长期以来，星形胶质细胞（astroglial cells）被认为只是大脑中的“配角”，负责维持神经元的环境稳定。然而，最新发表于《Science》（《科学》）期刊的一项研究推翻了这一观点，显示这类非神经元细胞在调控神经元活动及其连接方面扮演着核心角色，尤其是在行为调控中起着决定性作用。
研究由霍华德·休斯医学研究所（HHMI）旗下贾内利亚研究园（Janelia Research Campus）与哈佛大学合作完成，揭示了一条全新的生物化学“对话通路”，其中星形胶质细胞通过释放特定信号物质，引导动物做出“放弃”行为。
早在2019年，Ahrens实验室就发现，在斑马鱼身上，当鱼发现自己怎么游都游不动时，会出现“放弃挣扎”的行为。这一反应由一种名为“放射状星形胶质细胞”（radial astrocytes）的胶质细胞调控，其活动逐渐增强，最终向神经元发出“停止游动”的信号。尽管这一发现意义重大，但当时科学家并未完全解开星形胶质细胞与神经元之间的沟通机制。
在本次研究中，科研人员通过一系列分子传感器追踪发现，当星形胶质细胞内钙离子浓度升高时，它们会向细胞间空间释放三磷酸腺苷（ATP）——一种广为人知的细胞“能量货币”。令人惊讶的是，这些ATP并非直接作用于神经元，而是被酶降解为腺苷（adenosine）——一种已知的神经调节因子。进一步实验证明，当研究人员阻断神经元上的腺苷受体后，斑马鱼的“放弃游动”行为也随之被抑制。
“这一通路的间接性让我非常惊讶，”该研究第一作者、Janelia和哈佛大学联合培养的博士生陈（Alex Chen）说，“首先，这不是一个典型的神经元通路，其次，它依赖的是一条生化通路，而不是我们常见的神经放电模式。”
相比于神经递质（如谷氨酸）能在几毫秒内完成神经元之间的快速传递，腺苷等神经调节物质（neuromodulators）则能作用于神经元群体，调控持续数秒甚至数分钟的复杂行为反应。
“这类慢时间尺度的调节机制，为灵活行为的发生提供了重要基础，”Janelia高级研究员、资深作者Misha Ahrens指出，“也因此，我们应将这些非神经元细胞纳入神经精神疾病研究的视野，视其为潜在的治疗靶点。”
研究人员认为，这种从ATP到腺苷的转化过程本身也可能成为新的干预节点，相关酶的作用或将影响整个信号传导效率。
更重要的是，这种“星形胶质细胞–腺苷–神经元”的调控机制并非斑马鱼特有。来自圣路易斯华盛顿大学的研究人员也在小鼠海马体中发现了类似的路径，果蝇、大鼠甚至人类的大脑中也已发现相关线索。近期一篇由HHMI研究员Cagla Eroglu发表的综述文章也指出，这一保守的机制可能在抑郁症等精神疾病中发挥着重要作用。
“这种机制从昆虫到哺乳动物都能观察到，或许代表着一种进化上保留下来的古老调控电路模式，”陈说。
参考文献：Alex B. Chen et al, Norepinephrine changes behavioral state through astroglial purinergic signaling, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adq5233. www.science.org/doi/10.1126/science.adq5233
编辑：周敏
排版：李丽
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