「それは文字通り真実だった：私は人生を眠って過ごしていたのだ。 私の身体は溺死体ほどの感覚もない。 私の存在そのものが、この世界での私の生活が、幻覚のように思えたのです。 強い風が吹けば、私の体は地の果て、見たことも聞いたこともない土地に吹き飛ばされ、そこで私の心と体は永遠に分離するのだと思った」
-村上春樹「眠りから」1989
私たちは皆、経験したことがあるでしょう。 ベッドに入り、目を閉じ、心を無にして、意識が薄れるのを待つ。 時間が経つと、すっきりと目覚め、新しい一日の挑戦に立ち向かう準備が整います（意識を失う行為をしている自分を決して捕まえることができないことに注意してください！）。 しかし、時にはあなたの内なる世界はオフにならず、あなたの心は過敏になったままである。 寝返りを打っても、なかなか眠りにつくことができない。 眠れない理由はさまざまだが、その結果はいつも同じだ。翌日に疲れを残し、眠気を感じ、居眠りをしてしまう。 翌日には疲労が蓄積し、眠くなり、昼寝をする。注意力が散漫になり、反応速度が遅くなり、認知・感情のコントロールができなくなる。 幸いなことに、疲労は可逆的で、一晩か二晩しっかり寝れば消えます。
私たちは人生の約3分の1を、相対的な行動不能と外部刺激への反応低下で定義される安静状態で過ごしています。 これは、平均的な人の一生のうち、数十年分の睡眠に相当します。 この “無駄な時間 “を減らして、もっと頑張れるようになったらいいのに……と思いますよね。 私も若い頃は、「死んだら寝ればいい」をモットーに生きてきました。
犬や猫などのペットと一緒に育った人なら誰でも知っているように、人間はすべての多細胞生物と同様に毎日の睡眠の必要性を共有しています。 睡眠は、絶妙な精度で恒常的に調整されている。日中に睡眠への圧力が高まり、夕方になると眠くなり、あくびが止まらなくなり、居眠りをしてしまう。 睡眠不足に陥ると、人間は安らぎを求めずにはいられなくなり、「スリープ・ドランク」状態に陥る。 前回のコラム「意識の再編成」では、臨床医が睡眠者の頭皮に設置した脳波センサーから脳波を記録して、睡眠を定義する方法を紹介しました。 海面のように、電気的な脳は絶え間なく動いており、頭蓋骨の下にある大脳皮質の目に見えない小さな揺れが、EEG電極に拾われるのである。 急速眼球運動（REM）睡眠は、低電圧で刻々と変化する脳波（逆説的だが、リラックスした覚醒状態の典型でもある）で特徴づけられるが、ノンレム睡眠は、ゆっくりと上昇し、より大きな振幅で下降する脳波で特徴づけられる。 実際、睡眠が深く安らかであればあるほど、脳の休息活動を反映する波は遅く、大きくなる。 デルタ波と呼ばれるこの電圧振動は、4秒に1回という遅いものから1秒に4回という速いものまである（つまり、0.25～4ヘルツの周波数帯）。 深い眠りの中で個々の神経細胞の放電を調べると、300～400ミリ秒の間、神経細胞が電気活動を停止するオフ期間があることがわかる。 前回のコラム「半分の脳で眠るために」では、睡眠研究者の間で、起きていることと眠っていることはオールマイティな現象ではない、という認識が広がっていることを紹介しました。 眠っているからといって、必ずしも脳全体が眠っているわけではないのです。
睡眠が覚醒に入り込むケースとして、マイクロスリープと呼ばれる短時間の睡眠が挙げられます。 このような睡眠は、長距離の運転、話し手の話を聞く、終わりのない会議に出席するなど、単調な作業中に発生することがあります。 2606>
この状態を探ろうとしたある実験では、被験者はコンピュータのモニター上でランダムに動く標的をジョイスティックで50分間追跡しなければなりませんでした。 この視覚運動課題は単純ではあるが、ノンストップの注意を要求するものであり、しばらくすると持続することが難しくなる。 実際、参加者は1時間に平均79回、1回につき1.1秒から6.3秒のマイクロスリープを起こし、それに伴ってパフォーマンスが低下した。 マイクロスリープは、脳波の記録に、アルファ帯（8～13ヘルツの範囲）に支配された活動からシータ帯（4～7ヘルツ）の振動への下方シフトによって現れる。
厄介なことに、被験者は通常、マイクロスリープ中は無意識の期間を思い出すことなく常に警戒していると考える。 この誤認識は、運転席に座っている人にとって危険なものとなりうる。 運転中や、電車や飛行機などの機械を操作しているときに、何時間も退屈な時間を過ごしていると、マイクロスリープは致命的になりかねないのです。
実際、ウィスコンシン大学マディソン校で睡眠と意識を研究するイタリア生まれの神経科学者キアラ・チレッリとジュリオ・トノーニは、実験動物において、睡眠の行動的徴候を示さない「眠れるニューロン」を発見したのです。 この研究では、11匹の成体ラットに、運動を司る前頭運動野にマイクロワイヤーを埋め込んだ。 皮質組織に挿入されたセンサーは、脳波のような局所電界電位（LFP）と呼ばれる電圧と、近くの神経細胞のスパイク活動の両方を拾った。 予想通り、起きているときのLFPは低振幅の速い波が支配的で、ノンレム睡眠に特徴的な大きく遅い波とは容易に区別できました。 逆に、深い眠りの中では、皮質神経細胞は神経活動の「オン」の時間と、沈黙する「オフ」の時間が顕著になった。 この神経細胞の沈黙は、大脳皮質全域で同時に起こっている。 これは、通常のオン期間と交互に繰り返され、深い眠りの特徴である脳波の上昇と下降をもたらします。
