太陽系は約46億年前、銀河系(天の川銀河)の中心から約26,000光年離れた、オリオン腕の中に位置。
レム睡眠
レム睡眠(レムすいみん、英: rapid eye movement sleep, REM sleep)は、急速眼球運動(英: rapid eye movement, REM)を伴う睡眠である[1]。急速眼球運動睡眠とも呼ばれ、REM睡眠とも表記される。急速眼球運動を伴わない睡眠はノンレム睡眠(英: non-REM sleep)または徐波睡眠(じょはすいみん)と呼ばれ、この項ではノンレム睡眠についても記述する。
レム睡眠の存在は、シカゴ大学のユージン・アセリンスキーとナサニエル・クレイトマンの研究によって、1953年に明らかになった。
レム睡眠は、鳥類と哺乳類にしかみられない[2]。
理化学研究所・東京大学の上田泰己らによって、アセチルコリン受容体のM1(Chrm1)およびM3(Chrm3)遺伝子がレム睡眠の必須遺伝子として同定された[3][4]。
レム睡眠[編集]
レム睡眠は睡眠中の状態のひとつで、身体は骨格筋が弛緩して休息状態にあるが、脳が活動して覚醒状態にある。レム睡眠時には視床での情報伝達が遮断され、脊髄のレベルで筋肉への情報伝達が遮断されて、運動機能が制止されている。大脳皮質は覚醒時よりもむしろ強く活動しており、運動機能を遮断しておかないと身体が寝ながらにして激しく動いてしまうことになる。ただし眼球だけが急速に運動している。レム睡眠時には脳の強い活動の反映として夢を見る[5]。このとき脳波は 4 Hz から 7 Hz のシータ波が優勢で覚醒時と同様の振幅を示す。外見的には寝ているのに、脳は覚醒状態にあるため、逆説睡眠(ぎゃくせつすいみん)とも呼ばれる。
ヒトでは新生児期に多く睡眠時間のおよそ半分を占めるが、加齢に従って徐々に減少し、小児期で 20%、大人では睡眠時間の約20 - 25% になる[1]。
夢を見るのはレム睡眠中であることが多いとされている。この期間を経た直後に覚醒した場合、直前の夢の内容を覚えていたり、その記憶による事実錯誤の状態になっていたりすることがあり、問題行動はこのタイプが多い(RBD:レム睡眠行動障害)。
ナルコレプシーに罹患または極端な睡眠不足により急速にレム睡眠となった場合、大脳が未だ覚醒状態にあることにより入眠時幻覚と呼ばれる現実感に富んだ夢を見ることがあり、同時に運動機能が遮断されるため金縛り状態となり現実感に富んだ夢と相まって非常な恐怖を感じる場合がある[6]。
ノンレム睡眠[編集]
急速眼球運動を伴わない睡眠のことをノンレム睡眠 (Non-rapid eye movement sleep,Non-REM sleep) または徐波睡眠(じょはすいみん)という[1]。ノンレム睡眠はステージ1(N1)からステージ4(N4)までの4段階に分けられ、N4が睡眠の最も深いレベルである[1]。このとき、周波数が 1Hz から 4Hz のデルタ波と呼ばれる低周波、高振幅の脳波が高頻度で観測される。睡眠時間の50-60%はN1-N2睡眠が占めている[1]。
ノンレム睡眠は一般的には「脳の眠り」と言われる。しかし筋肉の活動は休止せず、体温は少し低くなり、呼吸や脈拍は非常に穏かになってきて血圧も下がる。脳が覚醒していないため記憶されず、この間に夢をみていたかどうかは 確認が難しい。
いわゆるぐっすり寝ている状態で、多少の物音がしたり、軽くゆさぶられても目が覚めることはない。もしノンレム睡眠の最中に強制的に起こされると、人体はすぐさま活動を開始することができない。大脳が休止状態から活動を開始するまではしばらくの時間が必要とされ、この状態に起こされてもしばらく次の行動に自覚的に移ることができない「寝惚け」の状態になる。
睡眠ステージの推移[編集]
