比如，星形胶质细胞可能在抑郁和焦虑中发挥作用。
许多人假如思索过这件事的话，大概认为思考是由庞大的神经元网络完成的一些事。神经元是一种专化的电传导细胞，占据人类头颅的上半部分。就现状而言，这种想法是正确的。人类大脑中的860亿个神经元确实承担大部分的认知工作，但并不是全部认知工作。
支援它们的是另外三种脑细胞：小胶质细胞、寡突胶质细胞和星形胶质细胞。它们被合称为胶质细胞，是神经胶质细胞的简称。直到最近之前，这些胶质细胞还被神经病学忽视。这种情况已经改变。胶质细胞现在是流行的研究主题。而研究结果已经打破胶质细胞仅仅是些胶质的认知。
小胶质细胞犹如园丁。它们修剪神经元之间的链接，保持网络的井然有序。寡突胶质细胞长期以来被认为仅仅是保护名叫轴突的电传导纤维（神经元通过轴突进行联络）的绝缘体，然而它们在调整轴突信号中发挥关键作用。而星形胶质细胞是最有意思的神经胶质细胞，通过管控经由它们传输的信息流，将突触（轴突会合、传递信号的连结点）转变为生物学上相当于晶体管的东西。
这些研究结果不仅仅引起学术上的兴趣。行为异常的胶质细胞涉及从自闭症、多发性硬化症到强迫症的一系列病症。因此，这些研究有着重要的医学应用。对于那些设计名叫人工神经网络（机器在依靠人工神经网络来学习，而人工智能也依赖于此）的大脑拟像的人士来说，研究也是值得关切的。所以，尽管神经元依然是脑研究舞台上的明星，其他演员的角色正在迅速地明朗化。随之，整部戏的情节也逐渐厚实。
就小胶质细胞来说，最关键的论文发表于2012年。哈佛大学医学院的多萝西·谢弗（DorothySchafer）与同事在论文中表明，小胶质细胞在大脑发育过程中修剪突触，这个过程延续到人类的二十五六岁年纪。此前，小胶质细胞仅仅被视为免疫系统的一部分，对于消灭病原体和细胞残骸很重要，但基本上像灰姑娘一样没有受到多少关注。谢弗博士将小胶质细胞变成舞会上大家瞩目的美女。她发现，小胶质细胞通过猎捕和吞咽极少被用到的突触，保持大脑的干净利落，让神经元执行的计算流线化，确保器官依然尽可能高效。
两年之后，也就是2014年，揭示寡突胶质细胞真实一面的时刻到来了。在那之前，尽管寡突胶质细胞发挥的作用已经被了解得很透，但也似乎有点单调乏味。寡突胶质细胞在名叫髓鞘的生长物中生成髓磷脂，从而改善神经纤维的电传导性。髓磷脂是一种蛋白质与脂质的混合物，包裹在轴突外部。然而在2014年，华盛顿大学的阿明·塞德尔（ArminSeidl）带领的研究团队发现，寡突胶质细胞使用髓磷脂来微调轴突中电信号的速度。
譬如说，传送来自左耳和右耳的信号到听觉皮层某个部位的轴突在长度上会有些差异，因此那些信号也许被预计会花费不同长短的时间来抵达目标。寡突胶质细胞的微调（通过调整轴突的直径和髓鞘兰氏结之间的距离来实现）补偿上述的时间差异，意味着任何剩下的差异反映出声音到达左右侧耳朵的实际时间差。大脑利用这个真正的时间差来确定声音来自哪儿。
然而，真正让研究者感到激动的是最近才发现的星形胶质细胞的能力。这些雪花形状的细胞具有卷须，每根卷须的末端是一个叫作“终足”的附器。每个星形胶质细胞管理一定范围，这些星形胶质细胞一起形成大脑中的三维马赛克结构。
星形胶质细胞的作用
“终足”猎捕和包裹突触，使得星形胶质细胞能窃听神经元之间的联络，然后通过强化或削弱特定的突触，对神经元网络内部完成的计算施加控制。因此，现在有强有力的证据表明，星形胶质细胞在记忆形成中扮演关键角色，尤其是在将相关短期记忆巩固为长期记忆的海马体中。
活组织检查表明，星形胶质细胞以这种方式管控50%到90%不等的人类大脑突触（具体比例依大脑区域而定）。因而，星形胶质细胞的干预是规矩，而不是特例。许多研究人员如今说到“三联”突触在大脑中是标准形态。三联突触有着类似晶体管的三元组成，一部分（星形胶质细胞）充当晶体管的“基极”连接，管控信号在另外两部分之间的传输，作为另外两部分的神经元相当于晶体管的“射极”和“集极”。因为晶体管形成计算机的逻辑门，所以这点引起研究者的极大兴趣。
