星形细胞对脑电波的调节

人类大脑包含两个主要的细胞群:神经元和神经胶质。虽然神经元可以传播电信号,称为动作电位,但神经胶质细胞仍然是电不可兴奋的。因此,多年来,它们被认为只是神经元的结构支撑,就像复杂建筑的脚手架一样。尽管如此,在过去的十年中,星形胶质细胞,最丰富的胶质细胞亚型,一直是许多研究的焦点,因为(1)它们是所谓的三方突触的一部分,通过电化学信号连接不同神经元的特殊结构,这使得它们能够调节神经元的交流;官方manbetx手机版(2)它们通过摄取神经元释放的分子和主动控制细胞外K的水平来调节神经元的兴奋性和大脑平衡+脑脊液中发现的包围大脑所有细胞的脑脊液;(3)它们通过称为间隙连接的小通道连接,从而形成广泛的网络,到达大脑远端区域。

图1所示。星形细胞对脑电波的调节。星形细胞K发生的三种机制示意图+细胞外K增加后的清除率+([K+] o)。K+摄取-神经元放电导致[K]的局部增加+]o (~ 12 mM),通过星形胶质细胞Na暂时被星形胶质细胞隔离+- k+Na辅助的+- atp酶(NKA)泵+- k+- 2cl -共转运蛋白(NKCC),导致[K+] o。K+空间缓冲-海拔[K]+大于生理水平(>15 mM)会导致钾的转移+离子通过星形细胞Kir4.1和缝隙连接通道从K+高至远端区域[K ?+] o。K+释放-最后,这个K+增加促进远端向外电流到细胞外空间,其中K+低(~ 3mm)。箭头表示K的方向+驱动力。

在网络层面上,单个神经元彼此同步活动,在不同的大脑区域产生有节奏的电压波动,称为网络振荡或脑电波。这些有节奏的振荡被认为是单个神经元活动和行为之间的关键联系。它们的波动范围从非常缓慢到快速不等,并按功率和频带分类,不同的频带与特定行为(例如睡眠、学习、注意力)相关联。因此,调节脑电波对所有生物来说都是一个关键角色,对我们的生存至关重要。

在影响神经元振荡产生的机制中,胞外钾离子浓度的变化+已经被报道会影响脑电波。事实上,细胞外K的浓度+高于其生理水平可能导致过度兴奋和病理状况,如癫痫。星形胶质细胞密切监测并维持适当的细胞外K水平+(正常生理范围是3-12毫米)通过一个叫做K的过程+间隙。这种星形细胞机制包括净K+吸收这是在细胞外K的少量增加后发生的+是神经元活动的副产品K+空间缓冲,其中涉及K的转移+来自高K值地区+向K值较低的远端区域转移+浓度通过缝隙连接,如图1所示。调制K+清除,星形胶质细胞可以降低K+通过减少打开的K的数量来减少细胞外环境的流动+或者关闭它们与其他星形胶质细胞形成的通道,从而阻止K的转移+离子到远端区域。不管怎样,局部K+水平将高于正常水平,并将影响星形胶质细胞附近的神经元活动。

在我们的手稿中(Bellot-Saez et al., 2017),我们提出星形胶质细胞的战略位置,一方面是三方突触的一部分,另一方面是神经兴奋性的有效调节剂,使它们能够通过调节细胞外K的水平来调节脑电波+。因此,今天很明显,星形胶质细胞不仅提供了神经元生长和成熟的支架,而且是整个网络活动的实际保障。通过调节K+清除机制来影响神经元活动,星形胶质细胞也有能力调节不同频率振荡的脑电波之间的转换,从而调节我们自己的行为。

Alba Bellot Saez, Yossi Buskila
澳大利亚西悉尼大学MARCS研究所

出版

星形细胞通过K+空间缓冲调节神经元兴奋性。
贝洛特-赛斯A, ksamesi O, Morley JW, Buskila Y
《神经科学·生物行为学》2017年6月

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