大脑中不只有主力部队或前线部队——神经元，而且还有－－
大脑不只有神经元
当我们谈论脑细胞时，通常指的是神经元：那些群居的、精力充沛的“明星细胞”，它们交织在一起组成有着很多分支的复杂网络，而且还使用电信号不停地交换信息。但是，大脑中的神经元只占大脑所有细胞的一半。剩下的部分，称为神经胶质细胞或简称为神经胶质，却一直生活在神经元这个“大牌明星”的阴影下。
神经胶质首先被法国生理学家亨利·杜托息在1824年记录到，尽管杜托息完全不知道这东西是什么，他只是记录为软体动物神经之间的小球。1856年，德国生物学家鲁道夫·菲尔绍给这些小球命名为“神经胶质”，并把它们的作用描述为类似于包装盒内的填充物一样，用来固定神经元的。在接下来的几十年里，科学家发现神经胶质实际上是由细胞构成的，并与神经元和血管一起构成一种复杂的网络结构。但是，科学家仍然认为神经胶质是不重要的东西，只是一种填充物而已。
直到20世纪初期，人们对神经胶质的认识才开始转变。许多神经科学家开始推测，神经胶质有着更多的功能：或许神经胶在喂养神经元，或帮助神经元沟通，或修复受损的神经元。从20世纪60年代开始，借助于一系列新发明的实验设备，科学家终于把神经胶质带到了聚光灯下，发现它们是一种很活跃的、多才多艺的脑细胞，是神经元不可或缺的合作伙伴。下面，我们就来谈谈最近所发现的神经胶质具有的一些功能。
搬运神经元和线路维护
神经元并不总是驻留在自己的出生地。一颗正在发育的大脑中，一种被称为放射状胶质细胞可形成一种分布范围很广的网格，神经元可以像尺蠖（一种细小的昆虫）那样沿着网格从原来的地方爬到它永久的新家。当大脑不再需要这种网格时，放射状胶质细胞会转变成其他类型的神经胶质，例如星形胶质细胞和像章鱼模样的少突胶质细胞，甚至还可以转变为神经元。科学家最近发现，一部分放射状胶质细胞注定要变为大脑皮层上的神经元，而大脑皮层则是大脑外层的皱纹部分，大部分最复杂的神经功能都是由它负责。
人类的大脑皮层面积如此之大，而且还挤在我们不太大的脑袋中，所以里面的神经线路维护是极为必要的。近几年的研究表明，神经胶质在维护大脑神经线路中发挥了关键性的作用。一些神经胶质细胞会分泌一种分子，促进神经元之间新线路的形成，而另一些会吞噬、消化虚弱的和未充分利用的突触（神经元之间或神经元与其他细胞之间的接触结构）。在人整个一生中，神经胶质都在不断微调大脑的神经线路。
清理垃圾
身体内的每个器官需要清洁员，这意味着要清理掉多余液体、死细胞和细胞碎片等各种阻碍细胞正常工作的垃圾。大脑同样也需要清理垃圾，多年以来，科学家就已经知道一种纤细的神经胶质，称为小胶质细胞，在大脑的垃圾处理系统中发挥着重要的作用。小胶质细胞在大脑中四处游荡，并清除有害的蛋白质、死细胞的残留和少量不需要的DNA。另外，在2014年所发表的一项研究表明，小胶质细胞对于消除β-淀粉样蛋白和其他蛋白质，发挥着至关重要的作用，而这些蛋白质的增多与阿尔茨海默病（老年性痴呆）和其他相关的神经退行性疾病的发生有密切关联。
小胶质细胞并不是唯一可以清理垃圾的神经胶质。2012年，来自美国罗切斯特大学医学中心的研究人员把荧光分子注射到围绕老鼠大脑周围的液体中时，这些荧光分子描绘出了一个以前从未发现过的管道网络，而这些管道由星形胶质细胞构成，分布于动脉和静脉的两侧。研究人员猜测，这些神经胶质管道可能属于大脑的排水系统。当把β-淀粉样蛋白注射到老鼠大脑内时，他们发现注射物的确从这些神经胶质管道冲走掉了。
帮助神经元说话
少突胶质前体细胞（简称OPC）是一种很独特的神经胶质。OPC最终会成长为“成年”的少突胶质细胞，把轴突（神经元长出的突起）包裹起来，作用类似于电线中的绝缘皮那样，起到绝缘作用。10多年前，科学家就发现OPC会与神经元形成突触，并可以根据它们从神经元那里接收到的电信号改变自己的行为。而OPC是唯一可以做这样事情的神经胶质。最新的研究表明，OPC和神经元之间的交流不是单向的，而是双向的。
