睡眠生理学

平均して、人は人生の3分の1を睡眠に費やします。睡眠（あるいは少なくとも活動と休息の交替）は、あらゆる生物にとって生理的適応の不可欠なメカニズムです。これは、睡眠が生命活動を最適なレベルに維持する上で重要な機能を果たすという理論を裏付けています。驚くべきことに、睡眠の目的という重要な問題に対する私たちの理解は、未だ原始的で漠然としています。この分野における基本的な概念を確立するには、さらなる研究が必要です。しかしながら、以下では睡眠生理学の基本的な概要、特に睡眠調節の主要なメカニズムと、その機能を説明する仮説についてご説明します。

患者さんから睡眠時間はどれくらい必要かとよく聞かれます。最も一般的な答えは8時間ですが、4.5時間必要な人もいれば、10時間必要な人もいます。つまり、8時間はあくまでも平均値であり、一般的にこの数値には大きな個人差があります。しかし、睡眠時間が平均値から大きく外れている人は極めて少数派であるため、睡眠障害の可能性を早期発見するためには適切な検査が必要です。

睡眠の発生時刻、持続時間、そして睡眠の構造は生物種によって異なります。人間は夜に眠りにつき、日の出後に目覚める傾向があります。人工照明の出現と夜間労働の必要性により、多くの人々の睡眠と覚醒のパターンは、夜間の休息と日中の活動という通常のリズムから大きく逸脱しています。

実験室での研究によると、覚醒度や眠気の度合いは少なくとも 2 つの要因によって決まることが分かっています。

1. 前回の覚醒時間と
2. 概日リズム。

そのため、眠気の主なピークは夜遅く、通常の就寝時間と一致します。また、日中にも眠気のピークが訪れます。これは、多くの国で認められている伝統的なシエスタ（午後の休息）の時間と一致します。午後の疲労や概日リズムの生理学的プロセスにより、多くの人がこの時間帯に活発な覚醒状態を維持するのが困難です。

睡眠の構造、その段階、および時間的特性についてこれまでに蓄積された情報のほとんどは、睡眠中の生体電位を記録する特殊な方法、すなわち睡眠ポリグラフ（PSG）によって得られました。1940年代に登場した睡眠ポリグラフは、現在では科学研究と主要な睡眠障害の診断の両方に広く使用されています。睡眠ポリグラフ検査を受ける患者は、通常、夕方に睡眠学研究室を訪れます。標準的な睡眠ポリグラフ検査の手順では、少なくとも2つの電極を頭皮（ほとんどの場合、頭頂部と後頭部）に配置して脳波を記録します。2つの電極は眼球運動を記録するように設計されており、1つの電極はオトガイ筋に配置され、睡眠から覚醒への移行中および睡眠のさまざまな段階における筋緊張の状態を評価します。さらに、センサーを使用して気流、呼吸努力、血中酸素飽和度を測定し、心電図と四肢の動きを記録します。特定の問題を解決するために、睡眠ポリグラフのさまざまな修正が使用されます。例えば、夜間てんかん発作の診断には、追加の脳波誘導が用いられます。場合によっては、患者の睡眠中の行動をビデオテープに記録することで、患者の動きを記録し、夢遊病やレム睡眠行動障害などの疾患を診断することができます。さらに、この技術は、特殊な診断上の問題を解決するためにさらに改良することも可能です。例えば、睡眠中の胃液分泌を調べる必要がある場合や、インポテンツの診断には睡眠中の陰茎の状態に関する情報を得ることが重要となる場合があります。

被験者は通常の時間（たとえば午後 11 時）に就寝します。照明を消してから眠りにつくまでの時間を睡眠潜時といいます。数分以内に眠りにつく人もいますが、ほとんどの人は 15 ～ 30 分以内に眠りに落ちます。被験者が 45 分以内に眠れない場合は、落ち着かなくなります。寝つきの悪さは、実験室での最初の夜というよく知られた現象が原因であることが多いです。不眠症患者と健康なボランティアのどちらにとっても、睡眠実験室での最初の夜はストレスを引き起こし、入眠潜時が大幅に延長します。同様の現象は、ホテルの部屋など、なじみのない環境で夜を過ごす多くの人にも見られます。入眠潜時の延長は、ストレス、なじみのないベッドや環境による不快感、身体活動、就寝直前の重い夕食など、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。

