なぜ眠るのか：夜のあいだ脳が行っていること

仮に80歳まで生きるとすれば、あなたは人生のおよそ26年を眠って過ごすことになります。歴史の大半において、その時間は無駄なもの、何も有益なことが起こらない夜ごとの停止状態に見えていました。今では、ほとんど正反対が真実だとわかっています。睡眠は、あなたの脳がこれまでに入るどの状態よりも活発で、緻密に組み立てられた状態のひとつであり、他の何ものにもできない仕事をこなしているのです。これを十分に長く飛ばしてしまえば、単に疲れを感じるだけではすみません。記憶も、気分も、免疫系も、代謝も、すべてが崩れはじめます。

では、暗闇のなかでじっと横たわっているあいだ、頭のなかでは実際に何が起きているのでしょうか。

ひと晩の構造

睡眠はひとつの均一な状態ではありません。それはサイクルから成り立っていて、それぞれがおよそ90分続き、ひと晩のうちにあなたは4回か5回それを通り抜けます。各サイクルのなかでは、はっきりと異なる段階を経過し、それらは大きく2つの系統、ノンレム睡眠とレム睡眠に分けられます。

ノンレム睡眠は、深まっていく3つの段階としてあらわれます。第1段階は、覚醒と睡眠のあいだにある、浅くてまどろむような入り口で、突然の物音であなたを引き戻してしまうわずか数分間です。第2段階は少し深い状態で、心拍数が落ち、体温が下がります。これは典型的なひと晩の約半分を占めます。第3段階は深い徐波睡眠で、眠っている脳をうねるように流れていく大きくゆるやかな電気的波にちなんで名づけられました。これは目覚めるのが最も難しい段階であり、睡眠不足のときにあなたが最も渇望する段階でもあります。

そしてレム睡眠があります。閉じたまぶたの下でちらつく急速な眼球運動(rapid eye movements)にちなんで名づけられたものです。レム睡眠では、脳は覚醒しているときとほとんど同じくらい活発になりますが、体は一時的に麻痺しています。これはおそらく、あなたが夢を行動に移してしまうのを防ぐ安全装置でしょう。最も鮮明な夢を見るのはここでです。

ひと晩の形が重要です。深い徐波睡眠は最初のいくつかのサイクルを支配し、だからこそ最初の数時間がこれほど回復をもたらすのです。レム睡眠はサイクルを重ねるごとに長くなっていくので、あなたが見る夢の大半は、目覚める前の数時間に起こります。ひと晩を切り詰めても、あなたが失うのは睡眠のランダムな一部分ではありません。終わりのほうにやってくるレム睡眠と夢を、優先的に失ってしまうのです。

ひと晩がかりの整理システム

睡眠の中心的な仕事のひとつは、一日の経験の寄せ集めを受け取り、何を残すかを決めることです。日中、新しい記憶はまず海馬と呼ばれる領域、いわば一時的な受信トレイにとどめられます。睡眠中、とりわけ深い徐波睡眠のあいだに、脳はその日の活動を再生し、重要な記憶を長期保存のために大脳皮質へ少しずつ移し替えているように見えます。受信トレイは空にされ、明日のぶんを受け入れられるようになるのです。

これは漠然とした比喩ではありません。次から次へと行われた研究において、何かを学んだあとに眠った人は、それが単語のリストであれ、ピアノの一連の動きであれ、運動技能であれ、同じ時間だけ起きていた人よりも、よく覚えていて、よりうまくこなします。徐波睡眠は事実や出来事を定着させることと特に結びついており、一方でレム睡眠は感情的な記憶や手続き的な技能、つまり言葉よりも手に宿るような種類の学習を助けているようです。決断や試験の前には「ひと晩寝かせろ」という昔ながらの助言には、実際の仕組みが裏づけとして存在していたのです。

脳の清掃班

睡眠が果たすもうひとつの、より奇妙な仕事があります。ゴミを出すことです。あなたの体のすべての細胞は老廃物を生み出し、膨大な量のエネルギーを燃やしている脳は、その多くを生み出します。脳には、体の他の場所で老廃物を排出する従来のリンパ管がありません。では、どうやって清潔さを保っているのでしょうか。

2013年、マウスを研究していた研究者たちが、彼らがグリンパティック系と名づけたシステムについて記述しました。それは脳脊髄液を脳組織のなかへ流し込み、代謝による老廃物を洗い流すネットワークです。注目すべき発見は、この排出が睡眠中に劇的に高まるということでした。動物たちが眠るあいだ、脳細胞のあいだの空間は広がるように見え、液体がより自由に通り抜けられるようになっていました。排出される物質のなかには、アルツハイマー病と関連づけられるプラークへと固まっていくタンパク質、ベータアミロイドもありました。

