皮层内微刺激期间星形胶质细胞对神经活动的调控

对神经回路的电学操控推动了我们对脑功能的理解，但在刺激过程中塑造神经活动的机制仍未被完全阐明。这一空白反映出一种长期存在的以神经元为中心的刺激观，它忽视了胶质细胞的调控作用，对于长时程刺激尤其如此。在此，我们研究了星形胶质细胞是否主动塑造大脑对不同刺激模式的反应。利用清醒小鼠视觉皮层的双光子和介观钙成像，我们通过化学遗传学（hM3Dq）和光遗传学（黑视蛋白）工具，在皮层内微刺激（ICMS）期间对星形胶质细胞钙信号进行了双向操控。我们表明，星形胶质细胞以模式依赖的方式对刺激作出反应，并塑造持续进行的神经活动，而非仅仅跟随其后。在电极附近，神经元对星形胶质细胞调控的反应方向不一，有的增强、有的减弱。改变星形胶质细胞钙信号并未统一升高或降低活动，而是将神经元反应拉向一个中间状态，其方向由每个神经元的起始反应及其与电极的距离决定。我们的结果确认星形胶质细胞钙信号是电刺激期间这种塑造作用的来源，并凸显了将神经元-胶质细胞动力学纳入治疗性神经刺激设计的必要性。

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