在我们日常生活中的各种经历中，为何只有特定记忆会被保留下来？日本国立研究开发法人理化学研究所脑神经科学研究中心的长井淳团队负责人、出羽健一基础科学特别研究员、加濑田晃大研究兼职人员Ⅰ（DC2），与九州大学生体防御医学研究所的增田隆博教授等组成的研究团队发现，“印象深刻的事情容易记住”“重复经历的事情不易忘记”这种现象，并非由神经细胞掌控，而是来自一种名为“星形胶质细胞”的神经胶质细胞的工作。长井团队负责人表示：“我们发现星形胶质细胞就像是选择性保留记忆的‘心灵标签’。本研究于2020年末我从美国回国后启动，是通过跨领域创发研究者之间的合作完成的成果。”相关成果已发表在《Nature》的网络版上。
图1 研究概要（供图：理化学研究所）
图2 长井淳团队负责人发布研究成果（供图：科学新闻社）
记忆在体验发生过程中，通过神经细胞群的激活成为记忆痕迹细胞并进行编码之后而产生。而且当记忆痕迹细胞被激活时，就能唤醒该记忆。那么，被遗忘的记忆与保留下来的记忆之间的差异是由哪种机制支撑的呢？
研究中受到关注的是与神经细胞紧密协作并参与信息处理的星形胶质细胞。然而，星形胶质细胞是在何时、何地、如何响应与记忆相关的神经信号，以及如何为学习和记忆提供支持的，此前一直不明确。
研究团队针对体验发生后会在神经细胞中立即被诱导产生的Fos基因在星形胶质细胞中是如何作用的，展开了全面分析。
具体而言，研究团队通过组合运用①开发星形胶质细胞特异性功能的Cre依赖性AAV载体、②能根据Fos表达诱导Cre酶的基因编辑小鼠、③可将AAV载体高效递送至全脑，以及④能够快速对全脑进行单细胞水平高分辨率成像的技术，首次成功在全脑尺度和细胞水平上可视化并分析了因体验而表达Fos的星形胶质细胞群体（星形胶质细胞集群）。
当让小鼠经历恐惧体验（特定场所与静电刺激相关联的体验），几天后再将小鼠带回同一地点时，小鼠会回忆起恐惧体验并出现害怕反应。在首次经历时，星形胶质细胞的Fos几乎未被激活；但在小鼠回忆起恐惧体验时，以杏仁核为中心的多个脑区中，Fos均处于激活状态。
此外，研究团队通过单细胞RNA测序与RNAscope技术，在分子水平上分析了首次经历前后、再次经历前后的星形胶质细胞的变化。结果发现，首次恐惧经历后，星形胶质细胞会在数小时至数天内增加去甲肾上腺素受体，进入为第二次经历做准备的状态。而且去甲肾上腺素受体的表达量与再次经历时表达Fos的星形胶质细胞（星形胶质细胞集群）数量呈正相关。研究还证实，处于准备状态的星形胶质细胞，在再次经历时会同时感知去甲肾上腺素神经活动（情感信息）与记忆痕迹神经活动（详细记忆信息），进而切换至分子开关开启（Fos表达）状态。
进一步实验显示，如果将新开发的GPCR信号抑制工具iβARK2导入星形胶质细胞集群并抑制其功能，小鼠的恐惧记忆会变得不稳定；相反，如果强制表达去甲肾上腺素受体则能强化恐惧记忆。
长井淳团队负责人表示：“表达Fos的星形胶质细胞仅占总量的2.5%左右，因此我们推测，除恐惧经历外，其他类型的经历会激活其他的星形胶质细胞集群，目前正在验证这一猜想。另外，本次开发的工具已免费公开，希望能为更多研究者提供帮助。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature
论文：The astrocytic ensemble acts as a multiday trace to stabilize memory
DOI：10.1038/s41586-025-09619-2
