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睡眠構築とは、二種類の睡眠、レム（急速眼球運動）睡眠とノンレム睡眠が一晩の間に交互に現れるパターンを指す言葉である。本研究では、我々が同定したノンレム睡眠とレム睡眠のバランスを制御するニューロン群を人為的に操作することで、睡眠構築を長期的に操作したマウスにおいて、脳機能に生じる影響や、その影響の基盤となる分子メカニズムの解明に取り組んできた。本年度は、これまでに明らかとなった睡眠構築制御ニューロンの操作によって生じた行動への影響を踏まえ、そのメカニズムの解明を進めた。行動制御に関わる脳部位のうち、睡眠構築制御ニューロンを操作した結果、神経興奮のマーカーであるc-Fosの発現に影響が生じる部位を探索した。その結果、記憶学習や情動の制御に関わる脳部位が複数含まれることが判明した。また、前年度までのRNA-seqによる解析から、大脳皮質の特定の細胞サブタイプが睡眠構築制御ニューロンの長期操作によって遺伝子発現パターンの影響を受け易いことが判明した。本年度は、この影響が別の睡眠構築の操作方法でも再現されるかを検討した。さらに、その分子メカニズムを解明するべく、一連の変化のトリガーとなる遺伝子の特定を進めた。さらに、前年度までに新たに同定した脳幹のレム睡眠を促進する細胞群について、これらの細胞がどのようなメカニズムにより睡眠構築をコントロールするかを解析した。これらの細胞群は、脳に広く投射しており、それぞれの投射が果たす役割を検討した。そのために、これらの細胞を特定の化学遺伝学ツールを用いて活性化した際に、同時に、投射先のニューロンを別の化学遺伝学ツールによって抑制した際の影響を調べた。すると、投射先の部位によっては、誘導されるレム睡眠の量または質に影響が生じることが示唆された。これらの結果は、睡眠構築を支配する脳幹の神経ネットワークの作動原理の解明につながるものと期待される。
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