睡眠や覚醒に関わる神経系については、これまで多く不明であった。中脳の腹側被蓋野には快感やその報酬行動に関与するドーパミン神経が存在するため、快感や報酬行動に関する研究がなされてきた。腹側被蓋野にはGABA作動性神経も多く存在しているが、その役割の研究は十分ではなかった。

　研究グループは、この腹側被蓋野（VTA）のGABA作動性神経（VTA-GABA）に着目。まず、遺伝子改変マウスによりGABA作動性神経だけに遺伝子発現を誘導。その後、化学遺伝学（化学物質により神経活動を制御する遺伝学的技術）を適用してVTA-GABA神経を活性化させると、マウスのノンレム睡眠時間が増加した。一方、光遺伝学（光で活性化するタンパク質を用いた遺伝学）を適用してVTA-GABA神経を抑制すると、ノンレム睡眠から直ちに覚醒した。

　さらに、蛍光強度を変えられるタンパク質をVTA-GABA神経に特異的に発現させた。光により神経活動を測定する「ファイバーフォトメトリー」によると、VTA-GABA神経の活動はノンレム睡眠時に高くなることが判明。また、VTA-GABA神経と、同じく視床下部にあるオレキシン神経(覚醒維持・睡眠制御に関わるタンパク質オレキシンを産生する神経)との関係を検討。その結果、VTA-GABA神経はオレキシン神経に直接投射してその活動を抑制し、ノンレム睡眠を誘導していた。

　睡眠誘導薬物の多くが長期服用により薬物依存を生じる。VTA-GABA神経神経は依存や報酬に関係するドーパミン神経との機能連関が想定される。今回の研究成果が今後、依存形成のメカニズム解明につながることが期待される。

論文情報：【eLife】GABA neurons in the ventral tegmental area regulate non-rapid eyemovement sleep in mice