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Nature ｜星形膠質細胞在長期記憶中的核心作用 | MCE

閱讀：103 發布時間：2026-1-19

MCE 抑制劑_2026-01-15_Nature ｜ <a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"><a class="bjFfcClass" style="color:red"></a></a></a></a></a></a></a></a></a></a></a></a></a></a>傳統認知：星形膠質細胞在長期記憶中的核心作用

Section.01

Nature 新突破

Nature ｜ <a class=

長久以來，神經科學領域將記憶研究的焦點幾乎放在神經元上。神經元之間的連接和可塑性變化被認為是記憶存儲的物理基礎。而星形膠質細胞——大腦中豐富的膠質細胞類型——主要被視為神經元的支持系統：它們負責營養供應、代謝廢物清除以及維持離子平衡。

然而，Dewa、Kaseda、Kuwahara 及其團隊的研究揭示了一個令人震驚的事實：星形膠質細胞能夠形成持續多天的、高度穩定的“細胞集群"，這種集群的存在對于將短期記憶轉化為長期記憶至關重要。這一發現不僅挑戰了主流神經科學理論，也為理解記憶機制打開了全新視角。

全腦 "Fos 標記 + 成像" ：識別行為相關星形膠質細胞群體

研究團隊首先開發并使用了一種“全腦 Fos 標記 + 成像"的新方法 —— Fos 是一種經典的“活動標記 (Activity marker)"，神經元在被激活后會表達 Fos；這一次，研究者讓系統只“捕捉星形膠質細胞中的 Fos"，而忽略神經元。這樣，他們就能在小鼠經歷某段行為 (如學習、恐懼條件反射) 后，識別哪些星形膠質細胞被真正“喚醒/動員"過。

他們把小鼠放入一個籠子里，對籠子做恐懼條件反射訓練 (類似把某個環境和不愉快體驗關聯起來)。然后，過了一天，再把小鼠放回籠子查看它們的反應 —— 這是“回憶/復現 (Recall)"階段。與此同時，團隊通過熒光成像觀察星形膠質細胞的 Fos 表達情況。

結果令人驚訝：在最初“學習 + 條件反射"時，星形膠質細胞中幾乎沒有 Fos 表達。可是一旦進入“回憶"階段 —— 即使幾天后 —— 大量星形膠質細胞被激活 (Fos?)。尤其是在與記憶密切相關的腦區 (比如負責情緒和恐懼記憶的杏仁核)，這種星形膠質細胞的激活尤為明顯。

換句話說：星形膠質細胞并不是在學習/記憶形成階段被動參與，而是在“回憶/恢復"階段被召喚回來。

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圖 1. 行為階段特異性的全腦星形膠質細胞 Fos 集合體圖譜繪制^[1]。

a. 恐懼條件反射訓練及回憶測試 fos 表達量變化測試流程；b. 不同處理方式下，學習和記憶的區別；c. 用 Fos-mNG 星形膠質細胞對全腦、海馬 (HPC)、杏仁核和初級視覺皮層 (VISp) 進行 3D 渲染。

Section.02

機制探究：

星形膠質細胞與記憶

Nature ｜ <a class=

那么，是什么讓這些星形膠質細胞在幾天后“記得"這段經歷？研究揭示了一個兩步機制：

1. "初次經歷 + 情緒刺激" 觸發星形膠質細胞的狀態重塑

當小鼠經歷恐懼／情緒強烈的經歷時，星形膠質細胞會緩慢進入一種新的“狀態"：它們開始上調腎上腺素受體 (包括 α-和 β-受體)。也就是說，這是一種分子層面的“標記/標記化"，讓這些星形膠質細胞與普通星形膠質細胞區別開來。這個變化是緩慢發生的，并能維持至少幾天。

這種“受體上調 + 狀態改變"并不會立刻表現為 Fos 表達 —— 因此在最初學習階段，并沒有星形膠質細胞激活。

2. "再回憶+腎上腺素釋放+記憶痕跡激活" → Fos 激活 & IGFBP2

當小鼠再次進入那個與其恐懼體驗相關的環境時，其神經元 engram 被激活，同時，大腦也釋放腎上腺素。這兩條信號恰好在先前被“標記"的星形膠質細胞上匯合。結果，這些星形膠質細胞被強烈激活 —— Fos 表達上升，同時啟動下游信號，分泌一種叫 IGFBP2 的分子。

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圖2. 神經信號的匯聚會引發星形膠質細胞中的 Fos 蛋白表達^[1]。

a. 藥理學篩選示意圖；b. Norepinephrine (NA) 增加 GFAP+ 星形膠質細胞 c-Fos 強度；c. 圖像顯示 NA (1 μM) 誘導的 c-Fos 升高；d. NA 誘導的 c-Fos 可通過抑制 β 受體或 cAMP而非 Ca2+ 活化而被阻斷。

