研究人員揭示大腦如何保護學會的技能不丟失

運動學習是指通過反復練習和經驗積累，個體逐漸掌握、優化和鞏固運動技能的過程。突觸強化是記憶和技能形成的基本過程，而大腦必須要有能力防止這些突觸在強化后出現不適當的突觸去強化，以確保新獲得的技能得以保留而非喪失。在這一過程中，控制這種突觸強化與突觸去強化之間微妙平衡的分子和細胞機制，目前尚不清楚。

10月13日，深圳灣實驗室研究員甘文標團隊在《自然-神經科學》上發表最新研究。研究團隊揭示了星形膠質細胞內的鈣離子信號轉導在與學習相關的突觸過程中充當“守門人”的角色，特別是在運動學習任務中防止突觸去強化。

這一新發現改變了人們對星形膠質細胞如何在活體大腦中維持和優化突觸強度的理解，表明它們在塑造運動技能獲取所依賴的神經回路方面具有至關重要的作用。

突觸強化是大腦通過反復刺激和經驗積累增強神經元連接的過程，而突觸去強化（則是其相反現象，表現為神經元連接因長期未使用而逐漸減弱。星形膠質細胞的鈣離子活動，可以調控活動依賴的突觸可塑性，但其在活體大腦的學習相關突觸變化中的作用，目前仍不明確。

在該研究中，研究團隊發現，運動訓練可誘導小鼠大腦運動皮層的第5層錐體神經元頂端樹突的突觸強化，同時引發星形膠質細胞鈣離子水平的升高，而降低星形膠質細胞鈣離子水平會導致運動訓練期間的突觸去強化，并進而損害運動表現的改善。

值得注意的是，突觸去強化現象僅發生在部分具有重復樹突鈣離子活動的樹突上。在這些樹突上，在樹突鈣離子活動之前，已激活的樹突棘會經歷鈣調蛋白激酶II依賴的體積縮小。此外，腺苷受體的激活可阻止由星形膠質細胞鈣離子減少引起的重復樹突鈣離子活動和突觸去強化，這表明星形膠質細胞釋放的腺苷三磷酸和腺苷信號參與了這一過程。

該研究為靶向星形膠質細胞信號通路以治療中風、神經退行性疾病或運動功能障礙綜合征等疾病開辟了新途徑，通過調控星形膠質細胞的鈣離子或腺苷受體活性，或有助于恢復正常的突觸功能，并通過增強學習和恢復期間功能性突觸的穩定來促進康復效果。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41593-025-02072-4