新規レム睡眠促進ニューロン発見に基づくレム睡眠の神経・分子メカニズムの解析

基于新型快速眼动睡眠促进神经元的发现分析快速眼动睡眠的神经和分子机制

基本信息

批准号：
21K15179
负责人：
柏木光昭
金额：
$ 3万
依托单位：
The University of Tokyo (2022)University of Tsukuba (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

哺乳類の睡眠はレム(Rapid Eye Movement)睡眠とノンレム(non-REM)睡眠という２つのステージから構成される。ノンレム睡眠中には大脳皮質がゆったりと同期した活動を示し徐波と呼ばれる脳波が観察される。ノンレム睡眠中の徐波は記憶の固定に関わる。その一方、レム睡眠中の大脳皮質の神経細胞は覚醒時と同様の活発な活動を示し、レム睡眠中は急速な眼球運動を伴うなど末梢でも大きな変化が起きる。睡眠の神経基盤を明らかにしようとこれまで数多くの研究が試みられてきた。本研究ではその中でも理解に乏しいレム睡眠を制御する神経回路の遺伝学的同定を試みた。古典的な薬理・破壊実験からレム睡眠制御に重要とされる橋に着目した。橋で遺伝子組み換え酵素Creを発現するマウスを作製し、Cre依存的にジフテリア毒素を発現するアデノ随伴ウイルスベクターを用い同神経細胞を除去し脳波筋電図解析により睡眠を観察したところ、レム睡眠とノンレム睡眠量が減少した。また、神経投射に着目し、神経投射ごとに化学遺伝学を用い活動操作を行った。その結果、レム睡眠とノンレム睡眠の誘導を担う神経細胞の投射先は異なることが分かった。レム睡眠の誘導を担う細胞の上流で働く神経細胞の分子マーカーの同定にも成功した。以上の結果から本研究でレム睡眠とノンレム睡眠を誘導する新規神経回路を明らかにすることができた。

哺乳动物的睡眠包括两个阶段：快速眼动睡眠和非REM睡眠。在非REM睡眠期间，观察到大脑皮层表现出缓慢，同步的活性，并且观察到称为慢波的脑波。非REM睡眠期间的慢波涉及记忆固定。同时，REM睡眠期间的大脑皮层中的神经元显示出类似于觉醒过程的活性活动，并且外围区域发生了重大变化，例如REM睡眠期间的快速眼动运动。许多研究已尝试阐明睡眠的神经基础。这项研究试图从遗传上识别调节REM睡眠的神经回路，这是尚不清楚的。我们专注于从经典药理和破坏性实验中控制REM睡眠很重要的桥梁。通过Ponsive制备表达遗传改性酶CRE的小鼠，并使用与腺相关的病毒载体去除神经元，该病毒载体以Cre依赖性方式表达白喉毒素，并通过电视术分析观察到睡眠，REM和非REM和非REM睡眠量减少。此外，重点是神经投影，使用化学遗传学对每个神经投射进行了活性操纵。结果，发现负责诱导REM睡眠和非REM睡眠的神经元的投影目的地不同。我们还成功地鉴定了神经元的分子标记，这些神经元在负责诱导REM睡眠的细胞上游操作。从以上结果来看，这项研究揭示了一种新的神经回路，可引起REM和非REM睡眠。