発達期レム睡眠が育てるノンレム睡眠の成熟 ＝マウス臨界期操作によるアプローチ＝

赤ちゃんや子供にとって睡眠は脳と身体の健やかな成長に重要であると信じられている。発達期にはレム睡眠が豊富で、遅れてノンレム睡眠が成熟してくる。しかし幼弱かつ急速に成長する動物の睡眠を長期的に観測し操作することは容易でないため、発達時のレム睡眠とノンレム睡眠にどのような関係があるのか知られていない。申請者の研究チームはマウス発達過程と脳の臨界期を人工的に分離することに成功し、臨界期前と後の睡眠を大人のマウスで比較・解析することが可能となった。これを利用して本研究は睡眠発達にともなう分子・神経レベルでの変化、発達期レム睡眠がもたらすノンレム睡眠の成熟への影響を明らかにすることを目的とする。子供の睡眠がもたらす脳の成長の科学的基礎や、睡眠不全による発達障害への関与について本質的な理解につながると期待される。大脳皮質内の抑制性シナプスの入力がある閾値を超えると、視覚皮質・眼優位可塑性の臨界期が開始することが知られている。抑制性シナプス伝達の動態を可視化するための新規細胞内塩素イオンセンサー（東京大・ヘンシュ博士 開発）は、脳の抑制性シナプス伝達を担うGABAA受容体開口に伴う塩素イオン流入を蛍光変化に変換して抑制入力を検出する。またこのセンサーは十分な感度を有し、細胞内水素イオン濃度に影響されない特性を有する。本年度、アデノ随伴ウイルスを用いてニューロン特異的プロモーターによりセンサーを視覚皮質に発現させ、ファイバーフォトメトリー法により蛍光変化を定量した。このセンサーを脳波・筋電図を同時記録している行動マウスに適用した結果、特定の脳状態において皮質抑制性入力が統計的有意に変化することを見出した。

赤ちゃんや子供にとって睡眠は脳と身体の健やかな成長に重要であると信じられている。発達期にはレム睡眠が豊富で、遅れてノンレム睡眠が成熟してくる。しかし幼弱かつ急速に成長する動物の睡眠を長期的に観測し操作することは容易でないため、発達時のレム睡眠とノンレム睡眠にどのような関係があるのか知られていない。申請者の研究チームはマウス発達過程と脳の臨界期を人工的に分離することに成功し、臨界期前と後の睡眠を大人のマウスで比較・解析することが可能となった。これを利用して本研究は睡眠発達にともなう分子・神経レベルでの変化、発達期レム睡眠がもたらすノンレム睡眠の成熟への影響を明らかにすることを目的とする。子供の睡眠がもたらす脳の成長の科学的基礎や、睡眠不全による発達障害への関与について本質的な理解につながると期待される。大脳皮質内の抑制性シナプスの入力がある閾値を超えると、視覚皮質・眼優位可塑性の臨界期が開始することが知られている。抑制性シナプス伝達の動態を可視化するための新規細胞内塩素イオンセンサー（東京大・ヘンシュ博士 開発）は、脳の抑制性シナプス伝達を担うGABAA受容体開口に伴う塩素イオン流入を蛍光変化に変換して抑制入力を検出する。またこのセンサーは十分な感度を有し、細胞内水素イオン濃度に影響されない特性を有する。本年度、アデノ随伴ウイルスを用いてニューロン特異的プロモーターによりセンサーを視覚皮質に発現させ、ファイバーフォトメトリー法により蛍光変化を定量した。このセンサーを脳波・筋電図を同時記録している行動マウスに適用した結果、特定の脳状態において皮質抑制性入力が統計的有意に変化することを見出した。