睡眠の解剖学
睡眠段階
睡眠のメカニズム
どのくらいの睡眠が必要ですか？
夢を見る
遺伝子と神経伝達物質の役割
スマートテクノロジーで睡眠をトラッキング
快眠を得るためのヒント
研究による希望
もっと情報を得るにはどこにいりますか？
はじめに
睡眠は日常生活の重要な一部であり、あなたは自分の時間の約3分の1を睡眠に費やしています。 質の高い睡眠、そして適切な時間に十分な睡眠をとることは、食べ物や水と同じくらい生存に不可欠なものです。 睡眠がとれないと、学習や新しい記憶の形成に必要な脳内経路が形成・維持されず、集中力や素早い反応が低下します。 実際、眠っている間、脳と体は驚くほど活発に動いています。 最近の知見では、睡眠は、起きている間に蓄積された脳の毒素を取り除く家事のような役割を担っていることが示唆されています。
誰にでも睡眠は必要ですが、その生物学的な目的は謎のままです。 睡眠は、脳、心臓、肺から代謝、免疫機能、気分、病気への抵抗力まで、体内のほぼすべての種類の組織とシステムに影響を及ぼします。 研究によると、慢性的な睡眠不足や質の悪い睡眠は、高血圧、心血管疾患、糖尿病、うつ病、肥満などの疾患のリスクを増加させることが分かっています。 この冊子では、睡眠の必要性がどのように調節されているか、また、睡眠中に脳で何が起こっているかについて説明します。 視床下部には視交叉上核（SCN）があり、数千の細胞の集まりで、目から直接光の照射に関する情報を受け取り、行動リズムを制御しています。 SCNに損傷を受けた人の中には、明暗周期と概日リズムを一致させることができないため、一日中不規則な睡眠をとる人もいます。 7018>
脳の底部にある脳幹は、視床下部と連絡を取り合って、覚醒と睡眠の間の移行を制御しています。 (視床下部と脳幹にある睡眠を促す細胞は、GABAという脳内物質を産生し、視床下部と脳幹の覚醒中枢の活動を抑制するように作用します。 また、脳幹（特に大脳翼と延髄）はレム睡眠において特別な役割を果たしており、体の姿勢や手足の動きに不可欠な筋肉をリラックスさせる信号を送り、私たちが夢を演じないようにしています。
視床は、感覚から大脳皮質（短期記憶から長期記憶の情報を解釈・処理する脳の被覆部）への情報の中継役として機能しています。 睡眠中のほとんどの時間帯で、視床は静かになり、外界の情報を遮断しています。 しかし、レム睡眠時には、視床は活動し、大脳皮質に映像、音、その他の感覚を送り、私たちの夢を満たしているのです。
脳の両半球にある松果体は、SCNからの信号を受けてメラトニンというホルモンの分泌を増やし、照明が落ちると眠くなるようにします。 視力を失い、自然光による自然な覚醒と睡眠のサイクルを調整できない人は、毎日同じ時間に少量のメラトニンを摂取することで、睡眠パターンを安定させることができます。 科学者たちは、メラトニンの時間的な山と谷が、体の概日リズムを外部の明暗のサイクルに合わせるために重要であると考えています。
脳の前面と底部に近い前脳基底部も睡眠と覚醒を促進し、中脳の一部は覚醒システムとして機能します。 前脳基底部やおそらく他の領域の細胞からアデノシン（細胞のエネルギー消費に伴う化学的副産物）が放出され、睡眠意欲を支えているのです。 カフェインは、アデノシンの作用を阻害することによって、眠気を打ち消す。
感情の処理に関与するアーモンド型の構造である扁桃体は、レム睡眠中にますます活性化する。
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睡眠段階
睡眠には、急速眼球運動（REM）睡眠とノンレム睡眠（3つの異なる段階がある）の2つの基本タイプがある。 それぞれ、特定の脳波と神経細胞の活動に関連しています。 ノンレム睡眠とレム睡眠のすべての段階を一晩に数回繰り返しますが、朝にかけてレム睡眠が長く、深くなっていきます。
ステージ1のノンレム睡眠は、覚醒から睡眠への切り替えの段階です。 この比較的軽い眠りの短時間（数分間）の間、心拍、呼吸、眼球運動は遅くなり、筋肉は時折痙攣しながら弛緩します。 脳波は日中の覚醒状態から緩やかになり始めます。
ステージ2のノンレム睡眠は、深い眠りに入る前の軽い眠りの時間帯である。 心拍と呼吸が遅くなり、筋肉はさらに弛緩します。 体温は下がり、眼球運動は停止します。 脳波の活動は鈍くなりますが、短時間の電気的な活動が見られます。 7018>
ステージ3のノンレム睡眠は、朝、すっきりするために必要な深い眠りの期間である。 夜間の前半に長く発生します。 心拍と呼吸は、睡眠中の最低レベルまで遅くなります。 筋肉はリラックスしているので、目が覚めにくいかもしれません。 脳波はさらに遅くなります。