このことがわかったので、研究者はさらに調査を進めることにしました。 実験者たちは、ラットを通常の就寝時刻に寝かせる代わりに、ネズミ版深夜ビデオゲームに参加させ、おもちゃやその他の物を嗅いだり探したりして遊ばせ続けました。 また、ケージをたたくなどして、睡眠姿勢をとったり、眠くなったりするのを防いだ。 2606>
これまでの動物やヒトの研究から予想されたように、睡眠遮断期の終わりには、LFPは低い周波数にシフトし始め、動物が眠らなければならないという圧力が着実に高まっていったという考えと一致しています。 しかし、電気的特性を詳しく調べてみると、予想外のことがわかった。記録された脳領域では、動物がマイクロスリープの行動や脳波を示すことなく、全ニューロンまたは大部分のニューロンが時折、散発的に沈黙することがあったのである。 これらの短いオフのようなエピソードは、しばしばLFPの徐波と関連していた。 一方、回復期の睡眠では、睡眠への圧力が弱まったと思われる6時間の終わりに、逆のことが起こった。 この時点では、LFPの大きな波や遅い波はより少なくなり、神経細胞活動は覚醒時のように不規則になった。
覚醒していても睡眠不足のときは、神経細胞が眠気の兆候を示し、一方、何時間もしっかり眠ると個々の神経細胞が目覚め始めるようである。 ラットを強制的に覚醒させた4時間の間、休息時間の数は増加し、回復睡眠時には逆の動きが起こりました。
一つの疑問は、あるニューロンが他のニューロンから独立して眠りに落ちたのかどうかということでした。 それとも、この現象は、すべてのニューロンが同時に休息期間に移行する、よりグローバルな現象だったのだろうか。 2606>
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つまり、両方の領域のニューロンが一緒にオフになることもあれば、独立してオフになることもあったのです。 しかし、睡眠圧が高まるにつれて、数時間起こされた後、睡眠遮断中の神経細胞活動は（深い眠りのときと同様に）よりグローバルに同期するようになった。 同様に、回復期の睡眠時間が長い動物ほど、大脳皮質の両部位で同時に徐波が検出される可能性は低くなった。 2606>
これらの結果は、覚醒と睡眠をグローバルでオールマイティな意識状態と見なす一般的な見方とは異なる、よりニュアンスの異なる見方を示している。 また、てんかんの治療で用いられる微小電極を埋め込んだ患者の単一ニューロンの記録から、被験者が目覚めているときでも、ニューロンが疲れて時折チェックアウトすることが示唆されました。 睡眠圧が高いほど、この現象が大脳皮質の多くの場所で同時に起こる可能性が高くなる。 逆に、何時間も安眠していると、これらのニューロンの一部は、この脳全体の振動から切り離され、目覚め始めます。
しかし、睡眠不足の間にニューロンがオフラインになると、パフォーマンスに何らかの劣化があるはずではありませんか。 結局のところ、これらのニューロンは何らかの目的を果たす必要があり、もし彼らが眠ってしまったら、何かが損なわれるはずなのです。 この疑問を解明するため、チレッリ、トノーニとその共同研究者たちは、ラットに、前足の片方を狭い隙間から伸ばし、棚の上の砂糖ペレットをつかむように訓練した。 2606>
この課題の学習には、訓練の結果として変化を遂げる運動皮質の特定の領域が関与しています。 研究者らは、動物がお菓子に手を伸ばしている間のオフ期間を調べ、神経細胞の発火のギャップが、お菓子をつかむのに失敗する数秒前に、運動皮質で起こりやすいことを発見しました。 実際、1回の休止時間が発生すると、試行が成功する確率は3分の1以上低くなった。 これらの効果は運動野に限られ、リーチング課題では関与しない頭頂葉には見られなかった。
局所的な眠り
この研究が発見したのは、睡眠不足時の局所的な眠り、つまり、外見上は動物が動き回り、何をしていても、一時的にオフラインになる皮質の孤立したニューロン群の存在です。 局所的な睡眠は、砂糖菓子をつかむことを学習するときのように、それらのニューロンが活発に活動している場合に起こりやすい。
これらのデータから推定すると、睡眠への圧力が高まるにつれて、これらのオフイベントの頻度と大脳皮質での優位性が高まり、脳全体の活動が突然、しかし短時間同期して、脳が深い眠りに落ち、目が閉じ、頭がうなずく、というのがもっともらしいと思われます。 目が閉じ、頭がうなだれる。
睡眠は魅力的なテーマである。 睡眠は、太陽が昇り、沈むように、私たちの脳の1日のサイクルの細かく制御された側面であり、その機能は依然として議論の余地がある状態です。
過去1世紀にわたり、臨床医と神経科学者は異なる睡眠相（急速眼球運動と非急速眼球運動）とそれらの制御に関わる中脳と脳幹の異なる領域を発見しました。 さらに、突然眠りについてしまうナルコレプシー、マイクロスリープ、そして局所的な睡眠についても解明が進んでいる。 次はどうなるのでしょうか？