加州大学旧金山分校的研究人员研究了胶质瘤诱导的神经元变化如何影响认知背后的大脑回路，以及这些相互作用是否会影响患者的生存。

发表在《自然》杂志上的论文“人类神经回路的胶质母细胞瘤重塑降低了存活率”，发现神经胶质瘤是一种肿瘤形成细胞，可以改变大脑中的功能性神经回路。这导致在涉及词汇检索的语言任务期间激活肿瘤浸润的白质，超出健康大脑中招募的通常皮质区域。

词汇检索是说话时在大脑中发生的过程，从概念到话语。在看到一头牛的图片并说出“牛”这个词的简单任务中，大脑处理概念(牛)，访问与图像(牛)相关的适当单词，身体发出“牛”这个词。当词汇检索过程中受到干扰时，就会发生单词丢失或替换。

有几件事会影响词法检索过程。例如，不常用的单词将具有较弱的神经强化，使得记住单词比常用和突触强化的单词更复杂。干扰可以通过引起炎症或神经的头部创伤产生，其中沿检索途径的突触连接被破坏或重塑，使连接无法操作。

当检索过程被打乱时，患者可能会有一系列反应，从即使图像很熟悉也无法检索单词 - 那种“舌尖”的感觉 - 或者受试者可能会在不知不觉中将单词换成其他东西，例如看到一头牛的照片并说“钥匙”，尽管对奶牛的概念没有混淆。

语音的神经处理可能因单词复杂性和使用频率而异。发声不太常用的单词比常用(高频)单词需要更复杂的协调。研究人员使用逻辑回归分类器确定了来自正常外观和胶质母细胞瘤浸润皮层的神经元信号的可解码性，以区分低频和高频试词条件。

神经胶质瘤患者经常会遇到词汇检索问题，但肿瘤是否重塑或破坏过程途径中的神经元回路尚不清楚。

在实验条件下，正常的脑组织在低频和高频词试验之间产生高于机会的解码。相比之下，胶质母细胞瘤浸润的脑组织并没有在偶然的情况下解码单词试验。这向研究人员证明，胶质母细胞瘤浸润维持任务特异性神经元反应，即访问单词的任务，但受肿瘤影响的大脑区域失去了解码复杂或低频单词的能力。

在词汇检索语言任务，肿瘤组织活检和细胞生物学实验中使用颅内脑记录，研究小组发现胶质瘤在物理上重塑了功能性神经回路。与任务相关的神经反应激活了肿瘤膨胀的皮层区域，远远超出了通常在健康大脑中招募的皮质区域。来自这些肿瘤区域的活检显示出与大脑其余部分的高度功能连接，富含特定的胶质母细胞瘤亚群，该亚群显示出独特的突触和神经营养表型 - 突触因子血栓反应素-1(TSP-1)。

TSP-1是星形胶质细胞在健康大脑中分泌的突触因子，与神经回路的组装有关，包括突触相关基因和轴突寻路基因。TSP-1长期以来一直与胶质瘤有关，并且已知在控制神经元形态和大脑可塑性变化的机制中发挥作用。目前的研究发现TSP-1和神经网络之间有一种更加邪恶的关系。

研究发现，高级别胶质瘤和神经网络之间的反馈是双向的，神经元活动促进神经胶质瘤的生长，神经胶质瘤增加神经元兴奋性。表达TSP-1的恶性细胞与神经元信号相互作用，表现出突触，增殖，侵袭和整合特征。TSP-1肿瘤有效地劫持了认知功能，即词典检索行为，以推动它们的生长，并在通常的检索过程之外建立更多的连接，以进一步扩大它们的扩散。

在研究的另一条腿中，肿瘤和大脑其余部分之间具有功能性连接的小鼠的总生存期比没有表达TSP-1的恶性细胞的小鼠短。胶质母细胞瘤和正常大脑之间的功能连接程度与小鼠存活率和人类在语言任务中的表现呈负相关。

使用FDA批准的药物加巴喷丁抑制TSP-1可降低胶质母细胞瘤细胞增殖和网络同步性，这表明潜在的未来治疗干预策略。