レム睡眠は、入眠から約90分後に初めて起こります。 閉じたまぶたの裏で、眼球が急速に左右に動きます。 脳波の混合周波数が覚醒時のものに近くなります。 呼吸は速く不規則になり、心拍数と血圧は覚醒時に近いレベルまで上昇します。 夢はレム睡眠中に見ることが多いが、ノンレム睡眠中にも見ることがある。 手足の筋肉が一時的に麻痺して、夢を実行できなくなります。 年齢が上がるにつれて、レム睡眠の時間は短くなります。
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睡眠のメカニズム
生体内の2つのメカニズム、概日リズムと恒常性は、起きているときと寝ているときを一緒に調節しています。
概日リズムは、覚醒の日内変動から体温、代謝、ホルモンの分泌に至るまで、さまざまな機能を指令しています。 睡眠のタイミングをコントロールし、夜眠くなったり、朝目覚ましがなくても目が覚めやすくなったりする原因となっています。 ほとんどの概日リズムは、1日およそ24時間を基本とする体内時計がコントロールしています。 概日リズムは、1日の実際の時間に関する環境的な合図（光、温度）と同期していますが、合図がない場合でも継続されます。
睡眠覚醒恒常性は、睡眠の必要性を把握する。 恒常性睡眠ドライブは、一定時間後に眠ることを体に思い出させ、睡眠強度を調節する。 この睡眠衝動は起きている時間ごとに強くなり、睡眠不足の期間が続くと、より長く、より深く眠るようになる。
睡眠覚醒ニーズに影響を与える要因としては、病状、薬、ストレス、睡眠環境、食べ物や飲み物がある。 最も大きな影響を与えるのは、おそらく光への曝露でしょう。 目の網膜にある特殊な細胞は、光を処理して昼か夜かを脳に伝え、睡眠と覚醒のサイクルを進めたり遅らせたりしています。
夜勤者は、就寝時になかなか寝付けず、また仕事中も起きていられないことが多いのですが、これは自然な概日リズムと睡眠覚醒サイクルが乱れるからです。 時差ボケの場合、飛行機で違う時間帯に行くと、サーカディアンリズムが狂ってしまい、体内時計と実際の時計との間にミスマッチが生じます。
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必要な睡眠時間は？
睡眠の必要性と睡眠パターンは年齢とともに変化しますが、これは同じ年齢でも個人差が大きくなります。 同じ年齢のすべての人に有効な魔法の「睡眠時間」は存在しません。 赤ちゃんは最初、1日に16～18時間も眠っており、成長・発達（特に脳）を促進すると言われています。 学齢期の子供と10代は、平均して一晩に約9.5時間の睡眠が必要です。 成人の多くは7～9時間の睡眠を必要としますが、60歳を過ぎると夜間の睡眠時間が短く、軽くなり、何度も目が覚めて中断する傾向があります。 また、高齢者は睡眠を妨げる薬を服用している可能性が高くなります。
一般に、労働時間が長くなり、24時間娯楽やその他の活動が可能になったため、人々は必要以上に睡眠をとらないようになっています。
多くの人は、週末に睡眠不足を「取り戻せる」と思っていますが、睡眠不足の度合いによっては、週末に長く寝ても十分とは言えないかもしれません。
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夢を見る
誰でも夢を見ます。 毎晩2時間くらいは夢を見ていますが、夢の内容はほとんど覚えていないかもしれません。 その正確な目的はわかっていませんが、夢を見ることで自分の感情を処理することができるかもしれません。 また、ストレスや不安を感じている人は、怖い夢を見ることが多いようです。 夢はすべての睡眠段階で見ることができますが、通常、レム睡眠時に最も鮮明になります。 7018>
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遺伝子と神経伝達物質の役割
睡眠への化学的シグナル
脳の多くの部分にある睡眠促進ニューロンの集団は、寝る準備をするとより活性化する。 神経伝達物質と呼ばれる神経信号を発する化学物質は、覚醒やリラックスの信号を発する細胞の活動を「止める」または「弱める」ことができます。 GABAは、睡眠、筋弛緩、鎮静と関連している。 ノルエピネフリンとオレキシン（ヒポクレチンとも呼ばれる）は、私たちが起きている間、脳の一部を活動させる。 睡眠と覚醒を形成するその他の神経伝達物質には、アセチルコリン、ヒスタミン、アドレナリン、コルチゾール、セロトニンが含まれる。
遺伝子と睡眠
遺伝子は、我々が必要とする睡眠時間に大きな役割を果たす可能性がある。 科学者たちは、神経細胞の興奮性を制御する遺伝子や、私たちの概日リズムと睡眠のタイミングに影響を与えるPer、tim、Cryなどの「時計」遺伝子など、睡眠と睡眠障害に関与するいくつかの遺伝子を同定している。 ゲノムワイド関連研究により、様々な染色体上に睡眠障害に対する感受性を高める部位が同定されている。 また、家族性高度睡眠相障害、ナルコレプシー、レストレスレッグス症候群などの睡眠障害には、さまざまな遺伝子が同定されています。 大脳皮質などで発現している遺伝子の中には、睡眠時と覚醒時で発現量が変化するものがあります。 ミミズ、ミバエ、ゼブラフィッシュなどのいくつかの遺伝子モデルにより、正常な睡眠と睡眠障害に関わる分子メカニズムや遺伝子変異の特定が進められている。 さらに研究を進めることで、遺伝的な睡眠パターンや概日リズム障害・睡眠障害のリスクについてより深く理解することができるようになる。
