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东北大学的研究人员发现，当小鼠执行运动学习任务时，记忆形成涉及两个并行过程。一个过程发生在训练期间，称为在线学习，而另一个过程发生在休息期间，称为离线学习。在线学习可以通过操纵神经胶质活动来促进或减少，但离线学习仍然不受这些操纵的影响。了解这些独立的并行记忆形成过程背后的细胞机制可能有助于中风后有效康复、痴呆症治疗或实现扩展智力。
该研究结果详细发表在 2023 年 6 月 26 日的《Glia》杂志上 。
我们很早就意识到，训练期间表现可能不会有太大提高，但第二天就会有所提高。或者，训练期间的出色表现可能不会延续到第二天。在这里，研究人员表明，在线和离线学习确实是由不同的细胞机制控制的独立的并行过程。
大脑中的神经胶质细胞占据的体积几乎与神经元一样大。然而，人们只是认为它们可以填补神经元之间的空白。最近，神经胶质细胞已被证明参与大脑中的信息处理，尽管其方式与神经元完全不同。通过释放谷氨酸等神经胶质递质，神经胶质细胞可以调节记忆形成的难易程度;称为元可塑性的过程。
研究人员使用水平光动反应范式来了解神经胶质细胞在在线和离线学习中的作用。当小鼠受到水平振荡的视觉刺激时，它们的眼睛跟随屏幕的幅度相对于所呈现的刺激更小。随着长时间和重复的演示，幅度会增加，直到他们的眼睛能够完美地追随屏幕。15 分钟演示过程中表现的提高称为在线学习，小鼠在黑暗中休息 1 小时期间表现的提高称为离线学习。
光激活蛋白、通道视紫红质-2 (ChR2) 或古视紫红质 (ArchT) 在神经胶质细胞中特异性表达，以手动控制神经胶质细胞的活性。当光激活 ChR2 促进神经胶质细胞释放谷氨酸时，在线学习就会增强。然而，神经胶质调节的好处是短暂的，眼球运动的表现很快就变得与控制无法区分。当神经胶质活动被 ArchT 抑制时，在线学习被完全抑制。有趣的是，即使完全没有在线学习，线下学习也能正常进行。
领导这项研究的东北大学超级网络脑生理学实验室的 Ko Matsui 教授说：“我们的数据表明，短期和长期记忆的形成不是一个串行过程，而是一个并行且独立的过程。” 。“没有必要为每次培训或学习期间获得的表现而苦恼，因为持久的成就取决于完全独立的过程。”
在线学习的神经胶质调节背后的细胞机制现已部分揭示。神经胶质细胞中表达的阴离子传导通道介导谷氨酸释放，从而增强突触可塑性。线下学习的流程不太清晰;然而，研究人员还发现，在休息期间对神经胶质细胞活动进行 ArchT 光遗传学操作可以促进离线学习。
“神经胶质细胞显然控制着神经回路中发生可塑性的可能性，无论是在线还是离线学习过程中，”首席研究研究员 Teppei Kanaya 博士说。“通过揭示细胞过程的细节，我们也许能够控制我们对环境变化的快速适应或促进长期成就。”
