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睡眠とはなにか?眠りの構造から考える睡眠改善のヒント

2021.07.14

働き盛りの世代が知っておくべき健康寿命を延ばす術を紹介する「忍び寄る身近な病たち」シリーズ。今回は筑波大学国際統合睡眠医科学研究機構(IIIS、トリプルアイエス)の柳沢正史機構長インタビュー第二弾である。同機構は睡眠研究に特化した世界最大規模の研究拠点だ。

第一弾は寝つきが悪い、眠りが浅く何度も目が覚める、朝早く目が覚めてしまう、熟睡の満足感が得られない。そんな睡眠障害の悩みを抱える私に、先生のいささか辛辣なアドバイスが炸裂したが、そもそも睡眠とは何か。

第二弾は睡眠のメカニズムのレクチャーを先生にお願いした。なぜ眠りが必要なのかをしっかり理解できれば、眠れないと悩みを抱く私を含めた多くの人たちにとって、睡眠の改善に繋がるきっかけになるのではと、考えたからである。

脳波が語るノンレム睡眠とレム睡眠

まず、脳のメカニズムを語るにあたって、基本となる脳波の解説からお願いした。

「脳波は頭表に電極を張り付けて測定するのですが、大脳皮質の表面に近い神経細胞の活動を遠くから眺めているような、つまり脳波とは脳の働きを遠くから見ているイメージですね」

睡眠にはノンレム睡眠(以下・ノンレム)と、レム睡眠(以下・レム)があることが知られている。「眠りは、まずノンレム睡眠から入って次にレム睡眠が来ます。ノンレムとレムと、その周期は健常者なら平均で約90分。これを一晩に4、5回繰り返して朝が来ます」

先生はノンレムの脳波を映したPCの画像に、カーソルを当て説明する。

「ノンレムに入ると、脳波の振幅が大きくなって、ゆっくりとしてきます。これがンノンレム睡眠の特徴です。なぜ、振幅が大きくゆっくりとなるのか」

――脳が休んでいるのではないでしょうか。ノンレムは”脳の眠り“と資料にはありました。

「違います。これは休んでいるのではない。むしろ活発に活動しています。脳波の振幅が大きくゆっくりとしているのは、大脳皮質にある多くの神経細胞が同時に、パッパッパッと同期して活動している証拠です」

「一方、レム睡眠中の脳は起きている時と活動様式が似ている。脳波は振幅が小さく速くその波もランダムです。レム睡眠中に夢を見るのは脳が覚醒時と似た状態だからです。起きている時、身体の力を完全に抜くのは無理ですが、レム睡眠中はレム脱力といって、呼吸筋と目の動き以外の筋肉は完全に弛緩し、動かなくなります」

――レムを“身体の眠り”と記す資料は、多いのですが。

「レム睡眠中に身体が休まるのは確かですが、ノンレム中もレム中も脳は活動しています。レムを“浅い睡眠”と言う人もいますが、そうとも言えない。レム睡眠中でもけたたましく鳴る目覚ましに気づかないこともあり得ます」

脳は腎臓や肝臓のように24時間働き続ける

――睡眠中、ノンレムとレムを繰り返す、では二つはどんな役割を担っているのですか?

「実はあまりよくわかっていないのですが」

私の問いに、柳沢先生はそう応えると今、わかっていることを言い含めるように語る。

「脳のパフォーマンスを保つために睡眠が必要なのは、はっきりしています。ですが、睡眠は単純な「脳の休憩」ではない。ノンレムの時もレムの時も脳はずっと活動しています。24時間働き続けている。腎臓や肝臓とかと、同じだと思ってください。コンピューターに例えると、ノンレムとレムはオフラインのようなもの。外界から切り離された状態が睡眠です。

脳はオフライン状態で、何かメンテナンスをしている。もっとも重要なメンテナンスの一つは記憶の整理です。

ノンレム睡眠中は昼間活動している時に覚えた知識や、言葉にできる記憶を整理している。必要でないものは忘れ、必要なものはきちんと覚えるという作業をしていることがわかっています。レム睡眠中はスポーツの技術とか、ピアノを弾く技術等、運動記憶の整理をしていると言われています」

徐波睡眠、デルタパワーの大切さ

ノンレム、レムそれぞれ整理する記憶は異なっていることは理解できるが、なぜ眠らないと記憶の整理ができないのか。脳がどのように記憶を整理しているのか。そのメカニズムの多くはベールに包まれている。だが、良質の睡眠が脳のメンテナンスを促進し、記憶の整理に繋がっていることは間違いない。

