我思う故に我有り。デカルトは、自分自身を顧みれば自身の心は実感できる、と考えました。しかし、私たちにとって、他者の心を実感する唯一の手がかりは、言葉や行動といった目に見える筋肉の動きだけです。筋肉の動きを支配しているのは言うまでもなく神経細胞ですから、その神経細胞が集合する脳にこそ精神が宿る、というのは、至極まっとうな推論でした。ところが、その脳をよく見てみると、神経細胞とは別種のグリア細胞というものが、なんと半分以上の容積を占めているのです。もし、グリア細胞が神経細胞と情報のやり取りをしているならば、グリア細胞も、間接的とはいえ、筋肉の動きに影響を与え、精神の働きを外界に表出するために一役買っている、と言うことができるかもしれません。私の研究は、オプトジェネティクスを活用し、グリア細胞の活動を光で自在に操作してみて、その機能が脳に宿る精神を成立させていると言えるかどうか明らかにする挑戦です。
　当研究室では、脳細胞間の信号伝達を解析するのに、主に、急性脳スライス標本からのパッチクランプ法を使っています。具体的には、マウスやラットなどの脳を素早く取り出して、生きたままの脳組織を200ミクロン程度の薄いスライス切片にし、これを顕微鏡下で観察しながら、ガラス管電極を使って、個々の細胞の電気的な活動を記録しています。また、Ca2+蛍光色素などを細胞に取り込ませることにより、細胞内イオン環境の変動を二光子イメージング法で記録することも行っています。さらに、最近は、光に反応する分子を特定の細胞種に発現させて、その細胞種の活動だけを光で興奮させたり、抑制させたりする技術、オプトジェネティクス（光遺伝学）も取り込んでいます。脳細胞の活動を光や電気を使って操作して、その結果生じる応答を、光や電気を使って計測する。このようにして、各細胞間の相互作用が、脳という回路の中でどんな役割を持っているのか、どんな機能を果たしているのかを調べています。個々の細胞間の相互作用が、「心」が生まれる背景にあり、最終的には個体としての行動を支配することになると考えています。そこで、生きたままの動物の脳内に光ファイバーを差し込んで、特定の細胞種の活動を光操作することによって、どのような脳機能の変化、行動の変化が見られるのかも解析しています。
　これまでグリア細胞だけを特異的に刺激する方法がなく、その役割が十分に調べられていませんでした。そこで、私たちは、マウスを用いてグリア細胞の活動を光で操作する新技術（光遺伝学；オプトジェネティクス）を開発し（Tanaka*, Matsui* et al. Cell Rep 2012）、グリア細胞の役割を解明することに挑戦しました。実際に光を用いて刺激したところ、グリア細胞から興奮性の伝達物質であるグルタミン酸が放出され、このグルタミン酸が神経細胞間のシナプス伝達に影響を与えて、動物の運動学習機能が促進されるなどの効果が現れました。（Sasaki,…, Matsui* PNAS 2012）。
　また、光遺伝学を用いた研究により、グリア細胞内が酸性になるとグリア細胞膜上のチャネルが開いて、細胞内から外へとグルタミン酸が放出されることが明らかになりました。脳梗塞などの脳虚血時には、グリア細胞内に極端な酸性化が起こります。これまで、脳虚血時に大量のグルタミン酸が放出されることは知られていましたが、それがどこから放出されるのか、また、どんな仕組みで放出されるのか、不明のままでした。我々の研究では、この疑問に答え、脳内の酸性化がグリア細胞内で特に速く進行すること、そして、その酸性化そのものがグリア細胞のグルタミン酸放出を促していることを示しました。さらに、マウスのグリア細胞に、光に反応して細胞内をアルカリ化するアーキオロドプシンという物質を発現させ、脳虚血が起こっている最中に光を用いて細胞をアルカリ化したところ、グルタミン酸放出が抑制され、脳虚血に伴う脳組織の破壊を食い止めることができました（Beppu,…, Matsui* Neuron 2014）。