時間記憶の形成・維持機構:概日振動ニューロンのネットワーク形成によるリズム共振

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13877009
• 研究種目: 萌芽的研究
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 研一 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (40113625)
• 研究分担者: 本間 さと 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (20142713)
• キーワード: 時計遺伝子 / 時間記憶 / 視交叉上核 / 線条体 / 概日リズム / 多電極デッシュ / 制限給餌 / 遺伝子発現

研究概要

1.Clock変異マウスにおける視交叉上核神経細胞の電気活動リズム
時計遺伝子Clockが変異し、恒常暗で行動リズムが消失するClock変異マウスの視交叉上核を多電極デッシュ上で組織培養し、個々の神経細胞から電気活動を長期間連続測定した。その結果、野生型、ヘテロ、ホモの全ての遺伝子型で明瞭な概日リズムが認められた。ただし、概日リズムの周期は、野生型、ヘテロ、ホモの順で有意に延長し、恒常暗で測定された行動リズムの周期と一致した。また、概日リズムを示した神経細胞の割合は野生型、ヘテロ、ホモの順に減少した。この結果は、時計遺伝子Clockの細胞間連絡に関数新しい機能を示唆している。
2.時間記憶の形成と時計遺伝子発現リズム
雄ラットに明暗サイクル下で午前10時から2時間のみ餌を与える周期的制限給餌を2週間負荷して時間記憶を形成させた。4時間毎にラット脳を摘出し、時計遺伝子Clock、BMAL1、Per1,2の遺伝子発現リズムをin situ hybridization法を用いて測定した。その結果、視交叉上核を除く他の脳部位での時計遺伝子発現リズムは給餌前に頂値位相をシフトさせた。また、時計遺伝子発現の給餌前ピークはラットを自由摂食に戻すと室傍核を除く他の神経核では消失し、対照群と同じリズムに戻った。室傍核では時計遺伝子の発現は2相性を示し、概日性ピークの外に給餌前ピークも観察された。

研究成果

• [文献書誌] M, Namihira, et al.: "Circadian pattern, light responsiveness and localization of clock gene, rPer1 and rPer2, expressions in the rat retina"NeuroReport. 12. 471-475 (2001)
• [文献書誌] H.Abe, et al.: "Clock genes expressions in the suprachiasmatic nucleus and other areas of the brain during rhythm splitting in CS mice"Mol.Brain Res.. 87. 92-99 (2001)
• [文献書誌] W.Nakamura, et al.: "Regional pacemakers composed of multiple oscillator neurons in the rat suprachiasmatic nucleus"Europ.J.Neurosci.. 14. 666-674 (2001)
• [文献書誌] S.Masubuchi, et al.: "Circadian activity rhythm in methamphetamine-treated clock mutant mouse"Europ.J.Neurosci.. 14. 1177-1180 (2001)
• [文献書誌] K.Honma, S.Honma: "Zeitgebers, Entrainment and Masking of the Circadian System"Hokkaido University Press. 1-299 (2001)