根據發(fā)表在2月18日《科學》（Science）雜志上的一項研究，成年小鼠大腦中的一些神經元塑造了附近星形膠質細胞的一些特征和生理。加拿大麥吉爾大學的研究人員和同事們，鑒別出由神經元分泌的一種叫做sonic hedgehog (Shh)的分子信號促成了這些改變。

麥吉爾大學蒙特利爾神經醫(yī)學研究所神經學家Ed Ruthazer（未參與該研究）說：“這篇論文極其令人興奮的地方在于，細胞在已經確立了在大腦中的形態(tài)和位置后，其命運有可能由它與鄰居之間的互作所決定。且這種轉換并非微不足道，它似乎從根本上重組了細胞的轉錄組。”

星形膠質細胞是中樞神經系統中的非神經元細胞，其支持及調節(jié)了神經元的功能。2013年，杜克大學的研究人員證實星形膠質細胞是中風或腦損傷后止血和促進修復的必要條件。斯坦福大學醫(yī)學院的神經科學家們則證實星形膠質細胞可通過選擇性除去突觸可積極地修整神經細胞回路。2014年，加州大學舊金山分校的研究人員報告稱，功能失常的星形膠質細胞有可能促成了肌萎縮側索硬化癥（ALS）一類的神經系統退行性疾病，或甚至是自閉癥和精神分裂癥等發(fā)育障礙。瑞典的科學家們證實，在大腦的損傷部位星形膠質細胞可形成不成熟的神經細胞，隨后它們發(fā)育為成熟的神經細胞。

哺乳動物大腦有各種星形膠質細胞，執(zhí)行多種多樣專門的功能。新研究的領導者、麥吉爾大學的Keith Murai說，這種多樣性很大程度上被認為是在胚胎發(fā)育及出生后早期發(fā)育過程中建立起來的。“但在那以后，人們認為這些細胞的一些特征在它們往后的一生中都是固化的。”

MuraiI和同事們卻持不同的觀點。“某些神經回路周圍的星形膠質細胞如此特化，很難想象所有這些細胞的特性都是在發(fā)育中的這一時間點所決定。畢竟，神經回路自身直到很久以后才完全形成。”

為了調查圍產期之后星形膠質細胞的身份是否有可能繼續(xù)被塑造，Murai研究小組搜尋了在成體神經元和星形膠質細胞中有可能控制了繼續(xù)發(fā)育的基因產物。為了簡化問題，研究人員將焦點放到了小腦皮質上：在這一區(qū)域只存在兩種星形膠質細胞：Bergmann膠質細胞，其環(huán)繞著浦肯野細胞(PCs)的神經沖動接收區(qū)；和velate星形膠質細胞(VAs)，其圍繞著顆粒細胞(GCs)。他們的搜尋結果揭示出了許多的候選因子，而有一個信號通路浮現了出來：Shh信號。

Murai 解釋說，Shh是一個已知在發(fā)育胚胎中發(fā)揮許多重要作用的發(fā)育形態(tài)發(fā)生素，包括影響大腦細胞的特化。“人們過去認為在大腦完成發(fā)育后這條信號通路會被關閉并消除，但新研究證實即便是在成年大腦中這一信號通路仍非常有效力。”

研究人員發(fā)現是小腦中的PC神經元生成了Shh蛋白，Shh受體豐富地表達于BG而非VA細胞中。

此外，BGs需要來自PCs的Shh信號來維持它們的身份。當研究人員采用轉基因技術關閉成年小鼠大腦PCs中的Shh生成或BGs中的Shh信號傳導時，BG細胞采用了與Vas相似的轉錄譜。另一方面如果增強Vas中的Shh信號，這些細胞會變得更像BGs。

“我們幾乎可以根據Shh信號水平將一種類型的星形膠質細胞互換稱另一種。這不只是涉及少量的因子，響應這一信號通路開啟或關閉了成百上千的基因，”Murai說。

該研究小組還發(fā)現了證據證實，Shh操控也可影響其他大腦區(qū)域的星形膠質細胞，改變了這些細胞的電生理學。

杜克大學細胞生物學家Cagla Eroglu（未參與這項研究）說：“最重要的觀點在于，星形膠質細胞的分子命運并非是固定的。”這些細胞的形狀似乎不大具有可塑性。盡管Shh信號影響了星形膠質細胞的表達譜和電行為，細胞的形態(tài)基本保持不變。

Cagla說，發(fā)現星形膠質細胞比以往認為的具有更大的可塑性是“是令人興奮且有趣的。但仍然有待依據動物的行為或它的學習能力來確定這種現象確切的功能。”