本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
伽马波是大脑中快速的电振荡。对学术文献的扫描表明，伽马波可能与学习、记忆和注意力有关，并且当受到干扰时，可能在精神分裂症、癫痫、阿尔茨海默病、自闭症和多动症中发挥作用。这个列表相当长，这也是这些以每秒 25 到 80 次的频率循环的脑电波仍然让神经科学家着迷的原因之一。
尽管人们对此兴趣依旧，但在试图弄清楚神经元内特定分子如何产生伽马波，以及振荡如何促进大脑数万亿连接之间的交流时，仍有很多问题悬而未决。加利福尼亚州拉霍亚的索尔克研究所的一组研究人员将目光投向了卓越的脑细胞——神经元之外，以获得关于伽马波的新见解。
曾经，神经科学教科书将星形胶质细胞描述为神经元的“维修人员”，为大脑快速运行的信息处理组件提供代谢支持和其他功能。近年来，随着新的研究发现星形胶质细胞像神经元一样，也具有信息处理器的另一种身份，这一观点发生了变化。这项研究证明了星形胶质细胞释放被称为神经递质的化学物质的能力，这些化学物质与其他脑细胞进行交流。鉴于神经元和星形胶质细胞执行一些相同的功能，因此很难梳理出星形胶质细胞的具体作用。对于这些名义上的细胞支持者可能在形成记忆或集中注意力方面做出什么贡献，一直缺乏确凿的证据。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的重要故事的未来。
索尔克研究所的合作（Terrence Sejnowski、Inder Verma 和 Stephen Heinemann 的实验室都做出了贡献）首先通过实验表明，星形胶质细胞内钙的升高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，研究人员继续寻求更确凿的证据，证明星形胶质细胞在产生伽马波中起着关键作用。
他们将一种基因开关植入小鼠体内，该开关可以关闭，然后重新激活星形胶质细胞释放神经递质。当细胞内的钙水平上升到一定程度后，神经递质就会被释放。阻止神经递质谷氨酸的释放会阻止星形胶质细胞与附近的细胞进行交流。这种关闭减弱了活体小鼠大脑中的伽马波。研究人员翻转开关并观察振荡变化的能力表明星形胶质细胞的信号传导与伽马波的最终强度之间存在很强的因果关系。这项工作发表在《美国国家科学院院刊》最近的一期上。
“脑电波的振荡对于将成组神经元的放电耦合到功能组合中非常重要。这对于信息处理至关重要，”美国国立卫生研究院的研究员，也是除神经元以外的脑细胞（包括星形胶质细胞）专家 R. Douglas Fields 在一封电子邮件中评论道。“以前，神经元放电的快速振荡被认为是神经元网络同步驱动其他神经元引起的，这仍然是正确的，但这项新工作扩展到了神经元之外，表明称为星形胶质细胞的神经胶质细胞会释放神经递质，从而促进神经元组的快速振荡，从而将神经细胞耦合到功能组中。”
当星形胶质细胞信号传导被暂停时，伽马波的减弱并没有导致小鼠翻倒并失去意识。但是，一项认知测试表明，它们并没有像预期的那样花很多时间去了解和学习新物体。当基因开关重新打开星形胶质细胞的信号传导时，这种异常行为就会逆转。“通过找到一种选择性地阻断伽马波的方法，我们已经证明了这些振荡对于识别新物体是必要的，”Sejnowski 说。“这是因果关系的首个有力证据。但这仅仅是第一步。还需要进行更多的测试。” （Sejnowski 在视频中对此进行了更多解释。）
配备星形胶质细胞信号传导开关的小鼠可能在未来的实验中证明是有用的，并且可能使研究人员能够继续探索伽马波如何使人们识别出新的和不同的事物，这对人类在世界上生存也至关重要。
图片来源：Togo Picture Gallery/Wikimedia Commons