ここでは慎重になる価値があります。この研究の多くは動物で行われたものであり、それがどれほど人間の脳に当てはまるのかを科学者たちはいまだ解明しつつあるところです。しかしそれは、何年にもわたって続く乏しい睡眠がなぜより悪い脳の健康と結びつくのか、そしてなぜ睡眠がこれほど譲れないものに感じられるのかについて、説得力のある仮説を与えてくれます。ひと晩の睡眠があなたに買い与えてくれるものの一部は、目覚めて入っていくための清潔な脳なのかもしれません。

2つの時計

何があなたに眠気を感じさせるのでしょうか。2つのシステムが、協力して働いています。

1つ目はあなたの概日リズムです。これはおよそ24時間の長さをもつ体内時計で、脳のなかにある視交叉上核と呼ばれる、ごく小さな細胞の集まりによって動かされています。この時計は光に合わせて調整されます。光が弱まると、脳はメラトニンを放出します。これは夜を知らせ、あなたを睡眠へとうながすホルモンです。スクリーンからの光を含む明るい光は、それを抑えてしまいます。これこそ、時差ぼけや夜勤がこれほどつらく感じられる理由です。あなたの体内時計と外の世界とが、ばらばらになってしまっているのです。

2つ目のシステムは睡眠圧です。あなたが起きているあいだ、アデノシンという分子が脳のなかにゆっくりと蓄積されていき、それが多く積み上がるほど、あなたは眠く感じます。睡眠はそれを取り除き、だからこそあなたはすっきりと目覚めるのです。カフェインは、アデノシンが作用する受容体をふさぐことで働き、圧を取り除くことなく一時的に覆い隠します。これがまた、カフェインの効果が切れて、蓄積されたすべてのアデノシンがついに認識されたときに、反動がやってくる理由でもあります。

良い睡眠は、これら2つのシステムが揃ったときに起こります。すなわち、高まった睡眠圧が、毎晩同じ時刻にあなたの概日時計の下向きの揺れと出会うときです。

眠らないとどうなるか

なぜ私たちが眠るのかについての最も明確な証拠は、眠らないときに何が壊れるかからやってきます。

たったひと晩の悪い夜のあとでさえ、注意力は揺らぎ、反応時間は遅くなります。それをさらに押し進めると、脳はマイクロスリープを取りはじめます。これは1秒か2秒の途切れで、そのあいだ脳はあなたの許可なしに一瞬だけスイッチを切ってしまうもので、眠気を抱えた運転をこれほど危険にしている一因です。睡眠不足が続くと、記憶は劣化し、気分は沈み、免疫反応は弱まり、食欲と血糖を調節するホルモンが乱れます。慢性的な睡眠不足は、長く連なる健康上の問題と関連づけられています。

最も極端な例は、致死性家族性不眠症と呼ばれるまれな遺伝性の病気です。患者は次第に眠る能力そのものを失っていきます。その名のとおり、これは致死的です。睡眠なしに生きることはできません。これは、何かの必要性について生物学が語るなかでも、これ以上ないほど強い言明です。

なぜ夢を見るのか

そして夢があります。すべてのなかで最も奇妙な部分です。レム睡眠のあいだ、体がじっと横たわっているあいだに、脳は鮮明で、しばしば奇怪な物語を紡ぎ出します。なぜでしょうか。

ひとつの決着した答えはありません。ある理論の系統は、夢を見ることが感情の処理を助け、脳がより安全な化学的環境のなかでその日の感情を再訪させてくれると考えます。別の説は、夢は脳が記憶を定着させる過程の副産物であり、新しい経験を古いものに縫い合わせ、その過程でときおり奇妙な組み合わせを生み出すのだと示唆します。さらに別の説は、夢を見ることは一種のひと晩がかりのリハーサル、脅威や社会的な状況のためのシミュレーターだと提案します。これらの考えは互いに排他的ではなく、正直なまとめとしては、夢を見ることは現実であり、重要に思え、それでもなお部分的にしか理解されていない、ということになります。それは、最も普遍的な人間の経験のひとつが、いまなお未解決の科学的な問いであり続けていることを、よく思い出させてくれます。

重要なポイント

睡眠は休止時間ではありません。それはあなたの脳が行う最も活発で不可欠なことのひとつです。睡眠はおよそ90分のサイクルで、浅い段階、深い段階、レム段階を経て進み、深い睡眠は修復のために前半に集められ、レム睡眠は夢を見るために後半に寄せられています。夜のあいだ、あなたの脳はその日の記憶を定着させ、一時的な保存から長期的な保存へと移し替え、そしてグリンパティック系を通じて代謝による老廃物を洗い流しているように見えます。これは今のところ動物において最もよく裏づけられている過程です。2つのシステム、すなわち光に駆動される概日時計と、起きているあいだに積み上がっていく化学的な圧が、いつ眠るかを決めます。そして、睡眠が譲れないものであることの最も確かな証明は、それなしに何が起きるかです。記憶から気分、そして生存そのものに至るまで、すべてが崩れはじめるのです。