另外，星形胶质细胞不仅仅干预神经元的事。它们似乎本身也能进行计算。当两个星形胶质细胞的管理范围相会时，它们的卷须能够连接，让它们形成网络，就像神经元网络一样。这使得星形胶质细胞能用钙离子脉冲来互相联络（钙离子从一个细胞的卷须移动到另一个细胞的卷须）。
2021年初，来自芬兰坦佩雷大学的一队由米凯尔·巴罗斯（Michael Barros）领导的研究人员使用基因编辑过的星形胶质细胞显示，这些钙离子信号能完成布尔代数，也就是数字计算的语言。特别的是，研究团队能运行叫作“与”和“或”的布尔代数运算，准确率最高能达到90%。2022年，卡内基·梅隆大学的埃里克·彼得森（ErikPeterson）发表一篇数学证明，表明在原理上，一个星形胶质细胞网络能运行任何想象得到的计算机算法。这暗示星形胶质细胞可以形成第二计算网络，平行于神经元网络，而且星形胶质细胞能通过三联突触来管控首要网络。
所以，逐渐浮现的大脑途径不再是像贵族统治一般（神经元高高在上，俯视不如它们的胶质细胞），而是更像一个细胞的民主社会，不同细胞齐心协力，产生思想。2022年，俄罗斯科学院的阿列克谢·谢米亚诺夫（AlexeySemyanov）与阿列克谢·韦尔赫拉茨基（AlexeiVerkhratsky）把这个想法称为大脑内的“积极环境”。
积极环境诠释的一个结果是，我们意识到当胶质细胞行为异常时，就会有麻烦。现在有大量证据表明，功能异常的胶质细胞在许多神经疾病和精神疾病中起到重要作用。
自闭症是其中的一例。2017年，日本名古屋工业大学的石塚佳奈子（IshizukaKanako）发现，自闭症患病风险的增加与小胶质细胞中一对遗传变异的存在有关联，已知那一对遗传变异会扰乱一个叫作CX3CR1的蛋白质的表达。2020年，当时在斯克里普斯研究所工作的许智祥指出，多种小胶质细胞蛋白质合成问题会在小鼠中引起类似自闭症的症状。
目前的见解是自闭症患者的异常小胶质细胞在脑发育过程中修剪突触不够彻底，导致大脑过度联结，对于刺激（包括感觉刺激和情绪刺激）的敏感度增强。另外，许博士发现的作用对于雄性小鼠的影响不成比例——这个偏差或许不是巧合，也是人类自闭症的一项特征。
与此同时，在过去十年里，多种证据——包括大脑成像、尸检研究和遗传研究——已经指向功能异常的寡突胶质细胞是多发硬化症、双相情绪障碍症和精神分裂症之类疾病中精神病症状的原因。这样的功能失常扰乱轴突上的髓磷脂，干扰信号的定时。研究的假设是，这会导致幻觉，也就是幻想出的景象和声音，而它们是精神疾病的定义性特征。
也有极有说服力的证据表明，功能异常的星形胶质细胞在抑郁和焦虑之类的情绪失调、阿尔茨海默症之类的神经退化性疾病中发挥影响。最引人注目的是，在2021年，麦吉尔大学的利亚姆·奥利里（LiamO'Leary）报告说，与健康人的大脑相比，抑郁自杀受害者的大脑前额叶皮质（大脑的执行中枢）、尾状核（帮助控制目标导向行为）、丘脑（负责传递感觉信息给大脑皮质）的星形胶质细胞密度有明显减少。
不仅仅是精神病学家从新近发现的神经胶质细胞的作用得到灵感。计算机科学家也在加入进来。人工神经网络基于神经元如何工作的早期模型——尽管后来的研究已经表明，那是过分简单化的模型，但这些网络组织成互相连接的多层模拟神经元，这点确实反映出大脑皮层的特点。因此可以理解的是，一些计算机科学家已经尝试添加人工神经胶质细胞到人工神经网络里，以便看看网络的表现是否有改善。
确实有改善。一些研究团队已经独立地发现，小胶质细胞的任务——也就是修剪掉极少使用的突触——帮助人工神经网络将新信息编码和储存记忆。如今，构思出新方法来让神经网络更加稀疏是一个重要的研究领域。
人工星形胶质细胞和人工神经元-胶质细胞网络（ANGNs）的构思也在得到研究。ANGNs使用模拟星形胶质细胞来模拟三联突触，根据突触发射信号的速度随着时间推移而变化，再相应地加强或削弱突触。当ANGNs和常规神经网络一起接受测试时，ANGNs的表现始终优于常规神经网络。和人类工程学上的许多例子一样，看来这次大自然又是头一个到达了目的地。
资料来源 The Economist