被教科书低估的“记忆调控者”！顶刊综述：星形胶质细胞可塑性在学习记忆中的细胞与分子机制

长期以来，脑科学领域有一个根深蒂固的认知：神经元是学习与记忆的唯一主角。从突触可塑性、神经环路重塑到记忆印迹（engram）形成，所有关键机制都被归为神经元的专属能力。而数量庞大、遍布全脑的星形胶质细胞，一直被视作支持细胞，负责清理离子、回收神经递质、提供营养，像个默默干活的后勤人员。

但 2026 年4月2日发表在神经科学顶刊《Trends in Neurosciences》的重磅综述 《Cellular and molecular mechanisms of astrocyte plasticity in learning and memory》（星形胶质细胞可塑性在学习记忆中的细胞与分子机制），用海量最新证据彻底颠覆这一认知：星形胶质细胞并非配角，而是拥有完整可塑性体系、深度参与记忆编码、巩固、提取全流程的核心调控者。

它会感知、会记忆、会组网、会重塑结构、会调控基因，甚至能精准控制整条神经环路。今天，我们用这篇推文，把这项颠覆性研究一一梳理清楚。

重新定义：可塑性，不再是神经元的专利

学习与记忆的本质是大脑根据外界经验发生持久的功能与结构改变，即神经可塑性。传统理论认为，神经元产生动作电位，突触发生长时程增强（LTP）/ 抑制（LTD），形成神经元集合体与记忆印迹，基因转录、蛋白合成、表观修饰固化记忆。

而这篇综述明确提出，上述所有神经元标志性可塑性机制星形胶质细胞全都有。星形胶质细胞同样可以进行活动依赖的信号响应；实现环路水平精准调控；形成类集合体记忆网络；发生转录、翻译、表观遗传的持久重塑；直接影响学习行为与记忆巩固。

因此，可塑性是大脑的整体属性，而非神经元专属。星形胶质细胞，是学习记忆不可或缺的主动参与者。

结构天赋：三方突触，让它站在记忆调控的核心位置

星形胶质细胞之所以能深度调控记忆，首先来自它独一无二的解剖位置 ——三方突触（tripartite synapse）。

这一结构由三部分组成：突触前膜（释放神经递质）、突触后膜（接收信号）、星形胶质细胞外周突起（PAPs）。这不是简单的接触，而是高度紧密的功能整合，单个小鼠 / 大鼠星形胶质细胞，可包裹数万至 10 万个以上突触结构；大脑皮层与海马区，70%~80% 的突触都被星形胶质细胞末梢覆盖；它不会随机包裹，而是优先选择突触簇，形成多突触整合功能域。突触传递强不强、信号清不清除、可塑性能不能发生，全由它控制。

更关键的是，星形胶质细胞还通过缝隙连接形成庞大的合胞体网络，可将上百个星形胶质细胞连在一起，甚至跨脑区通信，让局部的突触信号，扩展成全脑范围的记忆协同。

核心语言：钙信号可塑性 —— 星形胶质细胞调控记忆的核心开关

神经元用电信号（动作电位）通讯，而星形胶质细胞的核心语言是钙信号（Ca²⁺）。

它不产生动作电位，却拥有一套高度精准、学习依赖、可塑可调的钙信号系统：钙信号主要发生在微小亚区室，高度局部化；学习过程中，钙活动会被动态招募、精细化调整；不同脑区、不同行为范式、不同学习阶段，钙信号模式完全不同。

研究发现，恐惧条件化中，星形胶质钙信号早期被强烈激活，消退训练时逐渐减弱；空间学习中，海马星形胶质钙信号精准编码奖赏位置；唤醒、探索、新奇情境下，皮层星形胶质钙活动显著增强。

更关键的是，人为操控钙信号，可直接双向控制记忆。科学家使用 DREADDs（设计药物专用激活受体）技术激活星形胶质细胞Gq 通路 → 钙信号增强 → 学习记忆能力提升；激活星形胶质细胞Gi 通路 → 钙信号抑制 → 学习记忆能力下降。

这意味着钙信号就是星形胶质细胞调控记忆的核心开关。

形态魔法：学习时，它会主动 “缩回触手” 强化记忆

星形胶质细胞最令人震撼的能力之一，是活动依赖的结构可塑性。

简单说，它会根据学习行为，主动改变自己的形态。在记忆巩固（尤其是恐惧记忆形成）时，星形胶质细胞外周突起会从突触上主动回缩！这一看似后退的动作，却是强化记忆的关键，突起回缩 → 减少对谷氨酸的清除 → 神经递质停留更久 → 突触传递显著增强。

回缩过程依赖钙信号与肌动蛋白骨架，受 ezrin、RAC1、ephrinB1、cofilin 等关键蛋白精准调控；更神奇的是，它极度精准，只回缩正在被强化的记忆突触；优先选择带有翻译装置的树突棘；不影响无关环路与突触。这种选择性回缩，让它能精准强化重要记忆，过滤无关信息。

