面对不同刺激,星形胶质细胞的响应各有节奏
雄性小鼠前额叶星形胶质细胞面对多种急性刺激时,钙信号的幅度、峰值时程和重复响应不同。首次强烈变化,也未必意味着后续每次都同样强。
突然受到刺激,与一步步靠近陌生环境,大脑会以同样方式应对吗?星形胶质细胞不仅维持神经组织的日常环境,也能通过钙信号参与信息处理。2024年发表于 Neurobiology of Stress 的研究,观察雄性小鼠内侧前额叶皮层(mPFC)的星形胶质细胞如何响应束缚、足底刺激、高处探索、气味和社会接触。结果呈现的不是一种统一的升高曲线:不同情境有各自的起伏速度,重复经历也会改变部分响应。
前额叶星形胶质细胞群对多种急性刺激出现钙响应。高台首次响应较强,足底刺激峰值较快;开放臂和高台后续部分响应减弱,重复束缚与足底刺激的峰值未见显著变化。
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记录的是一群细胞共同的起伏
研究者在mPFC表达钙指示蛋白,观察自由活动小鼠中的荧光变化。组织标记显示,表达指示蛋白的细胞大多与星形胶质细胞标记GFAP重叠。记录因而能够跟随这类细胞群在行为过程中的动态,而不只在行为结束后查看组织。前额叶参与行为与环境的协调,同步观察让细胞变化与具体行动相互对应。
这份信号汇集了记录范围内的细胞活动。同一个峰值背后,可能有不同数量、不同位置的细胞被调动。它能描绘群体如何随情境变化,但还没有逐一分辨每个星形胶质细胞的反应。
来源:Wu AM et al. · Neurobiology of stress · CC BY-NC-ND
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快速升高,重复峰值保持相近
束缚开始后,星形胶质细胞钙信号迅速上升,随后回落。足底刺激也引起短促响应,峰值到达更快,回落过程也较快。两种经历都能调动细胞群,却留下不同的时间形状。
重复三次时,束缚和足底刺激的平均峰值均未显著改变。图中的个体曲线仍有差别,但群体结果没有显示这些重复刺激让响应持续增强或持续减弱。
来源:Wu AM et al. · Neurobiology of stress · CC BY-NC-ND
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响应在进入开放臂之前开始
在高架十字迷宫中,小鼠从有壁的封闭臂靠近开放臂时,信号已经开始升高;进入开放臂后达到较高水平,返回封闭区域时下降。活动变化与整段探索相伴,不是只在越过边界的一瞬间发生。
与突然的躯体刺激相比,这里的上升较慢,峰值时程也随停留而变化。首次探索的峰值通常较高,部分后续探索显著减弱。同样进入开放空间,第一次和再次进入的细胞群响应并不相同。
来源:Wu AM et al. · Neurobiology of stress · CC BY-NC-ND
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首次大幅变化,后续探查只留下小峰
小鼠被置于高台时,钙信号出现明显升高,随后逐渐回到先前水平。即使小鼠仍留在高处,群体信号也没有一直维持在最初的高峰。持续的环境,与持续高幅度的响应并不是同一件事。
继续探索时,小鼠向平台边缘探头,仍可伴随较小峰值。首次与后续探查的峰值差异显著。这种变化与开放臂探索有相似之处,却不同于重复束缚和足底刺激中相对稳定的峰值。
来源:Wu AM et al. · Neurobiology of stress · CC BY-NC-ND
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威胁相关气味更强,普通嗅探也有变化
面对威胁相关气味TMT,小鼠嗅探时的钙峰高于水对照。这个结果将气味情境与群体活动联系起来,但信号并非只对负性刺激出现:嗅探水时,也有较小幅度的变化。
研究还比较了水、中性气味和芝麻油气味,三者平均峰值未显著不同。星形胶质细胞的响应既可能伴随嗅探、注意与探索,也会随特定气味情境增强,不能简单用一个峰值代替整种情绪体验。
来源:Wu AM et al. · Neurobiology of stress · CC BY-NC-ND
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同一次接触中,响应随行为片段改变
与攻击性小鼠接触时,受测小鼠可能逃离、僵住或遭遇攻击。较长攻击片段伴随更强的钙峰;较短攻击、逃离和僵住相关响应较小。一个社会接触情境内部,也包含多种不同的活动变化。
各类行为片段的平均峰值潜伏期差异未显著。幅度的差别更突出,而达到峰值的时间没有表现出同样清晰的分组。这些记录来自同一批小鼠中的多个事件。
来源:Wu AM et al. · Neurobiology of stress · CC BY-NC-ND
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看第一次,还是看多次,答案会不同
把不同刺激并排比较,首次高台响应较强,足底刺激的峰值较快。若改为汇总多次事件,束缚的平均峰值突出,高台则不再呈现首次那样的高幅度。初遇环境的变化和后续持续应对,构成了不同的信号图景。
这项六只雄性小鼠的研究,记录到前额叶星形胶质细胞响应的情境差异;同一批动物经历多种刺激,先前经历也可能影响后来响应。它的主要认识是:急性挑战中的细胞群活动有幅度、时程与重复性三个维度,单看“升高了多少”,会遗漏其中一部分变化。
来源:Wu AM et al. · Neurobiology of stress · CC BY-NC-ND
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