入眠時では、通常45-60分以内にノンレム睡眠N1-N3まで達し、やがて約1時間から2時間ほどで徐々に浅くなってレム睡眠になる[1]。以後はノンレム睡眠とレム睡眠が交互に現れ、90-110分のセットで繰り返される[1]。一晩の平均的な 6 - 8 時間の睡眠では 4 - 5 回のレム睡眠が現れる。
レム睡眠は入眠後2時間以内に現れるが、入眠から30分以内にレム睡眠が現れた場合はうつ病、ナルコレプシー、サーカディアンリズム障害、薬物依存などの病態が疑われる[1]。
ノンレム睡眠中に観測されるデルタ波には、脳内での記憶形成(記憶の再構成[7])や脳機能回復の作用があることが知られている[2]が、マウスによる実験でレム睡眠を消失させるとノンレム睡眠中のデルタ波が弱くなることが観測された[2]。アルツハイマー病やうつ病などでは、睡眠中のデルタ波が減少することが知られており、レム睡眠の効果や病気の解明の可能性も期待されている[2]。
健康な男子学生の実験では、ミノサイクリン200mgの単回投与で徐波睡眠 (Slow-wave sleep) が明らかに減少し、偽薬に変更後2回の夜も持続した。レム睡眠は全ての夜で減少しなかった[8]。
脚注[編集]
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関連項目[編集]
非急速眼球運動睡眠
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静止睡眠としても知られる非急速眼球運動睡眠( NREM ) は、まとめて睡眠段階 1 ~ 3 であり、以前は段階 1 ~ 4 として知られていました。急速眼球運動睡眠(REM) は含まれません。各段階で見られる明確な脳波およびその他の特徴があります。レム睡眠とは異なり、通常、これらの段階では眼球運動はほとんどまたはまったくありません。夢どちらの睡眠状態でも発生し、レム睡眠のように筋肉が麻痺することはありません。睡眠段階を適切に通過しない人は、ノンレム睡眠に陥り、筋肉が麻痺していないため、夢遊病になる可能性があります. 研究によると、ノンレム睡眠中に行われる精神活動は思考に似ていると考えられていますが、レム睡眠には幻覚や奇妙な内容が含まれています。[1] NREM 睡眠は、より積極的なレム睡眠と比較して、夢想家が開始した親しみやすさの特徴であり、NREM が友好的な相互作用のシミュレートを担当していることを意味します。[2]ノンレム睡眠とレム睡眠で起こる精神活動は、精神活動の違いを説明する 2 つの異なる精神発生器の結果です。さらに、NREM中は副交感神経優位。報告されている REM 活動と NREM 活動の違いは、2 種類の睡眠中に発生する記憶段階の違いから生じると考えられています。
ステージ[編集]
NREM 睡眠は、1968 年の Rechtschaffen and Kales (R&K) 標準化で 4 つの段階に分けられました。これは、米国睡眠医学アカデミー(AASM)による 2007 年の更新で 3 つに削減されました。[3]
- ステージ 1 – 主に睡眠の開始時に発生し、目の動きが遅くなります。この状態は、リラックスした覚醒状態と呼ばれることもあります。[4] アルファ波が消え、シータ波が現れる。この段階から目覚めた人は、自分が完全に目覚めていると信じていることがよくあります。第 1 段階の睡眠への移行中に、催眠のけいれんを経験するのが一般的です。[5]
- ステージ 2 – 眼球運動は起こらず、夢を見ることは非常にまれです。眠っている人はとても簡単に目覚めます。脳波記録は、この段階で特徴的な「睡眠紡錘体」を示す傾向があります。これは、高頻度の脳活動の短いバーストであり[6]、「K 複合体」です。
