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2017 年度 実績報告書

脳神経回路維持の基盤となる睡眠依存性のシナプス可塑性

研究課題

研究課題/領域番号 26507001
研究機関東北工業大学

研究代表者

辛島 彰洋  東北工業大学, 工学部, 准教授 (40374988)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード睡眠 / シナプス結合 / シナプス可塑性 / AMPA受容体 / パッチクランプ / ホメオスタシス / 感覚応答
研究実績の概要

最終年度(2017年度)には、これまでとり貯めた実験データを統計的に分析して、睡眠-覚醒状態依存的なシナプス結合の可塑的変化が大脳皮質および海馬で観測されるか調べた。
大脳皮質に関しては、体性感覚野のスライス標本を用いたin vitroパッチクランプ実験の結果と、感覚応答の刺激を覚醒時と睡眠時で比較したin vivo実験の結果を分析した。前者では、断頭直前に睡眠をとった群(睡眠群)と覚醒していた群(覚醒群)に分けて比較した。その結果、シナプス結合の増強に関与する受容体(Ca透過型AMPA受容体)が睡眠群にはほとんど存在しないが、覚醒群には存在していることを統計的に示した。また、後者に関しては、数分間の睡眠の前後で感覚応答の振幅が変化すること(睡眠前と比べて睡眠後には応答振幅が小さくなること)を見出した。以上の結果は、昨年度までの結果と同様に、覚醒時にシナプス結合が増強し、睡眠中には減弱していることを示唆している。さらに、感覚遮断を行うと、覚醒時に見られるCa透過型グルタミン酸AMPA受容体の挿入が見られなくなることも見出した。これは、覚醒時のシナプス結合の増強は経験依存的であることを示唆している。
海馬に関しては、2年目以降に行ったスライス標本を用いたin vitro実験の結果を統計的に分析した。この実験でも、睡眠群と覚醒群に分けたが、大脳皮質と同様に、覚醒群でのみシナプス結合が増強していることを示唆する結果が得られた。さらに、2種類の方法(enriched environment: EEとgentle handling)により断眠を行い比較した。その結果、海馬がより活性化されるEE条件での断眠の方が、Ca透過型AMPA受容体が多く挿入されていることが示唆された。すなわち、海馬でも睡眠-覚醒状態依存的なシナプス結合の変化は、経験依存的であることが示唆された。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017

すべて 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 睡眠-覚醒状態に依存した海馬神経回路におけるシナプスホメオスタシス2017

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 益田幸輝, 片山統裕, 坪川宏, 中尾光之
    • 学会等名
      日本睡眠学会第42回定期学術集会
  • [学会発表] Sleep-Wake State-Dependent Synaptic Plasticity in the Hippocampus2017

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, Y. Masuda, N. Katayama, H. Tsubokawa, M. Nakao
    • 学会等名
      Neuroscience 2017
  • [学会発表] Sleep-Wake State Dependence of Ca-permeable AMPA Receptor Expression in the Rat Cortex and Hippocampus.2017

    • 著者名/発表者名
      A. Karashima, Y. Masuda, A. Nakamura, H. Tsubokawa, N. Katayama, M. Nakao
    • 学会等名
      47th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳皮質および海馬における睡眠に依存したシナプスホメオスタシス2017

    • 著者名/発表者名
      辛島彰洋, 益田幸輝, 中村有孝, 片山統裕, 中尾光之
    • 学会等名
      「次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム2017

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公開日: 2018-12-17  

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