神経科学：タコの睡眠時に見られる覚醒時に似た皮膚のパターン形成と神経活動

多くの脊椎動物は睡眠中、急速眼球運動睡眠と徐波睡眠という、少なくとも2つの睡眠相を交互に示し、前者は覚醒時に似た脳活動を、後者は同期的な脳活動をそれぞれ特徴の一部とする。今回我々は、海生無脊椎動物であるタコの2つの睡眠相について、神経活動と行動の連関を明らかにする。タコは、進化上およそ5億5000万年前に脊椎動物と分岐し、大型の脳と洗練された行動を独立に進化させてきた。タコでの「静的な」睡眠相は、約60秒間の、顕著な体の動きと皮膚のパターン形成や凹凸の急速な変化を伴う期間によって周期的に中断される。我々は、こうした中断期間が、生体恒常性によって調節されており、急速に逆転可能で、高い覚醒閾値を伴っており、別個の「動的な」睡眠相を表していることを示す。動的睡眠相での皮膚パターン形成の計算解析から、タコ個体間で保存された一連のパターンからなり、覚醒時に見られるパターンとよく似た、多様なダイナミクスが明らかになった。中枢脳からの高密度電気生理記録からは、動的睡眠相の局所電場電位（LFP）が、覚醒時のそれと似ていることが分かった。LFP活動は脳領域ごとに異なるが、動的睡眠相では、学習と記憶の機能と連関し、解剖学的に連結した領域とされる上前頭葉と垂直葉で、最も強く見られた。静的睡眠相では、これらの領域は相対的に不活発だが、振動数と持続時間の点で哺乳類の睡眠紡錘波と似たLFP振動を発生していた。脊椎動物の睡眠とのこうした広範な類似は、タコの2相の睡眠が、複雑な認知のために動物間で収斂進化した特徴かもしれないことを示している。

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