癫痫发作后的情境记忆,星形胶质细胞也在参与
雄性小鼠研究发现,下托星形胶质细胞的钙活动影响情境恐惧记忆,胞外腺苷与 A1 受体成为其中的重要线索。
回到一个曾经遇到危险的地方,动物会不会记起那段经历?情境恐惧记忆把环境与事件连接起来,常以小鼠回到相关环境后的凝固行为作为读出。发表于 Advanced Science 的研究发现,在发作相关模型中,海马输出区域下托的星形胶质细胞出现较强钙活动;降低这些细胞的钙信号,随后情境中的凝固表现回升。记忆网络的变化,因而不只涉及神经元,也包括它们身边的胶质细胞。
学习相关早期提高下托星形胶质活动,会降低后续情境凝固;回忆期提高活动没有同样效果。降低胶质钙活动或阻断当地 A1 受体,改善了模型中的情境读出。
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下托,把海马信息送向更大的网络
下托位于海马输出的重要位置,联系多个皮层与皮层下区域,参与环境相关信息的处理。星形胶质细胞在这里包围神经元与突触,也会通过自身状态影响周围信号。研究因此追问,当发作相关活动改变了这个输出区域,胶质细胞是否也参与随后的记忆变化。
正常学习时,下托星形胶质钙信号会响应显著事件,学习后的自发活动也增强,并与动物运动和凝固的转换相关。胶质活动由此呈现时间结构:它不是始终保持不变的背景,而是在经历发生和行为状态转换时动态响应。
发作相关模型中,钙响应更强
海马点燃模型中,发作伴随下托星形胶质显著钙响应。一周后开展情境学习与回忆观察时,模型组在凝固开始前的钙信号仍较强。这让发作与后续行为之间出现了一处细胞状态的联系:电活动事件结束之后,相关网络的响应方式仍可能不同。
模型小鼠的学习阶段凝固表现相近,后续回到原环境时却较低;提示线索任务的变化没有同样明确。这使问题集中到环境相关的记忆读出,也让团队继续考察:如果减少胶质细胞的钙活动,后续情境响应能否发生变化?
来源:Shao Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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情境表现回升,发作指标没有一起改变
减少下托星形胶质细胞钙活动后,模型中的情境凝固比例回升。受检发作程度与点燃进展没有显著改变,学习阶段也没有同样的组间差异。情境读出的改善因此发生在发作相关指标相近的背景下,胶质活动参与了记忆相关网络的调节。
在未点燃的小鼠中,减少同样的钙活动也提高情境凝固,另一个环境中的提示前和提示期凝固亦增加。这种变化带有恐惧泛化的可能性。凝固增加所反映的内容,要结合发生的环境一起理解,而不只看某一个数值的高低。
来源:Shao Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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作用发生在学习早期,回忆期则不同
提高星形胶质细胞 Gq 相关活动,后续情境凝固下降,学习表现与提示记忆没有显著改变。运动和焦虑样指标、所测发作易感性也没有显著变化。团队接着区分时间:在学习相关早期提高活动,能够出现相似的情境变化。
只在回忆期提高活动,却没有同样的情境影响。星形胶质细胞的状态因此在经历形成记忆的早期尤其重要。同一群细胞、相似的活动改变,放在不同时间点,作用可以不同;记忆形成中的网络状态,和后来提取记忆时的状态并不是一回事。
来源:Shao Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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胞外腺苷,把胶质状态与神经元联系起来
胶质活动提高时,当地 CaMKIIα 相关神经元在凝固转换附近的钙响应减弱,显著事件本身引起的响应则较相近。另一组传感观察发现,胞外腺苷信号随经历和凝固状态变化,与星形胶质钙活动呈相关;谷氨酸读出没有同样显著变化。
降低胶质钙活动,也会减小相关胞外腺苷响应。进一步阻断当地腺苷 A1 受体,可以减轻胶质活动提高后的情境变化,并改善点燃模型中的情境凝固。细胞钙状态、胞外信号与受体效应在不同观察中相互呼应,勾勒出一段影响记忆相关响应的细胞间联系。
来源:Shao Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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记忆网络,也包含神经元身边的细胞
这项雄性小鼠研究把星形胶质细胞放进发作相关情境记忆的机制中。它揭示的是一组相互关联的细胞与受体效应,胞外腺苷的具体来源和释放方式仍有待细化。局部胶质状态改变,已经能够影响神经元相关响应和随后环境中的行为表达。
最鲜明的认识,是记忆并不只由神经元单独完成。邻近胶质细胞的活动、它们周围的化学环境,以及变化发生的时间,共同塑造网络响应。发作之后的情境记忆变化,也因此有了一个从细胞间互动来理解的角度。