轴突起始段相关小胶质细胞调节神经元活动与视觉感知

塑造我们所见的免疫助力者

我们看见并识别物体的能力依赖于大脑中瞬时传导的电信号。多年来，大部分功劳都归于神经元——这些经典的“布线”细胞。本研究表明，第二类类免疫细胞——小胶质细胞，也在神经元的一个关键发射点悄然调节这些信号。通过放大观察神经冲动起始的微小区域，作者展示了一组特殊的小胶质细胞能够增强特定神经元的活动，从而影响小鼠区分不同视觉图案的准确性。

位于神经“触发区”的守护者

每个兴奋性神经元在其基部附近都有一段短小的区域——轴突起始段（AIS），电性峰值首先在此产生。研究者发现，在视觉皮层中大约五分之一的小胶质细胞与该特定位置形成紧密且稳定的接触，其突起沿着AIS的大部分长度包裹。与其他小胶质细胞相比，这些与AIS相关的小胶质细胞在形态和基因表达谱上有显著差异，包括更高水平的黏附和信号分子，帮助它们附着于AIS。其中一种分子——整合素β1，对形成小胶质细胞突起与神经元之间的紧密连接尤为重要。

小胶质细胞如何给神经元额外推动力

在脑片中采用配对电生理记录，团队探究这些“AIS小胶质细胞”是否真正改变其配对神经元的放电。短暂使接触AIS的小胶质细胞去极化，会使其相关神经元在相同输入下发放更多的动作电位，即便两者之间没有突触连接。对仅接触神经元胞体或未接触的其它小胶质细胞则未见此效应，表明AIS接触至关重要。机制性实验显示，当这些小胶质细胞去极化时，它们通过名为THIK-1的通道释放钾离子，直接进入AIS的微小间隙。这一局部的微幅钾浓度升高会使神经元的触发区轻微去极化，降低触发放电所需的输入，而不干扰整体突触平衡。

从视觉输入到小胶质细胞的脉动

为检验此类小胶质细胞电压变化是否自然发生，研究者使用快速光学电压传感器观察清醒小鼠在观看移动视觉条纹时的小胶质细胞。视觉刺激在小胶质细胞的突起中主要产生短暂的去极化事件，而不是其胞体。这些事件依赖于对神经递质乙酰胆碱有反应的毒蕈碱受体，以及允许钠流入的小胶质细胞通道NALCN。每次去极化后，小胶质细胞通过THIK-1释放钾以恢复静息状态。阻断THIK-1会阻止这种恢复，确认了小胶质细胞的钾外流是感官处理期间自然启用的内置复位机制。

放大一个小而强大的神经元子集

视觉皮层的钙成像显示，只有少数神经元对移动条纹有很强的响应。这些高响应细胞常常是其AIS被小胶质细胞接触的那些。当在小胶质细胞中特异性阻断或去除THIK-1，或光学抑制小胶质细胞的去极化时，与AIS相关的神经元的钙信号显著下降，而邻近未被AIS接触的神经元大体不受影响。通过在小胶质细胞中删除整合素β1以破坏物理上的AIS–小胶质细胞连接，也会产生类似的针对性强响应神经元丧失。在所有情况下，整体对视觉刺激响应的神经元群体的同步性与连通性均降低。

从细胞接触到看得更清楚

最后，作者探问这一微观协作是否影响行为。小鼠被训练执行一项Go/No-Go视觉任务：对一种条纹方向舔食，对另一种则不舔。训练完成后，当在视觉皮层中阻断THIK-1、在小胶质细胞中删除THIK-1，或破坏依赖整合素β1的AIS–小胶质细胞接触时，行为表现显著下降。小鼠的误报增多、方向辨别准确性降低，尽管基本电路保持完好。这些结果表明，位于神经元触发区的一小撮专门化小胶质细胞可以选择性增强关键神经元、收紧群体协调，从而提高视觉感知的精确性。本质上，AIS处的免疫来源细胞充当精细调节者，利用短暂的钾脉冲帮助大脑决定它所见之物。

引用: Wang, Y., Wang, Q., Gao, C. et al. The axon initial segment-associated microglia regulate neuronal activity and visual perception. Cell Res 36, 249–271 (2026). https://doi.org/10.1038/s41422-026-01218-8

关键词: 小胶质细胞, 轴突起始段, 神经元兴奋性, 视觉皮层, 钾信号