Towards understanding the singularity of brain physiology and evolution with focus on REM sleep-regulating cells
Publicly Offered Research
| Project Area | Singularity biology |
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| Project/Area Number |
21H00414
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Complex systems
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
林 悠 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 客員教授 (40525812)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 睡眠 / マウス / 脳幹 / 神経回路 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
レム睡眠は、脳全体の活動状態の素早い変化と、続く全身の組織の状態変化を伴う。このような広範な状態のスイッチングが起こるメカニズムは不明である。また、レム睡眠の役割もほとんど分かっていないが、レム睡眠は、一部の複雑な脳を持つ脊椎動物に固有な生理状態であることから、その役割は高次な脳機能と関わる可能性がある。我々はこれまでにレム睡眠の誘発に関わるニューロンを同定することに成功した。本研究では、レム睡眠制御ニューロンがすばやく脳全体、さらには全身の状態変化を生じるメカニズムを解明するとともに、これらのニューロンがどのように進化し、脊椎動物の脳発達に貢献したかを検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、脳幹の橋の細胞を遺伝子発現パターンに基づいてプロファイリングしてきた。このアプローチにより、脳幹の橋に散在する細胞群に関して、レム睡眠を促進することを明らかにした。一方、これらの細胞がいかに、レム睡眠の特徴である大脳皮質の神経活動や血流の上昇に関わるかのメカニズムは全く不明である。これらの細胞の標的細胞の中に、大脳皮質の神経活動や血管拡張、さらには全身の筋肉を制御する細胞が含まれている可能性がある。2年目は、レム睡眠制御細胞がいかにして大脳や全身の状態変化を誘導したかの解明に取り組んだ。まず、どの細胞に投射するのかを明らかにするために、軸索終末の分布を詳細に明らかにした。そのために、蛍光タンパク質を発現するウイルスベクターを導入し、蛍光シグナルの分布パターンを明らかにした。こうして同定された標的細胞群のうち、特定の脳部位に分布する細胞群に関して、化学遺伝学により活性化した効果を調べたところ、レム睡眠が強く誘導されることが判明した。そこで、これらの細胞に関して、さらに同様の手法で投射先を調べたところ、投射先には、脳の活動を広く制御する脳部位が複数含まれていることが判明した。鳥類と爬虫類にはレム睡眠とノンレム睡眠、あるいはそれらと共通点のある二つの睡眠状態があることが知られているが、一方、両生類や硬骨魚類では、そもそもはっきりとしたレム睡眠またはノンレム睡眠のような状態が検出されていない。そこで、我々がマウスにおいて同定したレム睡眠制御細胞が哺乳類以外の動物種においても存在するかを、分子マーカーの発現を指標に、in situ hybridization法によって検討した。その結果、複数の動物種で、相同性細胞と期待されるものが検出された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] ER proteostasis regulators cell-non-autonomously control sleep2023
Author(s)
Kawano Taizo、Kashiwagi Mitsuaki、Kanuka Mika、Chen Chung-Kuan、Yasugaki Shinnosuke、Hatori Sena、Miyazaki Shinichi、Tanaka Kaeko、Fujita Hidetoshi、Nakajima Toshiro、Yanagisawa Masashi、Nakagawa Yoshimi、Hayashi Yu
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 42
Issue: 3
Pages: 112267-112267
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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