脑电波的传播可能依赖于胶质细胞

伽马波是大脑中一种快速的电振荡。对学术文献的扫描显示，伽马波可能与学习记忆和注意力有关，当受到干扰时，可能与精神分裂症、癫痫、阿尔茨海默氏症、孤独症和多动症有关。这些以每秒25到80次的速度循环的脑电波，一直是神经科学家们着迷的对象，这是一个很大的例子，也是原因之一。

尽管人们对伽马波的兴趣挥之不去，但要想弄清楚伽马波是如何由神经元内的特定分子产生的，以及这些振荡如何促进大脑万亿和万亿连接的交流，仍有很多难以理解的地方。位于加州拉霍拉的Salk研究所的一组研究人员将目光投向了卓越的脑细胞-神经元-以获得关于伽马波的新见解。

有一次，神经科学教科书将星形胶质细胞描述为神经元的一种坑群，为大脑的快速发火信息处理元件提供代谢支持和其他功能。最近几年，随着新的研究发现星形胶质细胞和神经元一样，也有作为信息处理器的替代身份，这种情况发生了变化。这项研究表明，星形胶质细胞具有喷射化学物质的能力，这种化学物质被称为神经递质，可以与其他脑细胞通讯。鉴于神经元和星形胶质细胞都具有相同的功能，因此很难弄清楚具体的星形胶质细胞在做些什么。对于这些名义上的细胞支持玩家在形成记忆或集中注意力方面可能做出的贡献，缺乏确凿的证据。

与泰伦斯·塞诺夫斯基、英德·韦尔马和斯蒂芬·海纳曼实验室的合作始于做实验，这些实验表明，星形胶质细胞中钙含量的上升先于海马组织切片中伽马波的出现，海马是大脑中参与记忆形成的结构。然后，研究人员继续寻找更有力的证据，证明星形胶质细胞在产生伽马波中起着关键作用。

他们在老鼠身上设计了一个基因开关，可以关闭-然后重新激活-从星形胶质细胞释放神经递质。神经递质是在细胞内的钙水平上升到一定水平后释放出来的。阻碍神经递质谷氨酸释放，阻止星形胶质细胞与邻近细胞通讯。关机削弱了活老鼠大脑中的伽马波。研究人员翻转开关和观察振荡变化的能力表明，星形胶质细胞信号与伽马波强度之间存在着强烈的因果关系。这项研究发表在最近一期的“美国国家科学院院刊”上。

在一封电子邮件中，“脑电波的振荡对将神经元群的放电耦合成功能组件很重要。这对信息处理至关重要”，美国国立卫生研究院(National Institute Of Health)研究员、胶质细胞(Glia)的专家R·道格拉斯·菲尔兹(R.Douglas Field)在一封电子邮件中写道。胶质细胞是神经元以外的一类脑细胞，包括星形胶质细胞。“以前，神经元放电的快速振荡被认为是由同步驱动其他神经元的神经元网络引起的，这仍然是正确的，但这项新的工作超出了神经元的范围，表明称为星形胶质细胞的胶质细胞释放神经递质，促进神经元群中的快速振荡，从而使神经细胞耦合成功能群。”

当星形胶质细胞信号被暂停时，伽马波的减弱并没有使小鼠倒下而失去知觉。但是一项认知测试显示，他们并没有像预期的那样花费大量的时间去了解和学习一个新的物体。当基因开关使星形胶质细胞信号恢复时，这种异常行为发生了逆转。“通过找到一种有选择地阻止伽马射线的方法，我们已经证明了这些振荡对于新的物体识别的必要性，”Sejnoski说。“这是证明因果关系的第一个有力证据。但这仍只是第一步。还需要更多的测试。”(Sejnoski在一段视频中解释了更多。)

在未来的实验中，一只被赋予星形胶质细胞信号开关的老鼠可能会被证明是有用的-并且可以让研究人员继续探索伽马波是如何让人识别出新的和不同的，这是人类在世界上同样重要的认知任务。

图像来源：多哥图片画廊/维基媒体

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