長期以來，腦科學(xué)領(lǐng)域有一個(gè)根深蒂固的認(rèn)知：神經(jīng)元是學(xué)習(xí)與記憶的唯一主角。從突觸可塑性、神經(jīng)環(huán)路重塑到記憶印跡（engram）形成，所有關(guān)鍵機(jī)制都被歸為神經(jīng)元的專屬能力。而數(shù)量龐大、遍布全腦的星形膠質(zhì)細(xì)胞，一直被視作支持細(xì)胞，負(fù)責(zé)清理離子、回收神經(jīng)遞質(zhì)、提供營養(yǎng)，像個(gè)默默干活的后勤人員。

但 2026 年4月2日發(fā)表在神經(jīng)科學(xué)頂刊《Trends in Neurosciences》的重磅綜述 《Cellular and molecular mechanisms of astrocyte plasticity in learning and memory》（星形膠質(zhì)細(xì)胞可塑性在學(xué)習(xí)記憶中的細(xì)胞與分子機(jī)制），用海量最新證據(jù)徹底顛覆這一認(rèn)知：星形膠質(zhì)細(xì)胞并非配角，而是擁有完整可塑性體系、深度參與記憶編碼、鞏固、提取全流程的核心調(diào)控者。

它會(huì)感知、會(huì)記憶、會(huì)組網(wǎng)、會(huì)重塑結(jié)構(gòu)、會(huì)調(diào)控基因，甚至能精準(zhǔn)控制整條神經(jīng)環(huán)路。今天，我們用這篇推文，把這項(xiàng)顛覆性研究一一梳理清楚。

重新定義：可塑性，不再是神經(jīng)元的專利

學(xué)習(xí)與記憶的本質(zhì)是大腦根據(jù)外界經(jīng)驗(yàn)發(fā)生持久的功能與結(jié)構(gòu)改變，即神經(jīng)可塑性。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位，突觸發(fā)生長時(shí)程增強(qiáng)（LTP）/ 抑制（LTD），形成神經(jīng)元集合體與記憶印跡，基因轉(zhuǎn)錄、蛋白合成、表觀修飾固化記憶。

而這篇綜述明確提出，上述所有神經(jīng)元標(biāo)志性可塑性機(jī)制星形膠質(zhì)細(xì)胞全都有。星形膠質(zhì)細(xì)胞同樣可以進(jìn)行活動(dòng)依賴的信號(hào)響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)環(huán)路水平精準(zhǔn)調(diào)控；形成類集合體記憶網(wǎng)絡(luò)；發(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯、表觀遺傳的持久重塑；直接影響學(xué)習(xí)行為與記憶鞏固。

因此，可塑性是大腦的整體屬性，而非神經(jīng)元專屬。星形膠質(zhì)細(xì)胞，是學(xué)習(xí)記憶不可或缺的主動(dòng)參與者。

結(jié)構(gòu)天賦：三方突觸，讓它站在記憶調(diào)控的核心位置

星形膠質(zhì)細(xì)胞之所以能深度調(diào)控記憶，首先來自它獨(dú)一無二的解剖位置 ——三方突觸（tripartite synapse）。

這一結(jié)構(gòu)由三部分組成：突觸前膜（釋放神經(jīng)遞質(zhì)）、突觸后膜（接收信號(hào)）、星形膠質(zhì)細(xì)胞外周突起（PAPs）。這不是簡單的接觸，而是高度緊密的功能整合，單個(gè)小鼠 / 大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞，可包裹數(shù)萬至 10 萬個(gè)以上突觸結(jié)構(gòu)；大腦皮層與海馬區(qū)，70%~80% 的突觸都被星形膠質(zhì)細(xì)胞末梢覆蓋；它不會(huì)隨機(jī)包裹，而是優(yōu)先選擇突觸簇，形成多突觸整合功能域。突觸傳遞強(qiáng)不強(qiáng)、信號(hào)清不清除、可塑性能不能發(fā)生，全由它控制。

更關(guān)鍵的是，星形膠質(zhì)細(xì)胞還通過縫隙連接形成龐大的合胞體網(wǎng)絡(luò)，可將上百個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞連在一起，甚至跨腦區(qū)通信，讓局部的突觸信號(hào)，擴(kuò)展成全腦范圍的記憶協(xié)同。

核心語言：鈣信號(hào)可塑性 —— 星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控記憶的核心開關(guān)

神經(jīng)元用電信號(hào)（動(dòng)作電位）通訊，而星形膠質(zhì)細(xì)胞的核心語言是鈣信號(hào)（Ca2?）。

它不產(chǎn)生動(dòng)作電位，卻擁有一套高度精準(zhǔn)、學(xué)習(xí)依賴、可塑可調(diào)的鈣信號(hào)系統(tǒng)：鈣信號(hào)主要發(fā)生在微小亞區(qū)室，高度局部化；學(xué)習(xí)過程中，鈣活動(dòng)會(huì)被動(dòng)態(tài)招募、精細(xì)化調(diào)整；不同腦區(qū)、不同行為范式、不同學(xué)習(xí)階段，鈣信號(hào)模式完全不同。

