供稿 | 严贵忠 兰大二院

排版 | AiBrain 编辑团队

习惯行为因为满足了我们的某种需求而得以维持，这种带给人们满足感的“奖赏”，为什么会有如此巨大的能量？

海马CA1区的位置细胞对奖赏位置的选择具有重要的调节作用，而目前，一般我们认为星形胶质细胞的钙离子活动参与了感觉信息的编码，而调节胶质细胞的钙离子活动也可以影响行为反应；觉醒小鼠海马星形胶质细胞的钙离子活动如何编码行为反应尚不清楚。

近期，以色列耶路撒冷希伯来大学的Inbal Goshen研究团队借助双光子显微镜，观察小鼠在熟悉和新环境中对奖赏位置做出反应时海马CA1的钙离子活动，对海马星形胶质细胞如何编码位置奖赏的机制进行了研究，结果发表在Nature杂志上。

首先，研究人员将小鼠放入环形的虚拟跑道中模拟奖赏位置选择，在这个过程中背侧CA1区星形胶质细胞注射病毒表达GCaMP6f，结合双光子成像技术，实时观察钙离子活动。

小鼠在环形跑道中活动时，星形胶质细胞的激活峰值会在接近奖励位置时达到最大值，这可能是小鼠根据环境变化改变了活动的速度，这与皮层星形胶质细胞对运动有反应的研究结果相一致。

图1 小鼠在模拟环境下海马CA1区星形胶质细胞Ca²⁺成像

可是进一步的研究发现，小鼠在跑圈内位置与星形胶质细胞活动的关系明显强于星形胶质细胞的活动与小鼠活动速度的关系，这表明星形胶质细胞的活动受小鼠位置而非速度的调节。

与海马内位置神经元只在小鼠位于特定的奖赏位置放电所不同的是，星形胶质细胞的活动是在向奖赏位置移动的过程中逐渐增强。

图2 向奖赏位置移动时，星形胶质细胞活动逐渐增强

小鼠在新环境中，海马的位置神经元活动会发生重建，那么星形胶质细胞会不会有类似的表现呢？

为此，研究人员将小鼠分别置于熟悉和新的环境中，观察小鼠向奖赏位置移动时星形胶质细胞的活动；与预期一致的是，星形胶质细胞被熟悉环境下的奖赏位置所调节，朝向奖赏位置移动时，星形胶质细胞的整体活动表现为逐渐增加的趋势；而在新环境下，奖赏位置对星形胶质细胞的调节并不明显。

图3 在熟悉的环境中向奖赏位置移动时，星形胶质细胞活动增强，但在新环境中并未观察到类似的表现

那么星形胶质细胞的活动能否预测小鼠在跑道上的位置？为了回答这个疑问，研究人员用线性解码器，基于钙离子活动预测小鼠在跑道上的行为，发现这种线性解码方式能够准去预测小鼠在跑道上的位置，而不能解码小鼠运动速度，但这需要小鼠在熟悉的环境下完成。

这是关于星形胶质细胞在空间环境中编码奖赏位置的首次研究，进一步扩展了星形胶质细胞在认知功能中的作用。

综上所述，作者通过观察小鼠在熟悉环境而非新环境下选择奖赏位置时，发现星形胶质细胞表现为持续的增强活动；随后利用线性解码的方式，可以从星形胶质细胞的活动准确预测小鼠在熟悉环境中的位置选择，可能提示星形胶质细胞的空间活动依赖于经验学习。