图1 星形胶质细胞表现出结构可塑性

组网能力：星形胶质集合体

神经元有记忆集合体（ensemble）—— 一群共同编码某段记忆的神经元集群。而这篇综述证实，星形胶质细胞也会形成类集合体网络。

在学习过程中，特定亚群的星形胶质细胞会被选择性激活，形成功能集群：恐惧学习中，听觉皮层α7 乙酰胆碱受体阳性星形胶质细胞被特异性招募；杏仁核中，催产素受体阳性星形胶质细胞调控情绪相关记忆；伏隔核中，钙活动依赖的星形胶质集群调控奖赏与动机行为。

这种网络有极强的放大效应，杏仁核中仅20% 星形胶质细胞表达催产素受体，却能通过缝隙连接，让40% 的细胞共同响应。科学家甚至用AstroLight技术，直接光控这类记忆集合体，改变动物行为。

六、分子深度：从基因到蛋白，它全程写入长期记忆

短期记忆靠钙信号与结构变化，长期记忆则需要基因与蛋白的持久改变。而星形胶质细胞，在转录、翻译、表观遗传三个层面，全面参与记忆固化。

1. 转录可塑性：学习直接改写它的基因表达。单细胞测序证实，学习会诱导星形胶质细胞特异性表达一组基因，与神经元完全不同；海马、杏仁核、前额叶的星形胶质细胞，呈现脑区特异性转录谱。关键分子包括CREB、NFIA、GR（糖皮质激素受体）等直接调控记忆。

2. 局部翻译：星形胶质细胞的外周突起中，存在mRNA 与核糖体，可以就地快速合成蛋白，不必等待胞体指令。恐惧条件化后，局部翻译谱显著改变，直接调控突触可塑性与记忆提取。

3. 表观遗传：把记忆锁在基因层面。长期记忆的稳定依赖表观修饰。星形胶质细胞中TET1（DNA 去甲基化） 调控空间学习记忆；组蛋白修饰、染色质重塑，让记忆相关基因长期稳定表达；嗅觉球中，SOX9 转录因子与组蛋白羟色胺化协同调控 GABA 传递。

4. 即早基因：神经元用 c-Fos、Egr1 标记活跃细胞，星形胶质细胞同样会在学习中快速激活 c-Fos，成为记忆激活的分子标志。

图2 星形胶质细胞的转录、表观遗传和蛋白质组调控

环路掌控：它是大脑记忆网络的交通总指挥

记忆不是单个突触的事，而是全脑环路协同的结果。星形胶质细胞不只是调控单个突触，而是直接控制整条记忆环路。

它精准调控的核心环路包括：海马→前扣带回（ACC）中调控远程记忆提取；杏仁核（BLA）→前额叶（mPFC）中调控恐惧记忆巩固；腹侧海马→伏隔核（NAc）中参与奖赏、成瘾、认知调控。

在环路层面，它可以选择性增强兴奋性神经元；选择性调控抑制性神经元；区分不同神经输入，只对特定环路起作用。它就像大脑里的精准交通指挥，让记忆信号不乱跑、不混乱、高效传递。

颠覆性意义：这项研究，将改变脑科学与疾病治疗方向

这篇综述不只是一篇总结，更是一场范式革命。

1. 改写教科书：记忆 = 神经元 + 星形胶质细胞协同。过去认为记忆 = 神经元可塑性。现在研究发现，记忆 = 神经元与星形胶质细胞共同可塑性。

2. 打开全新治疗方向：阿尔茨海默病、失忆、学习障碍、孤独症、成瘾、焦虑……绝大多数脑病药物，都只靶向神经元。未来直接靶向星形胶质细胞的钙信号、结构可塑性、集合体网络、基因调控，将成为全新治疗策略。

3. 重新理解大脑：胶质细胞不是配角，是核心。大脑的智能，来自神经元与胶质细胞的协作。没有星形胶质细胞，神经元无法形成稳定记忆；没有星形胶质细胞，突触无法高效工作；没有星形胶质细胞，记忆无法巩固、无法提取、无法持久。

未来展望：关于星形胶质细胞，我们仍需回答的关键问题

尽管现有研究已证明，星形胶质细胞是学习与记忆中不可或缺的可塑性核心，但在这一全新领域面前，仍有大量根本性问题等待科学界一一破解。这些问题，将定义未来神经科学研究的重要方向，也将决定我们能否真正完整理解大脑如何学习、记忆、遗忘与适应。

我们仍需阐明：单个星形胶质细胞如何感知并精准调控特定神经环路的突触传递；钙信号的情境特异性调控机制与驱动分子是什么；除钙信号外，胶质细胞是否存在其他环路特异性响应方式；驱动突触周围突起可塑性的分子机制，以及其如何选择性强化或消除突触。

同时，神经元对星形胶质细胞的反向调控是否涉及转录与表观遗传、星形胶质细胞是否存在专属即刻早期基因、不同分子亚型的胶质细胞如何组建合胞体网络协同工作，也都是未来必须回答的核心问题。彻底解答这些问题，才能真正完整揭示大脑学习与记忆的本质。

https://doi.org/10.1016/j.tins.2026.03.001

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