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，小鼠大脑中的星形胶质细胞在癫痫发作加剧时表现出酸性反应。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因素。
研究结果详细发表在该杂志上大脑2022年11月25日。
细胞在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，控制着大脑中局部的离子和代谢环境。
为了更好地理解星形胶质细胞大脑环境、荧光传感器蛋白在小鼠星形胶质细胞中有基因表达。然后，研究人员植入了一个光纤进入小鼠大脑的下丘脑外侧，发送兴奋光并记录荧光信号。通过分析用这种新设计的纤维光度法记录的信号，评估了星形胶质细胞的活性，并解剖了局部大脑环境变化的关键成分。
利用光信号来深入了解实验动物的大脑在最近的神经科学研究中得到了广泛应用。尽管星形胶质细胞占据了大脑的近一半，但它不能产生电信号，即传统的脑电图研究，其中电活动在大脑中测量的是附着在头皮上的电极，不能用于研究星形胶质细胞的功能。这就是为什么研究人员转向光纤测光技术。
日本东北大学超级网络大脑生理学实验室的Ko Matsui教授领导了这项研究，他说:“神经胶质在大脑信息处理、可塑性和健康中的参与一直是一个谜。”“我们新创建的纤维光度测定方法为了解健康和患病大脑中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法技术的人，但以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，以尽可能多地提取局部环境参数。
“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+通道激活从单一动作电位波形;同时我们能够解剖Ca2 +， pH值和局部脑血容量的变化由检测到的荧光信号。生理学的总体目标是解开检测到的信号，揭示我们所能观察到的事物背后的基本真相。”
Ikoma说，他们的技术突破可以用来了解局部大脑的作用环境变化在很多脑部疾病中。“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，甚至用于痴呆症治疗中的记忆增强。”