研究發(fā)現(xiàn)，恐懼條件化中，星形膠質(zhì)鈣信號(hào)早期被強(qiáng)烈激活，消退訓(xùn)練時(shí)逐漸減弱；空間學(xué)習(xí)中，海馬星形膠質(zhì)鈣信號(hào)精準(zhǔn)編碼獎(jiǎng)賞位置；喚醒、探索、新奇情境下，皮層星形膠質(zhì)鈣活動(dòng)顯著增強(qiáng)。

更關(guān)鍵的是，人為操控鈣信號(hào)，可直接雙向控制記憶?？茖W(xué)家使用 DREADDs（設(shè)計(jì)藥物專用激活受體）技術(shù)激活星形膠質(zhì)細(xì)胞Gq 通路 → 鈣信號(hào)增強(qiáng) → 學(xué)習(xí)記憶能力提升；激活星形膠質(zhì)細(xì)胞Gi 通路 → 鈣信號(hào)抑制 → 學(xué)習(xí)記憶能力下降。

這意味著鈣信號(hào)就是星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控記憶的核心開關(guān)。

形態(tài)魔法：學(xué)習(xí)時(shí)，它會(huì)主動(dòng) “縮回觸手” 強(qiáng)化記憶

星形膠質(zhì)細(xì)胞最令人震撼的能力之一，是活動(dòng)依賴的結(jié)構(gòu)可塑性。

簡單說，它會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)行為，主動(dòng)改變自己的形態(tài)。在記憶鞏固（尤其是恐懼記憶形成）時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞外周突起會(huì)從突觸上主動(dòng)回縮！這一看似后退的動(dòng)作，卻是強(qiáng)化記憶的關(guān)鍵，突起回縮 → 減少對(duì)谷氨酸的清除 → 神經(jīng)遞質(zhì)停留更久 → 突觸傳遞顯著增強(qiáng)。

回縮過程依賴鈣信號(hào)與肌動(dòng)蛋白骨架，受 ezrin、RAC1、ephrinB1、cofilin 等關(guān)鍵蛋白精準(zhǔn)調(diào)控；更神奇的是，它極度精準(zhǔn)，只回縮正在被強(qiáng)化的記憶突觸；優(yōu)先選擇帶有翻譯裝置的樹突棘；不影響無關(guān)環(huán)路與突觸。這種選擇性回縮，讓它能精準(zhǔn)強(qiáng)化重要記憶，過濾無關(guān)信息。

圖1 星形膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)可塑性

組網(wǎng)能力：星形膠質(zhì)集合體

神經(jīng)元有記憶集合體（ensemble）—— 一群共同編碼某段記憶的神經(jīng)元集群。而這篇綜述證實(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞也會(huì)形成類集合體網(wǎng)絡(luò)。

在學(xué)習(xí)過程中，特定亞群的星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)被選擇性激活，形成功能集群：恐懼學(xué)習(xí)中，聽覺皮層α7 乙酰膽堿受體陽性星形膠質(zhì)細(xì)胞被特異性招募；杏仁核中，催產(chǎn)素受體陽性星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控情緒相關(guān)記憶；伏隔核中，鈣活動(dòng)依賴的星形膠質(zhì)集群調(diào)控獎(jiǎng)賞與動(dòng)機(jī)行為。

這種網(wǎng)絡(luò)有極強(qiáng)的放大效應(yīng)，杏仁核中僅20% 星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)催產(chǎn)素受體，卻能通過縫隙連接，讓40% 的細(xì)胞共同響應(yīng)?？茖W(xué)家甚至用AstroLight技術(shù)，直接光控這類記憶集合體，改變動(dòng)物行為。

六、分子深度：從基因到蛋白，它全程寫入長期記憶

短期記憶靠鈣信號(hào)與結(jié)構(gòu)變化，長期記憶則需要基因與蛋白的持久改變。而星形膠質(zhì)細(xì)胞，在轉(zhuǎn)錄、翻譯、表觀遺傳三個(gè)層面，全面參與記憶固化。

1. 轉(zhuǎn)錄可塑性：學(xué)習(xí)直接改寫它的基因表達(dá)。單細(xì)胞測序證實(shí)，學(xué)習(xí)會(huì)誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性表達(dá)一組基因，與神經(jīng)元完全不同；海馬、杏仁核、前額葉的星形膠質(zhì)細(xì)胞，呈現(xiàn)腦區(qū)特異性轉(zhuǎn)錄譜。關(guān)鍵分子包括CREB、NFIA、GR（糖皮質(zhì)激素受體）等直接調(diào)控記憶。

2. 局部翻譯：星形膠質(zhì)細(xì)胞的外周突起中，存在mRNA 與核糖體，可以就地快速合成蛋白，不必等待胞體指令?？謶謼l件化后，局部翻譯譜顯著改變，直接調(diào)控突觸可塑性與記憶提取。

