東北大學的研究人員表明，小鼠大腦中的星形膠質細胞會表現出酸性反應，并會加劇癲癇發作。星形膠質細胞的酸反應可能導致興奮性神經元信號的放大，并且是產生癲癇發生可塑性的潛在驅動力。

2022 年 11 月 25 日的《大腦》雜志詳細介紹了這些發現。

大腦中的細胞可分為神經元和膠質細胞。星形膠質細胞是膠質細胞的主要亞型，控制大腦中的局部離子和代謝環境。

為了更好地了解星形膠質細胞和大腦環境，熒光傳感器蛋白在小鼠星形膠質細胞中進行了基因表達。研究人員隨后將光纖植入小鼠大腦的外側下丘腦，發送激發光并記錄熒光信號。通過分析用這種新設計的纖維光度法記錄的信號，評估了星形膠質細胞的活動，并剖析了局部大腦環境變化的關鍵組成部分。

利用光信號深入了解實驗動物的活體大腦已在最近的神經科學研究中得到廣泛應用。盡管占據了大腦的近一半，但星形膠質細胞不會產生電信號，這意味著傳統的腦電圖研究(通過連接到頭皮的電極來測量大腦中的電活動)不能應用于研究星形膠質細胞的功能。因此，研究人員轉向了光纖光度技術。

“長期以來，膠質細胞參與大腦的信息處理、可塑性和健康一直是個謎，”領導這項研究的東北大學超網絡腦生理學實驗室的松井幸教授說。“我們新創建的纖維光度測定方法為了解健康和患病大腦中神經膠質細胞的生理學提供了一個途徑。”

研究人員并不是第一個采用光纖光度技術的人，但之前的大多數研究都忽略了局部血容量和細胞溶質 pH 值變化對檢測到的熒光信號的影響。然而，首席研究研究員 Yoko Iko、Matsui 博士及其團隊擴大了對檢測到的熒光信號的分析，以盡可能多地提取當地環境參數。

“這項研究可以與 1970 年代霍奇金和赫胥黎的壯舉相提并論，”松井補充道。“他們從單個動作電位波形中剖析了Na+和 K+通道激活的時間過程;而我們能夠從檢測到的熒光信號中剖析 Ca2+、pH 和局部腦血容量變化?？傮w目標生理學就是解開檢測到的信號，并揭示我們所觀察到的背后的基本真相。”