神經膠質細胞（Neuroglia）長期被視為神經系統的「被動支架」，但過去三十年的研究徹底顛覆了這一觀點。Barres（2008）的綜述指出，膠質細胞不僅是神經元的後勤支援，更是突觸形成、神經迴路修剪和訊號整合的主動參與者。人腦中膠質細胞與神經元的比例約為 1:1（Azevedo et al., 2009），這一數據修正了過去被廣泛引用但缺乏實證的「10:1」說法。
星狀膠質細胞與三方突觸（Tripartite Synapse）
Araque 等人（1999）提出「三方突觸」概念：突觸不僅包含突觸前和突觸後神經元，星狀膠質細胞是活躍的第三方。星狀膠質細胞透過 Ca²⁺ 振盪（calcium oscillation）感知突觸活動，並釋放「膠質傳導物質」（gliotransmitter），包括麩胺酸、D-絲胺酸和 ATP。D-絲胺酸是 NMDA 受體 glycine 位點的共激動劑（co-agonist），意味著星狀膠質細胞能直接調控突觸可塑性和 LTP（Henneberger et al., 2010）。此外，星狀膠質細胞透過 connexin 43/30 形成的間隙連接（gap junction）組成功能性的膠質細胞合胞體（syncytium），可以進行跨細胞的代謝偶合與 Ca²⁺ 波傳遞。
微膠質細胞的雙面角色
微膠質細胞在發育過程中執行「突觸修剪」（synaptic pruning），透過補體系統標記（C1q-C3）進行吞噬（Stevens et al., 2007）。這一過程在青少年期大規模發生，對建立精確的神經迴路至關重要。Schafer et al.（2012）利用小鼠視覺系統證實微膠質細胞以活動依賴方式（activity-dependent manner）選擇性吞噬較弱的突觸。異常的突觸修剪被認為與精神分裂症有關——Sekar et al.（2016）在 Nature 發表的 GWAS 研究顯示，精神分裂症最強的遺傳風險因子位於 MHC 區域的 C4A 基因，C4A 過度表達導致過多的突觸被修剪。
微膠質細胞在神經退化性疾病中呈現複雜的表型譜。傳統的 M1/M2 極化分類已被認為過度簡化（Ransohoff, 2016）。單細胞 RNA 定序揭示了多種微膠質細胞狀態，包括疾病相關微膠質細胞（disease-associated microglia, DAM），其特徵為 TREM2 上調（Keren-Shaul et al., 2017）。TREM2 的功能喪失變異是阿茲海默症的重要遺傳風險因子，其機制涉及 Aβ 斑塊周圍微膠質細胞屏障功能的喪失。
星狀膠質細胞異質性
星狀膠質細胞並非均質群體。纖維型（fibrous）位於白質，原漿型（protoplasmic）位於灰質。近年單細胞轉錄組研究（Batiuk et al., 2020）在人腦中識別出至少五種分子亞型，各自在不同腦區富集。反應性星狀膠質增生（reactive astrogliosis）在神經損傷後形成膠質疤痕（glial scar），傳統認為這阻礙軸突再生，但 Anderson et al.（2016）在 Nature 的研究顯示，反應性星狀膠質細胞實際上支持而非阻礙軸突再生，挑戰了數十年的教科書觀點。
寡突膠質細胞與活動依賴髓鞘可塑性
Gibson et al.（2014）證實神經元活動可以促進寡突前驅細胞（OPC）的增殖和分化，實現「活動依賴的髓鞘化」（activity-dependent myelination）。這一發現意味著學習和經驗能改變白質結構。McKenzie et al.（2014）的條件性基因敲除研究顯示，阻斷成年小鼠的新髓鞘形成會損害運動技能學習，確立了髓鞘可塑性在成人學習中的必要性。
臨床轉譯