- ステージ 3 – 以前はステージ 3 と 4 に分けられていましたが、深い睡眠、徐波睡眠(SWS) です。ステージ 3 は以前はステージ 2 とステージ 4 の間の遷移であり、 「深い」睡眠に関連するデルタ波が発生し始めましたが、ステージ 4 ではデルタ波が支配的でした。 . [7]この段階では、レム睡眠ほど一般的ではありませんが、ノンレム睡眠の他の段階よりも夢を見ることがよくあります。SWS の夢の内容は、レム睡眠中に見られるものよりも、切り離されていて、鮮やかさがなく、記憶に残りにくい傾向があります。[8]これは、睡眠時随伴症が最も一般的に発生する段階でもあります。VCAAなどの各種教育制度オーストラリアのビクトリア朝の教育実践の 3 分の 1 が、今でもステージ 3 と 4 の分離を実践しています。
睡眠紡錘体と K 複合体[編集]
睡眠紡錘体はノンレム睡眠特有のものです。ほとんどのスピンドル アクティビティは、NREM の開始時と終了時に発生します。睡眠紡錘体は、視床、前帯状皮質、島皮質、および上側頭回の領域における脳の活性化を伴います。長さが異なります。上前頭回の活動の増加に関連する 11 ~ 13 Hz の範囲の遅い紡錘体と、感覚運動処理皮質領域の動員および動員に関連する 13 ~ 15 Hz の範囲の速い紡錘体があります。近心前頭皮質と海馬の。これらの睡眠紡錘体が何を意味するのかについて明確な答えはありませんが、進行中の研究により、それらの機能が解明されることが期待されています. [9]
K 複合体は、1 秒間だけ持続する単一の長いデルタ波です。[10] また、ノンレム睡眠に特有のものでもあります。それらは、睡眠紡錘体と同様に、初期段階、通常は第 2 段階で自然に現れます。ただし、睡眠紡錘症とは異なり、ドアのノックなどの一時的なノイズによって自発的に誘発される可能性があります。これらの K 複合体の機能は不明であり、さらなる研究を実施する必要があります。[11]
夢見る[編集]
研究参加者の報告によると、レム睡眠中の強烈な夢の鮮明さと、その段階で発生する夢の想起の増加は、この段階で夢を見ることが最も一般的であることを示唆していますが[12]、夢はノンレム睡眠中にも発生する可能性があり[12] 、夢は傾向がある[12] 。比較してより平凡であること。[13]当初、ノンレム睡眠は夢を見ないことであると考えられていました。または、レム睡眠の途中で目が覚めた人の 90 ~ 95% が夢を見たと報告するため、レム睡眠に比べて夢がほとんど起こらないと考えられていました。しかし、ノンレム睡眠の最中に目が覚めた人のうち、夢を見たと報告するのは 5 ~ 10% だけです。[14]しかし、より一般的な思考プロセスや感情について尋ねたところ、ノンレム睡眠から目覚めた人の 70% が、ノンレム睡眠の特徴である夢のような感情を持っていると報告しており、その理論が反証される可能性があります。[15] [16]
研究によると、NREM 段階の夢は、レム睡眠の発生率が最も高い時間帯でもある朝の時間帯に最も一般的に見られることが示されています。これは、特定の時間間隔で昼寝をして強制的に目覚めさせた被験者を対象とした研究で発見されたもので、睡眠ポリグラフを使用して、睡眠がレム睡眠のみとノンレム睡眠のみの昼寝に分けられました。. これは、レム睡眠の睡眠ポリグラフの発生が夢を見るために必要ではないことを意味します。むしろ、レム睡眠を生み出す実際のメカニズムが、睡眠体験に変化をもたらします。これらの変化により、朝までに、REM 中に発生するタイプに匹敵する NREM 中に皮質下の活性化が発生します。この皮質下の活性化により、朝のノンレム期に夢を見るようになります。[17]
夢の中の自己[編集]
