大脳基底核による睡眠調節の神経生物学的基盤

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15500279
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 高草木 薫 旭川医科大学, 医学部, 助教授 (10206732)
• Keywords: 大脳基底核 / レム睡眠 / 脳幹網様体 / アセチルコリン系 / GABA作動系 / 筋緊張 / レム睡眠時異常行動症候群 / パーキンソン病

Research Abstract

レム睡眠は急速眼球運動、筋緊張の消失、脱波覚醒で特徴付けられる。しかし、レム睡眠にも関わらず筋活動が消失せず異常な行動が誘発される病態が存在する。睡眠時異常行動症候群と呼ばれるこの病態は脳幹網様体の筋活動抑制機構の障害により誘発されると推定されている。一方、基底核疾患であるパーキンソン病においてもレム睡眠の減少や睡眠時異常行動症候群などの睡眠障害が出現することが報告されてきた。これらの知見は基底核が運動や認知・学習などの機能に加えて睡眠の制御にも関与しており、そのメカニズムの破綻が睡眠障害を誘発する可能性を示唆する。レム睡眠を誘発する基本的な神経機構は脳幹に存在する。そこで本研究では、基底核が脳幹への投射系を介してレム睡眠誘発神経機構の活動をどの様に修飾するのか?そして基底核疾患においてどの様な睡眠異常が出現すると考えられるのか?の2点を解明しようと試みた。実験には上位脳を離断した除脳ネコ標本を用いた。中脳に存在する脚橋被蓋核(PPN)に微小電気刺激やGABA拮抗物質を微量注入すると、急速眼球運動を伴う筋緊張消失(REM with atonia)を誘発できることが分つた。REM with atoniaはレム睡眠の運動機能を反映することが明らかとなっている。従つてPPNに投射するGABA作動性投射がレム睡眠の発現に関与すると考えられる。さらに、基底核の出力核である黒質網様部(SNr)にGABA作動薬を注入するとREM with atoniaが出現すること、SNrに電気刺激を加えるとPPN刺激によるREM with atoniaは抑制されることを見出した。これらの成績は、基底核から脳幹へのGABA作動性投射がレム睡眠の調節に関与する可能性、そして、パーキンソン病における基底核出力の亢進や異常が上記睡眠障害の背景に存在する可能性を推定させる。

Research Products

• [Publications] Saitoh, K., Isa, T., Takakusaki, K.: "Nigral GABAergic inhibition upon mesencephalic dopaminergic cell groups in rats"European Journal of Neuroscience. (In press). (2004)
• [Publications] Takakusaki, K., Saitoh, K., Harada, H., Kashiwayanagi, M.: "Role of basal ganglia-brainstem pathways in the control of motor behaviours"Neuroscience Research. (In press). (2004)
• [Publications] Takakusaki, K., Habaguchi, T., Saitoh, K., Kohyama, J.: "Changes in the excitability of hindlimb motoneurons during muscular atonia induced by stimulating the pedunculopontine tegmental nucleus in cats"Neuroscience. 124. 467-480 (2004)
• [Publications] Takakusaki, K., Ohinata-Sugimoto, J., Saitoh, K., Habaguchi, T.: "Role of basal ganglia-brainstem systems in the control of postural muscle tone and locomotion"Progress in Brain Research. 143. 231-237 (2004)
• [Publications] Takakusaki, K., Saitoh, K., Harada, H., Okumura, T., et al.: "Evidence for a role of basal ganglia in the regulation of rapid eye movement sleep by electrical and chemical stimulation for the pedunculopontine ・・・・"Neuroscience. 124. 207-220 (2004)
• [Publications] Takakusaki, K., Kohyama, J., Matsuyama, K.: "Medullary reticulospinal tract mediating a generalized motor inhibition in cats : III. Functional organization of spinal interneurons in the lower lumbar segments"Neuroscience. 121. 731-746 (2003)
• [Publications] Tanaka H., Habaguchi T., Nagaoka Y., Oki J., Takakusaki K.: "Effects of melatonin and diazepam on eye movement and postural muscle tone in decerebrate cats"Sleep and Biological Rhythms. 1. 203-208 (2003)
• [Publications] Saitoh K., Hattori S., Song WJ., Isa T., Takakusaki K.: "Nigral GABAergic inhibition upon cholinergic neurons in the rat pedunculopontine tegmental nucleus"European Journal of Neuroscience. 18. 879-886 (2003)
• [Publications] Takakusaki K., Habaguchi T., Ohinata-Sugimoto J.et al.: "Basal ganglia efferents to the brainstem centers controlling postural muscle tone and locomotion : a new concept for understanding motor disorders"Neuroscience. 119. 293-308 (2003)
• [Publications] Sato E., Sakamoto T., Nagaoka Y., Mori F., Takakusaki K., Yoshida A.: "Role of nitric oxide in regulation of retinal blood flow during hypercapnia in cats"Investigation of Ophthalmology and Visual Science. 44. 4947-4953 (2003)
• [Publications] 高草木 薫: "Lecture:大脳基底核の機能:パーキンソン病との関連において"日本生理学会雑誌. 65. 113-129 (2003)
• [Publications] 高草木 薫: "基底核と睡眠"Brain Medical. 15(3). 260-267 (2003)