对大脑免疫细胞的意外角色

脑免疫系统的重要部分，称为Microglia的细胞不断延伸和缩回来自其细胞体的“分支”以调查其环境。想想章鱼，而不是移动身体，而是在每个方向到达触手。这就是Microglia如何运作的。在一个小时的跨度中，每个细胞都将覆盖围绕它的整个三维空间。然后，它将重新开始。

这种连续和快速的监视是保留的独特功能小胶质细胞在大脑中。它一直发生在你的大脑中，没有疾病的存在，以及你是否醒着或睡着了。微胶质细胞也可以将它们的分支迅速引导到大脑的损伤部位。长期理论是微胶质细胞表现过这种监视，以感染传染病或感知创伤。

“这对我来说从来没有意义，”格拉德斯通机构高级调查员博士·阿卡萨克卢说。“为什么一个细胞会为可能永远发生的东西消耗这么多的能量？我一直认为必须有另一个原因在大脑中的正常功能相关。”

事实证明，Akassoglou是对的。

在最近在期刊发布的一项研究中自然神经科学，她和她的团队表明，事实上，Microglia的监测有助于预防癫痫发作活动（或过度兴奋剂）在大脑中。考虑到过度兴奋性是许多神经系统疾病的特征，这些结果可以为几种疾病开辟新的治疗途径，包括阿尔茨海默病，癫痫和自闭症。

防止过度活跃的大脑

自从她的科学职业生涯开始以来，Akassoglou一直对大脑的天生免疫系统感兴趣。她在2003年在2003年的博士后团契期间见证了显微镜下的显微镜监测，在一个邻近的实验室，发现了这种现象。马上，她知道要理解这些细胞，她必须找到“冻结”运动的方法。

“更容易说话 - 完成了10年来弄清楚如何阻止他们搬家，”Akassoglou也是UC旧金山（UCSF）神经内科教授。“有些方法可以杀死细胞，但是他们已经消失了，你无法研究他们的运动。找到一种方法来寻找一种让他们活着的方式非常具有挑战性，同时防止他们能够调查大脑。”

她和她的团队创造了第一鼠模型，其中可以阻止微痛脑监测过程。细胞仍然活着，但它们不能再延伸和缩回它们的分支。然后，该项目的目标只是观察会发生什么。

“它纯粹是由好奇心的推动，”Akassoglou说。“我们只是想知道，为什么这些细胞一直移动，如果他们停下来，大脑会发生什么？”

最初，似乎没有什么发生的，“冷冻”的小胶质细胞出现正常。直到有一天，维多利亚拉斐尔斯基出乎意料地观察了一只癫痫发作的老鼠。

“那是我们意识到用小胶质细胞无法正常运作的时候，小鼠正在自发癫痫发作，”Rafalski，博士说，这位学习的第一个作者和前博士队的Gladstone的实验室的第一个作者和前博士后学者。“这是我们的第一个迹象，这些细胞的监测可能会抑制癫痫发作活动。它还给了我们一个提示，为什么他们需要移动不断抑制的癫痫发作可能是大脑中的不间断的必要性。”

为了进一步调查，研究人员依赖于显微镜和图像分析的最新技术进步。它们将这些方法组合在于，观察在活大脑中的小胶质细胞和活性神经元之间的相互作用，因为小鼠跑在车轮上，而他们的晶须诞生。

科学家发现小胶鸡不会随机延伸它们的分支。相反，微胶鸡主要伸出至活性神经元，一个接一个地，同时对非活性神经元的关注较少。重要的是，他们注意到，当微胶质细胞接触活性神经元时，神经元的活性不会进一步增加。

“微胶质似乎感觉到哪个神经元即将变得过度活跃，并通过与它接触来保持其检查，这防止了神经元从升级的活动升级，”解释了Akassoglou的前员工研究科学家Mario Merlini的其他第一作者实验室，现在在法国的Caen Normandie大学领导团队。“相比之下，在我们的小鼠模型中，我们发现附近神经元的活动不断增加，有点像恒温器的加热器一样。这改变了大脑中神经元活动如何对神经元活动的思考。代替开关的开关，小胶质细胞是大脑的恒温器，控制过度神经元活动“。

这些发现有助于该团队发现微胶质监测的生理作用;通过防止神经元变得过度活跃或过度兴奋剂，微胶质细胞对于在正常范围内保持神经元活性至关重要。

“癫痫患者和癫痫更容易发生的其他条件，例如阿尔茨海默病和自闭症，博士说，”癫痫患者可以观察到网络过度兴奋性，“研究和助理研究员的共同作者在格拉德斯通。“并且，过度活跃的大脑同时导致大量的神经元（或变得活跃），同时是一个被称为Hypersynchrony的过程，可以导致自发的癫痫发作。我们的研究可以提供一种新的途径，介入过度筛选的疾病。“

“在许多大脑疾病中，微胶质细胞调查大脑的能力受到损害，”Akassoglou说。“我们现在有一种模型来研究微胶质菌疹受损对脑炎症和疾病的认知的影响，包括阿尔茨海默病，多发性硬化，以及病毒的大脑感染，如Covid-19。”

知道小胶凝症不断移动以使大脑变得过度兴奋剂可能具有治疗意义。实际上，通过使用药理学活化剂强制小胶质细胞来延长其分支的大脑中的多动能够逆转。在该研究中，当晶须被剔除并将神经元活动带回正常水平时，这种方法恢复了微胶质过程。Akassoglou和她的团队现在正在扩大这些研究，以测试疾病模型中的任何可能的有益效果。

“通过解锁eNigma小胶质细胞不断的运动，我们现在有新的线索治疗毁灭性脑病，“Akassoglou说。

本文，“微痛地依赖性动力学调节脑网络过度兴趣，“在线发布自然神经科学2020年12月14日。

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