夢には、攻撃的な自己 (REM) と友好的な自己 (NREM) という 2 つの自己が関係していることが示唆されています。NREMの夢では、自己はさまざまな状況に置かれ、主に否定的ですが、なじみのないものと仲良くしたり、受け入れたりする方法で反応することがわかっています. [2]ノンレム睡眠では、夢想家は「意識していることを意識している」、「二次的意識」としても知られている[18]と考えられることがあり、これにより、より良い決定を下し、それらについて熟考することができます。[15]
筋肉の動き[編集]
ノンレム睡眠中は、上気道のほとんどの呼吸筋への緊張性ドライブが抑制されます。これには 2 つの結果があります。
- 上気道がよりフロッピーになります。
- 緊張性神経支配の除去が運動ニューロンを過分極化し、その結果、筋細胞が過分極化するため、細胞内カルシウムレベルが低下するため、リズミカルな神経支配は筋肉収縮を弱めます。
ただし、横隔膜は主に自律システムによって駆動されるため、非レム抑制を比較的免れています。そのため、それが生成する吸引圧力は同じままです。これにより、睡眠中に上気道が狭くなり、抵抗が増加し、上気道を通る気流が乱れたり騒がしくなります. たとえば、人が眠っているかどうかを判断する 1 つの方法は、呼吸を聞くことです。人が眠りにつくと、呼吸が著しく大きくなります。当然のことながら、睡眠中の呼吸中に上気道が虚脱する傾向が高まると、上気道の組織の振動であるいびきを引き起こす可能性があります。この問題は太りすぎで悪化します余分な脂肪組織が気道を圧迫し、気道を塞ぐ可能性があるため、仰向けで寝ている人。これは、睡眠時無呼吸につながる可能性があります。[引用が必要]
パラソムニア[編集]
パラソムニアの発生は、ノンレム睡眠の最終段階で非常に一般的です。睡眠時随伴症は、睡眠の機能、質、またはタイミングに影響を与える睡眠行動であり、脳が入眠と覚醒の段階の間に挟まれる生理学的活性化によって引き起こされます。自律神経系、認知プロセス、および運動系は、睡眠中または睡眠から目覚めたときに活性化されます。
睡眠時随伴症の例としては、夢遊病(睡眠歩行)、寝言(寝言)、睡眠食、悪夢または夜驚症、睡眠麻痺、性睡眠 (または「睡眠セックス」) などがあります。これらの多くは遺伝的要素を持っており、行動を起こしている人やベッドパートナーに大きなダメージを与える可能性があります. 睡眠時随伴症は子供に最もよく見られますが、ほとんどの子供は年齢とともに成長することがわかっています。しかし、大きくなり過ぎなければ、日常生活に他の重大な問題を引き起こす可能性があります。[19]
ポリソムノグラフィ[編集]
睡眠ポリグラフ(PSG) は、睡眠の研究に使用される検査です。テスト結果はポリソムノグラムと呼ばれます。以下は、NREM ステージ 1、2、および 3 の画像です。
数値は 30 秒のエポック (30 秒のデータ) を表しています。これらは、両目、EEG、顎、マイク、心電図、脚、鼻/口の気流、サーミスタ、胸部の努力、腹部の努力、オキシメトリ、体位の順にデータを表します。EEG は、赤いボックスで強調表示されます。ステージ 2 の図の睡眠紡錘体には赤の下線が引かれています。
徐波睡眠[編集]
徐波睡眠(SWS) は NREM の最も深い段階で構成されており、しばしば深い睡眠と呼ばれます。
ステージ 3 では、最高の覚醒閾値 (特定の音量の音などによる覚醒の困難さなど) が観察されます。このステージから目覚めたとき、人は典型的にはぼんやりと感じます。他の段階からの覚醒と比較して、最大30分程度の期間、精神的パフォーマンスが多少損なわれている. この現象は「睡眠慣性」と呼ばれています。
睡眠不足の後、通常、SWS の急激なリバウンドがあり、この段階の「必要性」があることを示唆しています。[20]
徐波睡眠 (SWS) は、これまで考えられていた脳の静止状態とは異なり、非常に活動的な状態です。脳画像データは、NREM 睡眠中の脳の局所活動が、起きたばかりの経験の影響を受けることを示しています。
