静息态脑影像观察的“功能连接”，像是在比较不同脑区的步调是否一致：血氧相关信号随时间一起波动，相关性就更高。这种宏观步调背后，除了神经元，还有哪些细胞参与？星形胶质细胞分布在神经元周围，能够调节突触活动及区域间信号协调。2022年11月16日发表于 Science Advances 的研究，把星形胶质细胞相关基因模型、小鼠脑影像和大型抑郁症人群数据放到一起。团队发现，星形胶质细胞常见钙信号减弱的模型，出现了部分与患者相似的连接变化；进一步刺激不同细胞群与局部末梢，则让网络与行为的关系逐渐清晰。

01 / 钙信号相关基因缺失，网络步调发生改变

钙信号相关基因缺失，网络步调发生改变

研究使用全身Itpr2基因缺失小鼠。该基因编码IP3R2，缺失后星形胶质细胞中常见的一类钙响应明显减弱。与野生型相比，模型鼠多个脑区的静息态相关性下降，也有部分联系升高；海马和腹侧被盖区的整体连接改变不明显。

前额叶、纹状体、杏仁核及丘脑相关网络成为重点。部分连接越弱，悬尾不动时间越长。网络并不是整齐地全部掉线，而是不同联系发生不同方向的改变，这也让研究者开始寻找更具体的细胞与区域。

原论文图 1钙信号相关基因缺失，网络步调发生改变

02 / 在人群数据里，共同趋势与差别同时存在

在人群数据里，共同趋势与差别同时存在

团队再分析来自21个中心的1080名抑郁症患者和931名对照。患者腹内侧前额叶与纹状体、杏仁核之间的相关性较低，部分丘脑及其他联系也降低，与小鼠中的若干变化相呼应。前额叶相关结果在不同分析中较为稳定。

这种相似并不覆盖所有联系：患者前额叶与视觉皮层的比较没有显著变化，一些其他联系在鼠与人之间方向不同。人体图谱未覆盖小鼠分析中的部分较小核团，比较聚焦于两边能够对照的区域。人群数据提供共同的宏观趋势，小鼠则允许进一步操控细胞，两种证据各自回答不同层面的问题。

原论文图 2在人群数据里，共同趋势与差别同时存在

03 / 刺激星形胶质相关群体，连接部分回升

刺激星形胶质相关群体，连接部分回升

研究在小鼠内侧前额叶（mPFC）主要靶向星形胶质细胞表达光敏蛋白，组织验证显示标记细胞大多带有GFAP。刺激期间，局部血氧相关信号升高，mPFC与纹状体等部分连接增强；野生型和缺失模型都能出现这种变化。

模型中一部分原本降低的连接，由此向相反方向变化。恢复是局部和部分的，并非全部网络一起回到原样。这组实验直接观察的是细胞靶向刺激对影像连接的影响，后续才继续检验与神经元活动及行为的联系。

原论文图 3刺激星形胶质相关群体，连接部分回升

04 / 另一种影像，突出前额叶至纹状体的差别

另一种影像，突出前额叶至纹状体的差别

锰增强成像提供另一层观察：锰可被活跃神经元摄取并沿轴突运输。研究从mPFC观察其后续信号，模型鼠腹侧纹状体在部分较早时点积累较低，外侧苍白球也有早期降低；其他分区的差别并非都显著。

丘脑、杏仁核及腹侧被盖区的锰信号没有明显组间变化。尤其前额叶—杏仁核的静息态相关性已改变，锰积累却未见同样差别，说明功能相关与活动依赖运输的观察并不一一重合。前额叶—纹状体因此成为后续重点。

原论文图 4另一种影像，突出前额叶至纹状体的差别

05 / 增强前额叶神经元，影像与行为分别改善

增强前额叶神经元，影像与行为分别改善

转而激活前额叶神经元后，刺激后的静息态记录显示，mPFC—纹状体与mPFC—杏仁核连接增强，部分变化接近野生型水平。并非每条连接都改变，部分丘脑与缰核相关比较保持相近。

另外的行为实验中，缺失模型悬尾、强迫游泳不动时间减少，蔗糖偏好提高。野生型的悬尾和蔗糖偏好未显著改变，各组总体移动也基本不变。影像与行为的改善相伴，为连接网络变化与模型表型提供了功能性证据。

原论文图 5增强前额叶神经元，影像与行为分别改善

06 / 局部末梢，也能牵动更大的网络

局部末梢，也能牵动更大的网络

刺激纹状体内来自mPFC的末梢后，模型鼠的mPFC—纹状体及杏仁核相关连接等部分指标提高，悬尾不动减少、蔗糖偏好增加。野生型两项行为基本不变，各组移动没有显著差异。局部输入操控可以伴随更广的网络变化。

这条证据链把支持细胞、神经元与宏观影像联系起来，但BOLD还受代谢和血管过程影响，末梢刺激也可能带动上游网络。患者部分尚未直接测量同一批人的星形胶质细胞状态。研究为人群影像中的共同趋势提出了可检验的细胞解释，同时保留了不同测量层面的差别。

原论文图 6局部末梢，也能牵动更大的网络