南方医科大学任思强团队揭示小胶质细胞在感觉认知中的关键作用：通过调控神经元兴奋性协调神经集群活动，保障视觉辨别行为

哺乳动物的大脑由多种具有不同形态和功能特性的细胞组成，这些细胞协同作用以协调各种大脑功能。在这些细胞中，神经元能够形成密集连接的网络来进行信号传输和处理，这对于认知功能至关重要，而神经胶质细胞（包括星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞）则协同支持和调节神经元的功能。例如，在啮齿类新皮质的第 5 层和白质中，位于轴突起始段（AIS）和Ranvier节点附近的神经胶质细胞能够直接调节神经元的兴奋性以及动作电位（AP）的传播，从而控制信息流动和神经回路功能。

作为中枢神经系统（CNS）中的固有免疫细胞，小胶质细胞会动态地在大脑环境中巡逻，并在各种生理或病理条件下精细地调节神经发生、突触形成、神经回路连接以及神经元活动。已明确的是，小胶质细胞能够直接或间接地与新皮层中的兴奋性锥体神经元（PNs）相互作用。小胶质细胞与锥体神经元之间的直接相互作用，例如在轴突小体、树突棘、胞体和Ranvier节点处，使得小胶质细胞能够更精确和有效地调节各种神经功能。例如，在轴突小体或树突棘处的直接相互作用使小胶质细胞能够在早期发育过程中诱导突触形成并修剪冗余形成的突触，并在成年阶段重塑神经回路，甚至在神经退行性疾病中介导突触丢失。

最近的一项研究还表明，小胶质细胞能够与神经元胞体形成特异性的嘌呤能连接，以在诸如中风等神经退行性疾病中防止过度兴奋或兴奋毒性。有趣的是，最近的几项研究已将神经元中的 AIS确定为 MG与 PN直接相互作用的新位置。值得注意的是，在神经炎症条件下激活 MG 时，AIS 与 MG 的相互作用可能会被破坏，这表明这种相互作用在正常大脑功能中可能发挥着更重要的作用。事实上，最近的一项研究显示，在幼年期发育早期，这种 MG 交互作用调节着来自吊灯细胞（chandelier cells ）的抑制性轴-轴突突触的形成。然而，AIS 与 MG 交互作用的生理功能在很大程度上仍不清楚。

文章模式图（图源自Cell Research ）

AIS 是一个长约 20 至 60 微米的结构，位于轴突起始部与细胞体的交界处，富含电压门控离子通道、膜蛋白和膜下细胞骨架支架。AIS 将来自数千个突触的输入信号进行整合，以触发动作电位的产生，并且它是神经元兴奋性的主要调节部位。先前的研究表明，AIS 的长度、位置、离子通道密度，甚至细胞外离子浓度可能受到严格调控，并对动作电位的产生具有关键影响。然而，MGs是否能够通过与 AIS 直接相互作用来调节神经元活动，并促进高级感知或认知大脑功能，目前尚需进一步研究确定。

该研究将与 AIS 相关的运动神经元群（AISa-MGs）认定为一种特殊的稳态运动神经元群，它们具有某些共同的形态学和转录组学特征。AISa-MGs 的短暂去极化通过 THIK-1 通道直接向 AIS 释放钾离子，从而促进了与之相关的皮质运动神经元的动作电位发放。值得注意的是，初级视觉皮层（V1）中第 2/3 层与 MGs 在其 AIS 处相互作用的运动神经元群中，有一小部分对视觉刺激的反应更为强烈。破坏小胶质细胞的去极化活动或 THIK-1 功能会专门干扰与 MGs 在其 AIS 处相关的神经元的钙反应，并显著降低清醒小鼠在视觉辨别任务中的表现。这些发现表明，直接的 AIS - MG 功能相互作用在神经元活动的调节以及高级大脑功能的实现中起着至关重要的作用。