Understanding of sleep-wake regulatory mechanisms in nature

了解自然界的睡眠-觉醒调节机制

• 批准号: 20KK0177
• 负责人: 小野 大輔
• 金额: $ 11.98万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-10-27 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0177/
• 关键词: 概日リズム; 睡眠・覚醒; 自然環境; 神経回路; 生物発光; 視床下部; イメージング; 睡眠

睡眠・覚醒や体温調節など、ほぼすべての生理機能には２４時間を１サイクルとする　“概日リズム”が存在し、“概日時計”がその時間的調節を担う。我々の身体を構成する　すべての細胞に、概日時計は備わり、時計遺伝子の転写・翻訳を介したフィードバックループがその中心的役割を示す。概日時計の中でも、中枢時計である「視交叉上核」はペースメーカーとして機能し、睡眠・覚醒のリズムを調節する。近年の光遺伝学の技術開発により、様々な生命現象を調節する神経回路が同定されてきている。哺乳類の睡眠研究においても、実験室の飼育環境下における睡眠・覚醒調節に関わる神経細胞が同定されてきた。一方、自然界における動物の睡眠研究はほとんどなされていない。しかし、最近になって自然界における睡眠・覚醒パターンが、実験室の結果とは大きく異なる事が示唆されてきた。国際生物学賞を受賞したDr. S. Daan（故）は、自然条件下（野外）でマウスを飼育すると、夜行性から昼行性にシフトする事を発見した。本研究では、自然環境下における動物行動の調節を担う神経メカニズムの解明を行う。2020年に開発した沖縄産ホタル発光タンパク質を用いたカルシウムプローブ（Okiluc-CaM）を用い、非侵襲神経活動計測システムの構築を行った。Okiluc-CaMをマウス線条体に発現させ、頭部固定マウスの頭部から発光シグナルが計測可能かどうかを検証した。これまでの所、弱いながらも生物発光シグナルが非侵襲的に計測可能であることを確認している。自然環境下における動物行動の調節メカニズムを明らかにするため、共同研究先への渡航を検討したが、今年度もコロナウイルスの影響で渡航ができなかった。そのため、実験の方針を一部変更した。渡航予定先の共同研究者が開発した、work-for-foodシステムを立ち上げた。

Sleep, 覚 wake や thermoregulation な ど, ほ ぼ す べ て の physiology に は 24 time を 1 サ イ ク ル と す る "almost daily リ ズ ム" が し, "almost daily hour meter" が そ の time adjusting を う. I 々 の を body composition す る す べ て の cell に, almost daily hour meter は prepared わ り, hour meter but 伝 の planning to write, double 訳 を interface し た フ ィ ー ド バ ッ ク ル ー プ が そ cut を shown す の center service. Almost daily hour meter in の で も, central chronometer で あ る "suprachiasmatic nucleus" は ペ ー ス メ ー カ ー と し て function し and waking sleep · 覚 の リ ズ ム を regulating す る. の light in recent years heritage 伝 learn の technology open 発 に よ り, others 々 な life phenomenon を adjust す る god が 経 circuit with constant さ れ て き て い る. Mammals の sleep research に お い て も, be 験 chamber の rearing environment に お け る · 覚 sleep wake adjust に masato わ る が 経 cells with god さ れ て き た. One side, natural における animal <s:1> sleep research ほとん ほとん なされて なされて な な. し か し, recently に な っ て nature に お け る · 覚 sleep wake パ タ ー ン が, be 験 chamber の results と は big き く different な が る things in business さ れ て き た. International biology reward を who し た Dr. S. Daan は (therefore), natural conditions (wild) で マ ウ ス を rearing す る と, nocturnal か ら day line sexual に シ フ ト す る matter を 発 see し た. This study で, the <s:1> regulation of における animal actions in the natural environment を, the う economic メカニズム, and the を explanation う. 2020 に open 発 し た blunt 縄 production ホ タ ル 発 light タ ン パ ク qualitative を with い た カ ル シ ウ ム プ ロ ー ブ (Okiluc - CaM) を い, noninvasive measuring 経 activity god シ ス テ ム の line build を っ た. Okiluc - CaM を マ ウ ス line body に 発 now さ せ, head of fixed マ ウ ス の head か ら 発 light シ グ ナ ル が measuring may か ど う か を 検 card し た. こ れ ま で の is, weak い な が ら も biological 発 light シ グ ナ ル が に of noninvasive measuring may で あ る こ と を confirm し て い る. Natural environment に お け る animal action の adjust メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る た め and common research first へ の tayouan を beg し 検 た が, our も コ ロ ナ ウ イ ル ス の influence で tayouan が で き な か っ た. Youdaoplaceholder0 そ ため and the policy of the laboratory を have been updated by the first department of <s:1> た. Du Hang Yu Ding が co-researcher が published た, work-for-foodシステムを published ち げた.

项目成果

The mammalian circadian pacemaker regulates wakefulness via CRF neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus.

• DOI: 10.1126/sciadv.abd0384
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Science advances
• 影响因子: 13.6
• 作者: Ono D;Mukai Y;Hung CJ;Chowdhury S;Sugiyama T;Yamanaka A
• 通讯作者: Yamanaka A

体内時計中枢における細胞内 cAMP の機能を解明

阐明细胞内 cAMP 在生物钟中心的功能

The suprachiasmatic nucleus regulates wakefulness via CRF neurons in the paraventricular nucleus of the hypothalamus

视交叉上核通过下丘脑室旁核的 CRF 神经元调节觉醒

• 发表时间: 2020
• 作者: Ono;D.;Mukai;Y.;Hung;C. J;Chowdury;S.;Sugiyama;T.;and Yamanaka A.;小野大輔，Chi Jung Hung，杉山崇，山中章弘;小野大輔
• 通讯作者: 小野大輔

Network driven circadian cAMP rhythm in the mouse suprachiasmatic nucleus

小鼠视交叉上核网络驱动的昼夜节律 cAMP

• 发表时间: 2022
• 作者: Ono;D.;Hung;J.C.,Yamanaka. A.;and Sugiyama;T.
• 通讯作者: T.

University of Groningen(オランダ)

格罗宁根大学（荷兰）