ステージI睡眠は、覚醒状態と睡眠状態の間の過渡的状態です。この段階では、人は軽い眠気を感じる程度で、小さな声で名前を呼ばれても反応できます。この段階は休息や回復を促すようには見えず、通常、睡眠時間全体の5～8%を占めるに過ぎません。ステージIの増加は、睡眠時無呼吸症候群、むずむず脚症候群、またはうつ病によって引き起こされる可能性のある、落ち着きのない断続的な睡眠の特徴です。

ステージIIは通常、睡眠時間全体の半分から3分の2を占めます。ある意味では、睡眠の「核」と言えるでしょう。明確に定義された単一の段階であり、脳波上では睡眠紡錘波とK波という2つの現象が特徴として現れます。

通常、ステージ II からステージ III および IV (深い睡眠段階) への移行は非常に急速に起こります。

ステージIIIとステージIVは通常、「徐波睡眠」または「デルタ睡眠」と呼ばれます。脳波では、徐波睡眠は顕著な高振幅の緩やかなデルタ波を特徴とします。徐波睡眠中は、筋緊張が低下し、自律神経指標（脈拍、呼吸数）が遅くなります。この睡眠段階で人を起こすのは非常に困難で、もし起こされたとしても、最初は見当識障害や混乱状態になります。徐波睡眠は、睡眠中の休息と体力回復に最も「貢献する」時間と考えられています。通常、最初の徐波睡眠は、眠りについてから30～40分後、つまり通常は深夜に始まります。徐波睡眠は通常、睡眠時間全体の最初の3分の1に多く現れます。

睡眠の最終段階は、急速眼球運動睡眠、すなわちレム睡眠です。夢は主にこの睡眠段階に関連していることが広く知られています。他の睡眠段階で見る夢は全体のわずか10%です。睡眠段階は夢の性質に影響を与えます。徐波睡眠中の夢は、内容も感情も、通常より漠然としていて構造化されていません。一方、レム睡眠中の夢は、鮮明な感覚と明確な筋書きを残します。神経生理学的な観点から、レム睡眠は主に3つの特徴によって特徴付けられます。

1. 強い覚醒状態の脳波パターンに似た、低振幅、高周波の活動。
2. 急速眼球運動;
3. 深部筋弛緩症。

「活動的な」脳（低振幅・高周波数の脳波活動）と「麻痺した」身体（筋弛緩）の組み合わせから、この段階は「逆説的睡眠」という別名で呼ばれています。レム睡眠中に生じる筋弛緩は、夢に対する身体的反応を抑制するための進化的適応であると考えられています。通常、最初のレム睡眠は入眠後70～90分で始まります。入眠から最初のレム睡眠までの時間は、レム睡眠潜時と呼ばれます。通常、レム睡眠は睡眠時間の約25%を占めます。

最初の睡眠サイクルでは、上記のすべての段階が順番に進行します。残りの夜間における2番目のサイクルとそれ以降のサイクルは、ステージIIから始まり、徐波睡眠とレム睡眠が続きます。前述のように、徐波睡眠のエピソードは夜の最初の3分の1で長く、レム睡眠は夜の最後の3分の1でより多く見られます。

実験室での睡眠記録研究の結果を評価する際には、入眠潜時、睡眠時間、睡眠効率（記録時間全体に対する睡眠時間の比率）、睡眠の断片化の程度（完全覚醒または不完全覚醒の回数、入眠後に覚醒していた時間）、睡眠構造（睡眠の主要な段階の回数と持続時間）といった複数のパラメータが分析されます。呼吸（無呼吸、低呼吸）、血中酸素飽和度、周期性四肢運動、心拍数など、その他の生理学的パラメータも分析されます。これにより、特定の生理学的プロセスが睡眠に及ぼす影響を特定することが可能になります。例えば、睡眠の断片化につながる無呼吸エピソードなどが挙げられます。

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