良質な睡眠について、先生は「徐波睡眠」を例に上げる。ノンレムは1,2,3とステージに分かれ、それぞれ脳波が異なるが、徐波睡眠はステージ3の睡眠状態のことを言う。

「このゆっくりとした脳波のことを徐波と言います。これが出ている睡眠を徐波睡眠といって、ノンレムの中でも一番深い睡眠状態を表しています。このゆっくりとした波をデルタ波と言って、記憶の固定や認知パフォーマンスの促進に、関連があることが知られている。

徐波は睡眠の深さの指標であると同時に、起きている時に溜まった睡眠要求が、十分に満たされていることのマーカーでもあります。また、徐波睡眠中に成長ホルモンが分泌されることも知られている。“寝る子は育つ”は本当のことで、子供ばかりでなく大人にとっても成長ホルモンは、筋肉の量を保ったりするのに重要な役割を担っています」

※資料を元に編集部にて作成

ノンレム中に深い眠りの徐波睡眠が訪れても、それが分断され、浅い眠りと行き来することがあることもわかっている。

「例えば眠っている間に一時的に息が止まる、睡眠時無呼吸症候群の患者さんは、息が止まるたびに脳は覚醒反応を起こしますから徐波睡眠は分断されます。また、若い人は深睡眠が長く続きますが、高齢になると睡眠の量が減り、徐波睡眠の持続性も悪くなります」

――年を重ねても良い眠りを得たい。徐波睡眠の分断を改善する方法はありませんか。

「うーん」柳沢先生は難しい顔をすると、「まず、寝酒は止める」。それは前回のインタビューで不眠を訴える私に、アルコールは深睡眠を阻害すると、先生にいささか厳しい口調で諭されたことだ。

「カフェインのたっぷり入ったコーヒーも、入眠する4~5時間前までには控える。寝室の環境を整えることも大切で、寝室が寒かったり暑かったりすると、脳は覚醒反応を起こします」

さらに、寝具も大切だと指摘する。体圧分散が悪く腰や肩が痛くなったり、柔らか過ぎて寝姿勢が保てなかったり。「そういう寝具は目が覚めないまでも、脳に覚醒反応が起きてしまい、睡眠の質が悪くします。改善の余地ありですね」

覚醒の“親玉”オレキシン

さらに睡眠を深堀すると、柳沢先生が発見した脳内物質に話は及ぶ。

日々患者を診る臨床医も魅力的だが、“自分はあさっての患者を治す”。そんな思いで研究者の道を選んだ先生が、米国の大学で研究を重ね、1998~99年に発表した脳内物質オレキシンは、極めて貴重な発見だった。 

脳の中では覚醒を促すメカニズムと、睡眠を促進するメカニズムがせめぎ合っている。オレキシンは覚醒系を司る“親玉的”な脳内物質と判明したのである。睡眠に影響を及ぼす脳内物質の発見は極めて貴重だった。この発見が睡眠の基礎研究に特化した研究拠点、IIISの創設につながる要因の一つにもなった。

睡眠のメカニズムの多くは今でもベールに包まれるが、これまでIIISは数々の研究成果を発表している。近年の目覚ましい成果の一つは、冬眠のメカニズム解明へのチャレンジだ。

「すべての哺乳類は人間を含め、冬眠する潜在能力を持っているかもしれません。うちの機構の櫻井武さんの研究室が、自律機能の調節を行なうある神経細胞を刺激すると、本来冬眠しないマウスを冬眠様の状態に誘導できることを証明して、昨年、科学雑誌のネイチャーに論文を発表しました」

冬眠を人間に応用できれば医療にとって、革命的なことになると先生は話を続ける。

「心筋梗塞や新型コロナウィルス感染症が重症化した患者等、重篤な疾病の多くで身体の組織の酸素が足りない状態になります。そこで、救急医療では酸素を患者さんに供給します。冬眠状態にして身体の組織の基礎代謝を抑えることができれば、酸素の必要量は通常よりはるかに少なくて済む。とりあえず生命の危機から脱し、重篤化の回避に繋がります」

IIISでは今、人工冬眠の実用化をターゲットの一つにしているのだ。

人生の3分の1を占める睡眠、そのメカニズムを解き明かし、クオリティー・オブ・ライフをより豊かにしていこうというチャレンジ。一見難しそうでも、私のような睡眠に悩みを抱えるものにとって身近な研究なのである。

筑波大学医学専門学群・大学院医学研究科博士課程修了。31歳で渡米、 テキサス大学サウスウェスタン医学センター教授とハワードヒューズ 医学研究所研究員を2014年まで24年にわたって併任。2012年より文部科学省世界トップレベル研究拠点プログラム 国際統合睡眠医科学 研究機構(WPI-IIIS)機構長・教授、現在に至る。

取材・文/根岸康雄
http://根岸康雄.yokohama

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