睡眠時の嗅皮質からのトップダウン入力による嗅球新生顆粒細胞の除去の機能的意義

睡眠期间嗅球皮层自上而下输入去除嗅球新生颗粒细胞的功能意义

基本信息

批准号：
12J02405
负责人：
駒野清香
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J02405/
关键词：
嗅覚睡眠嗅皮質嗅球成体ニューロン新生電気生理学

项目摘要

前年度までの研究結果より、食後睡眠時に促進される嗅球新生顆粒細胞の除去に、嗅皮質からのトップダウン入力が重要な役割を果たすことが見出されていた。嗅球新生顆粒細胞の生死には、末梢からの嗅覚入力も関与することが過去の知見より知られている。マウスの鼻腔を閉塞して嗅覚入力の遮断を行うと、食後睡眠時に除去される嗅球顆粒細胞の数が大幅に増加し、また、除去のタイミングが早まり睡眠前の覚醒休息時に除去が促進されることがわかっていた。そこで、嗅覚入力遮断による嗅球顆粒細胞の除去の大幅な亢進、タイミングの前倒しに、トップダウン入力が関与しているかを調べた。まず、覚醒休息時にも睡眠時と同様に嗅皮質から嗅球へのトップダウン入力が存在することを、電気生理学的解析により確認した。そして、嗅皮質ヘムシモールを投与し、覚醒休息時・食後睡眠時のトップダウン入力を抑制した。結果、アポトーシスを起こしている嗅球顆粒細胞数は、トップダウン入力を抑制すると対照群の半分程度に減少した。このことから、嗅覚入力依存的に変化する嗅球新生顆粒細胞の除去に、覚醒休息時・食後睡眠時の嗅皮質から嗅球へのトップダウン入力が重要な役割を果たすことが示唆された。この研究結果より、naiveな嗅球においても、嗅覚入力を受けなかった顆粒細胞が食後睡眠時にトップダウン入力を受けてアポトーシスを起こす、と推測される。以上の成果を第36回日本神経科学大会や北米神経科学会で発表した。また、得られた全結果を論文としてまとめ、現在査読下にある。本研究成果より、嗅球新生顆粒細胞の除去を引き起こす神経回路メカニズムを初めて明らかにすることができた。また、このメカニズムの機能的意義に迫る基盤となる、嗅覚入力依存的な嗅球新生顆粒細胞の除去への関与も示された。

直到上一年的研究结果发现，嗅皮层的自上而下的输入在去除餐后睡眠期间促进的嗅球新遗传颗粒细胞中起着重要作用。先前的发现表明，周围嗅觉输入也参与嗅球新遗传颗粒细胞的生命和死亡。发现阻止小鼠的鼻腔阻塞嗅觉输入显着增加了餐后睡眠期间去除的嗅球颗粒细胞的数量，并且在睡眠前醒来的休息时间促进了去除的时间，并促进了去除的时间。因此，我们研究了自上而下的输入是否参与了通过阻止嗅觉输入和启动时间来显着增加嗅球颗粒细胞的去除。首先，电生理分析证实，就像睡眠期间一样，在清醒休息期间，嗅皮层到嗅球有自上而下的输入。然后对Hemesimol，嗅皮层进行施用，以抑制在清醒的休息和粉刷后睡眠期间抑制自上而下的输入。结果，当抑制自上而下的输入时，经历凋亡的嗅球颗粒细胞的数量减少到对照组的一半。这表明在清醒休息期间，从嗅觉皮层到嗅球的自上而下的输入和进餐后睡眠在去除嗅觉鳞茎新生长颗粒细胞方面起着重要作用，这些颗粒细胞在依赖于嗅觉输入的情况下变化。根据这项研究的结果，据推测，即使在幼稚的嗅球中，未接受嗅觉输入的颗粒细胞在餐后睡眠期间会获得自上而下的输入并引起凋亡。上述结果是在第36届日本神经科学会议和北美神经科学学会上提出的。所获得的所有结果还汇编为论文，目前正在同行评审中。这项研究发现首次揭示了导致去除嗅球肿瘤颗粒细胞的神经回路机制。还表明，嗅觉输入依赖性的嗅觉新遗传颗粒细胞的参与是该机制功能意义的基础。