徐波睡眠(ノンレム睡眠)と急速眼球運動睡眠(レム睡眠)は、哺乳類、鳥類、爬虫類で見つかっているが、このようなニューロンのシグネチャーが羊膜類以外の脊椎動物でも見られるかどうかは不明であった。今回我々は、ゼブラフィッシュにおける非侵襲性の蛍光睡眠ポリグラフィー検査(fPSG)を開発し、脳全体の不偏的な活動 記録と、眼球運動、筋肉運動および心拍の評価と組み合わせることで、ゼブラフィッシュには少なくとも2つの大きな睡眠シグネチャーがあることを示した。我々はこれらのシグネチャーを徐バースト型睡眠 (SBS)および伝搬波型睡眠(PWS)と命名した。これらは、それぞれ徐波睡眠(ノンレム睡眠)とレム睡眠に共通する性質を有している。さらに、哺乳類の睡眠に関連するメラニン凝集ホルモンシグナル伝達が、ゼブラフィッシュにおいてもPWSシグネチャーと全体的な睡眠量を調節していることを見いだした。これらの観察結果は、哺乳類と魚類で共通する睡眠の神経シグネチャーは、4億5000万年以上前の脊椎動物の脳で生じたであろうことを示唆している。

本研究は、国立遺伝学研究所と米国スタンフォード大の共同研究として行われました。

図：(a,b)カルシウムイメージングに用いたトランスジェニックゼブラフィッシュ(c)睡眠非遮断フィッシュ(d)睡眠遮断フィッシュに見られる徐バースト型睡眠

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