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覚醒制御における前脳基底部アセチルコリン神経細胞内の分子シグナル機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K07732
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分51030:病態神経科学関連
研究機関弘前大学 (2022-2023)
筑波大学 (2020-2021)

研究代表者

丹羽 康貴  弘前大学, 医学研究科, 准教授 (40590071)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード前脳基底部 / Ntrk1 / アセチルコリン / 睡眠覚醒 / 破傷風毒 / 脳波筋電図測定
研究開始時の研究の概要

私たちの行動は外界からの情報や以前の経験によって常に左右される。ものを避けるといった瞬発的な行動から、寝不足や長時間の集中による頭の疲れなど、さまざまな時間幅での制御機構が予想されるが、特にゆっくりとした情報処理・応答が神経回路の中でどのように実装されているかの研究は遅れている。本研究では、睡眠負債という言葉が示すように、ゆっくりとした情報処理・応答が特に重要である睡眠覚醒行動に注目し、その覚醒制御に重要な前脳基底部アセチルコリン神経においてどのような分子シグナルが覚醒制御におけるゆっくりとした情報処理・応答を担っているのかを明らかにする。

研究成果の概要

初年度は尾静脈からPHP.eB型AAVを導入することで、前脳基底部アセチルコリン神経を阻害し、トランスジェニックマウスによる阻害時と同様の睡眠覚醒異常が再現されるかを検証したが、統計学的に有意な差は見られなかった。そこで方針を変えて、2~3年度に破傷風毒を発現するAAVの作成、キャピラリーインジェクションによるウイルス導入、そしてインジェクションしたマウスの脳波・筋電図測定および免疫組織化学による導入遺伝子発現の確認までの一連の実験を行う実験系を確立することができた。3年度途中で研究代表者の他機関への異動が決まったため、計画の中断を余儀なくされ、異動後の再立ち上げが必要となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

私たちは人生のおよそ3分の1を睡眠に費やす。裏を返せば残りの3分の2は覚醒時間であるが、この間に私たちは様々な活動を行い、脳には多様な情報が入ってくる。こうした情報は異なる時間幅で処理されて、次の行動へと反映される。脳を中心とする神経回路上の電気信号による情報伝達は、速い覚醒制御を説明する上では有用であるが、時間~日レベルのゆっくりとした情報処理・応答をうまく説明することができない。本研究は、ゆっくりとした情報処理・応答が特定の神経回路網においてどのように行われているかの解明を試みるチャレンジングなものである。本研究によって立ち上げた実験系を用いて、今後さらなる解明が進むことが期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Structure and Function of Neuronal Circuits linking Ventrolateral Preoptic Nucleus and Lateral Hypothalamic Area.2023

    • 著者名/発表者名
      Kseniia P, Saito YC, Niwa Y, Mizuno S, Takahashi S, Hirano A, Sakurai T
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: - 号: 22 ページ: 4075-4092

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1913-22.2023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of circadian rhythm components in EEG/EMG data of aged mice.2023

    • 著者名/発表者名
      Masuda K, Katsuda Y, Niwa Y, Sakurai T and Hirano A
    • 雑誌名

      Front. Neurosci.

      巻: 17 ページ: 1173537-1173537

    • DOI

      10.3389/fnins.2023.1173537

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid method for plasmid DNA recombination (Murakami-system)2023

    • 著者名/発表者名
      Murakami AM, Yonekura M, Nagatomo K, Niwa Y, Itagaki S, Murakami M.
    • 雑誌名

      MethodsX

      巻: 10 ページ: 102167-102167

    • DOI

      10.1016/j.mex.2023.102167

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel binding site between the voltage-dependent calcium channel CaV1.2 subunit and Cavβ2 subunit discovered using a new analysis method for protein-protein interactions.2023

    • 著者名/発表者名
      Murakami AM, Nagatomo K, Miyoshi I, Itagaki S, Niwa Y, Murakami M.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 13 号: 1 ページ: 13986-13986

    • DOI

      10.1038/s41598-023-41168-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A simple, dual direct expression plasmid system in prokaryotic and mammalian cells2023

    • 著者名/発表者名
      Murakami M, Murakami AM, Yonekura M, Miyoshi I, Itagaki S, Niwa Y.
    • 雑誌名

      PNAS Nexus

      巻: 2 号: 5 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1093/pnasnexus/pgad139

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Molecular genetics of muscarinic regulation during sleep and wakefulness2020

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Niwa, Hirotaka Obo, Jurgen Wess, Takeshi Sakurai
    • 学会等名
      JNS2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular genetics of muscarinic regulation during sleep and wakefulness2020

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Niwa, Hirotaka Obo, Jurgen Wess, Takeshi Sakurai
    • 学会等名
      FENS forum
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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