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脳幹に広がる新規な神経ネットワークの同定により明らかにする睡眠構築の意義

研究課題

研究課題/領域番号 20H03353
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46030:神経機能学関連
研究機関東京大学 (2022)
京都大学 (2020-2021)

研究代表者

林 悠  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40525812)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード睡眠 / マウス / 脳幹 / 神経回路 / 化学遺伝学
研究開始時の研究の概要

様々な疾患や発達障害において、睡眠構築(レム睡眠やノンレム睡眠や中途覚醒が一晩の間に現れるパターン)の異常が長期にわたって続く。こうした異常が脳機能に及ぼす影響はよくわかっていない。私たちはこれまでに、睡眠構築制御を司る脳幹の神経ネットワークの解明を進めてきた。その過程で、レム睡眠やノンレム睡眠を一過的または長期的に操作できるマウスを構築した。本研究では、こうした私たち独自の睡眠構築制御技術を活用し、正常な睡眠構築が脳機能に果たす役割を解明する。その際、分子レベルから神経回路レベル・行動レベルまで解析を行い、睡眠構築の重要性を解明するとともに、睡眠構築を生み出す神経回路の動作原理も解明する。

研究成果の概要

本研究では、我々がマウスにおいて同定した脳幹の睡眠構築を制御する神経回路を人為的に操作することで、長期的に睡眠構築に介入した際に、脳機能に生じる影響や、その分子メカニズムの解明に取り組んできた。その結果、睡眠構築を操作したマウスでは様々な行動の異常がみられることや、大脳皮質・海馬の遺伝子発現の異常があることが判明した。さらに、睡眠構築を制御するニューロンの作動原理の解明を進めた結果、レム睡眠やノンレム睡眠をコントロールするニューロン群が複数同定され、睡眠構築への介入がもたらす様々な作用の神経基盤の一端が明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

睡眠構築は、疾患や発達障害、さらには睡眠薬の影響を大きく受ける。こうした長期的な睡眠構築の異常がもたらす影響についてはよくわかっていない。ヒトでの前向きな調査研究では、睡眠構築の特徴によっては、認知症を発症するリスクや様々な要因で死亡するリスクが高まることが近年報告されたが、因果関係は明らかでない。本研究で私たちはマウスにおいて、最新の神経科学ツールを用いて睡眠構築に介入することで、様々な影響が生じることを見出した。これらの知見は、一部の動物で複雑に進化した睡眠構築という謎多い生理現象の意義を理解する重要な手掛かりを与えるものと期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] ER proteostasis regulators cell-non-autonomously control sleep2023

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 42 号: 3 ページ: 112267-112267

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.112267

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bidirectional relationship between sleep and depression2023

    • 著者名/発表者名
      Yasugaki Shinnosuke、Okamura Hibiki、Kaneko Ami、Hayashi Yu
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: - ページ: 57-64

    • DOI

      10.1016/j.neures.2023.04.006

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] レム睡眠中の大脳血流量の大幅な上昇の直接的な証拠――睡眠中の脳のリフレッシュ機構の解明に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      蔡佳容, 菅沼 貴也, 林 悠
    • 雑誌名

      医学のあゆみ(医歯薬出版株式会社)

      巻: 281 ページ: 776-777

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Cerebral capillary blood flow upsurge during REM sleep is mediated by A2a receptors2021

    • 著者名/発表者名
      Tsai Chia-Jung、Nagata Takeshi、Liu Chih-Yao、Suganuma Takaya、Kanda Takeshi、Miyazaki Takehiro、Liu Kai、Saitoh Tsuyoshi、Nagase Hiroshi、Lazarus Michael、Vogt Kaspar E.、Yanagisawa Masashi、Hayashi Yu
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 36 号: 7 ページ: 109558-109558

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109558

    • NAID

      120007141681

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impaired wakefulness and rapid eye movement sleep in dopamine-deficient mice2021

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi Mitsuaki、Kanuka Mika、Tanaka Kaeko、Fujita Masayo、Nakai Ayaka、Tatsuzawa Chika、Kobayashi Kazuto、Ikeda Kazutaka、Hayashi Yu
    • 雑誌名

      Molecular Brain

      巻: 14 号: 1 ページ: 170-170

    • DOI

      10.1186/s13041-021-00879-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sleep Architecture in Mice Is Shaped by the Transcription Factor AP-2β2020