3. 表觀遺傳：把記憶鎖在基因?qū)用妗ｉL期記憶的穩(wěn)定依賴表觀修飾。星形膠質(zhì)細(xì)胞中TET1（DNA 去甲基化） 調(diào)控空間學(xué)習(xí)記憶；組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑，讓記憶相關(guān)基因長期穩(wěn)定表達(dá)；嗅覺球中，SOX9 轉(zhuǎn)錄因子與組蛋白羥色胺化協(xié)同調(diào)控 GABA 傳遞。

4. 即早基因：神經(jīng)元用 c-Fos、Egr1 標(biāo)記活躍細(xì)胞，星形膠質(zhì)細(xì)胞同樣會(huì)在學(xué)習(xí)中快速激活 c-Fos，成為記憶激活的分子標(biāo)志。

圖2 星形膠質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄、表觀遺傳和蛋白質(zhì)組調(diào)控

環(huán)路掌控：它是大腦記憶網(wǎng)絡(luò)的交通總指揮

記憶不是單個(gè)突觸的事，而是全腦環(huán)路協(xié)同的結(jié)果。星形膠質(zhì)細(xì)胞不只是調(diào)控單個(gè)突觸，而是直接控制整條記憶環(huán)路。

它精準(zhǔn)調(diào)控的核心環(huán)路包括：海馬→前扣帶回（ACC）中調(diào)控遠(yuǎn)程記憶提??；杏仁核（BLA）→前額葉（mPFC）中調(diào)控恐懼記憶鞏固；腹側(cè)海馬→伏隔核（NAc）中參與獎(jiǎng)賞、成癮、認(rèn)知調(diào)控。

在環(huán)路層面，它可以選擇性增強(qiáng)興奮性神經(jīng)元；選擇性調(diào)控抑制性神經(jīng)元；區(qū)分不同神經(jīng)輸入，只對(duì)特定環(huán)路起作用。它就像大腦里的精準(zhǔn)交通指揮，讓記憶信號(hào)不亂跑、不混亂、高效傳遞。

顛覆性意義：這項(xiàng)研究，將改變腦科學(xué)與疾病治療方向

這篇綜述不只是一篇總結(jié)，更是一場范式革命。

1. 改寫教科書：記憶 = 神經(jīng)元 + 星形膠質(zhì)細(xì)胞協(xié)同。過去認(rèn)為記憶 = 神經(jīng)元可塑性?，F(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)，記憶 = 神經(jīng)元與星形膠質(zhì)細(xì)胞共同可塑性。

2. 打開全新治療方向：阿爾茨海默病、失憶、學(xué)習(xí)障礙、孤獨(dú)癥、成癮、焦慮……絕大多數(shù)腦病藥物，都只靶向神經(jīng)元。未來直接靶向星形膠質(zhì)細(xì)胞的鈣信號(hào)、結(jié)構(gòu)可塑性、集合體網(wǎng)絡(luò)、基因調(diào)控，將成為全新治療策略。

3. 重新理解大腦：膠質(zhì)細(xì)胞不是配角，是核心。大腦的智能，來自神經(jīng)元與膠質(zhì)細(xì)胞的協(xié)作。沒有星形膠質(zhì)細(xì)胞，神經(jīng)元無法形成穩(wěn)定記憶；沒有星形膠質(zhì)細(xì)胞，突觸無法高效工作；沒有星形膠質(zhì)細(xì)胞，記憶無法鞏固、無法提取、無法持久。

未來展望：關(guān)于星形膠質(zhì)細(xì)胞，我們?nèi)孕杌卮鸬年P(guān)鍵問題

盡管現(xiàn)有研究已證明，星形膠質(zhì)細(xì)胞是學(xué)習(xí)與記憶中不可或缺的可塑性核心，但在這一全新領(lǐng)域面前，仍有大量根本性問題等待科學(xué)界一一破解。這些問題，將定義未來神經(jīng)科學(xué)研究的重要方向，也將決定我們能否真正完整理解大腦如何學(xué)習(xí)、記憶、遺忘與適應(yīng)。

我們?nèi)孕桕U明：單個(gè)星形膠質(zhì)細(xì)胞如何感知并精準(zhǔn)調(diào)控特定神經(jīng)環(huán)路的突觸傳遞；鈣信號(hào)的情境特異性調(diào)控機(jī)制與驅(qū)動(dòng)分子是什么；除鈣信號(hào)外，膠質(zhì)細(xì)胞是否存在其他環(huán)路特異性響應(yīng)方式；驅(qū)動(dòng)突觸周圍突起可塑性的分子機(jī)制，以及其如何選擇性強(qiáng)化或消除突觸。

同時(shí)，神經(jīng)元對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的反向調(diào)控是否涉及轉(zhuǎn)錄與表觀遺傳、星形膠質(zhì)細(xì)胞是否存在專屬即刻早期基因、不同分子亞型的膠質(zhì)細(xì)胞如何組建合胞體網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，也都是未來必須回答的核心問題。徹底解答這些問題，才能真正完整揭示大腦學(xué)習(xí)與記憶的本質(zhì)。

https://doi.org/10.1016/j.tins.2026.03.001

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