視覚野における領野間相互作用の可視化解析による睡眠時神経活動の発生機序の解明

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K15197
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 北島 奈美 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任研究員 (20908818)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 睡眠 / 大脳皮質 / 視覚野 / 神経回路

研究実績の概要

大脳皮質では、覚醒時だけでなく、外界からの情報入力が遮断された睡眠時にも活発な神経活動が観察される。この睡眠時神経活動は、情報処理に関与することが示唆されているが、外界からの入力無しにどのようなメカニズムで発生するのかは十分には解明されていない。そこで、本研究では、一次視覚野および高次視覚野の睡眠時神経活動を同時に可視化し、領野をまたいだ情報伝達回路を明らかにすることにより、大脳皮質における睡眠時神経活動の発生メカニズムを解明することを目的としている。当該年度では、大脳皮質神経細胞に蛍光カルシウムインジケータを発現したトランスジェニックマウスを用いて、超広視野二光子励起顕微鏡下において、睡眠覚醒時における神経細胞のカルシウムシグナルの測定に取り組んだ。イメージング中のマウスの睡眠覚醒状態は、脳波・筋電図を計測することにより判別した。これにより、睡眠覚醒時の一次視覚野および高次視覚野の神経活動動態を同時に、細胞レベルの高い空間解像度で可視化することに成功している。この測定法によって得られたレム睡眠・ノンレム睡眠・覚醒時における神経活動動態を比較すると、各領野における神経活動は、睡眠覚醒状態によって異なる活動パターンを示すことが示唆された。今後は、一次視覚野および高次視覚野に存在する個々の神経細胞の活動相関を睡眠時と覚醒時とで比較解析することで、神経細胞同士の領野間相互作用が睡眠時に変化するかを調べ、睡眠時における領野間の情報伝達回路を明らかにする。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の申請計画に基づき、超広視野二光子励起顕微鏡を用いて、レム睡眠・ノンレム睡眠・覚醒時における一次視覚野および高次視覚野の神経活動動態の同時イメージングを実現している。

今後の研究の推進方策

今後は、当初の申請計画に基づき、一次視覚野および高次視覚野における神経細胞の活動相関をレム睡眠・ノンレム睡眠・覚醒時で比較解析する。これにより、睡眠時の領野間相互作用による情報伝達が覚醒時から変化するかを検証し、大脳皮質における睡眠時神経活動の発生メカニズムを明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

超広視野二光子励起顕微鏡を用いて取得した画像データから個々の神経細胞体を検出するための解析方法の検討を行ったため、実験の一部を次年度に先送りし、そのための費用も次年度に先送りとした。