私たちは毎日眠る必要がありますが、どのようにして眠りから目覚めるかをご存知ですか?

制作：中国科学普及協会

著者: 千宇 (中国科学院脳科学・知能技術研究センター)

プロデューサー: 中国科学博覧会

睡眠は生涯にわたる出来事です。睡眠時間は私たちの人生の約3分の1を占めます。人間の最も重要な生命活動の一つとして、認知、免疫、身体の健康に重要な役割を果たします。

しかし、私たちが朝どうやって目覚めるのか疑問に思ったことはありませんか?

今日は、睡眠から目覚める神経メカニズムについて理解を深めたいと思います。

寝る

（写真提供：veerフォトギャラリー）

寝たばかりのように見えますが、実は脳はとても忙しいのです

睡眠を定義するとすれば、毎日一定の時間内にさまざまな意識的および能動的な行動が消失することで現れる、自然で繰り返される生理的状態であり、外部環境刺激に対する反応が弱まった状態であると定義できます。

睡眠の特性に応じて、睡眠はレム睡眠（急速眼球運動睡眠）とノンレム睡眠（急速眼球運動睡眠）の2種類に分けられます。

ノンレム睡眠はさらに N1、N2、N3 の段階に分けられ、このうちN1 段階は覚醒と睡眠の間の移行段階と考えられています。ステージ N2 は浅い睡眠であり、睡眠時間全体にわたって続きます。この段階では、人体は筋肉の弛緩、心拍数の低下、体温の低下などの変化を経験します。 N3 段階は深い睡眠段階であり、デルタ波睡眠または徐波睡眠とも呼ばれ、主に夜間の睡眠時間の最初の 3 分の 1 に発生します。このとき脳は無意識の状態にあります。深い眠りの段階で目覚めると、数分間は意識を失い、状況を理解できない可能性が高くなります。

年齢を重ねるにつれて、非レム睡眠の割合は徐々に減少します。そのため、高齢者は通常、睡眠時間が短くなり、夜中に目が覚めて非常に覚醒状態になり、再び眠りにつくのが難しくなることがあります。

非急速眼球運動睡眠段階 N1 ～ N3 のそれぞれが終了すると、急速眼球運動睡眠が続きます。

急速眼球運動睡眠状態は主に交感神経系によって引き起こされ、急速眼球運動、呼吸変動、筋肉のけいれんなどの生理学的特徴が含まれます。これは私たちが夢を見る睡眠期間でもあります。一晩の睡眠には複数の REM 睡眠間隔が含まれるため、私たちは複数の夢を見ます。

レム睡眠中は眠りが比較的浅いため、周囲の音で簡単に目が覚めてしまいます。乳児はレム睡眠の割合が高いため、睡眠にはより静かな環境が必要です。成人のレム睡眠ゾーンは比較的小さい割合を占めるため、環境に対する要件は比較的低くなります。

8 時間の睡眠期間中、脳は REM 睡眠に 4 ～ 5 回ほど入り、REM 睡眠から抜け出します。深い眠りに入る前に、浅い眠りを経なければなりません。長時間眠った後に目覚められないのは、浅い睡眠状態が続いていることが原因である場合があります。一方、深い睡眠は、体力やエネルギーを回復し、記憶を定着させるための重要な段階です。

睡眠のさまざまな状態

（画像出典：文献[15]）

私たちはどうやって目覚めたのでしょうか？

毎朝学校や仕事に行くとき、暖かくて快適なベッドは、私たちが起きるのを妨げる足かせになります。

自然に目覚めることは最も幸せなことですが、通常、人々はけたたましい目覚まし時計で起こされます。

このような刺激を強い外部情報入力といいます。睡眠中は外界に対する人々の認識は低下します。たとえば、眠っているときに周囲の人々のささやき声は聞こえませんが、強い外部刺激によって、さまざまな睡眠段階で目が覚めてしまうことがあります。

