大脳辺縁系と睡眠覚醒制御系との構造的・機能的連関の解明

• 研究課題/領域番号: 18H02595
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分48020:生理学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 桜井 武 筑波大学, 医学医療系, 教授 (60251055)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 扁桃体 / レム睡眠 / ドパミン / 筋緊張 / グリシン / 大脳辺縁系 / ノンレム睡眠 / 覚醒 / 脳幹 / ドーパミン / 睡眠 / ナルコレプシー / オレキシン / カタプレキシー / 筋弛緩 / モノアミン / 分界条床核 / 情動

研究成果の概要

扁桃体におけるドーパミンの動態がレム睡眠制御にあたえる影響を明らかにしたほか、脊髄前角に投射する延髄腹側部のグリシン作動性ニューロンがレム睡眠時の筋緊張低下に必須であること、これらのニューロンはSLDからの興奮性ニューロンによる制御を受けていることを明らかにした。またこの経路がカタプレキシーの発現にも関与することを示した。また、オレキシンニューロンとヒスタミンニューロンは大脳辺縁系や報酬系、視索前野などから、非常に似通った入力を受けていることが明らかになった。強い関係をもつこれら二つのニューロン群は並列に同様の制御を受けていることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

レム睡眠時には脳の広範な領域が賦活しているが、運動神経は強く抑制されている。脳幹から脊髄前角に投射し、レム睡眠時に運動神経を抑制する神経回路を明らかにした。また、扁桃体がレム睡眠制御に関わるメカニズムの一部を明らかにした。このような知見からレム睡眠の制御機構を理解することにより、レム睡眠行動障害やカタプレキシーのメカニズム理解に資する知見を提供した。

