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

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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。