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

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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。