學(xué)騎車、練打字，關(guān)鍵竟然不是神經(jīng)元？Nat子刊揭示星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控運動學(xué)習(xí)新機制

我們平時學(xué)動作、練技能，都離不開大腦里多巴胺和紋狀體的配合。過去大家都只盯著神經(jīng)元看，覺得是神經(jīng)元自己在變、在學(xué)習(xí)。但很少有人想到，大腦里還有一類重要細(xì)胞：星形膠質(zhì)細(xì)胞，它們也在悄悄 “修剪” 突觸、幫大腦學(xué)習(xí)。

基于此，2026年2月28日，韓國大田基礎(chǔ)科學(xué)研究所Won-SukChung研究團隊在nature communications雜志發(fā)表了“Motor learning and dopamine-dependent striatal synaptic plasticity are controlled by astrocytic MEGF10”，揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞通過一種叫 MEGF10 的蛋白，默默掌控著我們的運動學(xué)習(xí)過程并調(diào)節(jié)著大腦獎賞中心（紋狀體）中由多巴胺驅(qū)動的關(guān)鍵神經(jīng)連接。

多巴胺可調(diào)控中型多棘神經(jīng)元（MSNs）紋狀體突觸可塑性與運動學(xué)習(xí)，但其是否參與膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的突觸重塑尚不明確。本研究顯示：運動學(xué)習(xí)中，星形膠質(zhì)細(xì)胞經(jīng)MEGF10（非 MERTK）清除 MSNs 的皮質(zhì)?紋狀體興奮性突觸；敲除星形膠質(zhì)細(xì)胞MEGF10可損傷LTP/LTD并減弱學(xué)習(xí)相關(guān)突觸增強。化學(xué)遺傳學(xué)激活皮質(zhì)?紋狀體通路或多巴胺釋放能促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞突觸清除；多巴胺與運動學(xué)習(xí)可依受體亞型調(diào)控 MSNs 突觸后清除并通過 MEGF10 影響突觸重塑與量子化特性。綜上，星形膠質(zhì)細(xì)胞 MEGF10 是紋狀體中多巴胺及活動依賴性突觸重塑的關(guān)鍵分子。

圖一 MEGF10依賴性星形膠質(zhì)細(xì)胞對皮質(zhì)?紋狀體突觸的吞噬作用

作者采用基于腺相關(guān)病毒的報告系統(tǒng)，研究反復(fù)運動學(xué)習(xí)過程中膠質(zhì)細(xì)胞對皮質(zhì)?紋狀體突觸的吞噬情況。

簡單來說，分別用熒光蛋白標(biāo)記突觸前和突觸后標(biāo)志物，從而可監(jiān)測突觸標(biāo)志物在酸性環(huán)境下進(jìn)入鄰近膠質(zhì)細(xì)胞的過程。經(jīng)過三天反復(fù)運動學(xué)習(xí)后，背外側(cè)紋狀體中星形膠質(zhì)細(xì)胞對皮質(zhì)?紋狀體突觸前結(jié)構(gòu)的吞噬顯著增加，這與訓(xùn)練后運動技能提升相一致。同樣，在反復(fù)運動學(xué)習(xí)過程中，背外側(cè)紋狀體內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞對紋狀體突觸后結(jié)構(gòu)的吞噬也顯著升高。

與之相反，在整個學(xué)習(xí)過程中，小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)前體細(xì)胞對皮質(zhì)?紋狀體突觸的吞噬并未發(fā)生明顯變化。

圖二 敲除MEGF10影響運動學(xué)習(xí)

為了弄清楚MEGF1幫助星形膠質(zhì)細(xì)胞“吞噬”突觸對運動學(xué)習(xí)時的突觸變化有什么作用，作者用轉(zhuǎn)棒實驗訓(xùn)練了正常小鼠和敲除MEGF10的小鼠。

實驗發(fā)現(xiàn)，敲除MEGF10的小鼠，其大腦皮質(zhì)-紋狀體突觸的強度會降低；經(jīng)過轉(zhuǎn)棒訓(xùn)練后，兩種小鼠的突觸強度都有提升，但敲除MEGF10的小鼠，這種提升效果很不明顯。這說明，缺少MEGF10后，星形膠質(zhì)細(xì)胞無法正常“吞噬”突觸，會限制運動學(xué)習(xí)帶來的突觸強度增強。

進(jìn)一步實驗發(fā)現(xiàn)，在小鼠運動學(xué)習(xí)時，暫時抑制MEGF10的活性，發(fā)現(xiàn)小鼠的轉(zhuǎn)棒表現(xiàn)變差，星形膠質(zhì)細(xì)胞對突觸的“吞噬”也減少了。

總之，MEGF10不僅能維持突觸的基礎(chǔ)功能，還能直接影響運動學(xué)習(xí)時的突觸變化，幫助小鼠正常完成運動學(xué)習(xí)。

圖三 多巴胺調(diào)控星形膠質(zhì)細(xì)胞突觸吞噬差異

紋狀體中D1和D2型中型多棘神經(jīng)元表達(dá)不同多巴胺受體，多巴胺水平升高會激活前者、抑制后者。據(jù)此作者推測，多巴胺釋放受調(diào)控時，膠質(zhì)細(xì)胞對兩類神經(jīng)元突觸后結(jié)構(gòu)的吞噬可能存在差異。于是改造突觸吞噬報告系統(tǒng)并注入轉(zhuǎn)基因小鼠，同時通過化學(xué)遺傳學(xué)方法調(diào)控黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元的活性。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，反復(fù)激活多巴胺釋放會顯著減少星形膠質(zhì)細(xì)胞對D1型神經(jīng)元突觸的吞噬，卻增加其對D2型神經(jīng)元突觸的吞噬；而小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬行為無明顯變化。

此外，抑制多巴胺能神經(jīng)元后，兩類膠質(zhì)細(xì)胞對兩種突觸的吞噬均未受影響。

總結(jié)

本研究揭示星形膠質(zhì)細(xì)胞 MEGF10 是調(diào)控運動學(xué)習(xí)及多巴胺依賴性紋狀體突觸可塑性的關(guān)鍵分子，為運動相關(guān)疾病與多巴胺系統(tǒng)功能異常提供新靶點。

文章來源：

https://doi.org/10.1038/s41467-026-69129-1

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