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睡眠研究に対する関心は年々高まっており、睡眠と関連した電気生理学においては伝統的にヒト脳波や実験動物の局所電場電位、特に振動の特定周波数成分の変化によって覚醒・睡眠状態を分類するという立場が主にとられてきた。しかし近年の電気生理記録技術のめざましい発展によって、無麻酔下においても局所集合電位だけでなく個別神経細胞集団の発火活動を同時に計測することが可能になってきた。研究代表者が所属する研究室においては、電気生理記録に始まり、高精度のスパイク分離アルゴリズムの開発とデータ解析に至るまで、マルチユニット同時記録から得られる知見から局所回路の理解を目指す研究に包括的に取り組んでいる。本研究課題においては、睡眠・覚醒を繰り返す無麻酔ラットの新皮質および海馬からテトロード電極を用いた多細胞同時記録を数時間にわたって行い、筋電図計測およびビデオモニタリングによって睡眠・覚醒状態を分類し、各状態における脳波と神経発火活動の比較を行った。具体的には、テンプレートマッチング法によって集団発火活動を定量化し、海馬の鋭波リップル生起と関連して新皮質神経活動の高次相関がどのような影響を受けるのかを調べた。その結果、新皮質スパイクの特定時空間パターンの再起性は海馬鋭波リップルの影響を受け、それらを通じた新皮質-海馬相互作用の存在が示された。また、そのような相互作用は脳の覚醒状態に依存して変化を示すことを明らかにした。これらの結果を、睡眠・覚醒の変遷を集団神経発火活動のダイナミクスによってとらえた研究として学会発表を行った。
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