在一項新的研究中，劍橋大學醫學研究委員會分子生物學實驗室的研究人員發現，星形膠質細胞，即包圍和支持大腦神經元的“看守”細胞，在晝夜節律(即身體的24小時生物鐘)中發揮著比以前理解的更重要的作用。星形膠質細胞以前被認為是唯一支持晝夜節律調節的神經元，但這項新研究指出，它們實際上可以指導這種內部生物鐘的節奏，這是第一次它們可以控制哺乳動物的日常行為模式。相關研究成果發表在2019年1月11日的《科學》雜志上，論文標題為“天體圖的細胞自主時鐘驅動媽媽們的晝夜行為”。

當晝夜節律被打亂時，可能會導致時差和睡眠障礙，還可能導致從精神疾病到癡呆癥、糖尿病和癌癥等一系列疾病。這項新研究的發現可能為新療法的發展鋪平道路。

晝夜節律因其在維持人體健康方面的作用而廣為人知，盡管體內許多不同類型的細胞都有自己的內部時鐘，但這些時鐘的定時主要由視交叉上核(SCN)控制。視交叉上核是下丘腦中的一個小腦區，它充當負責調節日常行為的主時鐘。

在這項新的研究中，顯微成像技術用于觀察SCN中星形膠質細胞和神經元的詳細內部分子鐘計時。令人驚訝的是，結果表明，盡管這兩種類型的細胞有自己的生物鐘，但它們受到不同的調節，并在一天的不同時間被觀察到活躍。他們發現，這種微妙的相互作用對于保持整個SCN時鐘有規律地運行至關重要。

在做出這一初步發現后，這些研究人員發現，經過基因改造以沉默內部生物鐘的小鼠的SCN功能和行為被破壞了，但出乎意料的是，他們發現，僅恢復星形膠質細胞中遺傳功能的時鐘就可以讓這些小鼠調節日常活動。這意味著，即使當星形膠質細胞是動物中唯一具有功能性內部生物鐘的細胞時，它們仍然觀察小鼠的日常行為模式。當他們將這種行為模式與具有功能性神經元時鐘的小鼠進行比較時，他們發現SCN中受調節活動的時間縮短了約1小時，這也反映在小鼠的行為中，這表明星形膠質細胞可以控制動物的行為以適應其自身的細胞特征。

這項研究還揭示了谷氨酸作為大腦和中樞神經系統中的神經遞質，作為一種化學信號，將SCN中功能性星形膠質細胞的時間線索傳遞給無時鐘節律的神經元伴侶。該論文的第一作者Marco Brancaccio博士說：“令我們非常驚訝的是，星形膠質細胞在產生傳播動物生物鐘的定時信號方面與神經元一樣高效。我們從以前的研究中了解到，這些細胞在生物鐘中發揮作用，但我們當時不知道它們可以重新啟動神經元的晝夜節律功能。這為內部生物鐘的神經生物學增加了一個新的和意想不到的維度，并為未來研究和開發治療潛力提出了一些令人興奮的方式。”

論文作者、劍橋大學醫學研究委員會分子生物學實驗室的邁克爾哈斯汀斯博士補充道：“這是星形膠質細胞第一次能夠實際控制動物行為。這是神經科學領域的重大進展。”

參考文獻：Marco Brancaccio等。星形膠質細胞的細胞自主時鐘驅動哺乳動物的晝夜行為。科學，2019，doi: 10.1126/

卡拉格林。許多保存生物鐘的方法。科學，2019，doi:10.1126/

原標題：科學：揭示大腦星形膠質細胞控制晝夜節律的新作用

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