カリフォルニア大学バークレー校の科学者らは、マウスの脳において、深いノンレム睡眠と成長ホルモンの放出をつなぐ神経回路をマッピングしたと報告した。また、成長ホルモンのレベル上昇が脳の覚醒システムに影響を与えるフィードバックループについても記述している。
カリフォルニア大学バークレー校の研究者らは、成長と代謝の主要な調節因子である成長ホルモンの放出が、なぜ深い睡眠と密接に関連しているのかを解明する手がかりとなる脳回路を特定したと発表した。
研究チームは学術誌『Cell』において、視床下部の神経細胞が睡眠と覚醒の状態を通じて成長ホルモンの出力を調整していると報告した。研究者によると、成長ホルモン放出ホルモン（GHRH）ニューロンが成長ホルモンの放出を促進し、2つのソマトスタチンニューロン集団がそれを抑制しているという。
マウスを用いた実験において、研究グループは電極を使用して神経活動を記録し、光刺激で視床下部のニューロンを刺激しながら、下流の反応を監視した。その結果、GHRHとソマトスタチンのシグナル伝達のバランスが睡眠段階によって変化することが判明した。レム睡眠中には両方のシグナルが増加し、成長ホルモンの放出増加に関連していた一方、ノンレム睡眠中にはGHRHが緩やかに上昇する一方でソマトスタチンの活性が低下していた。
この研究では、覚醒や注意に関与することで知られる脳幹の領域、青斑核を含むフィードバックメカニズムについても説明されている。睡眠中に成長ホルモンが蓄積されると、それが青斑核のニューロンを活性化し、覚醒を促進する可能性がある。しかし、青斑核の活動が過剰になると、逆に眠気を誘発し始める可能性があると研究者は報告している。
「睡眠が成長ホルモンの放出を促し、成長ホルモンがフィードバックとして覚醒を調節するのです」と、カリフォルニア大学バークレー校の博士研究員であり、本研究の共著者であるダニエル・シルバーマン氏は述べている。
カリフォルニア大学バークレー校神経科学科およびヘレン・ウィルズ神経科学研究所の博士研究員で筆頭著者のディン・シンルー（Xinlu Ding）氏は、今回の研究成果は、成長ホルモンのバランスを回復させたり睡眠を改善させたりすることを目的とした治療法の将来的な研究指針となり得る、回路レベルの枠組みを提供するものだと語った。研究者らは、こうしたアプローチは最終的に、糖尿病やアルツハイマー病、パーキンソン病といった代謝や脳機能に関連する疾患、および睡眠障害に関連してくる可能性があると指摘している。
この研究は、カリフォルニア大学バークレー校で神経科学および分子細胞生物学の教授を務めるダン・ヤン氏の研究室で行われた。大学の研究要旨によると、本研究はハワード・ヒューズ医学研究所およびカリフォルニア大学バークレー校からの追加資金提供を受けて実施された。
