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近年、睡眠が記憶・学習に重要な役割を果たすことを示唆する多くの知見が蓄積されつつある。しかし、学習臨界期における睡眠の機能に関する知見は数少ない。臨界期における睡眠中の脳内神経活動の機能を探るため、発声行動を学習するソングバードを用い、行動中と睡眠中の神経活動の比較をおこなった。ソングバードの歌学習に必須である大脳基底核のニューロン群ば、striatal typeとpallidal typeの細胞に大別できることが知られている。実際、行動中における幼鳥の基底核ニューロンの活動記録からも、自発活動の発火頻度の明瞭な違いから、それぞれstriatal type、pallidal typeと考えられるニューロン活動が同定できた。この基底核における出力細胞と考えられるpallidalニューロンの発火特性について詳細な解析をおこない、以下の知見を得た。覚醒中、pallidalニューロンは高頻度の自発発火を示し、さえずり行動特異的に発火頻度がさらに上昇する。睡眠中、このタイプのニューロンは間欠的に自発発火活動の上昇を繰り返す。同一ニューロンの覚醒中、さえずり行動中、睡眠中における活動を発火の様々なパラメータについて比較した。その結果、睡眠中における自発発火活動に、さえずり行動特異的な発火様式の存在が確かめられた。麻酔下における研究から、視床に投射するpallidalニューロンはfiring deceleration(発火頻度の減速)によって基底核から視床へ情報を伝える可能性が指摘されている。本研究により、実際にさえずり行動をおこなっている際にも、pallidalニューロンがfiring decelerationを示すことも分かった。さらに、睡眠中においても同様の活動が見られたことから、さえずりに関連する情報が睡眠中に基底核から視床へ伝播することが示唆された。
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