ネズミであれ人間であれ、クジラであれキリンであれ、ほとんどすべての動物は何らかの形で眠り、十分な時間睡眠を拒否されると死んでしまいます。私たちの種では、慢性的な睡眠障害が、てんかんからアルツハイマー病、脳卒中まで、あらゆる種類の病気の危険因子であると考えられています。たとえ一晩眠れない夜があっただけでも、私たちの脳は曇るのに十分です。疲れていると、注意力が低下し、より悪い決断を下してしまいます。しかし、なぜ睡眠は私たちにとってそれほど重要なのでしょうか?そして、私たちが目を閉じると、灰色の細胞は正確に何をするのでしょうか？この質問に対する明確な答えはまだありません。夜寝ることの利点の 1 つは、おそらく脳が新しい記憶を定着できることです。
ロチェスター大学のルル・シー率いる研究者らは、睡眠を必須にする別のメカニズムをマウスで発見した。それは、有害な代謝産物が夜間に脳から除去されるというものだ。 「脳が利用できるエネルギーは限られており、あたかも脳は 2 つの機能状態の間で選択しなければならないようです。つまり、起きていて注意しているか、眠っていて片づけているかのどちらかです」と共著者のマイケン・ネダーガードは言う。この研究は「サイエンス」の最新号に掲載されました。 「家でパーティーを開くようなものだと考えることができます。もてなしも片づけもできますが、両方を同時に行うことはほとんどできません。」
夜になると細胞が縮む
脳内の老廃物処理には、ネダーガード氏の研究グループが昨年すでに発見していたシステムが使われている。グリンファティック系は、脳の水を輸送する小さなチャネルのネットワークです。このネットワークは神経ではなく、脳を支え覆っている細胞であるグリア細胞によって制御されています。それは私たちの体の残りの部分の老廃物を除去する役割を担うリンパ系を置き換えます。収集された老廃物は最終的に脳脊髄液から血流に戻り、洗い流されます。
寝ている脳と起きている脳のグリンファティック系の活動を比較するために、科学者らは特別な顕微鏡の下でマウスに眠りにつくように教えた。げっ歯類が居眠りしているときに、研究者らは脳液に緑色の色素を注入し、それがどのように分布するかを観察した。マウスを再び目覚めさせた後、赤い染料を注射し、何が起こったのかを再度観察しました。彼らは、睡眠中および麻酔下における脳の水の流れが組織の奥深くまで到達していることを発見した。覚醒しているマウスでは、それは95パーセント減少し、脳の表面に限定されたままでした。余分に標識されたβ-アミロイドも、睡眠中は覚醒時よりも2倍早く除去されました。これらのタンパク質は、アルツハイマー病患者の脳内の病理学的沈着物の一部です。
分子廃棄物のより効率的な除去には、組織構造の驚くべき変化が伴いました。起きているマウスでは、細胞空間は脳容積の 14 パーセントしか占めていませんが、眠っているマウスでは 23 パーセントでした。研究者らは、神経伝達物質であるノルアドレナリンが細胞の拡大と収縮に重要な役割を果たしているのではないかと考えています。このホルモンは、危険な状況など、警戒しなければならないときに、より集中的に放出されます。睡眠中は脳の集中力が低下します。
なぜコウモリは眠いのか？
この研究結果は、脳内の老廃物の蓄積も睡眠の必要性に影響を与えるかどうかなど、他にも多くの疑問を提起しています。障害が大きくなりすぎるとすぐに疲れてしまうことが考えられます。もしかしたら、脳が片付けを始めるために昼寝をするように促しているのかもしれません。
2番目の問題は、夜間の洗脳現象が他の種でも起こるかどうか、そしてどの程度起こるかということである。リオデジャネイロ連邦大学のスザナ・ヘルクラノ＝ハウゼル氏は、付随する解説の中で、このメカニズムが動物ごとに異なる睡眠ニーズを説明できる可能性があると示唆している。コウモリが1日20時間もガタガタ鳴くのに対し、キリンやゾウは3～4時間で生きていけるからだ。彼らは大きな脳のおかげで、汚染物質を一時的に蓄えることができる脳液で満たされたより大きな細胞空間を持っているだけなのでしょうか？ヘルクラノ・ハウゼル氏が知っているように、このパズルを解くのは簡単ではありません。「神経科学者が、大きな脳を持つ生きた動物を研究室に簡単に持ち込むことができたらなあ」。
