眠気に関与する脳回路、「ゾーニングアウト」

新たな研究は、睡眠の概念に新しい視点をもたらします。伝統的な考えでは、脳は完全に目覚めているか、または眠っています。

現在、マサチューセッツ工科大学（MIT）の神経科学者は、脳の残りの部分が起きている間、脳の小さな領域が眠りに落ちる、または注意力が低下する原因となる脳回路を発見しました。

科学者たちは、この回路が視床網様核（TRN）として知られている脳の構造に起因していることを発見しました。 TRNは信号を視床、次に大脳皮質に中継し、深い睡眠に特徴的なゆっくりと振動する脳波のポケットを誘導します。

遅い振動は昏睡状態および全身麻酔中にも発生し、覚醒の低下と関連しています。十分なTRNアクティビティがあれば、これらの波は脳全体を引き継ぐことができます。

研究者たちは、TRNが脳のさまざまな部分の間で徐波を調整し、情報をより簡単に共有できるようにすることで、脳が新しい記憶を統合するのを助ける可能性があると考えています。

「睡眠中、特定の脳領域は互いに情報を交換する必要があるため、同時に遅い波を持っている可能性がありますが、他の脳領域はそうではありません」と研究関係者であり、主な執筆者の一人であるローラ・ルイス博士は述べた。新しい研究。

研究者によると、TRNは、睡眠を奪われた人々が目を覚まし続けるのに苦労しながら「ゾーンアウト」の短い感覚を経験したときに脳で何が起こるかについても責任があるかもしれません。

研究結果はジャーナルに表示されます eLife.

論文のもう1人の筆頭著者はJakob Voigtsで、上級著者はEmery BrownとMichael Halassaです。他の著者は、MITの研究関連会社であるフランシスコフローレスとマシューウィルソンです。

これまで、ほとんどの睡眠研究は、脳全体が徐波で洗い流されているときに発生する睡眠の全体的な制御に焦点を当ててきました。ニューロンのセットが短時間沈黙したときに生じる脳活動の振動です。

しかし、最近の研究では、睡眠不足の動物は覚醒している間、脳の一部に徐波を示すことがあり、脳が局所レベルで覚醒状態を制御できることを示唆しています。

ルイス氏によると、MITチームは、TRNを使用して、覚醒または眠気のローカルコントロールの調査を開始しました。TRNの物理的な場所は、睡眠において役割を果たすのに最適な位置にあるためです。

TRNは、視床を殻のように取り囲み、視床に入ってくる感覚情報のゲートキーパーとして機能し、視床はその後の処理のために皮質に情報を送信します。

科学者がニューロンを光で刺激または沈黙させることを可能にする光遺伝学を使用して、研究者らは、覚醒マウスのTRNを弱く刺激すると、皮質の小さな部分に遅い波が現れることを発見しました。より多くの刺激で、皮質全体は遅い波を示しました。

「また、これらのゆっくりとした波を皮質全体に誘導すると、動物は眠気のように行動し始めます。彼らは動きを止め、筋肉の緊張が下がるでしょう」とルイスは言いました。

研究者達は、TRNが脳の局所的な脳領域の制御を微調整し、特定の領域の徐波を強化または低減して、それらの領域が互いに通信できるようにする、または脳が非常に眠くなっているときに一部の領域の注意力を低下させると考えています。

これは、彼らが睡眠を奪われ、実際に眠りに落ちることなく一時的にゾーンアウトするときに人間に何が起こるかを説明するかもしれません。

「私はそれが脳が睡眠に移行し始め、あなたが強制的に目覚めたままにしたとしても、いくつかの局所脳領域が眠気になるために起こると考えがちです」とルイスは言いました。

脳が覚醒をどのように制御するかを理解することは、研究者が自然な睡眠により近い状態を作り出す新しい睡眠と麻酔薬を設計するのに役立つかもしれません。 TRNを刺激すると、深みのある、非REMのような睡眠状態が引き起こされる可能性があり、Brownと同僚による以前の研究は、REM睡眠をオンにする回路を発見しました。

ブラウン氏はまた、次のように述べています。「TRNには、抑制性神経伝達物質GABAを放出するシナプス（脳内の接続）が豊富に含まれています。したがって、TRNは多くの麻酔薬の作用部位であることはほぼ間違いありません。それらの大きなクラスがこれらのシナプスで作用し、特徴的な機能の1つとして徐波を生成するからです。」

ルイスと同僚による以前の研究は、睡眠の徐波とは異なり、全身麻酔下の徐波は調整されないことを示しており、これらの薬物がなぜ脳内の情報交換を損ない、無意識を生み出すのかについてのメカニズムを示唆しています。

出典：マサチューセッツ工科大学/ EurekAlert