局部脑环境的光学分析:癫痫小鼠星形胶质细胞的酸反应
日本东北大学(Tohoku University)的研究人员发现，老鼠大脑中的星形胶质细胞在癫痫发作加剧时表现出酸反应。星形胶质细胞的酸反应可能导致兴奋性神经元信号的放大，是产生癫痫发生可塑性的潜在驱动。
研究结果在杂志上有详细描述大脑2022年11月25日。
细胞大脑可分为神经元和神经胶质。星形胶质细胞是神经胶质细胞的一个主要亚型，控制着大脑局部的离子和代谢环境。
为了更好地理解星形胶质细胞脑环境、荧光传感器蛋白在小鼠星形胶质细胞中基因表达。然后研究人员植入了一个光纤进入小鼠大脑的外侧下丘脑，发送兴奋光和记录荧光信号。通过分析新设计的纤维光度法记录的信号，评估星形胶质细胞的活性，并解剖局部脑环境变化的关键成分。
在最近的神经科学研究中，利用光学信号深入了解实验动物的活体大脑已被广泛应用。尽管占据了将近一半的大脑，星形胶质细胞并不产生电信号这意味着传统的脑电图研究电活动在大脑中是用附着在头皮上的电极测量的，不能应用于研究星形胶质细胞的功能。因此，研究人员转向光纤光度测定技术。
“神经胶质细胞参与大脑信息处理、可塑性和健康一直是一个谜，”日本东北大学超级网络大脑生理学实验室的Ko Matsui教授说，他领导了这项研究。“我们新创建的纤维光度法为理解健康和患病活体大脑中的神经胶质的生理学提供了一种途径。”
研究人员并不是第一个使用纤维光度测定技术的人，但之前的大多数研究都忽略了局部血容量和细胞质pH值变化对检测到的荧光信号的影响。然而，首席研究人员Yoko Ikoma博士、Matsui和他们的团队扩大了对检测到的荧光信号的分析，以提取尽可能多的当地环境参数。
“这项研究可以与霍奇金和赫胥黎在20世纪70年代的成就相媲美，”松井补充说。他们剖析了娜的时间历程+和K+从单个动作电位波形激活通道;同时我们可以解剖Ca2 +、pH值和局部脑血量的变化由检测到的荧光信号。生理学的总体目标是理清被检测到的信号，揭示我们所能观察到的事物背后的本质真相。”
Ikoma说他们的技术突破可以用来理解局部大脑的作用环境变化在许多脑部疾病中。“一个治疗策略控制星形胶质细胞pH值的设计不仅可能用于治疗癫痫，还可能用于中风或创伤性脑损伤，甚至用于痴呆治疗中的记忆增强。”
