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講演抄録/キーワード
講演名 2018-11-23 10:25
睡眠制御回路の結合様式と睡眠覚醒リズムの関係
廣田和也坪 泰宏立命館大
技報オンラインサービス実施中
抄録 (和) 生物に見られるリズムのうち, 比較的周期の長いリズムに睡眠覚醒リズムがある. 睡眠覚醒リズムには睡眠状態と覚醒状態の遷移を繰り返す長い周期のリズムと, 睡眠状態の中に,浅い睡眠状態(REM)と深い睡眠状態(NREM)の遷移を繰り返す短い周期のリズムがある. このリズムに神経ペプチドであるオレキシンが重要な役割を果たしていることが報告されている.オレキシンが欠損すると,ナルコレプシーと呼ばれる睡眠障害に似た異常な睡眠覚醒リズムが生じることが知られている.しかしながら,オレキシンが睡眠覚醒リズムをどのように制御しているのかは,完全にはわかっていない.現在, オレキシンが睡眠覚醒リズムの制御に関わる役割は,いくつかの数理モデルによって表現されているが,オレキシンのダイナミクスを含む覚醒状態,REM睡眠,NREM睡眠の3状態の遷移を表現する生理学的なモデルは報告されていない.そこで本研究では,覚醒状態と睡眠状態の遷移を表現するFulcherらモデルに対して,REM睡眠とNREM睡眠の遷移を表現するDiniz BehnらのMIモデルを取り入れて拡張した数理モデルを提案した.このモデルがオレキシン欠乏時のREM睡眠状態の出現回数の増加,覚醒状態からREM睡眠への頻繁な遷移,覚醒状態の出現時間と継続時間の減少,REM睡眠の出現時間と継続時間の増加,NREM睡眠の継続時間の減少という生理学実験の結果を再現することを示した. 
(英) A sleep-wake rhythm is a biological rhythm with a roughly 24-hour period and widely observed in animals. This rhythm consists of two cycles. One is a long cycle with state transitions between wake state and sleep state and the other is a short cycle with state transitions between rapid eye movement (REM) sleep state and non-REM sleep state within a sleep state. It has been reported that a neuropeptide, Orexin, plays an important role in regulating the sleep-wake rhythm, and the deficient of Orexin causes an irregular sleep-wake rhythm similar to a sleep disorder called narcolepsy. It is, however, not fully understood how Orexin controls the sleep-wake rhythm. Recently, while several mathematical models describing the role of Orexin in regulating the sleep-wake rhythms have been proposed, any previous model with the dynamics of an Orexinergic neuronal population couldn't reproduce three-state transition among wake state, REM sleep state, and NREM sleep state. Fulcher et al. (2014) introduced a mathematical model which describes dynamics of Orexinergic neuronal population and shows two state transition between wake state and sleep state. On the other hand, Diniz Behn et al. (2013) introduced a model called MI model which describes another state transition between REM sleep state and NREM sleep state. In this study, we proposed a mathematical model by combining Fulcher et al.'s Model and MI model of Diniz Behn et al.. We demonstrated that our model can reproduce the features of Orexin deficiency obtained by previous physiological experiments: increasing the number of occurrences of REM sleep, inducing the frequent transition from wake state to REM sleep state, decreasing appearance time and duration of wake state, increasing appearance time and duration of REM sleep state.
キーワード (和) 睡眠 / オレキシン / ナルコレプシー / 数理モデル / / / /  
(英) Sleep / Orexin / Narcolepsy / Mathematical model / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 118, no. 316, CCS2018-40, pp. 39-44, 2018年11月.
資料番号 CCS2018-40 
発行日 2018-11-15 (CCS) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380

研究会情報
研究会 CCS  
開催期間 2018-11-22 - 2018-11-23 
開催地(和) 神戸大学 
開催地(英) Kobe Univ. 
テーマ(和) 相互作用と情報伝達・情報処理,一般 
テーマ(英) Interaction and Communication, etc. 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 CCS 
会議コード 2018-11-CCS 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) 睡眠制御回路の結合様式と睡眠覚醒リズムの関係 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) A physiologically based State Transition Model between Wake, REM-sleep and non-REM-sleep state 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 睡眠 / Sleep  
キーワード(2)(和/英) オレキシン / Orexin  
キーワード(3)(和/英) ナルコレプシー / Narcolepsy  
キーワード(4)(和/英) 数理モデル / Mathematical model  
キーワード(5)(和/英) /  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 廣田 和也 / Kazuya Hirota / ヒロタ カズヤ
第1著者 所属(和/英) 立命館大学 (略称: 立命館大)
Ritsumeikan University (略称: Ritsumeikan Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 坪 泰宏 / Yasuhiro Tsubo / ツボ ヤスヒロ
第2著者 所属(和/英) 立命館大学 (略称: 立命館大)
Ritsumeikan University (略称: Ritsumeikan Univ.)
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講演者
発表日時 2018-11-23 10:25:00 
発表時間 25 
申込先研究会 CCS 
資料番号 IEICE-CCS2018-40 
巻番号(vol) IEICE-118 
号番号(no) no.316 
ページ範囲 pp.39-44 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-CCS-2018-11-15 


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