IGFBP2 可能參與調節神經元-膠質之間的可塑性與信號整合，是星形膠質細胞對記憶穩定化貢獻的重要分子基礎。

研究還通過藥理學和遺傳學方法破壞或增強星形膠質細胞信號通路 —— 結果顯示，這直接影響記憶的穩定性和精確性。也就是說，這些星形膠質細胞的“再激活 + 分子輸出"對記憶是否牢固和準確至關重要。

簡而言之，這些星形膠質細胞就像一個“多日痕跡 (Multiday trace)" —— 它們記住了“哪些星形膠質細胞、在哪個腦區、為哪次經歷做準備"，等待下一次回憶時再次啟動。

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圖 3. 星形膠質細胞 IGFBP2 在再鞏固過程中穩定記憶^[1]。

a. 通過比較 ADRB1 陽性和陰性星形膠質細胞的 p 值，選10 位差異表達的候選基因。熱圖顯示表達減少 (藍色) 或增加 (紅色)；b.小提琴圖顯示 ADRB1 陽性星形膠質細胞中 IGFBP2 富集；c. 在 FR LA/B 中表達 SLC1A3 的星形細胞中 Adrb1 和 Igfbp2 表達的 RNAscope 圖像 (箭頭：高 Adrb1 和 Igfbp2 的星形膠質細胞)。d. GFBP2 和 Adrb1 水平的相關性。

Section.03

記憶穩定，

不只是神經元的事

Nature ｜ <a class=

傳統觀點認為，記憶鞏固和長期穩定的主力是神經元 —— 它們通過反復激活、突觸重塑、長時程增強 (LTP) 等機制，把一次經歷“刻在"神經元之間的連接里。

但這次研究表明：神經元記憶痕跡+星形膠質細胞多日痕跡 = 更持久 / 精準 /可控的記憶。

換句話說，大腦記憶并不是單一細胞類型“自洽"的產物，而是神經元 + 膠質細胞間協作的復雜結果。星形膠質細胞不再只是“養護/支持/清理廢物"的配角，而是記憶編織過程中的“動態合作者"。

這種觀點轉變，其影響不止局限于基礎記憶研究，還可能重塑我們對多方面大腦功能 (如情緒記憶、創傷后應激障礙 PTSD、認知穩定性與可塑性) 的理解。

未來可能：記憶與心理疾病

許多心理疾病 (如 PTSD) 與“情緒性記憶過于牢固／異常持久 / 過度泛化"有關。

研究團隊就指出，這些發現或許為“選擇性淡化 / 重塑特定記憶"提供了新靶點 —— 通過調控星形膠質細胞的腎上腺素信號、Fos 激活或 IGFBP2 分泌，有可能“弱化"過度堅固或不希望反復喚起的恐懼／創傷記憶，同時不損害其他正常記憶。

這不僅對 PTSD，也可能對其它情緒障礙、焦慮癥、創傷后應激綜合征 (complex PTSD)，甚至某些與記憶異常相關的神經退行性疾病具有啟發意義。

治療潛力：靶向星形膠質細胞的 "記憶開關"

如果后續研究能確定星形膠質細胞 activation 的“門控機制"(哪些星形膠質細胞會被 primed、在什么時間窗內敏感、怎樣安全地開／關它們)，那么未來或許可以設計“記憶調節藥物 / 手段"：在不影響整體記憶結構的前提下，對特定不良記憶進行“軟干預 / 減弱 / 重構"。

當然，這條路還很長。但這個發現已為“記憶治療 — 神經膠質靶向"的全新思路提供了堅實基礎。

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小結

Nature ｜ <a class=

“記憶"通常被認為是神經元之間的連接與重塑，如今膠質細胞尤其是星形膠質細胞備受關注。研究發現，星形膠質細胞能建立跨天的分子 trace，在回憶時會再次激活且與神經元記憶痕跡同步，其激活對記憶的“穩定性"和“準確性"很重要。這種機制可能與情緒記憶、心理創傷等有關，未來或成為治療記憶障礙、情緒障礙、PTSD 的靶點。對我們來說，記憶相關問題或許不只是神經元的事，更像是由神經元、膠質、化學、時間、情緒構成的生態系統。未來，談及“讓記憶更穩固"或“選擇性淡化痛苦記憶"，可能不再僅靠“神經元突觸塑性"，而是要設計或調控星形膠質細胞的“記憶開關"。