2017 Fiscal Year Annual Research Report
睡眠・覚醒時の大脳皮質神経ネットワークの活動様態の解明
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17J40129
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
大山 薫 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 徐派睡眠 / アンサンブル / ニューロン / ネットワーク / マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
覚醒およびノンレム睡眠における神経ネットワークのダイナミクスを調べた。申請書の今年度の計画通り、野生型マウスを用いて細胞外記録を行った。得られた成果をまとめ、学術論文に投稿中である。学術雑誌に投稿中の成果のまとめ：（１）神経ネットワークの組織化の程度（エントロピー）を、スパイクシークエンス解析を用いて調べた。その結果、ノンレム睡眠時はスパイクシークエンスの発現が覚醒時のシークエンスと比較して、よりランダムなシークエンスに近いことが分かった。すなわち、ノンレム睡眠では神経ネットワークが覚醒時と比べて、非組織化されていることを示唆している。（２）ノンレム睡眠ONピリオドのスパイク発火確率は、覚醒時のスパイク発火確率と同じであった。（１）、（２）の結果より、ノンレム睡眠時のニューロンアンサンブルの発火は、覚醒時とは異なることが分かった。（３）ノンレム睡眠では、バースト発火の確率が増加していた。バースト発火は細胞内へのカルシウムイオンの流入を促進することが示唆されていおり、バースト発火の増加は、ノンレム睡眠時にニューロンが自律・細胞修復の機能へとシフトしている可能性を示唆する。
本年度の研究から、睡眠時の長期ニューロン活動の記録を行う必要があることが分かり、学術雑誌への投稿と並行して長期ニューロン活動を行うためのハードウェア、ソフトウェア両面の開発を合わせて行った。長期記録におけるスパイククラスターのトラッキングシステムの開発を、筑波大学システム情報系の研究者とともに開発を行っており、成果の一部をEPASA2018において発表した。
次年度の研究計画である、アデノシンA1受容体を欠損した遺伝子改変マウスを用いて、アデノシンがノンレム睡眠時のニューロン活動の発火パターンに与える影響を調べるため、今年度は数匹のマウスを用いて記録実験を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2017年度の研究計画通りにほぼ進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
睡眠における、ニューロン活動の長期記録が必須であるという要請を受け、研究方針に若干の修正が生じた。今後は、長期ニューロン活動記録を行うために、ハードウェア、ソフトウェアの両面から開発を行う。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] Network organization of cortical neurons across waking and sleep in naturally behaving mice2018
Author(s)
Kaoru Ohyama, Keiichi Morikuni, Sumire Matsumoto, Momoe Matsuda, Kotaro Sakamoto, Yuichi Makino, Thomas J HcHugh, Tetsuya Sakurai, Masashi Yanagisawa, Robby W Greene, Kaspar E Vogt
Organizer
第41回日本神経科学大会
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