آستروسیت‌ها در مغز موش‌های صرعی واکنش اسیدی با تشنج‌های شدید نشان می‌دهند.

محققان دانشگاه توهوکو نشان داده‌اند که آستروسیت‌های مغز موش با تشدید تشنج‌های صرعی واکنش اسیدی نشان می‌دهند. پاسخ اسیدی آستروسیت‌ها می‌تواند منجر به تقویت سیگنال‌های عصبی تحریک‌کننده شود و محرک اساسی برای ایجاد انعطاف‌پذیری برای صرع باشد.

جزئیات این یافته ها در مجله Brain در 25 نوامبر 2022 منتشر شد.

سلول های مغز را می توان به نورون ها و گلیا تقسیم کرد. آستروسیت ها زیرگروه اصلی گلیا هستند که محیط محلی یونی و متابوتروپیک مغز را کنترل می کنند.

برای درک بهتر آستروسیت ها و محیط مغز، پروتئین های حسگر فلورسنت به طور ژنتیکی در آستروسیت های موش بیان شد. محققان سپس یک فیبر نوری را در هیپوتالاموس جانبی مغز موش کاشتند تا نور تحریک را ارسال کند و سیگنال‌های فلورسانس را ثبت کند. با تجزیه و تحلیل سیگنال های ثبت شده با این روش فتومتری فیبر جدید، فعالیت آستروسیت ها ارزیابی شد و اجزای حیاتی تغییرات محیطی محلی مغز تشریح شد.

استفاده از سیگنال های نوری برای به دست آوردن بینش در مورد مغز زنده حیوانات آزمایشی به طور گسترده در مطالعات اخیر علوم اعصاب مورد استفاده قرار گرفته است. با وجود اینکه آستروسیت ها تقریبا نیمی از مغز را اشغال می کنند، سیگنال های الکتریکی تولید نمی کنند، به این معنی که مطالعات الکتروانسفالوگرام سنتی، که در آن فعالیت الکتریکی در مغز با الکترودهای متصل به پوست سر اندازه گیری می شود، نمی تواند برای مطالعه عملکرد آستروسیت ها اعمال شود. به همین دلیل محققان به فناوری فتومتری فیبر روی آوردند.

مشارکت گلیا در پردازش اطلاعات، انعطاف پذیری و سلامت مغز مدت هاست که یک معما بوده است. روش فتومتری فیبر جدید ما دروازه ای برای درک فیزیولوژی گلیا در مغزهای زنده سالم و بیمار فراهم می کند.”

پروفسور کو ماتسویی، آزمایشگاه فیزیولوژی مغز ابرشبکه ای، دانشگاه توهوکو

محققان اولین کسانی نبودند که از فناوری فتومتری فیبر استفاده کردند، اما اکثر مطالعات قبلی اثرات حجم خون موضعی و تغییرات pH سیتوزولی را بر سیگنال‌های فلورسانس شناسایی شده نادیده گرفتند. دکتر یوکو ایکوما، ماتسویی، محقق ارشد مطالعه، و تیمشان، با این حال، تجزیه و تحلیل سیگنال‌های فلورسانس شناسایی‌شده را برای استخراج هر چه بیشتر پارامترهای محیطی محلی گسترش دادند.

ماتسویی می‌افزاید: «این مطالعه می‌تواند با موفقیت هاجکین و هاکسلی در دهه 1970 برابری کند. آنها دوره زمانی فعال‌سازی کانال Na+ و K+ را از یک شکل موج پتانسیل عمل تشریح کردند؛ در حالی که ما توانستیم Ca2+، pH و تغییرات حجم خون محلی مغز را از سیگنال‌های فلورسانس شناسایی‌شده تشریح کنیم. هدف کلی فیزیولوژی، گره‌گشایی است. سیگنال های شناسایی شده و برای آشکار کردن حقیقت اساسی در پشت آنچه می توانیم مشاهده کنیم.”

ایکوما می گوید که پیشرفت تکنولوژیکی آنها می تواند برای درک نقش تغییرات محیطی محلی مغز در بسیاری از آسیب شناسی های مغزی مورد استفاده قرار گیرد. یک استراتژی درمانی طراحی شده برای کنترل pH آستروسیت ها به طور بالقوه می تواند نه تنها برای درمان صرع، بلکه همچنین برای سکته مغزی یا آسیب مغزی ناشی از تروما – حتی برای تقویت حافظه در درمان زوال عقل – استفاده شود.