アミン系による神経回路網の安定化機構に関する実験的・モデル論的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05808078
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山本 光璋 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40004618)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水谷 好成 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (40183959) ; 中尾 光之 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (20172265) ; 渡辺 建彦 東北大学, 医学部, 教授 (70028356)
• Keywords: セロトニン / アセチルコリン / 1 / fゆらぎ / 単一ニューロン活動 / 脳内アミン / レム睡眠

Research Abstract

1.網様体、視床、大脳皮質、海馬等(ここでは実行系と呼ぶことにする)における単一ニューロン活動が、0.01-1.0Hzの帯域で、徐波睡眠時には白色雑音様のゆらぎを示すのに対し、レム睡眠時にはそれが1/f様スペクトルをもつゆらぎに変化する。本研究ではこの事実の普遍性を実証すると共に、この2種類の睡眠間におけるニューロン活動のダイナミクスの遷移現象の下に横たわる神経薬理学的メカニズムを究明することを目的としている。
2.レム睡眠の生起と維持には、アセチルコリンによる活性化が重要であると考えられていることに鑑み、以前、PCPAの投与によりセロトニンの合成を阻害した状態でアセチルコリンのmuscarinic antagonistであるアトロピンを与えたところ、1/fゆらぎ現象が消失することを海馬ニューロンで見ている。本年度は、アセチルコリンのnicotinic antagonistであるメカミラミンを投与し、自然のレム睡眠時にみられる1/fゆらぎがどのように変化するかを中脳網様体ニューロンで検討した。その結果、メカミラミンの投与によりレム睡眠の重要なインデックスであるPGO波の消失を見たが、ニューロン活動の1/fゆらぎには何等の変化も無かった。
3.以上により、レム睡眠時の実行系単一ニューロン活動にみられる1/fゆらぎは、アセチルコリンのmuscarinicな活性化が重要な因子であると考えられた。
4.計画した外側膝状体単一ニューロン活動については、これまでのmicrowire技術で記録することは極めて困難であることが分かった。そこで、新たに、電解研磨したmicrowireをパリレンで絶縁し、先端をコロナ放電により露出させる方法を用い、弁別性の良い単一ニューロン活動を記録することに成功した。
5.現在、セロトニンのマイクロインジェクションの実験に着手したところであり、研究は本格化してきている。

Research Products

• [Publications] Mitsuaki Yamamoto: "Pharmacological basis of 1/f fluctuations of neuronal activities during REM sleep" Abstracts of WFSRS conference on the cellular consequences of sleep. 458 (1993)
• [Publications] Mitsuaki Yamamoto: "Pharmacological and model based interpretation of neuronal dynamics transition during sleep-waking" Methods of Information in Medicine. 33(印刷中). (1994)
• [Publications] Hiroyoshi Sei: "Spectral analyses of PGO-on neurons during paradoxical sleep in freely moving cats" Brain Research. 612. 351-353 (1993)
• [Publications] 武者利光: "ゆらぎの科学3" 森北出版, 202 (1993)