Elucidation of the mechanism and significance of dynamic cerebral blood flow control during REM sleep

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我々は、マウスにおいて、レム睡眠（急速眼球運動睡眠）中に大脳皮質の広範な領域で毛細血管の血流が大きく上昇することを見出している。本研究において、今年度は、そのメカニズムを解明するにあたり、これまでに、特定のGタンパク質共役型受容体（GPCR）が関与することを発見したことを踏まえて、研究を進めた。まず、当該GPCRが発生過程で機能するのか、それとも成体期に機能するかを検討するために、当該GPCRの作動薬を成体期に投与し、睡眠中の大脳皮質の毛細血管血流への影響を二光子励起顕微鏡を用いて調べた。その結果、毛細血管血流が亢進することが判明した。従って、当該GPCRは成体期に働き、レム睡眠中に起こる血管拡張そのものに直接かかわっている可能性が示唆された。また、レム睡眠中の大脳皮質の血流上昇が起こることがどのような生理的意義を持つかについても調査を開始した。毛細血管血流が栄養の供給や老廃物の除去に重要である可能性を踏まえ、こうした機能の低下に由来する可能性のあるいくつかの精神・神経疾患に注目し、それぞれのモデルマウスにおける大脳皮質の毛細血管血流を観測した。その結果、特定の精神・神経疾患のモデルマウスにおいて、レム睡眠中の毛細血管血流が対照群とは異なることが判明した。なお、これまでに得られていた研究成果の一部について、国際的な科学誌で発表した（Tsai et al., Cell Reports, DOI 10.1016/j.celrep.2021.109558, 2021）。