近期在《自然》杂志上发表的研究由贝勒医学院的科学家进行，正在重新塑造我们对记忆的理解。之前，普遍认为记忆功能仅与神经元的活动有关——这些大脑细胞对学习经历作出反应并帮助回忆记忆。然而，贝勒团队扩展了这一观点，证明了一种被称为星形胶质细胞的非神经元细胞——一种星状的大脑细胞——在记忆存储中扮演着重要角色，并与称为记忆痕迹的神经元群体协同工作，以管理记忆的保持与提取。
贝勒的教授和首席研究员本杰明·德宁博士指出：“传统观点认为，只有神经元记忆痕迹参与形成和回忆记忆，并且对特定经历作出反应。”
他补充道：“我们的实验室在探索星形胶质细胞及其与神经元之间的相互作用方面有着丰富的历史。我们发现这些细胞在身体和功能上密切相关，这对大脑的运作至关重要。然而，星形胶质细胞在记忆存储和提取中的具体功能之前尚未被研究。”
星形胶质细胞与记忆回忆
研究团队通过创建创新的实验室工具，观察参与记忆相关大脑通路的星形胶质细胞的活动。
在典型实验中，老鼠在特定情境中被训练以体验恐惧，并在回应时“静止不动”。当这些老鼠后来被放回到同一个情境中时，由于记忆，它们会静止不动。相反，如果它们处于不同的环境中，则不会静止，因为那超出了它们受到恐惧训练的上下文。
共同第一作者、德宁实验室的博士后研究员权旭榜表示：“使用我们新开发的实验室工具对这些老鼠进行实验，帮助我们确认了星形胶质细胞对回忆记忆有显著贡献。”
研究发现，在像恐惧条件反射这样的经历中，脑中的某些星形胶质细胞会激活一个名为c-Fos的基因。这些星形胶质细胞随后调节该大脑区域神经回路的功能。
另一位共同第一作者、迈克尔·R·威廉姆森博士解释道：“表达c-Fos的星形胶质细胞与记忆痕迹神经元紧密相邻。我们观察到这些记忆痕迹神经元与邻近的星形胶质细胞群体在功能上也紧密相连。激活星形胶质细胞群增强了相关神经元记忆痕迹的突触活动，表明星形胶质细胞与神经元之间存在双向交流。”
在非恐惧状态下，老鼠没有静止。“然而，在安全环境中激活星形胶质细胞群之后，这些老鼠仍然静止，表明星形胶质细胞的激活可以触发记忆的回忆，”权旭榜说。
为了深入探讨星形胶质细胞群在记忆回忆中的活动机制，研究人员检查了NFIA基因。“我们之前发现星形胶质细胞NFIA影响记忆回路，但其在星形胶质细胞群中协调记忆存储和回忆中的角色尚不清楚，”威廉姆森指出。
团队观察到，由学习经历激活的星形胶质细胞的NFIA蛋白水平增加。在这些星形胶质细胞中阻断NFIA的产生会阻碍记忆的回忆，并且，值得注意的是，这种抑制是特定于特定记忆的。
“通过去除在学习期间活跃的星形胶质细胞中的NFIA基因，我们禁用了动物回忆特定记忆的能力，而它们仍然能记住其他记忆，”权旭榜说。
德宁博士总结道：“这些发现明确了星形胶质细胞在记忆中所扮演的角色。参与一次学习事件的星形胶质细胞群体与管理不同记忆的星形胶质细胞群体是不同的。同样，相关的神经元群体也有所不同。”
这项研究提供了大脑在记忆形成和回忆过程中各种元素和过程的更全面的视角。此外，它还提供了新的见解，这对理解人类与记忆丧失相关的疾病，如阿尔茨海默病，以及以反复出现且难以抑制的记忆为特征的疾病，如创伤后应激障碍，可能具有重要意义。
本研究的其他参与者包括来自贝勒医学院的昇雨吴、延重高、艾森·马莱基、关华宇、桑贾娜·穆拉利和德博斯米塔·萨尔达尔。
本研究获得了多项美国国立卫生研究院资助（R35-NS132230、R21-MH134002、R01-AG071687）、AHA-23POST1019413及韩国国家研究基金会（RS-2024-00405396）的支持。大卫与尤拉·温特曼基金会以及NIH的尤尼斯·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康与人类发展研究所通过P50HD103555奖项提供了额外援助。
