从驾驶汽车到挥动网球拍，我们学习在生活中执行各种熟练的动作。你可能会认为这种学习只由神经元来实现，但麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员的一项新研究表明，另一种脑细胞类型：星形胶质细胞发挥着重要作用。

研究表明，正如精英运动员团队与教练员一起训练一样，大脑运动皮层中的神经元群也依赖于附近的星形胶质细胞来帮助他们学习编码何时、如何运动，以及运动的最佳时机和轨迹。《美国医学杂志》的新论文描述了一系列小鼠实验神经科学杂志揭示了星形胶质细胞直接影响运动学习的两种特定方式，维持了最佳的分子平衡，在这种平衡中，神经元集合可以适当地优化运动表现。

高级作者Mriganka Sur是皮考尔研究所和麻省理工学院脑与认知科学系的牛顿神经科学教授，他说：“这项发现是我们实验室和其他实验室工作的一部分，这些实验室将星形胶质细胞的重要性提升到神经元编码，进而提升到行为。”。“这表明，虽然行为的群体编码是一种神经元功能，但我们需要将星形胶质细胞作为伙伴。”

皮考尔研究所（Picower Institute）博士后詹妮弗·施（Jennifer Shih）和前苏尔实验室博士后克洛伊·德莱平（Chloe Delepine）和李克吉（Keji Li）是该论文的共同主笔。

Delepine说：“这项研究通过提供运动皮层中这些机制的具体证据，突出了星形胶质细胞的复杂性以及星形胶质细胞与神经元相互作用在微调大脑功能中的重要性。”。

研究小组给他们的老鼠一个简单的运动任务让它们掌握。当听到提示音时，老鼠必须在五秒钟内伸手按下杠杆。这些啮齿动物表明，他们可以在几天内学会这项任务，并在几周内掌握它。他们不仅更准确地完成了任务，而且反应也加快了，伸手和推手的轨迹变得更平滑、更均匀。

然而，在一些小鼠中，研究小组采用精确的分子干预来破坏运动皮层中星形胶质细胞的两种特殊功能。在一些小鼠中，它们破坏了星形胶质细胞吸收神经递质谷氨酸的能力，谷氨酸是一种化学物质，当它在称为突触的连接处被接收时，会激发神经活动。在其他小鼠中，他们过度激活星形胶质细胞的钙信号，从而影响其功能。在这两种方式中，干预扰乱了神经元形成或改变彼此联系的正常过程，这一过程被称为“可塑性”，可以促进学习。

每种干预措施都会影响小鼠的表现。第一种情况（谷氨酸转运体GLT1的敲除）并不影响小鼠是否推动杠杆或其速度。相反，它破坏了运动的平稳性。GLT1被破坏的小鼠仍然不稳定和颤抖，似乎无法完善他们的技术。接受第二次干预（Gq信号激活）的小鼠不仅在运动轨迹的平稳性方面表现出缺陷，而且在理解何时推动杠杆和快速操作方面也表现出缺陷。

该团队深入研究了这些赤字是如何出现的。使用双光子显微镜，他们追踪了未改变小鼠和接受每种干预的小鼠运动皮层的神经活动。与他们在正常小鼠中看到的结果相比，GLT1受损的小鼠的神经元之间的相关活动较少。与正常小鼠相比，Gq激活小鼠表现出过度的相关活性。

作者写道：“这些数据表明，神经元相关性的最佳水平是推动任务执行的功能性神经元集合出现的必要条件。”。“携带信息的有意义的相关性是驱动运动学习的因素，而不是潜在的非特异性相关性的绝对大小。”

这支队伍挖得更深了。他们仔细地从小鼠的运动皮层中分离出星形胶质细胞，其中包括一些未接受运动任务训练的小鼠，以及一些接受过训练的小鼠（包括未改变的小鼠和接受过每次干预的小鼠）。在所有这些纯化的星形胶质细胞样本中，他们对RNA进行测序，以评估它们在基因表达上的差异。他们发现，在经过训练的小鼠和未经训练的小鼠中，星形胶质细胞表现出与GLT1相关的基因的更高表达。在他们干预的小鼠中，他们看到了较低的表达。这一证据进一步表明，谷氨酸转运体过程确实是运动任务训练的基础。

苏尔说：“在这里，我们表明星形胶质细胞在使神经元正确编码信息方面发挥着重要作用，例如在学习和执行运动方面。”。

皮埃尔·高多是这篇论文的合著者。该研究由美国国立卫生研究院、西蒙斯基金会和JPB基金会资助。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。