經過幾個月的準備後,我與我在NIH的同事史蒂文斯(Beth Stevens),開始盯著暗室裡的電腦螢幕,只等按鈕一按就可以測試我們的假說了。當我們打開刺激器後,背根神經節神經元立即產生反應,鈣離子湧入軸突,背根神經節神經元的顏色就從藍色變成綠色,再變成紅色,最後變成了白色(這些顏色的變化是根據鈣離子濃度而設計的假色刻度,藍色濃度較低、白色濃度最高)。剛開始時,許旺氏細胞或寡突細胞的顏色並沒有改變,但大約過了漫長的15秒鐘後,這些神經膠細胞突然開始發光,就像是聖誕樹上整串發亮的燈泡。這些神經膠細胞不知如何偵測到軸突的脈衝活性,並以增加細胞質鈣離子濃度的方式反應。
神經膠細胞之間互通款曲
至此我們確認了神經膠細胞是以鈣離子流入細胞的方式感知軸突的活動。而在神經元,鈣離子會活化產生神經傳遞物的酵素。鈣離子流入神經膠細胞大概也會活化能引起反應的酵素。但神經元想要造成什麼樣的反應呢?更重要的,究竟是什麼東西引發鈣離子的流入?
先前針對腦中一種叫「星狀細胞」的神經膠細胞所做的研究,提供了一些線索。星狀細胞的數個功能之一,是將養份從微血管傳給神經元。另一個功能是維持神經元周遭最理想的離子環境,如此才適合電脈衝的激發;為發揮這項功能,其中星狀細胞部份的工作,是要清除神經元激發時釋出但殘留的神經傳遞物與離子。1990年時,美國耶魯大學的史密斯(Stephen J. Smith,目前在史丹佛大學)所領軍的研究團隊,利用鈣離子造影技術進行了一個經典實驗。結果顯示,如果把神經傳遞物麩胺酸加入組織培養中的星狀細胞,細胞中鈣離子的濃度就會突然上升。鈣離子波(calcium wave)不久就擴散到培養皿裡所有的星狀細胞。星狀細胞的反應就像是神經傳遞物剛從神經元釋出的情形一樣,而且,它們基本上該是在互相討論著有關神經衝動的消息。
有些神經科學家想知道,這種溝通方式是否只是單純鈣離子或相關信號分子穿越了毗連星狀細胞的開通管道。1996年,美國猶他大學的凱特(Ben Kater)和他的同事終於解開了謎團。他們利用一根尖銳的微電極,將培養皿裡的單層星狀細胞從中切開,在中間形成一道沒有細胞的中空地段,就像高速公路一樣隔開了兩側燃燒的森林。但當他們刺激其中一邊的細胞產生鈣離子波時,鈣離子波卻可以輕易穿越中間空隙到另一邊。由此可知,星狀細胞傳送的信號必是經由細胞外的液體,而非細胞的直接接觸。
往後數年,許多實驗室積極研究,也得到類似結果。星狀細胞的鈣離子反應,可以藉由添加神經傳遞物或利用電極刺激突觸釋出神經傳遞物所引發。同時,生理學家與生化學家也發現,神經膠細胞有受體,可以接受神經元用以做突觸溝通的許多神經傳遞物,它們也同樣有大多數神經元用來產生動作電位的離子通道。
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http://sa.ylib.com/read/readsho...442&DocNo=702