ノンレム睡眠におけるガンマ波増強のメカニズムと機能的意義の解明

阐明非快速眼动睡眠期间伽马波增强的机制和功能意义

基本信息

批准号：
22KJ1049
负责人：
吉本愛梨
金额：
$ 2.18万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1049/
关键词：
ノンレム睡眠徐波概日リズム

项目摘要

申請課題は、ノンレム睡眠におけるガンマ波増強のメカニズムとその機能的意義の解明を目的としている。機能的意義の解明のために、光感受性の抑制性ポンプをドパミン神経細胞特異的に発現させたトランスジェニックマウスを使用し、ドパミン神経細胞の不活性化を介したガンマ波の誘導を試みた。その結果、光照射による介入が自然睡眠を妨げてしまうという問題が生じた。そこで、睡眠を妨げずに睡眠中の特定の脳波を増強する方法として徐波フィードバックシステムを構築した。そもそも、脳波は集合的な神経活動を反映しており、睡眠・覚醒といった意識状態と相関した応答を示す。例えば、脳波の中でも高振幅でゆっくりとした周波数成分(0.3-4 Hz)の波は徐波と呼ばれ眠気の強い時間帯に観察される。また、睡眠は環境の明暗と関連することが知られ、ヒトでは暗い環境で眠ることが多く、マウスでは明るい環境で眠ることが多い。このように、脳波、照度、睡眠との関連は種をこえて一般的な見解が得られている。しかしながら、ヒト以外の動物にとって環境の明るさを自在にコントロールすることは困難である。ヒトにおいても、睡眠要求を感じてから電気のスイッチを消すという「行動」が必要であり、脳波の変化に瞬時に対応した環境で生活が出来ているとは限らない。このような「行動」なしに脳波で環境を制御できたとしたら、認知機能や生理機能にどのような変化が見られるのか、検討した知見は存在しない。構築した徐波フィードバックシステムでは、マウス前頭前野の徐波の強度を基準にした照度変化を試みた。すなわち、徐波の強度が高くなったタイミングに環境を明るくすることで、マウスを円滑に睡眠状態へ誘導した。先行研究では、環境因子である光が主導的に作用することで概日リズムの位相変化を引き起こすことが示されている。今後は、脳波起因の照度変化が睡眠を誘導し、概日リズムをも調節する可能性を探る。

该应用程序旨在阐明非REM睡眠中伽马波增强的机制及其功能意义。为了阐明功能意义，我们使用了特异性小鼠在多巴胺神经元中特异性表达光敏抑制泵，并试图通过灭活多巴胺神经元诱导γ波。结果，存在一个问题，即对光照射干预会干扰自然睡眠。因此，我们已经构建了一个慢波反馈系统，作为在不打扰睡眠而在睡眠过程中增强特定脑波的一种方法。首先，脑电图反映了集体神经活动，并显示了与睡眠和觉醒等意识状态相关的反应。例如，即使在脑波中，幅度高和慢速组件（0.3-4 Hz）的波也称为慢波，并且在高嗜睡期间观察到。众所周知，睡眠与环境的光线和黑暗环境有关，人类经常在黑暗的环境中睡觉，而小鼠经常在明亮的环境中睡觉。因此，已经在物种上获得了有关脑波，照明和睡眠之间关系的一般观点。但是，非人类动物很难自由控制环境的亮度。甚至人类都需要在感觉到睡眠需要后关闭照明开关来“动作”，不一定能够生活在能够立即响应脑电波变化的环境中。如果我们可以在没有这种“行动”的情况下使用脑电图来控制环境，那么就没有深入了解在认知和生理功能中可以看到哪些变化。构造的慢波反馈系统试图根据小鼠前额叶皮层中慢波的强度改变照明性。也就是说，通过在慢波强度增加的时候亮亮环境，将小鼠平滑地引导入睡。先前的研究表明，环境因素是领先的作用，导致昼夜节律的相变。将来，我们将探讨由脑电图引起的照明变化可以引起睡眠并调节昼夜节律的可能性。