研究成果

• [雑誌論文] A Discrete Glycinergic Neuronal Population in the Ventromedial Medulla That Induces Muscle Atonia during REM Sleep and Cataplexy in Mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Shuntaro Uchida, Shingo Soya, Yuki C Saito, Arisa Hirano, Keisuke Koga, Makoto Tsuda, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Takeshi Sakurai
  • 雑誌名: journal of neuroscience 巻: 41 号: 7 ページ: 1582-1596
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0688-20.2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi TM, Sunagawa GA, Soya S, Abe M, Sakurai K, Ishikawa K, Yanagisawa M, Hama H, Hasegawa E, Miyawaki A, Sakimura K, Takahashi M, Sakurai T.
  • 雑誌名: Nature 巻: - 号: 7814 ページ: 109-114
  • DOI: 10.1038/s41586-020-2163-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sparse Activity of Hippocampal Adult-Born Neurons during REM Sleep Is Necessary for Memory Consolidation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kumar D, Koyanagi I, Carrier-Ruiz A, Vergara P, Srinivasan S, Sugaya Y, Kasuya M, Yu TS, Vogt K, Muratani M, Ohnishi T, Singh S, Teixeira CM, Cherasse Y, Naoi T, Wang Y, Nondhalee P, Osman BAH, Kaneko N, Sawamoto K, Kernie SG, Sakurai T, McHugh TJ, Kano M, Yanagisawa M, Sakaguchi M
  • 雑誌名: Neuron 巻: 107 号: 3 ページ: 552
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2020.05.008
  • URL: https://localhost/en/publications/1d845831-3ee8-4cde-ae73-3f4d6bcffcb0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolutionary Origin of Distinct NREM and REM Sleep (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Risa、Toda Hirofumi、Libourel Paul-Antoine、Hayashi Yu、Vogt Kaspar E.、Sakurai Takeshi
  • 雑誌名: Frontiers in Psychology 巻: 11 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2020.567618
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glutamatergic neurons in the medial prefrontal cortex mediate the formation and retrieval of cocaine-associated memories in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang Tong、Yanagida Junko、Kamii Hironori、Wada Shintaro、Domoto Masaki、Sasase Hitoki、Deyama Satoshi、Takarada Takeshi、Hinoi Eiichi、Sakimura Kenji、Yamanaka Akihiro、Maejima Takashi、Mieda Michihiro、Sakurai Takeshi、Nishitani Naoya、Nagayasu Kazuki、Kaneko Shuji、Minami Masabumi、Kaneda Katsuyuki
  • 雑誌名: Addiction Biology 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1111/adb.12723
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Serotonergic Input to Orexin Neurons Plays a Role in Maintaining Wakefulness and REM Sleep Architecture (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Yuki C.、Tsujino Natsuko、Abe Manabu、Yamazaki Maya、Sakimura Kenji、Sakurai Takeshi
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 12 ページ: 892-892
  • DOI: 10.3389/fnins.2018.00892
  • NAID: 120007133662
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monoamines Inhibit GABAergic Neurons in Ventrolateral Preoptic Area That Make Direct Synaptic Connections to Hypothalamic Arousal Neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Yuki C.、Maejima Takashi、Nishitani Mitsuhiro、Hasegawa Emi、Yanagawa Yuchio、Mieda Michihiro、Sakurai Takeshi
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 38 号: 28 ページ: 6366-6378
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2835-17.2018
  • NAID: 120007133906
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hypocretin/orexin deficiency decreases cocaine abuse liability (2018)
  • 著者名/発表者名: Steiner Nadia、Rossetti Clara、Sakurai Takeshi、Yanagisawa Masashi、de Lecea Luis、Magistretti Pierre J.、Halfon Olivier、Boutrel Benjamin
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 133 ページ: 395-403
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2018.02.010
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] A novel neuronal circuit that induces hibernation-like state in rodents。 (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, T.
  • 学会等名: The 7th Neuroscience Network, Diversity of Brain Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A neuronal circuit that induces regulated hypometabolism in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, T.
  • 学会等名: virtual 8th International Conference on the Physiology and Pharmacology of Temperature Regulation
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] レム睡眠時筋脱力の神経回路 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内田 俊太郎, 征矢晋吾,櫻井 武
  • 学会等名: 第４２回日本神経科学大会 第６２回日本神経化学会大会 (Neuro2019)
• [学会発表] レム睡眠関連脱力発作における扁桃体へのドーパミン放出の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 恵美,前島 隆司,吉田 隆行,吉岡 充弘,柳沢 正史,三枝 理博,櫻井 武
  • 学会等名: 第４２回日本神経科学大会 第６２回日本神経化学会大会 (Neuro2019)
• [学会発表] Neural circuits that link the limbic system and systems that regulate arousal (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakurai T
  • 学会等名: IRC* Decoding Sleep SYMPOSIUM
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neuronal Circuits of Narcolepsy (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakurai T
  • 学会等名: Workshop on Sleep Regulation and Circadian Rhythm
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neurons at the Interface of Systems that Regulate Emotion and Arousal/Vigilance. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakurai
  • 学会等名: 10th International Peptide Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 覚醒と睡眠の制御におけるオレキシンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 第２０回国際農村医学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳辺縁系と覚醒系を結ぶオレキシンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 第７回日本精神科医学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 大脳辺縁系と覚醒系の相互作用におけるオレキシン系の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第43回定期学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠・覚醒研究におけるコネクトーム解析と神経操作技術の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 日本睡眠学会第43回定期学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒制御系におけるオレキシンの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 学会等名: 第2回日本脳神経外科認知症学会学術総会
  • 招待講演
• [図書] 「こころ」はいかにして生まれるのか 最新脳科学で解き明かす「情動」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 武
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 9784065135228
• [備考] レム睡眠とカタプレキシー：筋脱力を起こす共通の神経回路を発見
  • URL: https://wpi-iiis.tsukuba.ac.jp/japanese/news/1656/
• [備考] 冬眠様状態を誘導する新規神経回路の発見 ～人工冬眠の実現へ大きな前進～
  • URL: https://wpi-iiis.tsukuba.ac.jp/japanese/news/1605/
• [産業財産権] 冬眠様状態を誘発する方法およびそのための装置 (2020)
  • 発明者名: 櫻井武、砂川玄志郎、髙橋徹
  • 権利者名: 櫻井武、砂川玄志郎、髙橋徹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020