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新的研究表明，小胶质细胞“监听”邻近的神经元，并改变以匹配它们。
从走路、说话这样的日常行为，到运动或学业上的卓越表现，大脑不断获取并无缝处理信息，从而产生这些令人难以置信的行为。这个过程需要整个细胞乐团互相倾听，调整它们的功能，使之协调一致。神经科学中剩下的最基本的问题之一是，大脑中的细胞如何运动、相互作用和相互协调来产生这些活动。在大脑中，这一细胞交响乐不仅包括神经元，还包括通常在保护身体免受病原体侵袭方面发挥作用的细胞。一组是被称为小胶质细胞的微小免疫细胞，研究人员越来越多地了解到，它们在大脑功能、健康和疾病方面发挥着巨大的作用。这些细胞也因其在组装和维持神经回路中的作用，以及它们如何能够改变其分子特性以适应环境而获得越来越多的关注。对神经科学家来说，长期以来的谜题是它们是如何做出这种改变的。
在《Nature》杂志的一份新报告中，来自Golub家族干细胞和再生生物学教授Paola Arlotta实验室和麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所斯坦利精神病学研究中心的一组研究人员即将回答这个问题。本周三发表的这篇论文显示，小胶质细胞“监听”邻近的神经元，并改变它们的分子状态以匹配它们。“当它们第一次被发现时，小胶质细胞被认为是简单的清道夫，清理细胞碎片，帮助对抗病原体，”Arlotta实验室的博士后研究员Jeffery Stogsdill说。“现在我们知道，小胶质细胞可以以非常复杂的方式与神经元相互作用，从而影响神经元功能。”这一发现可能会在未来的某一天打开一扇门，使小胶质细胞和它们的神经元伙伴之间的通信具有精确的准确性(当细胞之间的通信出错时，就会出现自闭症和精神分裂症等疾病)。
Stogsdill继续说:“当你试图影响大脑时，你将不再需要把小胶质细胞作为一种毯状细胞类型来对待。我们可以针对非常特定的状态，或者我们可以针对具有改变小胶质细胞特定状态能力的非常特定的神经元亚型。它让我们拥有更高的粒度。”
这项研究为不同类型的细胞如何和谐地工作提供了独特的见解。Broad研究所成员、资深作者Arlotta说:“我们在这里发现的是大脑中不同类型的细胞相互交谈和相互影响的规则，最终能够一起做更多的事情。”
在这篇论文中，科学家们描述了神经元在大脑早期初次相遇时如何训练小胶质细胞与它们一起工作。研究小组发现，在大脑皮层——大脑中负责熟练运动功能、感觉感知和认知的一部分——形成过程中，不同类型的神经元以自己独特的方式影响附近小胶质细胞的数量和分子状态。
Stogsdill说:“这些不同类型的皮质神经元会吸收不同数量的小胶质细胞。然后他们对这些小胶质细胞进行分类，准确地告诉它们需要变成什么类型。”
大脑皮层被组织成不同的层，每个层有不同的神经元类型。研究人员使用基因图谱的方法检查了不同层的小胶质细胞，发现小胶质细胞的数量和分子状态随发现层的不同而不同。然后，研究小组改变了这些层中神经元类型的组成，发现它们可以影响不同小胶质状态的分布。小胶质细胞与新位置的神经元类型相匹配，证实了神经元正在影响它们。
研究小组随后建立了一个分子图谱，概述了神经元和小胶质细胞之间的交流。研究小组分析了他们的分析数据，以找到由不同的小胶质状态及其神经元伙伴表达的相互作用的蛋白质对。这样的分子图谱可以使未来研究这些相互作用的功能作用和可能的治疗干预靶点。他们计划从解释不同层次的小胶质细胞之间的差异和功能区别开始。
“我们知道小胶质细胞可以影响神经回路的功能，现在我们知道神经元可以招募特定类型的小胶质细胞到它们的周围，”Arlotta说。“这是一个有趣的想法，神经元可以重塑它们的环境，以帮助微调它们自己的回路功能。”
Pyramidal neuron subtype diversity governs microglia states in the neocortex
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