马萨诸塞大学陈氏医学院的多萝西·P·夏弗博士和特拉维斯·E·福斯特博士进行的一项研究解释了大脑中两种不同类型的细胞——星形胶质细胞和小胶质细胞——如何响应感官输入的变化来重塑突触，即神经元之间的连接。
这些发现发表在《细胞》期刊上，属于神经生物学家关注的新兴研究领域，旨在理解大脑不同细胞如何相互作用以重构神经回路。这种新机制有望被转化医学研究人员利用，未来可能预防神经退行性疾病（如阿尔茨海默病或肌萎缩侧索硬化症）以及与年龄相关的认知能力下降过程中发生的突触损伤。该研究还可能为自闭症和精神分裂症等神经发育及精神障碍提供新见解，在这些疾病中，大脑的神经回路精炼过程可能在发育阶段受到损害。
"大脑由数十亿个细胞组成，这些细胞必须以某种方式相互协调，才能实现适当的大脑神经回路构建，"担任生物医学研究莫莉·麦戈文讲席教授的夏弗博士表示，她同时也是神经生物学副教授。"理解所有这些细胞如何协调运作至关重要。本研究提供了新见解，揭示了被称为胶质细胞的非神经元细胞如何在发育过程中相互交流以重构大脑回路，我们认为这对多种神经退行性和神经发育障碍具有重要关联，因为在这些疾病中大脑回路可能被不恰当地重塑。"
随着大脑发育，神经回路会根据环境接收的感官刺激进行精炼和修剪。神经生物学讲师、该研究合著者福斯特博士解释道，若允许过多神经突触发育，神经网络将无法正常运作。自闭症是一种被认为由突触修剪不足引起的神经发育障碍。精神分裂症患者在大脑某些区域表现出突触数量过少，而在其他区域则过多。
相反，阿尔茨海默病和肌萎缩侧索硬化症等多种神经退行性疾病，其特征是突触的退化和破坏，其中不受控制的突触连接重塑被认为会导致认知和功能衰退。保护这些突触免受失调的突触重塑过程影响，可能对患有这些疾病的患者带来益处。
"本研究表明，两种不同的胶质细胞亚型——星形胶质细胞和小胶质细胞——如何在改变感官体验后协同工作，移除或'修剪'大脑皮层中的突触，"夏弗表示。
该研究建立在夏弗实验室2019年发表在《自然·神经科学》上的前期研究基础上，当时他们修改了发育中幼鼠的感官体验。
"即使动物在早期发育中感官体验的细微变化，也会对大脑神经回路构建产生深远影响，"夏弗指出。
夏弗和福斯特现已阐明这种神经回路重连的实现机制。
"你可以将星形胶质细胞想象成密集的灌木丛，拥有数百万条微小分支，它们接触单个突触并填补神经元之间的所有间隙，"夏弗解释道。
相比之下，小胶质细胞是大脑中的常驻免疫细胞，负责监测大脑环境并通常"吞噬"突触。
"我们发现小胶质细胞会分泌称为Wnt的分子，向星形胶质细胞传递信号，"福斯特表示。"这种信号促使星形胶质细胞将微小分支从突触处移开，从而让小胶质细胞能够迅速介入并吞噬这些突触。"
关键信号分子Wnt是由细胞分泌的一类蛋白质，对众多生物过程至关重要，包括胚胎发育、组织稳态、干细胞调节和细胞分化。在此机制中，Wnt蛋白作为向星形胶质细胞发出的信号，促使其移开并暴露突触，从而使小胶质细胞能够自由移动并吞噬暴露的不活跃突触。
夏弗表示，这些发现的影响范围十分广泛。
"在我们体验周围世界且感官体验不断变化的过程中，大脑发生了大量神经回路重塑，"夏弗指出。"可以想象，在学习记忆或睡眠等其他情境下也可能发生类似过程。我们还在研究这一机制如何参与自闭症和精神分裂症等疾病，其中这些重塑过程可能出现异常，或在错误的时间和地点被不恰当地激活，导致阿尔茨海默病等神经退行性疾病中的突触连接丧失和认知能力下降。理解这些过程如何与疾病相关联，是我们下一步的重要研究方向。"
参考文献：Faust TE, Lee YH, O'Connor CD, 等. 小胶质细胞-星形胶质细胞相互作用通过Wnt信号调控突触重塑. 细胞. 2025;188(19):5212-5230.e21.
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