前脳基底部のアストロサイトを活性化することで眠気の兆候もなくマウスの覚醒が継続

睡眠は脳も含めて体の適切な機能をサポート休息、回復、エネルギーの充電を可能にすることが知られています。

数え切れないほどの神経科学者や医学研究者がこの重要な生物学的プロセスをより深く理解しようと努めてきましたが、その神経基盤の多くについては未だ不明です。

ワシントン州立大学 (WSU) の研究者らは、睡眠と覚醒における脳と体のさまざまな機能を調節することが知られている「グリア細胞」のサブタイプである「アストロサイト」の役割を調査する研究を行っています。

Journal of Neuroscience誌に掲載された彼らの最新の論文では、睡眠、覚醒、体温の調節をサポートする脳領域である前脳基底部でのアストロサイトの活性化により、マウスは眠気の兆候を示さずに無期限に覚醒したままになることを示しました。

「私たちの研究は、私たちに眠気をもたらす脳細胞と脳回路に関する大規模な研究の一部でした。」

と、この研究を実施した研究者の一人である、マルコス・フランク氏は述べました。

「科学者はこれを『睡眠欲動』と呼んでいますが、実際のところ、睡眠欲動について完全な説明は存在しません。2009年に遡りますが、「グリア星状細胞」と呼ばれる非神経細胞のクラスが生体内で睡眠欲動に影響を与えるという最初の証拠を発表しました。

それ以来、私たちは睡眠と覚醒におけるアストロサイトの正確な役割を理解しようと努めてきました。」

フランク氏と彼の同僚によるこの研究の主な目的は、前脳基底部のアストロサイトが睡眠、覚醒、そして、全体的な睡眠意欲にどのように影響するかをよりよく理解することでした。

これを行うために、研究者らは一連の高度な遺伝的および化学的技術を使用して、マウス基底前脳のアストロサイトの活性化を可逆的に変化させました。

「我々は『化学遺伝学』の技術を利用して、哺乳類の脳では通常発現しない小分子に対する受容体を発現させました。」

とフランク氏は説明しました。

「特殊な薬剤によって活性化されると、この受容体はアストロサイトを活性化します。

私たちはこれを脳活動と運動活動の標準的な測定値と組み合わせ、動物が起きているか眠っているかを判断しました。」

研究チームは、観察された効果がアストロサイトの化学遺伝学的活性化と特異的に関連していることを確認するために、同じマウスを同様の環境下でアストロサイトを活性化させずに観察するいくつかの対照実験も実施しました。

最終的に研究者らは、基底前脳アストロサイトの活性化により、マウスが典型的な眠気の兆候を示さずに何時間も起き続けていることを観察しました。

「マウスは何の『コスト』もかけずに目覚めているように見えました。言い換えれば、睡眠意欲の増加は見られませんでした。」

とフランク氏は述べました。

「これは私たちにとって予想外であり、いくつかの重要な意味を持っています。

まず、私たちの研究結果は、睡眠の必要性が覚醒そのものによって生成されるという概念に疑問を投げかけます。その代わりに、脳細胞のサブタイプ間の特定の一連の相互作用が必要である可能性があります。」

全体として、この研究者チームによって収集された最近の発見は、睡眠意欲と覚醒の調節におけるいくつかのニューロン‐グリア回路の重要な役割を強調しています。

将来的には、睡眠の神経基盤に関して刺激的な新発見がある可能性もあり、潜在的に人々が長時間覚醒し、明晰な状態を維持できる薬の開発も可能になるかもしれません。

「これを人間に置き換えると、交替勤務の時でも眠くならず、宇宙飛行士、パイロット、兵士、医療従事者、緊急対応が必要な人が長時間睡眠をとらなくても済むといった世界を想像してみてください。」

とフランク氏は付け加えました。

「私たちはこのプロセスの非常に初期段階にいますが、もしこれが現実的になってきたら、人間のパフォーマンスの限界は永遠に変わってしまうでしょう。

私たちの今後の研究では、基底前脳アストロサイトを活性化したときに一連の出来事の中で次に何が起こるかを理解することに焦点を当てます。

これは周囲のニューロンに変化をもたらすのでしょうか、そして、私達に起こりえる結果をどのように説明するのでしょうか?

健康な脳において通常、何がこのプロセスを制御しているのでしょうか?

このアストロサイト活性化覚醒は通常の覚醒と同じなのでしょうか?

これらはすべて、将来の研究で答えを得ようと考えている疑問です。」

【以下のリンクより引用】

Medical Xpress

当社関連商品カテゴリー：睡眠