腹外侧延髓中的星形胶质细胞激活可调节呼吸和觉醒状态

摘要

星形胶质细胞在调节各种生物体的大脑状态中起着至关重要的作用。具体来说，它们通过感知氧气（O₂）和二氧化碳（CO₂）水平的变化来调控呼吸行为及相关的大脑状态，促进呼吸阶段的转换，调节睡眠-觉醒周期，并影响唤醒状态。在这里，我们检验了这样一个假设：腹侧呼吸柱（VRC）中的星形胶质细胞对清醒状态下的小鼠的唤醒和叹气行为至关重要。研究结果表明，在叹气发生之前，VRC中的一类Aldh1l1细胞会被激活，并且这种激活是由缺氧引起的。通过对VRC中的Aldh1l1星形胶质细胞进行化学遗传学或光遗传学激活，可以增加引发伴随叹气的唤醒反应的概率。我们还发现，在伴随叹气的唤醒发生前，激活这些星形胶质细胞会增强VRC中儿茶酚胺能神经元的钙离子瞬变。因此，我们得出结论：延髓中的星形胶质细胞能够调节叹气行为和唤醒状态之间的转换，且在应对缺氧时的呼吸和唤醒反应中发挥着重要作用。