ノルアドレナリン作動性の覚醒調節は、協調的な運動と連動している

Noradrenergic tuning of arousal is coupled to coordinated movements.

抄録

動物の運動活動と覚醒レベルを一致させることは、行動要求に応じて認知資源と代謝供給を効率的に配分するために重要であるが、運動活動に応答して脳が覚醒と覚醒の変化をどのように調整するかは不明なままである。我々は、皮質のノルエピネフリン（NE）の主要な供給源であり、皮質と交感神経の覚醒を促進する軌跡（LC）が、運動と覚醒の連関を媒介するのに適した位置にあると仮定した。ここでは、生理学的記録、光ファイバー光計測、光遺伝学、行動追跡を組み合わせて用いて、LCの活性化が、麻酔状態からの覚醒時に組織化された運動を取り戻すことと密接に連関していることを示す。さらに、覚醒した動物では、運動の開始はLCの活性化に、運動の停止はLCの不活性化に結合している。また、LCの活性は麻酔の深さと共働し、LCの光活性化は交感神経の活性化につながり、覚醒の亢進を媒介する役割と一致することも報告した。これらの研究により、運動と覚醒の調整においてLCが果たす、より微妙で調節的な役割が明らかになった。

Matching arousal level to the motor activity of an animal is important for efficiently allocating cognitive resources and metabolic supply in response to behavioral demands, but how the brain coordinates changes in arousal and wakefulness in response to motor activity remains an unclear phenomenon. We hypothesized that the locus coeruleus (LC), as the primary source of cortical norepinephrine (NE) and promoter of cortical and sympathetic arousal, is well-positioned to mediate movement-arousal coupling. Here, using a combination of physiological recordings, fiber photometry, optogenetics, and behavioral tracking, we show that the LC activation is tightly coupled to the return of organized movements during waking from an anesthetized state. Moreover, in an awake animal, movement initiations are coupled to LC activation, while movement arrests, to LC deactivation. We also report that LC activity covaries with the depth of anesthesia and that LC photoactivation leads to sympathetic activation, consistent with its role in mediating increased arousal. Together, these studies reveal a more nuanced, modulatory role that LC plays in coordinating movement and arousal.