マウスの前頭前野のアデノシンA（1）およびA（2a）受容体は、アセチルコリンの放出と行動覚醒を調節します

覚醒の長期間隔では、脳のアデノシンレベルが基底前脳および皮質内で上昇します。アデノシンが睡眠を促進するという見解は、カフェインなどのN-メチル化されたキサンチンがアデノシン受容体をブロックすることにより脳と行動の覚醒を増加させるという結果によって支えられています。アデノシン受容体の4つのサブタイプは脳全体に不均一に分布していますが、アデノシン受容体の遮断が覚醒を引き起こす神経伝達物質系と脳領域は不完全に理解されています。この研究では、前頭前野のアデノシンA（1）およびA（2a）受容体が行動および皮質の覚醒の調節に寄与するという仮説をテストしました。依存測定には、前頭前野でのアセチルコリン（ACH）放出、皮質脳波（EEG）パワー、および麻酔後の覚醒までの時間が含まれます。睡眠と覚醒は、アデノシンA（1）受容体拮抗薬を前頭前野に微小注射した後に定量化されました。結果は、前頭前野のアデノシンA（1）およびA（2a）受容体が皮質ACH放出、行動覚醒、EEGデルタパワー、および睡眠を調節することを示しました。追加のデュアル微小透析研究により、橋網状網状形成におけるACH放出は、前頭前野へのアデノシン受容体アゴニストと拮抗薬の透析送達によって大幅に変化することが明らかになりました。これらのデータ、および前脳が睡眠サイクルの生成に必要でないことを実証する初期の脳切断研究は、前頭前野皮質がポンチン脳幹への出力を介して脳波と行動覚醒を調節することを示唆しています。この結果は、前頭前野内のアデノシンA（1）受容体が覚醒を阻害する降順システムの一部を含むという新しい証拠を提供します。

During prolonged intervals of wakefulness, brain adenosine levels rise within the basal forebrain and cortex. The view that adenosine promotes sleep is supported by the corollary that N-methylated xanthines such as caffeine increase brain and behavioral arousal by blocking adenosine receptors. The four subtypes of adenosine receptors are distributed heterogeneously throughout the brain, yet the neurotransmitter systems and brain regions through which adenosine receptor blockade causes arousal are incompletely understood. This study tested the hypothesis that adenosine A(1) and A(2A) receptors in the prefrontal cortex contribute to the regulation of behavioral and cortical arousal. Dependent measures included acetylcholine (ACh) release in the prefrontal cortex, cortical electroencephalographic (EEG) power, and time to waking after anesthesia. Sleep and wakefulness were also quantified after microinjecting an adenosine A(1) receptor antagonist into the prefrontal cortex. The results showed that adenosine A(1) and A(2A) receptors in the prefrontal cortex modulate cortical ACh release, behavioral arousal, EEG delta power, and sleep. Additional dual microdialysis studies revealed that ACh release in the pontine reticular formation is significantly altered by dialysis delivery of adenosine receptor agonists and antagonists to the prefrontal cortex. These data, and early brain transection studies demonstrating that the forebrain is not needed for sleep cycle generation, suggest that the prefrontal cortex modulates EEG and behavioral arousal via descending input to the pontine brainstem. The results provide novel evidence that adenosine A(1) receptors within the prefrontal cortex comprise part of a descending system that inhibits wakefulness.