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〜「生物はなぜ眠るのか」という生命科学最大の謎の一つに迫る〜

メンタルヘルス最新ニュース


睡眠中に脳回路がクールダウンされる仕組みを解明
〜「生物はなぜ眠るのか」という生命科学最大の謎の一つに迫る〜

2018年2月

東京大学大学院薬学系研究科の池谷裕二教授らの研究グループは、
睡眠中に海馬の神経回路がどのようにクールダウンされるのかを明らかにしました。
本研究成果は、2018年2月8日のScience誌(オンライン版)に掲載されました。

海馬が学習や記憶に関わっていることは古くから知られています。
しかし、神経細胞の数には限りがあるため、
そのままでは脳内が記憶情報で飽和してしまいます。
そのため何らかの「クールダウン」の機構が海馬に備わっていると
長らく予想されていました。

研究グループは、海馬から発生する「sharp wave ripple(以下、SWR)」という脳波が、
睡眠中にシナプスの繋がり度合いを弱めていることを突き止めました。

この現象は、眠る直前に学習した情報をコードする
ニューロン群では生じませんでした。
つまりSWRは、必要な情報を確保しながら、不要なシナプスを弱めることで、
記憶キャパシティを確保することが明らかになりました。

また、睡眠中のSWRを阻害するだけで、睡眠不足の状態を
十分に再現できることから、睡眠の目的の一つは
「SWRを出して回路をクールダウンするため」であると言えます。

本研究成果は、脳回路の機能制御における睡眠の役割を解明し、
「生物はなぜ眠るのか」という根源的な問いに、一つの明確な答えを提示するものです。

自閉スペクトラム症や統合失調症などでは、
睡眠中の SWR の発生が乱れ、脳回路の興奮性が高いことも知られています。

本研究グループでは「睡眠中に SWR による脳回路のクールダウンが
生じないことが多様な精神症状に引き起こす」という仮説をたて、
その検証と治療法の確立に取り組んでいます。

同様に、老人の脳でも SWR 発生低下や脳回路過剰興奮が知られています。
実際、一部の老人では自閉スペクトラム様の症状(頑固、社会性欠如など)
および統合失調症様の症状(せん妄、被害妄想)などが生じます。

超高齢者社会を迎える現在、老人の社会不適応に対処するための
医療制度および改善方法の構築が急務となっています。
同研究グループでは、SWR の観点から老年性症状を
回復できる可能性についても模索していきます。

※ sharp wave ripple (SWR):
ノンレム睡眠時や静止覚醒時に海馬でよく観察される脳波。
周波数が 5-20Hz ほどの鋭波には、約 200Hz のリップル波が重なってあらわれます。 SWR の発生時に直前の記憶に関与したニューロンがリプレイされることは記憶の固定化に重要な役割を果たしていると考えられています。

参考文献:Hippocampal Ripples Downregulate Synapses

 


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