視覚野における領野間相互作用の可視化解析による睡眠時神経活動の発生機序の解明

通过对视觉皮层区域间相互作用的视觉分析，阐明睡眠期间神经活动的发育机制

基本信息

批准号：
22K15197
负责人：
北島奈美
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15197/
关键词：
睡眠大脳皮質視覚野神経回路神経伝達回路イメージング

项目摘要

大脳皮質では、覚醒時だけでなく、外界からの情報入力が遮断された睡眠時にも活発な神経活動が観察される。この睡眠時神経活動は、情報処理に関与することが示唆されているが、外界からの入力無しにどのようなメカニズムで発生するのかは十分には解明されていない。そこで、本研究では、一次視覚野および高次視覚野の睡眠時神経活動を同時に可視化し、領野をまたいだ情報伝達回路を明らかにすることにより、大脳皮質における睡眠時神経活動の発生メカニズムを解明することを目的としている。当該年度では、大脳皮質神経細胞に蛍光カルシウムインジケータを発現したトランスジェニックマウスを用いて、超広視野二光子励起顕微鏡下において、睡眠覚醒時における神経細胞のカルシウムシグナルの測定に取り組んだ。イメージング中のマウスの睡眠覚醒状態は、脳波・筋電図を計測することにより判別した。これにより、睡眠覚醒時の一次視覚野および高次視覚野の神経活動動態を同時に、細胞レベルの高い空間解像度で可視化することに成功している。この測定法によって得られたレム睡眠・ノンレム睡眠・覚醒時における神経活動動態を比較すると、各領野における神経活動は、睡眠覚醒状態によって異なる活動パターンを示すことが示唆された。今後は、一次視覚野および高次視覚野に存在する個々の神経細胞の活動相関を睡眠時と覚醒時とで比較解析することで、神経細胞同士の領野間相互作用が睡眠時に変化するかを調べ、睡眠時における領野間の情報伝達回路を明らかにする。

在大脑皮层中，不仅在觉醒过程中观察到主动神经活动，而且在睡眠期间也观察到来自外界信息的信息被阻止。已经提出，这种睡眠时间神经活动与信息处理有关，但尚未完全了解其在没有外界的输入的情况下发生的机制。因此，这项研究旨在通过同时可视化主要和高级视觉皮层的睡眠时间神经活性并阐明整个地区的信息传播电路，从而阐明大脑皮层中睡眠时间神经活性的机制。在今年，我们使用了在脑皮质神经元中表达荧光钙指标的转基因小鼠在超宽的田间两光子激发显微镜下的睡眠觉醒期间测量钙信号。通过测量脑电图和肌电图测定成像过程中小鼠的睡眠效果状态。在睡眠觉醒期间，在细胞水平高空间分辨率下，在睡眠觉醒期间，这已成功地可视化了这一点的神经元活动动力学。比较通过REM期间此测量获得的神经元活性动力学，非REM睡眠和觉醒表明，每个区域中的神经活动表现出不同的活动模式，具体取决于睡眠效果状态。将来，我们将比较和分析睡眠和清醒之间原发性和较高视觉皮层中存在的单个神经元的活性相关性，以确定在睡眠期间神经元之间的神经元之间的相互作用是否变化，并阐明睡眠期间区域之间的信息传输电路。