我们的大脑在年轻时（发育期）具有很强的可塑性，便于学习和适应环境。但在成年后，大脑的基本神经回路需要保持相对稳定，以确保日常功能和个人记忆的连续性。这种从“可塑性”到“稳定性”的转变机制，一直是未解之谜。

过去，大脑中的非神经元细胞——星形胶质细胞（Astrocyte），被认为只是神经元的被动支撑细胞。但近年研究显示，星形胶质细胞在塑造大脑回路方面发挥着重要作用。星形胶质细胞如何随着年龄的增长维持这些不同的可塑性水平，以及它们是否在成年后稳定感觉回路特性，一直都不清楚。

近日，索尔克研究所的研究人员在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Astrocyte CCN1 stabilizes neural circuits in the adult brain 的研究论文。

这项研究表明，星形胶质细胞分泌的 CCN1 蛋白对于成年期大脑神经回路的稳定至关重要，这一发现为阿尔茨海默病、抑郁症、脑中风及创伤后应激障碍（PTSD）等神经系统疾病的治疗提供了全新靶点。

逆转大脑衰老？《自然》新研究揭示星形胶质细胞如何维持神经环路稳定

大脑中的“隐形守护者”终于被发现，成年大脑稳定的秘密竟藏在一款名为CCN1的蛋白质中。

当我们成年后，大脑似乎变得不再像童年时期那样灵活可变。这种稳定性既保护了我们已经学会的技能，却也成为脑损伤后恢复的障碍。科学家们长期困惑于：是什么机制在控制大脑从“可塑性”到“稳定性”的转变？

大脑可塑性的年龄之谜

大脑，尤其是负责感官处理的区域，在幼年时期表现出惊人的可塑性。科学家们将这一时期称为“关键期”——在这段时间内，大脑环路能够根据外界经验进行精细调整。

以视觉皮层为例，幼年小鼠的视觉环路具有高度可塑性，而到成年期则变得稳定。这种稳定性对维持正常功能至关重要，但同时也限制了损伤后的恢复能力。

之前的研究表明，移植年轻的抑制性神经元或星形胶质细胞可以重新开启成年大脑的可塑性窗口，这暗示了某些细胞主动提供了维持稳定的信号。然而，这些信号的具体身份和作用机制，一直是个谜。

发现 CCN1：星形胶质细胞的“稳定因子”

为了寻找这些稳定因子，研究团队对小鼠视觉皮层中的星形胶质细胞进行了全面的转录组分析。他们比较了高可塑性期（出生后 28 天）和高稳定性期（成年期）的基因表达差异。

研究团队还通过两种方式诱导可塑性：黑暗饲养（从出生起在完全黑暗中饲养）和单眼剥夺（缝合一侧眼睑），观察星形胶质细胞基因表达的变化。

通过这种综合方法，研究团队筛选出了 14 个在不同条件下表达变化一致的候选基因。其中，Ccn1 基因脱颖而出：它在成年期表达最高，而在可塑性诱导条件下表达下降。

CCN1 是一种含有四个结构域的分泌蛋白，能够与细胞膜和细胞外基质的多种成分结合。尽管 CCN1 在肿瘤生成、血管生成和炎症等外周生物学过程中已有研究，但其在中枢神经系统（CNS）中的作用此前几乎未知。

CCN1 如何影响大脑可塑性？

研究团队通过一系列精巧的实验证实了 CCN1 的功能。他们在幼年小鼠视觉皮层中过表达 CCN1，发现这提前限制了本应高可塑性的环路的重塑能力。

相反，在成年小鼠中特异性敲除星形胶质细胞的 CCN1 后，原本稳定的视觉环路变得不稳定，表现出类似幼年的高可塑性特征。

更重要的是，这种变化不仅发生在分子水平，还直接影响行为。CCN1 敲除的成年小鼠在视觉悬崖测试（一种深度知觉测试）中表现受损，表明其深度感知能力出现障碍。

多细胞协调：CCN1 的作用机制

深入研究后，研究团队发现，CCN1 通过协调多种细胞类型的功能来维持神经环路稳定——

抑制性神经元：CCN1 促进围绕抑制性神经元的“神经周网”的成熟，这些细胞外基质结构像“枷锁”一样限制可塑性。

少突胶质细胞：CCN1 刺激少突胶质前体细胞分化为髓鞘形成细胞，增加髓鞘形成。髓鞘是包裹神经纤维的绝缘层，对神经信号转导至关重要。

小胶质细胞：CCN1 影响小胶质细胞的形态，减少其吞噬活性，从而维持神经环路的稳定性。

兴奋性神经元：CCN1 改变兴奋性神经元上突触的功能特性。

研究团队还发现，CCN1 通过与这些细胞表面的整合素结合（特别是 αVβ5 和 αVβ3）来发挥上述作用，当他们使用无法结合这些整合素的 CCN1 突变体时，CCN1 的多数功能都消失了。

研究意义与未来展望

这项研究首次确立了星形胶质细胞作为成年大脑神经环路稳定的主动调节者。这挑战了大脑稳定性只是被动过程的传统观点，证明了这是一个需要特定细胞信号持续维持的主动过程。

研究资深作者Nicola J. Allen解释：“我们发现CCN1协调了多种细胞类型的成熟变化，这些变化共同导致成年期可塑性的丧失，突显了星形胶质细胞作为这些效应的枢纽作用。”

这一发现对于神经科学和医学具有深远意义。既然我们已经知道维持稳定性的分子机制，未来可能开发出调控 CCN1 水平的干预措施，在需要时（例如脑损伤后）暂时提高大脑可塑性，或许可以促进修复和恢复，甚至唤醒大脑的年轻状态，在保持稳定性的同时，又不失去适应能力。

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Nature 期刊同期发表了来自西达赛奈医疗中心的题为：Lesion-remote astrocytes govern microglia-mediated white matter repair 的研究论文。

这项研究发现，在中枢神经系统损伤后，那些未直接受损区域的星形胶质细胞——远隔损伤星形胶质细胞（Lesion-remote astrocyte，LRA）扮演着积极的“修复指挥官”角色，它们通过分泌 CCN1 蛋白，精确地指导邻近的小胶质细胞有效清理髓鞘碎片，从而促进白质修复和神经功能恢复。

索尔克研究所的研究表明，星形胶质细胞分泌的 CCN1 蛋白在成年大脑中发挥着稳定神经回路的作用。而西达赛奈医疗中心的研究表明，星形胶质细胞通过分泌 CCN1 蛋白调控小胶质细胞介导的大脑白质修复。

这两项研究共同说明了 CCN1 是星形胶质细胞用来精细调控神经系统“稳定性”与“可塑性/修复”平衡的核心工具。

论文链接：

1.https://www.nature.com/articles/s41586-025-09770-w

2.https://www.nature.com/articles/s41586-025-09887-y