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特定神経活動の光制御による行動発現

通过光学控制特定神经活动的行为表达

基本信息

批准号：
09J03005
负责人：
常松友美
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J03005/
关键词：
オレキシン光活性化タンパク質ハロロドプシン徐波睡眠

项目摘要

本能行動のひとつである睡眠覚醒は個体のみで生じる生理現象であるために、その神経回路の動作原理を解明するためには、個体を用いた解析が必須である。そこで本研究では、睡眠覚醒の調節に非常に重要な役割を担っている視床下部に散在するオレキシン神経に光活性化タンパク質であるハロロドプシンを発現させる遺伝子改変マウスを作製し、in vivoにおいてその神経活動を人為的に制御することで、睡眠覚醒調節におけるオレキシン神経活動の役割を解明することを目的としている。免疫染色法を用いた解析によって、作製した遺伝子改変マウスでは、オレキシン神経特異的にハロロドプシンが発現していることを確認した。スライスパッチクランプ法によるin vitroの解析より、橙色光を照射することで約15mVの過分極応答を誘導し、完全に自発発火を抑制出来ることを確認した。この遺伝子改変マウスから脳波および筋電図を記録することで、睡眠覚醒ステージを判定しながら、両側視床下部に刺入した光ファイバーを介し、任意のタイミングでオレキシン神経を1分間橙色光刺激により抑制したところ、徐々に筋電位が小さくなると同時に脳波では徐波成分の増加が観察された。また、それに伴いオレキシン神経の投射先であり、覚醒中枢として知られている縫線核のセロトニン神経の活動も同時に抑制されることを細胞外記録によって確認した。このことはオレキシン神経活動を特異的に抑制すると、その下流の神経活動が低下し、結果として徐波睡眠を誘導しうることを示唆している。本研究により、ハロロドプシンが特定神経の活動を抑制するツールとして非常に有用であること、さらに個体における特定神経活動を制御することによって特定の行動を制御出来ることを示唆しており、個体での睡眠覚醒調節機構の動作原理への理解が大きく深まったと考えられる。

Instinctive action, sleep, wakefulness, individual development, physiological phenomena, understanding of the principles of action of the nervous system, and analysis of individual use. This study is aimed at clarifying the role of sleep wakefulness regulation in the development of photoactive substances in the lower part of the visual bed, and the role of sleep wakefulness regulation in the development of photoactive substances in the lower part of the visual bed. Immunostaining was used to analyze, control and confirm the presence of neuro-specific proteins. In the case of a vacuum pump, it is confirmed that an excessive voltage of about 15mV is induced by orange light irradiation and that a complete spontaneous combustion is suppressed. The signal intensity is measured by the intensity of the light and the intensity of the muscle potential. The signal intensity is measured by the intensity of the light and the intensity of the muscle potential is measured by the intensity of the light. In addition, the central nervous system is activated by the central nervous system, and the extracellular recording is inhibited. This is the result of a specific inhibition of brain activity, a decrease in brain activity, and an induction of sleep. This study is very useful for the inhibition of specific neurological activities in individuals and for the understanding of the mechanism of sleep wake-up regulation in individuals.