学霸和学渣的大脑,有什么不同?(6)

2021-10-19 17:19  互联网

一种名为星形胶质细胞(astrocyte)的神经胶质细胞,能围绕在郎飞结周围。虽然星形胶质细胞具有多种功能,但是它们无法通过电脉冲与其他细胞进行交流,因此大多数神经科学家几乎忽略了它们。令人惊讶的是,过去10年的研究表明,在学习过程中,两个神经元之间的突触附近的星形胶质细胞可以通过释放或吸收神经递质的方式,来调节突触上的信号传递。但直到最近,研究髓磷脂的生物学家仍然没有注意到这种独特的星形胶质细胞。

这些郎飞结周围的星形胶质细胞(perinodal astrocyte),是如何使髓鞘变薄的呢?就像重新设计衣服一样,这些细胞可以切割“缝合线”。髓鞘能通过郎飞结侧面的“螺旋结”,依附在轴突上。在电子显微镜下,轴突和髓磷脂之间的“螺旋结”就像是缝合线一样,而每根“缝合线”都是由三个细胞粘附分子组成的复合物。我们对这些“缝合线”的分子组成的分析表明,其中一种分子——神经束蛋白155(neurofascin 155)具有能被凝血酶(thrombin)切割的位点,因此这种蛋白的存在,让髓磷脂变薄成为了可能。

凝血酶由神经细胞产生,能通过血管系统进入大脑。随着髓磷脂从轴突上脱离,郎飞结处裸露的轴突就会增多。附着轴突上的外层髓磷脂与星形胶质细胞毗邻,当髓磷脂从轴突上脱离时,外层的髓磷脂会被少突胶质细胞吸收,使髓鞘变薄。无论是扩大郎飞结的间隙还是使髓鞘变薄,都能减慢神经脉冲传递的速度。

由白色的髓磷脂组成的绝缘髓鞘,能调控神经信号沿轴突传递的速率。少突胶质细胞开始将髓磷脂包裹在活跃的神经元的轴突周围。轴突的髓鞘化程度能调控神经信号的传递速度,较厚的髓鞘能使神经脉冲的传递速度更快。

由白色的髓磷脂组成的绝缘髓鞘,能调控神经信号沿轴突传递的速率。少突胶质细胞开始将髓磷脂包裹在活跃的神经元的轴突周围。轴突的髓鞘化程度能调控神经信号的传递速度,较厚的髓鞘能使神经脉冲的传递速度更快。

我们的研究发现,郎飞结周围的星形胶质细胞可以释放凝血酶抑制剂,调控凝血酶对复合物(将髓磷脂连接在轴突上)的剪切。在经过基因改造的小鼠中,我们发现当星形胶质细胞释放的凝血酶抑制剂减少时,在电子显微镜下,小鼠的神经元上的髓磷脂会变薄,并且朗飞结处的间隙也增大了。通过电信号放大器,我们检测了神经脉冲的传递速度,结果发现,以这种方式让髓磷脂的厚度变薄后,视神经中神经脉冲的传递速度减慢了约15%,小鼠的视力也下降了。但在注射了用于治疗血管疾病的凝血酶抑制剂后,小鼠的这些变化都能逆转。