OPC的表面镶嵌着一种独特的蛋白质，称为NG2。2014年，由德国美因兹大学所发表的一项研究表明，OPC从神经元接收到电脉后，有时会触发一些酶把NG2从原来位置上切掉，而被切掉的NG2的碎片会跑到附近的神经元那里，并与之相结合，使得神经元对谷氨酸等神经递质的反应更加强烈，而神经递质则是神经元沟通时所使用的“信使”。当研究人员清除掉老鼠中的NG2或相关的酶时，这些动物处理感觉信息的能力就会受损：它们会比普通的老鼠花费更长的时间，才意识到一种不断重复的怪异声音是无害的，而且它们对奇怪的味道也缺乏兴趣。这表明，OPC和神经元之间的交流是双向的，而且不是闲聊，反到是会影响个体行为的重要对话。
帮助你呼吸
星形胶质细胞会紧紧包裹住神经元附近的血管，对血管内血液进行监控，并根据需求调整血液循环。英国伦敦大学学院的研究人员，研究了老鼠大脑内的星形胶质细胞面对血液pH值变化（由氧气和二氧化碳的含量改变而引起的）时会做出何种反应。首先，他们把老鼠脑内的星形胶质细胞进行基因改造，使它们在准备产生细胞内钙信号（通常是用来帮助协调细胞内活动的）时会发出光亮。然后，他们再使星形胶质细胞暴露在具有不同的pH值的血液环境下。
他们发现，只有在延髓中的星形胶质细胞会对血液pH值变化时做出反应。延髓是脑干的一部分，它控制着呼吸和心率等基本的生命活动。当这些星形胶质细胞检测到血液pH值下降时（这通常代表着血液中二氧化碳含量变高），它们会开始分泌能量分子三磷酸腺苷（简称ATP）来刺激周围的神经元，使神经元产生电信号并传播出去，这会增加老鼠的呼吸频率，给大脑带来氧气。而血液的pH值升高时（这通常代表着血液中氧气含量变高），星形胶质细胞会做出相反的反应。这表明，星形胶质细胞对你每一次的呼吸都起着至关重要的作用。
使你聪明
在由美国作家丹尼尔·凯斯所著的著名科幻小说《献给阿尔吉侬的花束》中，科学家给一个名叫查理·高登的弱智成年人进行了一个实验性的脑部手术，来增加他的智商。当然，与其他的医学研究过程一样，在此之前，这些科学家就给一只叫做阿尔吉侬的老鼠做过这种增加智商的实验，而且还成功了。
上面说的是小说情节，不过几年前，科学家们做了一件事情与这篇小说中的情节诡异地类似。美国罗切斯特大学医学中心的研究人员把尚未发育成熟的人类大脑细胞注射到一些幼年老鼠的大脑里。几个月之后，这些含有部分人类脑细胞的老鼠，在进行关于记忆和智力测试中，会比普通的老鼠表现得更好。它们会更快地找到迷宫的出口，会更快地学习到意味着要有电击降临的某种声音。也就是说，这些老鼠智商提高了。不过，研究人员并没有把人类的神经元注射到老鼠的大脑内，注射的是人类的神经胶质细胞。人类的神经胶质会增加老鼠的智商，可能有多种原因，例如可能与星形胶质细胞有关。
手术后经过几个月，许多未成熟的神经胶质细胞会成长为人类的星形胶质细胞，并接管老鼠的前脑。人类的星形胶质细胞比啮齿动物的更大、功能更强：它们的分支数量大约是老鼠的10倍，细胞内钙信号传播速度是老鼠的3倍左右。通过吸收和释放神经递质，即控制神经递质的含量，星形胶质细胞可以操控神经元产生电信号的频率和强度。老鼠有了人类的星形胶质细胞，神经元会更频繁地发出更为强烈的信号，使得老鼠的前脑“动力倍增”。从这个实验可以看出，我们人类能如此聪明，除了神经元以外，也与神经胶质密不可分。
这就是默默奉献的神经胶质，它们是大脑的建筑师、医生、警察、清洁工和园丁——在大脑中做出庞大复杂的后勤工作。没有它们，我们大脑的神经元就无从活跃，无法工作，大脑的组织系统就瘫痪下来。对它们的深入研究，将使科学家能更多地揭示大脑深层奥秘。
（本文源自大科技*科学之谜2015年第12期文章）
