ノンレム睡眠特異的神経活動パターン・OFFピリオド

ほ乳類の睡眠は夢を見るレム睡眠（Rapid Eye Movement Sleep）と、意識の失われるノンレム睡眠（non-Rapid Eye Movement Sleep）に分かれます。私達は睡眠の80％を占める深い眠り、ノンレム睡眠に着目しています。覚醒時、高次認知機能を担う大脳皮質の神経細胞は常に発火準備ができていて、適切なインプットを受け取った時に随時発火します。それに対し、ノンレム睡眠時、多くの大脳皮質神経細胞が一斉に活動を停止する事が知られており、この活動停止期間がOFFピリオドと呼ばれます。多数の神経細胞が一斉に活動を停止するOFFピリオドは、神経活動の時空間パターンに大きな影響を及ぼします。ノンレム睡眠中にのみ観察されるこのOFFピリオドが、覚醒時の意識的な感覚受容や認知機能の発露を妨げているのではないかと考えられています。私達はこのOFFピリオドがノンレム睡眠中に出現するメカニズムを明らかにしようと取り組んでいます。

個体としての睡眠・覚醒の制御機構

睡眠は運動量や認知機能の変化など、個体レベルの変化を伴う生命現象です。その一方で、脳全体が一様に睡眠・覚醒状態へ貢献しているわけではありません。これまでに複数の脳領域が「睡眠を促進する」あるいは「覚醒を促進する」領域として同定されました。これは裏を返せば、それ以外の領域は、睡眠覚醒に影響しないという事です。私達は脳の中でどの領域が最も重要なのか、定量的な解析を進めています。また、覚醒が持続するにともない蓄積する「眠気」（以下、睡眠圧）はこのような最重要領域に作用するのではないかと仮説を立てています。断眠実験でマウスの睡眠圧を高めるとこれらの脳部位にどのような変化が起きるのか、また、その後の深い睡眠によって睡眠圧が解消されるにつれこれらの脳部位で何が起きるのか、神経発火頻度と遺伝子発現パターンという2つの観点から解析を進めています。
神経細胞にとって発火は他の細胞に情報を送る主要なアウトプット手段です。また発火はエネルギーを消費するイベントであり、細胞毎に厳密に制御されています。発火によって細胞の転写が変化する事はよく知られており、一方でどのような遺伝子のセットを発現するかが細胞の機能を規定します。このような発火と転写の相互作用が睡眠・覚醒制御において果たす役割を、複雑な中枢神経系の中一歩ずつ探っているところです。脳の中で、起きている時、眠っていてる時に起きる変化を、丁寧に観察する事で睡眠の仕組みと機能に迫ります。