2013 Fiscal Year Research-status Report
睡眠・覚醒とサーカディアンリズムを統合する機能的神経回路の解明
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24621012
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
宮本 浩行 独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (90312280)
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| Keywords | サーカディアンリズム / 睡眠・覚醒 / 視交叉上核 / 神経活動 / セロトニン系 / 前納基底部・視索前野 / 睡眠障害 / Local Field Potential |
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| Research Abstract |
我々の精神・身体機能は睡眠・覚醒という脳状態に立脚している。この睡眠・覚醒もまたサーカディアンリズムという生体自らが生み出す24時間リズムに制御されている。脳深部の視交叉上核（SCN）は睡眠・覚醒サーカディアンリズムの生物時計だが、SCNからの信号がどこに伝えられどのようにして睡眠・覚醒のサーカディアンリズムが形成されるのかという基本的な神経システムの理解は、睡眠、サーカディアンリズム双方の複雑さゆえ困難であった。
私たちは神経伝達物質セロトニンの急速・選択的な除去法を開発し、ラット睡眠・覚醒のサーカディアンリズムが崩壊することを見出した（Nakamaru et al., Eur J. Neurosci. 2012）。さらにラット脳各領域の神経活動解析と薬理的操作の結果、SCNからのサーカディアンリズム出力が、睡眠・覚醒を直接的に実行する前脳基底部・視索前野領域で統合され睡眠・覚醒サーカディアンリズムが生み出されると結論した（Miyamoto et al., J. Neurosci. 2012）。
本年度はサーカディアンリズムと睡眠・覚醒が各脳領域の神経活動と機能へどのように影響を及ぼしているのか、そして脳領域間の相互作用や階層性とどのように関わっているかを調べることに重点を置いた。複数の脳領域での神経細胞集団の挙動を反映するlocal field potential同時記録を開始し遺伝的に神経伝達が変化したマウスを用い解析を進めている。また生体の神経活動記録法を適用し本研究が対象とする脳機能（視覚、可塑性、運動、恒常性）に関する基本的知見を報告した（Toyoizumi et al., Neuron. 2013; Hisatsune et al., Front Neural Circuits.2013; Ogiwara et al., Hum Mol Genet.2013）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究が対象としている脳機能に関する研究を複数報告することができた。しかし脳機能とサーカディアンリズムを結びつける本研究目的に適した実験条件の設定および実験データの解析に時間を要していることが理由である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究計画に基づき神経活動と神経システムに重点を置いて研究を進める。一方で睡眠・覚醒/サーカディアンリズムと感覚情報処理、神経可塑性とのかかわりや精神疾患との関連をモデルマウスを用いて探っていく。また各脳領域の神経活動と行動都の対応や領域間の相互作用が睡眠・覚醒/サーカディアンリズムとどのように関わっているのかを解析していく。
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[Journal Article] IP3R1 deficiency in the cerebellum/brainstem causes basal ganglia-independent dystonia by triggering tonic Purkinje cell firings in mice.2013
Author(s)
Hisatsune C#, Miyamoto H#, Hirono M, Yamaguchi N, Sugawara T, Ogawa N, Ebisui E, Ohshima O, Yamada M, Hensch TK, Hattori M, and Mikoshiba K. #Equal contribution
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Journal Title
Frontiers in Neural Circuits
Volume: 7
Pages: 1-13
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Nav1.1 haploinsufficiency in excitatory neurons ameliorates seizure-associated sudden death in a mouse model of Dravet syndrome.2013
Author(s)
Ogiwara I, Iwasato T, Miyamoto H, Iwata R, Yamagata T, Mazaki E, Yanagawa Y, Tamamaki N, Hensch TK, Itohara S, Yamakawa K.
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Journal Title
Human Molecular Genetics
Volume: 22
Pages: 4784-4804
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Nav1.1 haploinsufficient excitatory and inhibitory neurons play distinct roles in the epileptic pathology in Dravet syndrome model mice.2013
Author(s)
Ogiwara I, Iwasato T, Miyamoto H, Iwata R, Yamagata T, Mazaki E, Yanagawa Y, Tamamaki N, Hensch TK, Itohara S, Yamakawa K
Organizer
Annual Meeting of Society for Neuroscience
Place of Presentation
San Diego, USA
Year and Date
20131112-20131112
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[Presentation] An essential role of Elfn1 in the formation of hippocampal inhibitory neural circuits containing somatostatin-positive neurons2013
Author(s)
Tomioka NH, Miyamoto H, Hatayama M, , Morimura N, Matsumoto Y, Suzuki T, Odagawa MO, Odaka YS, Iwayama Y, Yamada K, Yoshikawa T, Yamakawa K, Aruga J
Organizer
Annual Meeting of Society for Neuroscience
Place of Presentation
San Diego, USA
Year and Date
20131111-20131111
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