The larger objects in the picture are neurons while the smaller ones are the long underrated glial cells.

    Traditionally regarded as merely padding and supportive, glia, small cells that dramatically outnumber their larger neighbors, neurons, may play an essential role in information processing in the brain.

    The recent discovery by a team headed by Prof. Duan Shumin at the Institute of Neuroscience under the CAS Institutes for Biological Sciences may shed light on the working of the brain. Their work was published at the June 9th issue of the prestigious journal Science.

    The brain is made up of two kinds of neural cells: neurons and glial cells. Until recently, neuroscientists concentrated more attention on the former and have a relatively clear picture about how information is processed in neurons. The function of synapses, the key structure for signal transmission and process among neurons, has been known to be changeable, or plastic. The plasticity of synapses, known as long-term potentiation (LTP), is related to the learning and memory.

    Although accounting for 90% of the human brain cells, the glial cells were once characterized as inert, only sticking around the neurons like glue to support or nurture them. The cells per se were regarded as having nothing to do with neural signal transmission and processing. Although a direct synaptic connection has been found recently between neurons and NG2 glial cells, a distinct population of macroglia-like cells widely distributed in the brain, it is not clear whether these synapses have plasticity and, if they have, what the underlying mechanisms are.

    After four-year hard work, Duan, his doctoral students GE Wuping (Woo-Ping Ge), YANG Xiujuan (Xiu-Juan Yang), and others found that synaptic transmission between hippocampal neurons and nearby NG2 glial cells became stronger for a prolonged period after a high frequency simulation, a property that was previously found only in neurons and has been related to the learning and memory of the brain.

    In their report, the CAS scientists describe that these neuron-glia synapses undergo activity-dependent modifications analogous to neuronal LTP, but the underlying mechanisms are different.

    In most cases, the LTP induction in neuronal synapse results from the activation of the NMDA receptors which do not exist on NG2 cells. Instead, these NG2 cells have Ca+2-permeable AMPA receptors. By activating the latter, LTP can be induced in these glial cells.

    As synaptic plasticity is relevant to various important brain functions such as signal processing, storage, learning and memory, the discovery of the synaptic plasticity in the glial cells and its underlying mechanisms may have important impact on understanding how the brain works and may hint at future research on brain functions, says Prof. Duan.