Hypersynchronous neuronal firing is a hallmark of epilepsy, but the mechanisms underlying simultaneous activation of multiple neurons remains unknown. Epileptic discharges are in part initiated by a local depolarization shift that drives groups of neurons into synchronous bursting. In an attempt to define the cellular basis for hypersynchronous bursting activity, we studied the occurrence of paroxysmal depolarization shifts after suppressing synaptic activity using tetrodotoxin (TTX) and voltage-gated Ca2+ channel blockers. Here we report that paroxysmal depolarization shifts can be initiated by release of glutamate from extrasynaptic sources or by photolysis of caged Ca2+ in astrocytes. Two-photon imaging of live exposed cortex showed that several antiepileptic agents, including valproate, gabapentin and phenytoin, reduced the ability of astrocytes to transmit Ca2+ signaling. Our results show an unanticipated key role for astrocytes in seizure activity. As such, these findings identify astrocytes as a proximal target for the treatment of epileptic disorders.

Traumatic spinal cord injury is characterized by an immediate, irreversible loss of tissue at the lesion site, as well as a secondary expansion of tissue damage over time. Although secondary injury should, in principle, be preventable, no effective treatment options currently exist for patients with acute spinal cord injury (SCI). Excessive release of ATP by the traumatized tissue, followed by activation of high-affinity P2X7 receptors, has previously been implicated in secondary injury, but no clinically relevant strategy by which to antagonize P2X7 receptors has yet, to the best of our knowledge, been reported. Here we have tested the neuroprotective effects of a systemically administered P2X7R antagonist, Brilliant blue G (BBG), in a weight-drop model of thoracic SCI in rats. Administration of BBG 15 min after injury reduced spinal cord anatomic damage and improved motor recovery without evident toxicity. Moreover, BBG treatment directly reduced local activation of astrocytes and microglia, as well as neutrophil infiltration. These observations suggest that BBG not only protected spinal cord neurons from purinergic excitotoxicity, but also reduced local inflammatory responses. Importantly, BBG is a derivative of a commonly used blue food color (FD&C blue No. 1), which crosses the blood–brain barrier. Systemic administration of BBG may thus comprise a readily feasible approach by which to treat traumatic SCI in humans.