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从驾驶汽车到挥动网球拍,我们在生活中学习执行各种熟练的动作。您可能认为这种学习仅由神经元实现,但麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员进行的一项新研究显示了另一种脑细胞类型的重要作用:星形胶质细胞。
研究表明,正如精英运动员团队与教练组一起训练一样,大脑运动皮层中的神经元群依赖附近的星形胶质细胞来帮助它们学习编码何时以及如何移动,以及运动的最佳时机和轨迹。
发表在《神经科学杂志》上的新论文描述了一系列小鼠实验,揭示了星形胶质细胞直接影响运动学习的两种具体方式,维持最佳分子平衡,使神经元群能够适当地改善运动表现。
“这一发现是我们实验室和其他实验室的一系列工作的一部分,这些工作提高了星形胶质细胞对神经元编码进而对行为的重要性,”资深作者 Mriganka Sur 说,他是 Picower 研究所和麻省理工学院大脑系的牛顿神经科学教授和认知科学。“这表明虽然行为的群体编码是一种神经元功能,但我们需要将星形胶质细胞作为它们的伙伴。”
Picower Institute 博士后 Jennifer Shih 和前 Sur Lab 博士后 Chloe Delepine 和 Keji Li 是该论文的共同主要作者。
“这项研究通过提供运动皮层中这些机制的具体证据,突出了星形胶质细胞的复杂性以及星形胶质细胞 - 神经元相互作用在微调大脑功能中的重要性,”Delepine 说。
搞乱运动掌握
该团队给他们的老鼠一个简单的运动任务来掌握。当发出提示音时,老鼠必须在五秒钟内伸手去拿并按下一个杠杆。啮齿动物表明他们可以在几天内学会这项任务,并在几周内掌握它。他们不仅完成任务更准确,而且反应更快,伸手和推手的轨迹也更流畅、更均匀。
然而,在一些小鼠中,该团队采用精确的分子干预来破坏运动皮层中星形胶质细胞的两种特定功能。在一些小鼠中,它们破坏了星形胶质细胞吸收神经递质谷氨酸的能力,谷氨酸是一种化学物质,当它在称为突触的连接处被接收时会激发神经活动。
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