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2019 年度 実績報告書

概日リズムの時刻情報変換に関わる神経回路動作原理の理解

研究課題

研究課題/領域番号 18H02477
研究機関名古屋大学

研究代表者

小野 大輔  名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (30634224)

研究分担者 徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード概日リズム / 睡眠 / 光イメージング / 光操作
研究実績の概要

概日時計中枢である視交叉上核からの出力経路を同定するため、昨年度までは順行性のトレーシング、光遺伝学を用いた細胞操作により、室傍核CRF神経の活性化により覚醒が誘導されることを明らかにした。本年度は、室傍核CRF神経特異的に、蛍光カルシウムプローブである、GCaMP6を発現させ、光ファイバーを挿入し、REM, NREM睡眠、覚醒の各ステージにおけるカルシウム変動を計測した。室傍核CRF神経の活動は、覚醒時に上昇し、REM, NREM睡眠時には低下する事が明らかとなった。さらに、CRF神経の活動は、覚醒の初期に上昇するが、その後の覚醒の間に徐々に活動が低下していった。この結果は、室傍核CRF神経は、覚醒を誘導するが、その維持には必要ではないことが明らかになった。
次にDREADDを用いて、室傍核CRF神経特異的に神経活動を抑制する試みを行った、CNOをマウスの活動が高くなる暗期直前に投与し、神経活動の抑制を行った。コントロールは生理食塩水の投与とした。その結果、CNOの投与により、暗期の覚醒量が減少し、NREM睡眠が上昇した。さらに、ジフテリアトキシンA断片を用い、室傍核CRF神経特異的な神経脱落を行い、自発行動量の計測を行った。その結果、室傍核CRF神経の選択的な脱落により、マウスの自発行動量の低下が認められた。これらの結果は、室傍核CRF神経が覚醒に関わることをサポートする結果である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

室傍核CRF神経の活性化、抑制化実験、ファイバーフォトメトリー実験などメインとなる実験データが得られている事、現在論文を投稿中であり、当初の計画以上の進展があるといえる。

今後の研究の推進方策

室傍核CRF神経の上流および下流の神経細胞群の同定を進めると同時に、この経路以外で、視交叉上核の概日リズム情報が出力されている領域を同定する。順行性・逆行性のトレーシング、光遺伝学、光計測などの技術を組みあわせ研究を進める。
また発光を用いたin vivo光計測ツールの開発およびレポーターマウスの作成を進め、非侵襲的に脳機能を計測可能なシステムを完成させる。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] SRI International(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      SRI International
  • [国際共同研究] University of Groningen(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      University of Groningen
  • [国際共同研究] Universita¨tsmedizin Berlin(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Universita¨tsmedizin Berlin
  • [雑誌論文] GABAergic mechanisms in the suprachiasmatic nucleus that influence circadian rhythm2020

    • 著者名/発表者名
      Ono Daisuke、Honma Ken‐ichi、Honma Sato
    • 雑誌名

      Journal of Neurochemistry

      巻: 157 ページ: 31~41

    • DOI

      10.1111/jnc.15012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual Orexin and MCH neuron-ablated mice display severe sleep attacks and cataplexy.2020

    • 著者名/発表者名
      Hung, J.C., Ono, D., Kilduff, S.T., and Yamanaka, A.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: なし

    • DOI

      10.7554/eLife.54275

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlling the Circadian Clock with High Temporal Resolution through Photodosing2019

    • 著者名/発表者名
      Kolarski Du?an、Sugiyama Akiko、Breton Ghislain、Rakers Christin、Ono Daisuke、Schulte Albert、Tama Florence、Itami Kenichiro、Szymanski Wiktor、Hirota Tsuyoshi、Feringa Ben L.
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 ページ: 15784~15791

    • DOI

      doi: 10.1021/jacs.9b05445

    • 国際共著
  • [雑誌論文] REM sleep?active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories2019

    • 著者名/発表者名
      Izawa Shuntaro、Chowdhury Srikanta、Miyazaki Toh、Mukai Yasutaka、Ono Daisuke、Inoue Ryo、Ohmura Yu、Mizoguchi Hiroyuki、Kimura Kazuhiro、Yoshioka Mitsuhiro、Terao Akira、Kilduff Thomas S.、Yamanaka Akihiro
    • 雑誌名

      Science

      巻: 365 ページ: 1308~1313

    • DOI

      doi: 10.1126/science.aax9238

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] GABA in the suprachiasmatic nucleus refines circadian output rhythms in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Ono Daisuke、Honma Ken-ichi、Yanagawa Yuchio、Yamanaka Akihiro、Honma Sato
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 2

    • DOI

      doi.org/10.1038/s42003-019-0483-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GABA neurons in the ventral tegmental area regulate non-rapid eye movement sleep in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Chowdhury Srikanta、Matsubara Takanori、Miyazaki Toh、Ono Daisuke、Fukatsu Noriaki、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Sudo Yuki、Yamanaka Akihiro
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8

    • DOI

      10.7554/eLife.44928

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Weak coupling between intracellular feedback loops explains dissociation of clock gene dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Schmal Christoph、Ono Daisuke、Myung Jihwan、Pett J. Patrick、Honma Sato、Honma Ken-Ichi、Herzel Hanspeter、Tokuda Isao T.
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 15

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1007330

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] GABA in the suprachiasmatic nucleus refines circadian behavioral rhythms.2019

    • 著者名/発表者名
      Ono, D., Honma, K., Yanagawa, Y., Yamanaka, A., and Honma, K.
    • 学会等名
      V World Congress of Chronobiology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The suprachiasmatic nucleus regulates wakefulness via CRF neurons in the hypothalamus.2019

    • 著者名/発表者名
      Ono, D., Hung, C. J, Chowdury, S., Wang, G., and Yamanaka A.
    • 学会等名
      第97回日本生理学会大会
  • [学会発表] 視交叉上核が睡眠覚醒を調節する神経回路の探索2019

    • 著者名/発表者名
      小野大輔,Hung Chi Jung,Srikanta Chowdhury,Wang Guanyi,山中章弘
    • 学会等名
      第26回日本時間生物学会
  • [学会発表] Optical recording and manipulation of cAMP in the central circadian clock neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ono, Hung Chi Jung, Takashi Sugiyama, Akihiro Yamanaka.
    • 学会等名
      第11回光操作研究会
  • [備考] 睡眠発作を起こし、脱力発作を悪化させる仕組みを解明

    • URL

      http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/images/Jeffrey_pdf.pdf

  • [備考] 浅い眠りで記憶が消去される仕組みを解明

    • URL

      https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/research/pdf/Sci_190920.pdf

  • [備考] 脳内の概日時計における抑制性神経の機能を発見

    • URL

      https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_J/research/pdf/Com_Bio_20190621.pdf

  • [備考] ノンレム睡眠を調節する新しい神経細胞の発見

    • URL

      http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/images/RIEM_VTA-GABA.pdf

  • [備考] 光を用いた概日リズムの精密な調節

    • URL

      http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/ja/research/ITbM-Hirota-20191002_final-modifyv2.pdf

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公開日: 2021-01-27  

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