競合する睡眠徐波の神経メカニズムの解明

阐明竞争性睡眠慢波的神经机制

基本信息

批准号：
22H02806
负责人：
成清公弥
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Toho University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02806/
关键词：
徐波大脳皮質前障視床睡眠

项目摘要

睡眠中の特徴的な脳波である徐波は、睡眠の様々な機能と関連している。この徐波には、機能の異なる複数の種類が存在する可能性があるが、その徐波を発生させる神経回路メカニズムは不明である。本研究では、大脳皮質、視床、前障という3つの領域に注目し、異なる種類の徐波が生成されるメカニズムを探る。本研究計画の初年度は、研究の基盤となる実験システムの開発を中心に行った。複数のファイバーフォトメトリーと電気生理学的記録法を組み合わせた測定システムを構築し、アデノ随伴ウイルスベクターにより直接投射関係にある特定の大脳皮質、視床、前障の3領域の神経細胞に蛍光カルシウムセンサーを発現させ、徐波と各脳領域の神経活動の同時測定を実現した。この測定システムにさらにオプトジェネティクスによる神経活動操作を組み合わせて、各脳領域間の活動の因果関係の検証を進めている。この実験システムにより、徐波発生中の各脳領域の活動が高い時間分解能で観察可能になり、領域間の相互関係についての新たな知見が得られ始めている。加えて、徐波に伴う脳活動を高い解像度で観察できるようにするために、広範囲の大脳皮質の神経活動を可視化する広域カルシウムイメージングの実験システムも構築し、徐波に伴う大脳皮質活動の空間分布や伝搬過程の観察も可能になった。また徐波の生成に関与する神経細胞種の特定のために、活動した神経細胞を特異的に標識、可視化してその活動の操作をすることのできる遺伝子改変マウス（TRAP2マウス）を導入して、徐波の生成中に活動した神経細胞を標識する実験も進めている。

慢波是睡眠期间的特征性脑电波，与各种睡眠功能相关。慢波可能有多种类型，具有不同的功能，但产生它们的神经回路机制尚不清楚。在本研究中，我们将重点关注大脑皮层、丘脑和屏状体三个区域，探索不同类型慢波的产生机制。该研究项目的第一年重点开发作为研究基础的实验系统。我们构建了结合多种光纤光度测定和电生理记录方法的测量系统，并使用荧光钙传感器针对与腺相关病毒载体有直接投射关系的大脑皮层、丘脑和屏状体的特定区域的神经元实现了同步。测量每个大脑区域的慢波和神经活动。通过将该测量系统与使用光遗传学的神经活动操纵相结合，我们正在验证每个大脑区域活动之间的因果关系。该实验系统使得以高时间分辨率观察慢波生成过程中每个大脑区域的活动成为可能，并且开始获得有关区域之间相互关系的新知识。此外，为了能够以高分辨率观察与慢波相关的大脑活动，我们构建了广域钙成像实验系统，使大范围的大脑皮层神经活动可视化观察也成为可能。分布和传播过程。为了识别参与慢波产生的神经细胞类型，我们引入了转基因小鼠（TRAP2小鼠），它们可以特异性标记和可视化活跃的神经细胞并操纵它们的活动。我们还在进行实验来标记在慢波产生过程中活跃的神经元。慢波的产生。