睡眠検査
医療提供者は、睡眠障害を診断するために睡眠ポリグラフ検査やその他の検査を勧めることがあります。 睡眠ポリグラフ検査は、通常、睡眠研究所または睡眠センターで一晩過ごすことになります。 睡眠ポリグラフ検査では、一晩中、呼吸、酸素濃度、眼球や手足の動き、心拍数、脳波などが記録されます。 また、あなたの睡眠はビデオとオーディオで記録されます。 このデータは、睡眠の専門家が、あなたが様々な睡眠段階に到達し、適切に進行しているかどうかを判断するのに役立ちます。 この結果は、治療計画の策定や、さらなる検査が必要かどうかの判断に使用されます。
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スマート技術による睡眠の追跡
何百万人もの人々が、スマートフォンのアプリ、ベッドサイドのモニター、ウェアラブルアイテム（ブレスレット、スマートウォッチ、ヘッドバンドなど）を使用して、睡眠に関するデータを非公式に収集・分析しています。 スマートテクノロジーは、睡眠中の音や動きを記録し、睡眠時間を記録し、心拍や呼吸をモニターすることができます。 付属のアプリを使用すると、一部のデバイスのデータをスマートフォンやタブレットに同期させたり、PCにアップロードしたりすることができます。
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Tips for Getting a Good Night’s Sleep
十分な睡眠をとることは健康によいことです。
毎日同じ時間に寝起きする。
1日20～30分の運動をするが、遅くとも寝る数時間前までにする。
カフェインやニコチンは遅い時間に、お酒は寝る前に控えるようにしよう。
寝る前にリラックスする-温かいお風呂や読書など、リラックスできる習慣を試してみましょう。
睡眠のための部屋を作る-明るい光や大きな音を避け、部屋を快適な温度に保ち、寝室でテレビを見たりパソコンをしたりしない
ベッドで横になって起きていないで、ベッドで寝てみましょう。 どうしても眠れないときは、読書や音楽を聴くなど、疲れを感じるまで他のことをしましょう。
睡眠に問題がある場合や、日中に異常な疲れを感じる場合は、医師の診察を受けるようにしましょう。
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研究による希望
科学者は、睡眠の機能と調節について学び続けています。 研究の焦点は、慢性的な睡眠不足がもたらすリスクと、睡眠と疾病の関係を理解することである。 慢性的な睡眠不足の人は、十分な睡眠をとっている人に比べて、太りやすく、脳卒中や心血管疾患、感染症、ある種のがんなどにかかりやすいと言われています。 睡眠障害は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの加齢性神経障害のある人によく見られます。 睡眠とこれらの健康問題との関連性については、多くの謎が残されている。 睡眠不足が特定の疾患を引き起こすのか、あるいは特定の疾患が睡眠不足を引き起こすのか。 7018>
Where Can I Get More Information?
National Institute of Neurological Disorders and Strokeが資金提供している他の神経疾患や研究プログラムについては、同研究所のBrain Resources and Information Network (BRAIN) にお問い合わせください：
BRAIN
P.O. Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
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作成：
Office of Communications and Public Liaison
National Institute of Neurological Disorders and Stroke
Bethesda, MD 20892
NIH出版番号: Public Public Liaison
National Institutes Of Health
Dethesda, MD 2082
Public No. 17-3440c
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