脳波の脳内性θは、マウスと子供のカタプレキシーを特徴づけます

脳の活動状態の鋭い制御は、適応行動と生存にとって重要です。哺乳類や鳥では、脳波記録は、覚醒状態、ゆっくりと波の睡眠、および逆説的な睡眠（または急速な眼球運動の睡眠）の交互の状態を明らかにしています。このコントロールは、脳内のオレキシン/ハイポクレチン神経伝達物質シグナル伝達の喪失に起因する疾患であるカタプレシを伴うナルコレプシーで深く損なわれています。カタプレキシーを伴うナルコレプシーは、日中の魅力的な睡眠、夜中の睡眠の断片化、カタプレキシーのエピソード、目を覚まして感情を経験しながら筋肉の緊張の突然の喪失によって特徴付けられます。カタプレキシの根底にある神経メカニズムは不明ですが、一般的には急速な眼球運動睡眠アトニアのものに関与すると考えられており、通常、急速な眼球運動睡眠障害と見なされます。ここでは、ハイポクレチン（HCRT、オレキシンとも呼ばれる）遺伝子ノックアウトマウスのカタプレシを再評価します。新しいビデオ/脳波二重盲検スコアリング法を使用して、カタプレキシーは以前に信じられていたように、状態自体ではなく、状態の再現性のある進行を含む動的で多層的なプロセスであることを示します。ノックアウト固有の状態とステレオタイプの発作イベントが導入され、野生型の同腹仔では見られないシグナルと脳波スペクトル特性を説明しました。カタプレキシーは、ほとんど常に覚醒様脳波の短い段階から始まり、その後、カタプラドティカル睡眠とは異なる逆説的な睡眠とは異なる活動プロファイルを定義し、その過程で1.5-であると定義された高振幅の不規則なシータ振動を特徴としていました。2 s高振幅、非常に規則的な、過敏性発作性シータバースト（〜7 Hz）が発生しました。カタプレキシの発症とは対照的に、カタプレキシーからの脱出は、予測可能な一連のアクティビティを示していませんでした。全体として、これらのデータは、長いカタプレシが逆説的な睡眠に進化する可能性がある場合でも、カタプレキシは逆説的な睡眠と同様の状態であるという仮説と矛盾しています。あからさまなカタプレキシーには排他的ではありませんが、カタプレキシ関連の状態および過敏性発作性シータ活性は、ヒポクレチン/オレキシンノックアウトマウスのカタプレキシー中に非常に濃縮されています。独立したナルコレプシーマウスモデルであるオレキシン/アタキシン3トランスジェニックマウスでのそれらの発生は、オレキシンニューロンの喪失を受けました。重要なことに、ナルコレプチック児のカタプレキシー中に、初めて同様の発作性シータ過敏症（〜4 Hz）を記録します。最後に、マウスの深い記録により、カタプラプシ関連の状態および過敏性発作性の活動は海馬のシータとは無関係であり、前頭皮質に関与していることを示しています。カタプラフェシナ性末期の類酸素症シータバーストは、報酬主導の運動衝動、計画、紛争監視を伴うヒトとげっ歯類に関連する内側前頭前野を表す可能性があります。

Astute control of brain activity states is critical for adaptive behaviours and survival. In mammals and birds, electroencephalographic recordings reveal alternating states of wakefulness, slow wave sleep and paradoxical sleep (or rapid eye movement sleep). This control is profoundly impaired in narcolepsy with cataplexy, a disease resulting from the loss of orexin/hypocretin neurotransmitter signalling in the brain. Narcolepsy with cataplexy is characterized by irresistible bouts of sleep during the day, sleep fragmentation during the night and episodes of cataplexy, a sudden loss of muscle tone while awake and experiencing emotions. The neural mechanisms underlying cataplexy are unknown, but commonly thought to involve those of rapid eye movement-sleep atonia, and cataplexy typically is considered as a rapid eye movement sleep disorder. Here we reassess cataplexy in hypocretin (Hcrt, also known as orexin) gene knockout mice. Using a novel video/electroencephalogram double-blind scoring method, we show that cataplexy is not a state per se, as believed previously, but a dynamic, multi-phased process involving a reproducible progression of states. A knockout-specific state and a stereotypical paroxysmal event were introduced to account for signals and electroencephalogram spectral characteristics not seen in wild-type littermates. Cataplexy almost invariably started with a brief phase of wake-like electroencephalogram, followed by a phase featuring high-amplitude irregular theta oscillations, defining an activity profile distinct from paradoxical sleep, referred to as cataplexy-associated state and in the course of which 1.5-2 s high-amplitude, highly regular, hypersynchronous paroxysmal theta bursts (∼7 Hz) occurred. In contrast to cataplexy onset, exit from cataplexy did not show a predictable sequence of activities. Altogether, these data contradict the hypothesis that cataplexy is a state similar to paradoxical sleep, even if long cataplexies may evolve into paradoxical sleep. Although not exclusive to overt cataplexy, cataplexy-associated state and hypersynchronous paroxysmal theta activities are highly enriched during cataplexy in hypocretin/orexin knockout mice. Their occurrence in an independent narcolepsy mouse model, the orexin/ataxin 3 transgenic mouse, undergoing loss of orexin neurons, was confirmed. Importantly, we document for the first time similar paroxysmal theta hypersynchronies (∼4 Hz) during cataplexy in narcoleptic children. Lastly, we show by deep recordings in mice that the cataplexy-associated state and hypersynchronous paroxysmal theta activities are independent of hippocampal theta and involve the frontal cortex. Cataplexy hypersynchronous paroxysmal theta bursts may represent medial prefrontal activity, associated in humans and rodents with reward-driven motor impulse, planning and conflict monitoring.