神経、グリア、血管がそれぞれの役割を果たして、脳の活動が維持される。2020年度は、神経活動を増幅させるメカニズムと、いきすぎた増幅を抑制するメカニズムについて、細胞レベルでの検討を行った。神経からアストロサイトへグルタミン酸が興奮を伝え、アストロサイトから神経へグルタミン酸を伝える連関によって増幅されることを明らかにした。次に、いきすぎた神経活動の一例として、てんかんを取り上げた。てんかんにおいて、アストロサイトの細胞内がアルカリ化すること、アルカリ化がアストロサイト同士のギャップ結合を抑制すること、アストロサイト間の結合抑制がてんかんを悪化させることを明らかにした。これらの神経グリア相互作用には、血管から十分なエネルギーが供給されることによって達成される。神経グリア相互作用を血流がどのように制御するかを明らかにする目的で、脳局所血流を操作する実験系を開発した。血管平滑筋もしくはペリサイトだけにチャネルロドプシンないし光活性化アデニル酸シクラーゼを発現するマウスを作成した。レーザードップラー法を用いた脳深部血流計測によって、光刺激後の血流変化は分単位であることを示した。造影剤を用いた機能的MRIによる血流計測によって、局所光刺激による血流変化の空間的広がりを調べたところ、光の強度と照射時間に応じた血流変化を確認した。以上の予備的検討によって、どの程度の光照射によって、どの程度の脳領域の血流を操作できるのかという今後のin vivo研究に必須となる情報を得ることが出来た。