強い刺激に加えて、自然に目覚めることも睡眠から目覚める方法の一つです。

私たちはなぜ自然に目覚めるのでしょうか?自然に目が覚める理由は、体内時計の影響と、心の中にある「執着」の2点に起因していると考えられます。週末の朝にずっと行きたかった場所に行くことや本当に会いたい人に会うことなど、寝る前に何かのことを考え続けるとき（もちろん、過度の「執着」は不眠症を引き起こす可能性があります）。

前者は、生体リズムを司る脳領域（視床下部の視交叉上核など）が朝に脳内の覚醒促進回路を活性化し、自然な目覚めを促すためと考えられます。後者は、高次の機能を担う脳の領域が働き始め、覚醒を促進するためです。

どちらも最終的には覚醒ループに陥りますが、覚醒の根本的なループメカニズムは何でしょうか?

覚醒回路は中脳の傍正中領域で始まり、その後 2 つの並列回路に分岐します。1 つは視床に投射する背側経路、もう 1 つは視床下部、前脳基底部、皮質に神経を送る腹側経路です。

背側経路により、視床は感覚、運動反応、認知に関連する信号を処理できるようになります。視床損傷の患者は意識はあるが意識のない植物状態になります。

対照的に、腹側伝導路に損傷がある患者は、目を覚まし続けることが困難で、平均的な人よりも長く眠ることが多いです。傍正中視床の病変を持つ患者では総睡眠時間が増加することも報告されています。

正常な覚醒には背側経路と腹側経路の共同作用が必要です。意識的な内容の生成は、視床皮質によって生成された信号を活性化する背側経路に依存しますが、腹側経路は覚醒の行動状態に不可欠です。腹側の経路が損傷すると、目覚めることができなくなる可能性があります。

そのため、早朝に目覚まし時計で起こされた後、私たちの脳はしばらくの間空白になり、多くのことに鈍感になります。この短い「ダウンタイム状態」は、背側経路が完全に活性化されていないことの現れである可能性があります。

覚醒促進回路

（画像出典：文献[15]）

覚醒を促進し、覚醒プロセスにおいて異なる役割を果たす上記の 2 つの並列回路に加えて、神経調節物質も覚醒において重要な役割を果たします。たとえば、モノアミンニューロンによって放出されるノルエピネフリン (NE) とドーパミン (DA) は、覚醒促進回路の重要な構成要素です。

ぐっすり眠るにはどうすればいいですか?

1. 就寝前に一定量のタンパク質を摂取することができます。例えば、温かいミルクを一杯飲むとよく眠れるという常識を聞いたことがあるでしょう。その睡眠補助メカニズムは、高タンパク質食が腸細胞にCCHa1と呼ばれる神経ペプチドの分泌を促すというものです。この神経ペプチドは脳に入り、ドーパミン作動性ニューロンを活性化し、ドーパミンの放出を促進し、睡眠と覚醒を抑制し、睡眠の質を改善します。

したがって、寝る前に一杯のホットミルクを飲むと眠りやすくなるだけでなく、食事中のタンパク質含有量を適切に増やすことも睡眠の質を高めるのに役立ちます。ただし、脂っこすぎる食べ物や消化が難しい食べ物は避けてください。夜中に頻繁に起きる友人は、寝る前に水を飲む量を減らすことを覚えておく必要があります。

高タンパク質食は睡眠を促進する

（画像出典：参考文献[16]）

2. 寝る30分以内に20分未満の熱いお風呂に入ると、筋肉をリラックスさせ、体温を上げるのに役立ちます。シャワーを浴びると体温が下がり、脳内のメラトニン分泌が増えるため、疲労感を感じ、眠りにつきやすくなります。

3. 起床時間と就寝時間を固定して、安定した睡眠サイクルを維持します。眠れなくても心配しないでください。リラックス。睡眠そのものに気を配りすぎて緊張してしまうと逆効果となり、睡眠に良くありません。

4. 寝る前にカーテンを閉め、起きたら開けましょう。寝室の光の強さをコントロールすることは、視交叉上核と松果体の律動信号を安定させることにつながります。寝室の温度を適切に保ち、音の干渉を最小限に抑えます。

また、週末は寝坊しないでください。

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