実験グループと対照グループを対象に、3D 迷路をナビゲートする方法を学習させる研究が行われました。海馬傍回の血流は、3D 迷路を通る個人のパフォーマンスに関連して増加しました。その後、参加者は迷路で 4 時間訓練され、その後、ノンレム睡眠、レム睡眠、覚醒のさまざまな睡眠サイクル中に、夜間にPET スキャンを使用して 12 回スキャンされました。PETスキャンは、海馬のより高い血流を示しました前日のトレーニングによる SWS/NREM 睡眠中に、対照群は血流の増加を示さず、前日のトレーニングを受けていませんでした。この研究によると、睡眠中の脳の活動は、前日の出来事が違いを生むことを示しています。ある理論は、海馬と新皮質の対話のモデルを示唆しています。「海馬の活動には 2 つの段階が提案されており、1 つ目は覚醒中の記憶の記録であり、2 つ目は NREM 睡眠中の記憶の再生に関するものです。この記憶発火シーケンスの再活性化プロセスは、最初は弱かった元の情報が皮質で活性化されることを可能にする新皮質部位Maquet は、情報処理と記憶に関与する脳の領域は、徐波睡眠期間中の脳活動を増加させると結論付けました. 前日に経験した出来事は、より効率的に翌日にはより鮮明な記憶が想起されるため、以前考えられていたように休眠状態ではなく、SWS/NREM 睡眠中に脳の記憶領域が活性化されていることが示されます[21] 。
徐波活動 (SWA) としても知られる NREM SWS は、その恒常性挙動だけでなく、年齢と明確な相関関係があるため、脳の発達において非常に重要であると見なされています。[22]子供は大人より長く、深く眠る。睡眠の深さの違いは、SWA の脳波記録によって定量化されています。[23] SWA の増加は、思春期直前にピークに達し、典型的に発達中の参加者の縦断研究と横断研究の両方で、青年期から成人期にかけて指数関数的に減少します。[24] [22] [23] [25]この現象は、記憶と習得したスキルがノンレム睡眠中に代謝されると理解されている。[22]SWA の減少は、シナプスの再配線を反映していると考えられているため、行動の成熟の影響が結論付けられています。[24] 小児期から成人期に至るまでの重要な時期は、精神障害が顕在化する敏感な時期とも考えられています。たとえば、認知および運動制御に影響を与える脳障害である注意欠陥多動性障害(ADHD) の子供は、MRI データごとに通常発達中の子供とは対照的に、かなり異なる皮質肥厚軌道を示しています。皮質の厚さは、脳の成熟度の一般的な尺度です。ADHD の子供の主な違いは、特に前頭葉における皮質の厚さの遅延を示しています。[25]灰白質の厚さと SWA の軌跡における有意な相関関係は、SWA が個人レベルでの皮質成熟のレベルを示すことができる可能性があることを示唆しています。[24] しかし、ADHD の診断が SWA の測定値から直接得られる研究はまだありません。
メモリ[編集]
非急速眼球運動睡眠は、記憶の定着、特に宣言的記憶に対する有益な効果で知られています(一方、手続き記憶の改善はレム睡眠とより関連しています) [26]。段階間の学習のタイプへの影響は、可能ではないようです。[27]
一般に、REM と NREM の両方がメモリ パフォーマンスの向上に関連付けられています。これは、新たにエンコードされたメモリが再アクティブ化され、スリープ中に統合されるためです。[28]
ノンレム睡眠は、さまざまな研究で宣言的記憶の強化と密接に相関していることが実証されており、被験者は宣言的記憶タスクの後に眠りました。睡眠にノンレム段階が染み込んでいるこれらの人々は、覚醒していた被験者やレム睡眠が多かった被験者と比較して、昼寝または夜の後のパフォーマンスが優れていました。[29] [30] [31]
