撰稿 | AiBrain 内容团队

排版 | AiBrain 编辑团队

从走路和说话这样的日常行动，到在运动或学业上获得的卓越成就，大脑一直在不断地获取信息，并无缝对接地进行处理，从而产生这些奇妙的行为。

实现这一过程需要整支细胞“乐队”相互倾听、调整功能并保持整体的协调。在神经科学中，亟待解决的最基本问题之一是大脑在产生这些活动的过程中，脑内细胞是如何移动、互动并协调运作的。

在大脑中，奏响细胞“乐章”不仅需要神经元，而且还需要通常在保护机体免受病原体侵袭方面发挥作用的细胞。

其中，有一类微小的免疫细胞被称为“小胶质细胞（Microglia）”。研究人员不断了解到，小胶质细胞在大脑功能、健康和疾病中发挥着巨大的作用。同时，小胶质细胞在搭建和维护神经回路中的作用及其为了适应环境而改变分子状态的方式也逐渐获得更多的关注。对于神经科学家而言，小胶质细胞状态的改变方式一直是一个不解之谜。

在《Nature》杂志新发表的一篇研究报告中，来自干细胞与再生生物学戈卢布家族教授Paola Arlotta实验室以及麻省理工大学和哈佛大学布罗德研究所斯坦利精神病学研究中心的研究团队接近了这一问题的答案。他们在2022年8月发表的论文表明，小胶质细胞会“监听”邻近的神经元，并改变自身的分子状态以匹配神经元环境。

“小胶质细胞首次被发现时，只被认为是负责清理细胞碎片并帮助机体抵御病原体的脑中‘清道夫’。”该文章第一作者、 Arlotta 实验室博士后研究员 Jeffery Stogsdill 说道：“而现在我们知道，小胶质细胞可以通过非常复杂的方式与神经元相互作用，并影响神经元的功能。”

在未来，该研究的发现可能会为相关研究领域打开一扇大门，准确地针对小胶质细胞和神经元之间的信号交流进行探索。（细胞间的信号交流出错会引发自闭症、精神分裂症等功能障碍）

“在试图对大脑产生影响时，你不再需要将小胶质细胞看作是一种全面的细胞类型。”Stogsdill接着说道：“我们可以针对能够改变特定小胶质细胞状态的具体神经元亚型出发，这样便可以获得高颗粒度（granularity）。”这项研究为不同类型细胞如何协调工作这一问题提供了独特的见解。

他们发现，在大脑的躯体感觉皮层皮层形成的过程中，不同类型的神经元会以自己独特的方式影响附近小胶质细胞的数量和分子状态。

大脑皮层具有多层结构，每一层的神经元类型也各不相同。研究人员使用遗传分析方法，对不同皮层内的小胶质细胞进行研究并发现：小胶质细胞数量和分子状态并不相同，这取决于它们所在的大脑皮层位置。

紧接着，研究组改变了这些皮层内的神经元组成。他们发现，神经元会影响不同小胶质细胞状态的分布。小胶质细胞在新的皮层部位与神经元类型进行相互匹配，而这也证实了神经元对小胶质细胞产生着影响。

也就是说，不同类型的皮层神经元会招募不同数量的小胶质细胞，然后，这些神经元会对小胶质细胞进行分类，准确地“告诉”它们需要变成哪种类型。

随后，研究组构建了一个分子图谱来展现神经元和小胶质细胞之间的信号交流情况。通过对分子图谱数据的分析，研究组试图找到不同小胶质细胞状态和相应神经元所表达的具有相互作用的蛋白质对。这样的分子图谱有助于后续对这些蛋白质对相互作用的功能角色以及潜在的治疗干预靶点进行探索。

“我们知道小胶质细胞可以影响神经回路的功能，但现在我们发现，神经元可以将特定类型的小胶质细胞‘招募’到它们附近。神经元可以重塑自己所在的环境，并借此调节自身的回路功能。”

因此，神经元多样性在指导小胶质细胞状态生成中发挥基础作用，是调节皮层局部回路中神经免疫相互作用的潜在机制。