人間はなぜ眠るのか：夜間に脳と体の内部で何が起こるのか

科学者たちはまだ人間がその人生の約3分の1を眠る単一の進化的理由について議論していますが、数十年の研究により、脳と体が実際に眠っている間に何をするかが詳細にマッピングされました。2つのプロセスが支配します。脳は異なる電気段階を循環し、夜中に目覚めている間に実行することが難しい保守作業を実行します。

夜は反復する90分の周期で構成されています

米国国立児童保健人間発達研究所（NICHD）によると、睡眠はノンレム（NREM）睡眠と急速眼球運動（REM）睡眠を交互に繰り返します。NREM自体には3つの段階があります。段階1は睡眠への簡潔な遷移です。段階2はより遅い脳波と体温の低下をもたらします。段階3は深い睡眠で、最も遅い心拍数と呼吸、および組織修復のための成長ホルモンの放出によって特徴付けられます。

REM睡眠は眠りに落ちてから約90分後に始まります。目は急速に動き、呼吸は速く不規則になり、ほとんどの筋肉は一時的に麻痺し、脳は非常にアクティブになります。NICHDはこの状態を学習と記憶の定着に関連付けています。完全なNREM-REMサイクルは約90分続き、夜中に複数回繰り返されます。睡眠財団によると、深い睡眠は初期の周期を支配します。夜が進むにつれて、深い睡眠は短くなり、REM期間は長くなります。最終的な周期では、睡眠者はステージ2とREMにほぼすべての時間を費やします（NICHD）。

夜全体を通じて、NREM睡眠は総睡眠時間の75～80パーセントを構成し、ステージ2だけでほぼ半分を占めます。睡眠財団が報告しているように。REM睡眠は残りを占めます。

脳は自分自身をきれいにするために若干縮小します

最も明確な機能発見の1つは、2013年にロチェスター大学の神経科学者マイケン・ネダーガールのチームが主導したScience誌の研究からきました。研究者たちは「グリンファティック・システム」と呼ぶものを識別しました。これは、脳組織から代謝廃棄物をクリアするために血管周辺のチャネルを流れる脳脊髄液を使用するネットワークです。ロチェスター大学医学センター（URMC）によるこの研究についてのレポートに基づきます。

チームは、睡眠中に脳細胞が約60パーセント縮小し、流体が移動するための細胞間の空間をより多く開き、システムが睡眠中は目覚めている間よりも約10倍活動的であったことを発見しました。URMCが報告しています。同じ研究では、睡眠中の脳はアルツハイマー病に関連するタンパク質であるアミロイドベータをより多くクリアしました。神経伝達物質ノルアドレナリンはセルサイズの変化をトリガーするのに役立つようです。同じレポートに基づきますが、研究者は完全な制御構造がまだ解明されていることに注意しています。

2つの独立した時計があなたが眠くなるタイミングを決定します

睡眠のタイミングは2つの相互作用するシステムによって支配されています。神経科学社会を含む公共教育リソースであるBrainFacts.orgによると。最初のシステムは概日時計で、視床下部の神経細胞のクラスタである視交叉上核（SCN）によって実行されます。SCNの細胞は、ほぼ24時間ごとに循環し、網膜から直接光信号を受け取る「時計タンパク質」を含みます。これは、時計が日光への露出またはタイムゾーンの横断によってリセットできる理由です。

2番目のシステムは恒常的睡眠圧力で、アデノシンによって駆動されています。これは、人が目覚めている時間が長いほど脳に蓄積する化学物質です。アデノシンが覚醒関連の脳細胞の受容体に結合すると、その活動を減弱させ、眠気を増加させます。睡眠は蓄積をクリアします。カフェインは同じアデノシン受容体をブロックすることで機能します。これが基礎的な睡眠不足を排除することなく眠気の感覚を遅延させる理由です。BrainFacts.orgによる。

どのくらいの睡眠が推奨されており、それなしでは何が起こるのか

米国疾病管理予防センター（CDC）は、年齢ベースの睡眠期間ガイダンスを公開しており、以下に再現されています。

CDCは、推奨される量より一貫して少ない睡眠を得ることが、2型糖尿病、心臓病、高血圧、脳卒中のリスク増加と関連していることを述べています。また、十分な睡眠がより少ない病気、より良い気分の調整、およびモータービークルの衝突のリスク低下と関連していることを述べています。

まだ不明なこと

グリンファティック・クリアランスの発見はマウス研究からのものです。URMCのレポートは、メカニズムが人間における睡眠の回復機能の一部の妥当な説明と見なされることに注意し、人間の神経変性疾患におけるその正確な役割を確認することは活動的な研究領域のままであることに注意しています。同様に、NICHDを含む機関は、睡眠全体の単一の証明された「目的」ではなく、特定の睡眠段階の確立された関連として、記憶の定着と組織修復を説明しています。