腦，常被描述為一個由神經元構成的網絡。神經元彼此發送信號，從而傳遞信息。眾所周知，神經元是由另一類名為星形膠質細胞的腦細胞維持和支持的：它們清除堆積在神經元連接處周圍的化學“垃圾”，并幫助將有用的分子遞送給神經元。

一個多世紀以來，神經科學家一直把神經元視為腦中的主角，而星形膠質細胞則被認為只在腦功能中扮演輔助角色。

在一項新發表于《自然》雜志的研究中，一個研究團隊利用一種定制的工具，以前所未有的細節水平追蹤了這些細胞之間的連接。他們發現，和神經元一樣，星形膠質細胞也會在小鼠的腦中形成廣泛的、有組織的網絡。這些網絡能使它們能夠與腦中其他特定的星形膠質細胞通信，而不只是發出局部的、泛化的信號。在某些情況下，這些通路還會連接一些原本并未由神經元直接相連的腦區。

隱藏的腦內網絡

神經元擁有被稱為軸突的長長突起，可用于遠距離傳遞信息。但星形膠質細胞沒有軸突，它們表面布滿的是更短的突起，這也使它們呈現出星形外觀。當一個星形膠質細胞的突起與另一個星形膠質細胞的突起相接觸時，被稱為縫隙連接的小通道會將兩個細胞連接起來，使它們能夠交換鈣、葡萄糖等物質。

在此之前，科學家并沒有追蹤過相互連接的星形膠質細胞鏈，究竟能夠延伸多遠。長期以來，由于缺乏解剖學數據，一些科學家認為，星形膠質細胞網絡的范圍極其局部。

在最新的研究中，研究人員使用一種無害的病毒，將“網絡示蹤物”遞送到活體小鼠的特定腦區的星形膠質細胞中。當小分子通過縫隙連接時，這些示蹤物會對它們進行標記。縫隙連接會將一個星形膠質細胞與另一個星形膠質細胞連接起來，使得研究人員能夠看到哪些細胞屬于同一條信號通路。

隨后，研究人員將小鼠的腦透明化，并使用專門的顯微鏡捕捉每一個被標記的星形膠質細胞的三維圖像。他們驚訝地發現，星形膠質細胞會在單個腦區內部形成非常小規模的網絡。此外，他們還觀察到了跨越腦區的連接：這些連接最遠可延伸到數厘米之外——在小小的小鼠腦中，這已經是很長的距離——并且可以跨越左右兩個半球，向下延伸至腦干。這些網絡不同于神經元網絡，并且能夠連接相距遙遠的腦區。

在研究的另一部分，團隊評估了一類經過基因工程改造的小鼠。這些小鼠的星形膠質細胞缺少縫隙連接。結果顯示，這些通信網絡大多消失了。這說明，這些通路是活躍存在的，并且依賴于縫隙連接這樣的物理橋梁。

感覺改變，網絡重排

除此之外，研究人員還測試了這些網絡是否具有可塑性，也就是重新配置自身結構的能力。此前已有研究表明，當小鼠的胡須被剪掉，從而形成一種感覺剝奪時，腦中處理胡須信息的區域內，神經網絡會發生重新布線。

在這項研究中，當研究團隊剪掉小鼠一側面部的胡須后，他們發現一條來自處理胡須觸覺信息腦區的通路變小了，并重新連接到了不同的星形膠質細胞上。換言之，當小鼠的胡須被剪掉后，星形膠質細胞網絡也會發生重排。這表明，星形膠質細胞網絡同樣具有可塑性。

星形膠質細胞網絡會在感覺信號喪失后收縮并重排，這一事實表明，它們可能會受到經驗的塑造。這也提出了一種可能性：我們每個人都擁有某種略有不同的連接模式，而這種模式是由我們的腦所學習和經歷過的事物塑造出來的。

腦通信的新圖景

這是首次繪制由星形膠質細胞構建的、活躍的全腦通信網絡。目前，研究人員尚不清楚這些星形膠質細胞網絡究竟有什么用途，但他們推測，這些系統或許能為代謝物提供通路，使其能夠從活動較弱的腦區轉移到活動更強的腦區。

雖然人類也存在縫隙連接和星形膠質細胞，但目前并不確定人腦中的這些網絡是否會像小鼠中那樣，以相同方式連接相同的腦區。盡管如此，這項新的研究結果挑戰了我們對于腦是如何進行遠距離通信的理解，并可能為理解腦如何發育、衰老，以及在阿爾茨海默病和帕金森病等疾病狀態下如何運作，提供新的見解。

接下來，研究人員計劃將進一步研究哪些分子會在這些網絡中移動，并將他們的追蹤工具應用于腦疾病模型。他們還希望探索這些網絡在發育和衰老過程中會如何變化。

#參考來源：

https://nyulangone.org/news/brain-support-cells-form-previously-unknown-network

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10426-6

https://www.nature.com/articles/d41586-026-01338-6

#圖片來源：

封面圖&首圖：Cooper et al. / Nature