在我們日常生活中的各種經歷中，為何只有特定記憶會被保留下來？日本國立研究開發法人理化學研究所腦神經科學研究中心的長井淳團隊負責人、出羽健一基礎科學特別研究員、加瀨田晃大研究兼職人員Ⅰ（DC2），與九州大學生體防禦醫學研究所的增田隆博教授等組成的研究團隊發現，「印象深刻的事情容易記住」「重複經歷的事情不易忘記」這種現象，並非由神經細胞掌控，而是來自一種名為「星狀神經膠細胞」的神經膠細胞的工作。長井團隊負責人表示：「我們發現星狀神經膠細胞就像是選擇性保留記憶的‘心靈標籤’。本研究於2020年末我從美國回國後啟動，是通過跨領域創發研究者之間的合作完成的成果。」相關成果已發表在《Nature》的網路版上。
圖1 研究概要（供圖：理化學研究所）
圖2 長井淳團隊負責人發佈研究成果（供圖：科學新聞社）
記憶在體驗發生過程中，通過神經細胞群的激活成為記憶痕跡細胞並進行編碼之後而產生。而且當記憶痕跡細胞被激活時，就能喚醒該記憶。那麼，被遺忘的記憶與保留下來的記憶之間的差異是由哪種機制支撐的呢？
研究中受到關注的是與神經細胞緊密協作並參與資訊處理的星狀神經膠細胞。然而，星狀神經膠細胞是在何時、何地、如何響應與記憶相關的神經信號，以及如何為學習和記憶提供支持的，此前一直不明確。
研究團隊針對體驗發生後會在神經細胞中立即被誘導產生的Fos基因在星狀神經膠細胞中是如何作用的，展開了全面分析。
具體而言，研究團隊通過組合運用①開發星狀神經膠細胞特異性功能的Cre依賴性AAV載體、②能根據Fos表達誘導Cre酶的基因編輯小鼠、③可將AAV載體高效遞送至全腦，以及④能夠快速對全腦進行單細胞水平高分辨率成像的技術，首次成功在全腦尺度和細胞水平上視覺化並分析了因體驗而表達Fos的星狀神經膠細胞群體（星狀神經膠細胞集群）。
當讓小鼠經歷恐懼體驗（特定場所與靜電刺激相關聯的體驗），幾天後再將小鼠帶回同一地點時，小鼠會回憶起恐懼體驗並出現害怕反應。在首次經歷時，星狀神經膠細胞的Fos幾乎未被激活；但在小鼠回憶起恐懼體驗時，以杏仁核為中心的多個腦區中，Fos均處於激活狀態。
此外，研究團隊通過單細胞RNA測序與RNAscope技術，在分子水平上分析了首次經歷前後、再次經歷前後的星狀神經膠細胞的變化。結果發現，首次恐懼經歷後，星狀神經膠細胞會在數小時至數天內增加正腎上腺素接受者，進入為第二次經歷做準備的狀態。而且正腎上腺素接受者的表達量與再次經歷時表達Fos的星狀神經膠細胞（星狀神經膠細胞集群）數量呈正相關。研究還證實，處於準備狀態的星狀神經膠細胞，在再次經歷時會同時感知正腎上腺素神經活動（情感資訊）與記憶痕跡神經活動（詳細記憶資訊），進而切換至分子開關開啟（Fos表達）狀態。
進一步實驗顯示，如果將新開發的GPCR信號抑制工具iβARK2導入星狀神經膠細胞集群並抑制其功能，小鼠的恐懼記憶會變得不穩定；相反，如果強制表達正腎上腺素接受者則能強化恐懼記憶。
長井淳團隊負責人表示：「表達Fos的星狀神經膠細胞僅佔總量的2.5%左右，因此我們推測，除恐懼經歷外，其他類型的經歷會激活其他的星狀神經膠細胞集群，目前正在驗證這一猜想。另外，本次開發的工具已免費公開，希望能為更多研究者提供幫助。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature
論文：The astrocytic ensemble acts as a multiday trace to stabilize memory
DOI：10.1038/s41586-025-09619-2
