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レム睡眠の操作が可能なマウスを用いた睡眠の質が記憶に及ぼす影響の解明

Publicly Offered Research

Project AreaPrinciples of memory dynamism elucidated from a diversity of learning systems
Project/Area Number 16H01264
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

林 悠  筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 准教授 (40525812)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords睡眠 / 記憶学習 / マウス / 神経科学 / 遺伝学 / 脳・神経 / 記憶
Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の睡眠は、レム(急速眼球運動)睡眠とノンレム睡眠から構成され、どちらもユニークな脳活動を伴う。レム睡眠は夢を生じることから注目され、古くから記憶学習や情動への関与が提唱されてきた。しかしながら決定的な証拠がなかった。そこで本研究では、これまでにレム睡眠を正負に制御するニューロンの双方を同定したことを活かし、レム睡眠が記憶学習に関わるか否かの検証を目指してきた。単純に被験体がレム睡眠に陥ったら起こす、という方法では、起こすための刺激そのものが大きなストレスとなり、レム睡眠の影響と区別することが難しい。そこで私たちは、外部からの刺激に依ることなく、長期的にレム睡眠を阻害できるマウスを確立し、記憶学習への影響を検討した。そのために、脳幹橋において、レム睡眠の維持に重要なニューロン群に選択的にCre遺伝子を発現するトランスジェニックマウスを作製して、Cre依存的に細胞死誘導遺伝子DTAを発現するウイルスベクターを局所的に注入することで、これらのニューロン群を遺伝学的に破壊した。その結果、数週間にわたって高効率でレム睡眠を減少させることに成功した。
昨年度、行動実験を行うための実験系の確立に取り組んだことを活かし、上記のレム睡眠長期減少マウスの行動について解析した。その結果、情動記憶学習(Contextual- and auditory-fear conditioning test)や弁別記憶学習(Novel object recognition test)など実験系で異常が検出された。これらの結果は、レム睡眠が記憶学習や情動に影響を及ぼすメカニズムの解明へとつながるものと期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 14 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Sleep in vertebrate and invertebrate animals, and insights into the function and evolution of sleep2017

    • Author(s)
      Miyazaki Shinichi、Liu Chih-Yao、Hayashi Yu
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 118 Pages: 3-12

    • DOI

      10.1016/j.neures.2017.04.017

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Schizophrenia-like phenotypes in mice with NMDA receptor ablation in intralaminar thalamic nucleus cells and gene therapy-based reversal in adults2017

    • Author(s)
      Yasuda K, Hayashi Y, Yoshida T, Kashiwagi M, Nakagawa N, Michikawa T, Tanaka M, Ando R, Huang A, Hosoya T, McHugh TJ, Kuwahara M, Itohara S.
    • Journal Title

      Transl Psychiatry

      Volume: 7 Issue: 2 Pages: e1047-e1047

    • DOI

      10.1038/tp.2017.19

    • NAID

      120007134937

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 睡眠制御ニューロンの同定と操作による睡眠のメカニズムと意義の解析2018

    • Author(s)
      林悠
    • Organizer
      第一回 三融会・武田神経科学シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 睡眠負債はなぜ脳に悪い?2018

    • Author(s)
      林悠
    • Organizer
      脳とこころの研究第三回公開シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] レム睡眠の意義とメカニズム ~遺伝学・発生からのアプローチ~2017

    • Author(s)
      林悠
    • Organizer
      生理研研究会情動研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Genetic dissection of the brainstem REM sleep center2017

    • Author(s)
      Yu Hayashi
    • Organizer
      9th Optogenetics Research Society Japan International Symposium
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analyses of neurons regulating REM/NREM sleep and implications for the function & evolution of sleep2017

    • Author(s)
      Yu Hayashi
    • Organizer
      ZEN Symposium
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Identification of REM/non-REM sleep regulating neurons & insights to the function of REM sleep2017

    • Author(s)
      Yu Hayashi
    • Organizer
      Tsukuba Global Science Week 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Identification of REM/non-REM sleep regulating neurons and insights to the roles of REM sleep2017

    • Author(s)
      Yu Hayashi
    • Organizer
      Neuro2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] レム睡眠の意義とメカニズム~遺伝学・発生学からのアプローチ~2016

    • Author(s)
      林悠
    • Organizer
      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム 2016
    • Place of Presentation
      一橋講堂(東京都千代田区)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Why do we need sleep? Our current understanding of the roles of REM and non-REM sleep2016

    • Author(s)
      Yu Hayashi
    • Organizer
      15th Japanese-American Kavli Frontiers of Science Symposium
    • Place of Presentation
      Irvine, California, USA
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Genetic identification of the REM sleep central circuit and its developmental origin2016

    • Author(s)
      Yu Hayashi
    • Organizer
      第39回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(日本、神奈川県横浜市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] レム睡眠を制御する脳幹の神経ネットワークの同定と操作2016

    • Author(s)
      林悠
    • Organizer
      第23回日本時間生物学会学術大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] レム睡眠の進化と意義2016

    • Author(s)
      林悠
    • Organizer
      第159回 日本獣医学会学術集会・獣医解剖分科会シンポジウム
    • Place of Presentation
      日本大学(神奈川県藤沢市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] レム睡眠の進化と意義 ~発生学・神経回路遺伝学からのアプローチ~2016

    • Author(s)
      林悠
    • Organizer
      第28回高遠・分子細胞生物学シンポジウム
    • Place of Presentation
      高遠さくらホテル(長野県伊那市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Identification and manipulation of brainstem neurons crucial for REM/NREM sleep regulation2016

    • Author(s)
      柏木光昭、林 悠
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(日本、神奈川県横浜市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] トランスジェニックマウスから挑む逆説睡眠(レム睡眠)の中枢回路2016

    • Author(s)
      林 悠
    • Organizer
      日本睡眠学会第41回定期学術集会
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル(東京都新宿区)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] "The Evolution and Function of Sleep" in "Brain Evolution by Design"2017

    • Author(s)
      Yu Hayashi, Chih-Yao Liu
    • Total Pages
      438
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 筑波大学・国際統合睡眠医科学研究機構 (WPI-IIIS)・林研究室ウェブサイト

    • URL

      http://hayashi.wpi-iiis.tsukuba.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 筑波大学・国際統合睡眠医科学研究機構 (WPI-IIIS)

    • URL

      https://wpi-iiis.tsukuba.ac.jp/japanese/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室website

    • URL

      http://hayashi.wpi-iiis.tsukuba.ac.jp/index.html

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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