    • 著者名/発表者名
      Nakai Ayaka、Fujiyama Tomoyuki、Nagata Nanae、Kashiwagi Mitsuaki、Ikkyu Aya、Takagi Marina、Tatsuzawa Chika、Tanaka Kaeko、Kakizaki Miyo、Kanuka Mika、Kawano Taizo、Mizuno Seiya、Sugiyama Fumihiro、Takahashi Satoru、Funato Hiromasa、Sakurai Takeshi、Yanagisawa Masashi、Hayashi Yu
    • 雑誌名

      Genetics

      巻: 216 号: 3 ページ: 753-764

    • DOI

      10.1534/genetics.120.303435

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolutionary Origin of Distinct NREM and REM Sleep2020

    • 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

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Editorial: The Gating and Maintenance of Sleep and Wake: New Circuits and Insights2020

    • 著者名/発表者名
      Lazarus Michael、Hayashi Yu、Honjoh Sakiko、Vogt Kaspar E.、Eban-Rothschild Ada、Liu Qinghua、Sakurai Takeshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 14 ページ: 1-3

    • DOI

      10.3389/fnins.2020.00773

    • NAID

      120007165426

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multimodal nonlinear optical imaging ofCaenorhabditis eleganswith multiplex coherent anti-Stokes Raman scattering, third-harmonic generation, second-harmonic generation, and two-photon excitation fluorescence2020

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Shinichi、Leproux Philippe、Couderc Vincent、Hayashi Yu、Kano Hideaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 号: 7 ページ: 072002-072002

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ab9711

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The existence of two states of sleep as a common trait in various animals and its molecular and neuronal mechanisms2020

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi Mitsuaki、Hayashi Yu
    • 雑誌名

      Current Opinion in Physiology

      巻: 15 ページ: 197-202

    • DOI

      10.1016/j.cophys.2020.03.007

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copine-7 Is Required for REM Sleep Regulation Following Cage Change or Water Immersion and Restraint Stress in Mice2020

    • 著者名/発表者名
      Chih-Yao Liu, Chia-Jung Tsai, Shinnosuke Yasugaki, Nanae Nagata, Miho Morita, Ayako Isotani, Masashi Yanagisawa, and Yu Hayashi.
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: - ページ: 14-25

    • DOI

      10.1016/j.neures.2020.04.002

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Progressive Changes in Sleep and Its Relations to Amyloid-β Distribution and Learning in Single App Knock-In Mice2020

    • 著者名/発表者名
      Maezono Sakura Eri B.、Kanuka Mika、Tatsuzawa Chika、Morita Miho、Kawano Taizo、Kashiwagi Mitsuaki、Nondhalee Pimpimon、Sakaguchi Masanori、Saito Takashi、Saido Takaomi C.、Hayashi Yu
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 7 号: 2 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1523/eneuro.0093-20.2020

    • NAID

      120007163363

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sleep architecture of adenosine A2A receptor-deficient mice2020

    • 著者名/発表者名
      Tsai Chia-Jung, Liu Chih-Yao, Lazarus Michael, Hayashi Yu
    • 雑誌名

      Sleep and Biological Rhythms

      巻: - 号: 3 ページ: 275-279

    • DOI

      10.1007/s41105-020-00260-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Widely Distributed Neurotensinergic Neurons in the Brainstem Regulate NREM Sleep in Mice.2020

    • 著者名/発表者名
      Kashiwagi M, Kanuka M, Tatsuzawa C, Suzuki H, Morita M, Tanaka K, Kawano T, Shin JW, Suzuki H, Itohara S, Yanagisawa M, Hayashi Y.
    • 雑誌名

      Curr Biol.

      巻: 30 号: 6 ページ: 1002-1010

    • DOI

      10.1016/j.cub.2020.01.047

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Genetic and imaging approaches to elucidate the roles of REM sleep2020

    • 著者名/発表者名
      林 悠
    • 学会等名
      記憶研究会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 睡眠に注目した新規な脳恒常性維持機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      林 悠
    • 学会等名
      第93回 日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レム睡眠の意義とメカニズム~マウスの遺伝学・イメージングからのアプローチ~2020

    • 著者名/発表者名
      林 悠
    • 学会等名
      第71回 日本薬理学会北部会次世代薬理学セミナー2020 in 仙台
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Crucial roles for REM sleep in maintaining brain homeostasis as revealed from genetic and imaging approaches2020

    • 著者名/発表者名
      林 悠
    • 学会等名
      第43回 日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 生理学研究室

    • URL

      https://www.med.kyoto-u.ac.jp/organization-staff/research/human_health/ot0101/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 京都大学教育研究活動データベース

    • URL

      https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/xS3wT

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/h-z-k

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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