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由部分多伦多大学健康网络（University Health Network）成员和北卡罗来纳州达勒姆的杜克大学(Duke University)的研究所组成的Krembil Brain Institute的科学家团队开发出了第一个预测皮质神经胶质细胞在认知中的作用的计算机模型。

这篇论文近日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。

该研究的第一作者即Krembil Brain研究所的科学家Maurizio De Pittà博士说：“神经元的作用已经被很好地记录了，但和神经元经常分散在一起、在大脑中的许多突触附近也都存在的神经胶质细胞和神经元是如何协同工作的、以及神经胶质细胞功能障碍是如何导致认知缺陷的，这些我们还并不了解。”

神经胶质细胞在大脑中大量存在，并发挥着几个重要的作用。长期以来，这些细胞一直被认为只是辅助者——只在物理上支持神经元和突触，为神经元提供营养，并清除毒素和废物。

然而，科学家最近发现，神经胶质细胞与神经元的相互作用方式类似于神经元通过化学信号相互交流的方式。

这篇论文提出了第一个关于神经胶质在大脑认知过程中所起作用的理论。

“我们研究的神经胶质细胞类型被称为星形胶质细胞，它可以改变我们大脑回路的活动，并影响我们的行为方式。”Maurizio De Pittà 博士说道。

这项研究观察了星形胶质细胞在工作记忆中的作用。

工作记忆是指为正在进行的任务进行信息储存的能力，比如遵循故事情节把电影看完又或者是从一数到十。

“我们知道星形胶质细胞可以释放特定的化学信号，而我们已经证实，这种信号可以使得工作记忆产生不同的解读，”Maurizio De Pittà博士说。“揭示神经元和星形胶质细胞之间的化学作用可能是研究工作记忆的关键；这也告诉我们，当我们有工作记忆缺陷时，可能会出现什么问题，而这些出现的问题通常是大脑发出的预警信号。”

他补充说，“由此可见，如果我们想要真正理解工作记忆中的功能障碍，我们需要考虑胶质细胞和神经元之间的相互作用。”

文中还指出：传统上认为突触和无线电系统一样只能在单一频段上传输。而现在把星形胶质细胞也算入其中之后，我们知道突触可以有多个频段。

一般认为，不同形式的工作记忆依赖于多种回路；然而，这项研究表明，单种神经元-胶质环路可以编码各种形式的工作记忆。

星形胶质细胞相对于神经元的排列方式可以控制我们的工作记忆容量，即我们同时能记住的事情的数量。

目前，还没有有效的技术来记录人类大脑中的胶质细胞活动。研究人员希望最终能创造出一个从基因到细胞的大脑神经元-神经胶质环路的高保真模型——一个“数码双胞胎”。这样的模型可以帮助揭示神经元-神经胶质相互作用下的标记，并改善各种脑部疾病的诊断和治疗，如阿尔茨海默病、帕金森病和癫痫。

“有了我们的新理论，我们不仅仅是非黑即白地去看待大脑——不再是只管给定的神经元群体是活跃的还是不活跃的。相反，我们正在以更丰富地视角来观察大脑，通过包括胶质细胞及其信号传导来获得对细胞通信的更深入的理解，”Maurizio De Pittà博士说。“这让我们对大脑的复杂性有了更全面、更真实的了解。”

随着技术的进步，Maurizio De Pittà博士和他的团队将利用他们的模型来开发技术，通过修改神经元-胶质环路活动来治疗疾病。

“我们的最终目标是研究神经元-神经胶质的相互作用以发现脑部疾病的新治疗靶点。”