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レム睡眠」学習や記憶形成が進む、うつ病研究にも脳波が強まることを筑波大発見

夢を生み出すレム睡眠は、その役割が脳科学の最大の謎の一つでした。国立大学法人筑波大学・
国際統合睡眠医科学研究機構と国立研究開発法人理化学研究所脳科学総合研究センターの共同研究グループは、レム睡眠とノンレム睡眠の切り替えを司る脳部位を発見し、レム睡眠を操作できるトランスジェニックマウスを開発した。
その結果、レム睡眠には、デルタ波と呼ばれる記憶形成や脳機能の回復に重要な神経活動を、ノンレム睡眠中に誘発する役割があることが判明した。この作用を介して、レム睡眠が脳発達や学習に貢献する可能性が明らかとなった。
マウスの遺伝子操作技術を駆使した結果、レム睡眠からノンレム睡眠へと切り替えるスイッチの役割を担う神経細胞を発見した。神経細胞の活動を自在に操れる手法により、この神経細胞の活動を人為的に強めたマウス(スイッチ マウス)ではレム睡眠が消失し、逆に、この神経細胞の活動を弱めたマウス(スイッチ マウス)では、レム睡眠が顕著に増えた。
そこで、このレム睡眠を操作できる世界初のトランスジェニックマウスを用いて、レム睡眠の効果を解析した。
レム睡眠を操作した影響は、デルタ波という脳波に現れた。デルタ波はレム睡眠と同様に哺乳類と鳥類に固有の現象であり、神経細胞同士の連絡であるシナプス を強め、学習や記憶形成を促す作用が知られている。デルタ波はノンレム睡眠中に最も生じやすいが、レム睡眠をなくすと、次第にノンレム睡眠中のデルタ波が弱まり、逆に、レム睡眠を増やすと、デルタ波が強まった。従ってレム睡眠はデルタ波を強める作用があることが判明し、この作用を介して学習や記憶形成に貢献することが示唆された。
また、これらの細胞がどの細胞に由来するのかを調べ、親となる細胞(神経前駆細胞)も同定することに成功した。興味深いことに、この神経前駆細胞からは、レム睡眠とノンレム睡眠の切り替えを担う細胞だけでなく、睡眠から覚醒への切り替えを担う細胞も生み出されることがわかった。脳の状態を司る多様なスイッチ細胞を生み出すことに特化した神経前駆細胞の存在が、初めて明らかとなった。この発見は、睡眠と覚醒だけの単純な脳の状態しか持たない生物から、レム睡眠やノンレム睡眠といったより複雑な脳の状態もつ生物が進化した歴史を裏付ける最初の証拠とも考えらる。夢を見るときの浅い眠りである「レム睡眠」によって、学習や記憶の形成を促進する特定の脳波が強まることを、筑波大などのチームがマウスで見つけ、米科学誌サイエンス電子版に発表した。アルツハイマー病やうつ病など脳波の低下がみられる病気と、睡眠の関連を調べるのに役立つ。
チームは脳で睡眠と覚醒に関わるとされる部位を詳しく調べ、レム睡眠とより深いノンレム睡眠を切り替えるスイッチ役をしている神経細胞を発見。この働きを人工的に操作できるマウスを開発した。
睡眠中のレム睡眠の回数や長さを変えて実験したところ、レム睡眠を減らすと、学習や記憶の形成に関わる脳波が弱まった。逆にレム睡眠を増やすと脳波が強まった。
この脳波は神経細胞同士のつながりを強める働きも知られており、チームはレム睡眠が脳の学習や記憶に重要な役割を担っていると判断した。
夢を見るときに眼球が急速に動く「レム睡眠」には学習や記憶の形成を促進する脳波を強める作用があることを、筑波大学などのグループが明らかにした。アルツハイマー病やうつ病など、脳機能の低下が見られる病気とレム睡眠の減少が結びついている可能性があるとして、病気の解明に役立つものと期待される。
筑波大と理研・脳科学総合研究センターの共同グループは、レム睡眠とノンレム睡眠を切り替えるスイッチの役割を担う脳の神経細胞を発見。この神経細胞を人工的に操作できるマウスを遺伝子操作で開発した。
このマウスを使って、睡眠中のレム睡眠の回数や長さを変えて実験したところ、レム睡眠を無くすと、ノンレム睡眠中に「デルタ波」という脳波が弱まり、逆にレム睡眠を増やすと、デルタ波が強まることが分かった。
デルタ波は、ほ乳類と鳥類にしか見られない現象で、神経細胞同士を電気信号でつなぐ「シナプス」を強め、学習や記憶の形成を促進する作用を働かせる。ノンレム睡眠の最中に最も出やすいことがこれまでの研究で明らかにされている。
今回の実験で、レム睡眠にはデルタ波の神経活動をノンレム睡眠中に誘発するスイッチの役割を担い、この作用によって、学習や記憶形成が促進されることが分かった。
自閉症や注意欠陥・多動性障害(ADHD)などの発達障害では、しばしばレム睡眠が減少する。また、アルツハイマー病やうつ病、睡眠時無呼吸症候群の患者では、睡眠中のデルタ波が減ることも確認されている。
研究グループは、今回の研究によって、レム睡眠の異常が、さまざまな病気と関係している可能性が高いとして、今後、発症のメカニズムや治療法の開発につながるものと期待している。

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