視覚野における領野間相互作用の可視化解析による睡眠時神経活動の発生機序の解明

通过对视觉皮层区域间相互作用的视觉分析，阐明睡眠期间神经活动的发育机制

基本信息

批准号：
22K15197
负责人：
北島奈美
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15197/
关键词：
睡眠大脳皮質視覚野神経回路神経伝達回路イメージング

项目摘要

大脳皮質では、覚醒時だけでなく、外界からの情報入力が遮断された睡眠時にも活発な神経活動が観察される。この睡眠時神経活動は、情報処理に関与することが示唆されているが、外界からの入力無しにどのようなメカニズムで発生するのかは十分には解明されていない。そこで、本研究では、一次視覚野および高次視覚野の睡眠時神経活動を同時に可視化し、領野をまたいだ情報伝達回路を明らかにすることにより、大脳皮質における睡眠時神経活動の発生メカニズムを解明することを目的としている。当該年度では、大脳皮質神経細胞に蛍光カルシウムインジケータを発現したトランスジェニックマウスを用いて、超広視野二光子励起顕微鏡下において、睡眠覚醒時における神経細胞のカルシウムシグナルの測定に取り組んだ。イメージング中のマウスの睡眠覚醒状態は、脳波・筋電図を計測することにより判別した。これにより、睡眠覚醒時の一次視覚野および高次視覚野の神経活動動態を同時に、細胞レベルの高い空間解像度で可視化することに成功している。この測定法によって得られたレム睡眠・ノンレム睡眠・覚醒時における神経活動動態を比較すると、各領野における神経活動は、睡眠覚醒状態によって異なる活動パターンを示すことが示唆された。今後は、一次視覚野および高次視覚野に存在する個々の神経細胞の活動相関を睡眠時と覚醒時とで比較解析することで、神経細胞同士の領野間相互作用が睡眠時に変化するかを調べ、睡眠時における領野間の情報伝達回路を明らかにする。

在大脑皮层中，不仅在清醒时观察到活跃的神经活动，而且在睡眠期间（当来自外界的信息输入被切断时）也能观察到活跃的神经活动。有人认为，睡眠期间的这种神经活动涉及信息处理，但在没有外界输入的情况下发生这种活动的机制尚未完全阐明。因此，在本研究中，我们将通过同时观察初级视觉皮层和高级视觉皮层的睡眠神经活动并阐明跨区域的信息传递回路来阐明大脑皮层的睡眠神经活动的生成机制。在本财年，我们使用在大脑皮层神经元中表达荧光钙指示剂的转基因小鼠，在超广角双光子激发显微镜下测量睡眠和清醒期间神经元中的钙信号。通过测量脑电图和肌电图来确定成像期间小鼠的睡眠-觉醒状态。因此，我们成功地在细胞水平上以高空间分辨率同时可视化睡眠和清醒期间初级视觉皮层和高级视觉皮层的神经活动动态。使用这种测量方法获得的快速眼动睡眠、非快速眼动睡眠和清醒期间的神经活动动态的比较表明，每个区域的神经活动根据睡眠/觉醒状态表现出不同的活动模式。未来，我们将比较和分析初级视觉皮层和高级视觉皮层中单个神经元在睡眠和清醒期间的活动相关性，以确定神经元之间的区域间相互作用是否在睡眠期间发生变化，并研究和阐明信息传递回路。睡眠期间的区域之间。