記憶の統合におけるノンレム睡眠の重要性は、キューイングを使用して実証されています。このパラダイムでは、参加者が眠っている間、NREM 睡眠段階にあるときに、合図が提案されます (たとえば、聴覚的に提示される音や言葉、匂いなどである可能性があります)。[32] [33] [34]この手順がその後の記憶性能の改善に効果的だったという事実は、これらの段階で記憶痕跡の再活性化とその後の統合があり、それが合図によって促進されることを示しています。 ; 重要なことに、被験者が覚醒している場合やレム段階にある場合にキューイングが提示された場合、これは機能しません。[32] [33]
さらに、記憶の定着における SWS (Slow-Wave Sleep、ノンレム睡眠の段階) の特定の重要な役割は、研究[35]で実証されています。この SWA の増加により、参加者は宣言的記憶タスクのパフォーマンスが向上しました。SWA は学習に役立つだけでなく、重要でもあります。なぜなら、その抑制が宣言的記憶の統合を損なうことが実証されているからです。[36]
一方、睡眠紡錘体(特に N2 NREM 睡眠段階に関連していますが、N3 NREM 睡眠段階でも発生する可能性があります) も宣言型統合に重要です。実際、それらは宣言的学習後に強化 (密度の増加) され、[37]それらの増加はより良い記憶性能と関連しています (紡錘体の密度の薬理学的操作を使用し、学習タスクの結果を測定することで証明されています)。[38]
睡眠と記憶安定化のワーキングモデル[編集]
Schreiner and Rasch (2017) [34]は、シータ波とガンマ波、および睡眠紡錘体を含む、睡眠中の記憶に対するキューイングの有益な効果がどのように機能するかを示すモデルを提案しました。
シータ活動の増加は、合図後の記憶の再確立の成功を表しています。このような増加が観察された場合、合図と記憶トレースの間の関連付けが十分に強く、合図が効果的な方法と時間で提示されていることを意味します。シータ波はガンマ活動と相互作用し、NREM の間、この振動シータガンマは、海馬から皮質への記憶表現の再配置を生み出します。一方、睡眠紡錘体の増加は、シータ増強の直後または並行して発生し、安定化、強化、および新しくエンコードされた記憶トレースの統合に必要なメカニズムです。[34]
重要なことに、この作業モデルでは、ゆっくりとした振動が「時間を与えるペース メーカー」の役割を果たしており[34]、キューイングの成功の前提条件であるように思われます。
このモデルによると、徐波のみまたは紡錘波のみを強化するだけでは、睡眠の記憶機能を改善するには不十分です。影響を得るには両方を強化する必要があり、後者は後者を強化する必要があります。[34]
他の動物における NREM [編集]
NREM についてはあまり知られていないため、科学者は他の動物で研究を行い、特に脳が 2 つの異なる状態を持つように進化した理由をさらに理解できるようにしました。[39]彼らの研究では、鳥類とイルカのような特定の哺乳類の間で、彼らの脳は同様の行動を示すことがわかった. 特定の種の鳥は、ノンレム睡眠中に人間と同じように脳の半球の半分が脳波を放出し、残りの半分は完全に意識されているため、睡眠中に飛ぶことができます。[40]イルカの特定の種は、睡眠中に泳ぐことができるようにするために、鳥と同様の行動を示す. [41]
ラットでは、24 時間の睡眠不足の後、ノンレム睡眠で徐波活動が増加することがわかりました[42]。これは、睡眠不足のときにレム睡眠よりもノンレム睡眠を優先する人間の脳に直接対応します。これは、NREM 睡眠が睡眠不足の調整と補償に関与していることを意味します。[43]
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