研究人员揭示大脑如何保护学会的技能不丢失

运动学习是指通过反复练习和经验积累，个体逐渐掌握、优化和巩固运动技能的过程。突触强化是记忆和技能形成的基本过程，而大脑必须要有能力防止这些突触在强化后出现不适当的突触去强化，以确保新获得的技能得以保留而非丧失。在这一过程中，控制这种突触强化与突触去强化之间微妙平衡的分子和细胞机制，目前尚不清楚。

10月13日，深圳湾实验室研究员甘文标团队在《自然-神经科学》上发表最新研究。研究团队揭示了星形胶质细胞内的钙离子信号转导在与学习相关的突触过程中充当“守门人”的角色，特别是在运动学习任务中防止突触去强化。

这一新发现改变了人们对星形胶质细胞如何在活体大脑中维持和优化突触强度的理解，表明它们在塑造运动技能获取所依赖的神经回路方面具有至关重要的作用。

突触强化是大脑通过反复刺激和经验积累增强神经元连接的过程，而突触去强化（则是其相反现象，表现为神经元连接因长期未使用而逐渐减弱。星形胶质细胞的钙离子活动，可以调控活动依赖的突触可塑性，但其在活体大脑的学习相关突触变化中的作用，目前仍不明确。

在该研究中，研究团队发现，运动训练可诱导小鼠大脑运动皮层的第5层锥体神经元顶端树突的突触强化，同时引发星形胶质细胞钙离子水平的升高，而降低星形胶质细胞钙离子水平会导致运动训练期间的突触去强化，并进而损害运动表现的改善。

值得注意的是，突触去强化现象仅发生在部分具有重复树突钙离子活动的树突上。在这些树突上，在树突钙离子活动之前，已激活的树突棘会经历钙调蛋白激酶II依赖的体积缩小。此外，腺苷受体的激活可阻止由星形胶质细胞钙离子减少引起的重复树突钙离子活动和突触去强化，这表明星形胶质细胞释放的腺苷三磷酸和腺苷信号参与了这一过程。

该研究为靶向星形胶质细胞信号通路以治疗中风、神经退行性疾病或运动功能障碍综合征等疾病开辟了新途径，通过调控星形胶质细胞的钙离子或腺苷受体活性，或有助于恢复正常的突触功能，并通过增强学习和恢复期间功能性突触的稳定来促进康复效果。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41593-025-02072-4