神経回路：脊椎動物のウルトラディアン睡眠リズムを制御する中枢パターン発生回路
Nature 636, 8043 doi: 10.1038/s41586-024-08162-w
哺乳類のウルトラディアン睡眠リズム（急速眼球運動〔REM〕睡眠と徐波〔SW〕睡眠の交替）の基盤機構は完全には理解されていないが、おそらく、少なくともその一部は、脳幹の回路に依存していると考えられている。今回我々は、摂動実験を利用して、睡眠中のフトアゴヒゲトカゲ（Pogona vitticeps）のこのウルトラディアンリズムについて調べ、このリズムが位相依存的なリセットと外界刺激による同調の影響を受けやすい中枢パターン発生回路から生じるとする仮説を検証した。我々は、光パルスを用いた実験により、フトアゴヒゲトカゲのウルトラディアンリズムは位相依存的な形式でリセットでき、SWの中頃で位相遅延から位相前進へと重要な移行が起こることを見いだした。ウルトラディアンリズムの頻度は、制限内において、光パルスへの同調によって減少または増加が可能だった。同調の際、フトアゴヒゲトカゲのREM睡眠（REMP）は短くなるが長くはならないのに対し、SW睡眠はより柔軟に延長できた。覚醒中の動物では、自然のREMPとSWの持続時間に一致する数回の明/暗交替によって睡眠に似た脳リズムに同調させられることから、ウルトラディアンリズム発生回路が一過的に活性化されているのが示唆される。睡眠中の動物では、一方の眼に光パルスを与えると即時にウルトラディアンリズムがリセットが引き起こされるが、それは反対側の脳半球に限られ、その後両側の再同調が自発的に起きる。これにより、睡眠は機能的興奮に結び付いた左右ペアのリズム発生回路によって制御されていることが分かる。今回の結果は、運動のリズムを制御することで通常知られているタイプの中枢パターン発生回路が、脊椎動物においてウルトラディアン睡眠リズムも制御している可能性を示している。
