从走路和说话等日常行为到运动或学术卓越的壮举，大脑不断获取和无缝处理信息以产生这些令人难以置信的行为。这个过程需要一个完整的细胞管弦乐队互相倾听并调整它们的功能以协调在一起。神经科学中剩下的最基本的问题之一是大脑中的细胞如何移动、相互作用和相互协调以产生这些活动。

在大脑中，这种细胞交响乐不仅包括神经元，还包括通常在保护身体免受病原体侵害方面发挥作用的细胞。一组是称为小胶质细胞的微小免疫细胞，研究人员越来越多地了解到它们在大脑功能、健康和疾病中发挥着巨大的作用。这些细胞也因其在组装和维持神经回路中的作用以及它们如何能够改变其分子身份以匹配其环境而受到越来越多的关注。对于神经科学家来说，谜团一直是他们是如何做出这种改变的。

在《自然》杂志的一份新报告中，来自 Golub 家族干细胞和再生生物学教授 Paola Arlotta 实验室以及麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所斯坦利精神病学研究中心的一组研究人员更接近于回答这个问题。周三发表的这篇论文表明，小胶质细胞“倾听”邻近的神经元并改变它们的分子状态以匹配它们。

“当它们第一次被发现时，小胶质细胞被认为只是清道夫，清理细胞碎片并帮助抵抗病原体，”作为 Arlotta 实验室博士后研究员领导这项研究的 Jeffery Stogsdill 说。“现在我们知道小胶质细胞可以以非常复杂的方式与神经元相互作用，从而影响神经元的功能。”

这一发现有朝一日可能为研究方向打开大门，这些研究可以精确地针对小胶质细胞与其神经元伙伴之间的通信（当这些细胞之间的通信出错时，会出现自闭症和精神分裂症等疾病）。

“例如，当你试图影响大脑时，你将不再需要将小胶质细胞视为一种毯状细胞类型，”Stogsdill 继续说道。“我们可以针对非常特定的状态，或者我们可以针对具有改变小胶质细胞特定状态的能力的非常特定的神经元亚型。它使我们能够拥有高级别的粒度。”

该研究提供了对不同细胞类型如何协调工作的独特见解。

“我们在这里发现的是大脑中不同细胞类型相互交谈并相互影响以最终能够一起做更多事情的规则，”资深作者、布罗德研究所成员阿洛塔说。

在论文中，科学家们描述了神经元如何训练小胶质细胞在大脑生命早期第一次相遇时与它们一起工作。该小组发现，在大脑皮层（负责熟练运动功能、感觉知觉和认知的大脑的一部分）形成过程中，不同类型的神经元以自己独特的方式影响附近小胶质细胞的数量和分子状态。

“这些不同类型的皮层神经元招募不同数量的小胶质细胞，”Stogsdill 说。“然后他们对这些小胶质细胞进行模式化，以准确地告诉他们他们需要成为哪种类型。”

大脑皮层被组织成层，每一层都有不同的神经元类型。研究人员使用遗传分析方法检查不同层的小胶质细胞，发现小胶质细胞的数量和分子状态因发现它们的层而异。然后，研究小组改变了这些层中神经元类型的组成，发现它们可以影响不同小胶质细胞状态的分布。小胶质细胞与新位置的神经元类型相匹配，证实神经元正在影响它们。

研究小组随后建立了一个分子图谱，概述了神经元和小胶质细胞之间的交流。该团队分析了他们的分析数据，以找到由不同小胶质细胞状态及其神经元伙伴表达的相互作用蛋白质对。这样的分子图谱可以使未来研究这些相互作用的功能作用和治疗干预的可能目标。他们计划首先准确解释不同层中小胶质细胞之间的差异和功能差异。

“我们知道小胶质细胞可以影响神经回路的功能，现在我们知道神经元可以将特定类型的小胶质细胞招募到附近，”Arlotta 说。“这是一个令人着迷的想法，神经元可以重塑它们的环境以帮助微调它们自己的电路功能。”