「睡眠の質が記憶形成あたえる影響」について、研究の進展がみられています。既にこれまでの研究から、特に「レム（急速眼球運動 (rapid eye movement；REM) ）睡眠」は、記憶形成を促進させる重要な働きをもつことが示唆されてきました。レム睡眠は、夢をみる、眼球が急速に動く、またその持続時間は、２０分程度の短時間であることが特徴です。これまでは、実験手法の限界から、レム睡眠の記憶に与える影響をバイアスなく制御、及び解析することは難しく、「レム睡眠が記憶形成に寄与している」とする決定的な証拠があるわけではなく、状況証拠に基づいた示唆にとどまっていたのが実情でした。
例えば、REM睡眠を阻害して記憶への影響を調査するのには、ヒトや動物を睡眠途中で覚醒させる操作を要するため、「覚醒の手法」そのものが、記憶形成に影響するのではないか？という疑いが拭いきれませんでした。また、莫大な画像データ等を処理することによって、レム睡眠と記憶の関係を統計学的に算出し記憶への関与を示した報告でも、依然、統計学的な推測の枠内にとどまり、生物学的妥当性を説明するには不十分で、釈然としない議論が続いておりました。
さて2016年５月、「生きている」動物の脳内で、ターゲットした神経細胞を、人為的に制御することを可能にした革命的な実験手法である「オプトジェネティックス」を用いて、この難問解決に取り組んだ研究成果が、カナダ•マックギル大学のボイス博士らによって、５月16日号のサイエンスに報告され、世界中で大きな話題となっています。
Boyce, R.,
Glasgow, S. D., Williams, S., & Adamantidis, A. (2016). Causal evidence for
the role of REM sleep theta rhythm in contextual memory consolidation. Science, 352(6287), 812-816.
実験では、マウスが用いられました。あらかじめ、マウスに、「ものの位置に付随する記憶」を形成させておきます。具体的には、まず、ケージの中で、２つの同一の物体についての位置の認識をもたせます。翌日、一つの物体は違う位置に、もう一つの物体は、もとの位置に設置します。「新しい環境にたいする興味を示す」という本能を持つ齧歯類（げっしるい）は、前日の物体の位置を記憶しているため、新しい位置におかれた物体の周辺に滞在する時間が有意に長くなります。しかし、前日の記憶が抹消されてしまうと、新しい位置に設置された物体に対しても、もとの位置に設置された物体に対しても興味の程度は変わらず、結果として同じくらいの時間、嗅ぎ回るという仮説が成り立ちます。そこで、レム睡眠のみを特異的に、阻害して、前日の物体の位置の記憶を消去することが可能かどうか、を検討したのです。
さて、レム睡眠時には、海馬領域が活性化し、θ（シータ）波という記憶回路を強化する脳波が発生することが検出されます。また内側中隔にある、GABAニューロンは、海馬とダイレクトに神経回路を形成しており、「内側中隔からの刺激を受けることで、海馬はθ波をだし、記憶を形成する」との仮説のもと、本研究では、検証が行われました。
まず、遺伝子導入のベクターとして、アデノアソシエイトウイルスを用い、このベクターに組み込まれた「抑制に用いられる光活性化蛋白・アーキロドプシン」を、GABAニューロンに得意的に発現するように作成されたトランスジェニックマウス（VGAT::Creマウス）の内側中隔に打ち込みます。このウイルスは3ヶ月間安定に、この部位にとどまり、組み込まれた遺伝子の蛋白発現が確認されました。
アーキロドプシンは光刺激に応じて、神経細胞を不活性化します。すなわちアーキロドプシンを発現した内側中隔に、光刺激を与えることで、海馬の神経機能を抑制するシステムを組み込んだのです。
レム睡眠時に、海馬付近から、発せられるθ波を電気生理学的に検出しました。θ波がでているはずの時間帯に、θ波が検出されなければ、レム睡眠を特異的に抑制できたことになります。実際、アーキロドプシンを人為的に内側中隔のみに発現したマウスの脳に、光刺激を与えると、θ波が検出されず、レム睡眠を抑制できることがわかりました。この条件下で、深い眠りを示すノンレム睡眠時に計測されるδ（デルタ）波や、覚醒しているときのα（アルファ）波やβ（ベータ）波は抑制されていないことも確認し、レム睡眠が特異的に抑制されることが確認されました。
このオプトジェネティクスを用いた睡眠制御モデルによって、生きている動物で、その睡眠を妨げることなく、レム睡眠のみを正確に抑制できたことは、本研究の最も注目されたポイントです。
結果は、レム睡眠を得意的に抑制したマウスは、最初の日に覚えた物体の位置を忘れてしまい、次の日に新しい位置におかれた物体と もともとの位置にある物体の違いを認識出来ず、両方の物体を同じくらいの時間嗅ぎ回りました。レム睡眠以外の睡眠中に同じ時間、内側中隔に光刺激を与えたマウスをコントロールとして用いた場合、処置を施していないコントロールマウスと同様、2日目には、最初の日に見せられた物体の位置を記憶していたため、位置をかえられた物体のほうに有意に多くの時間を割いて嗅ぎ回るという結果を得ました。
この一連のエレガントな研究から、レム睡眠が記憶形成に寄与していることはゆるぎないことが示され、論文発表後、世界的に大きな反響がありました。
ただし、あくまでも「げっ歯類での実験」です。ヒトにもこの仮説が適用されるのか、検証が必要でしょう。オプトジェネティックスを採用できる動物として、人間に最も近い、霊長類の「猿」による検証が次のステップでしょうか。
睡眠障害は、アルツハイマー病やパーキンソン病の原因となりうることがわかってきています。また発達障害でもその知能指数や認知機能が睡眠障害と関係することが多々報告されています。今回の明白な結果から、快眠は、認知症予防、認知機能改善に重要である可能性が強く示されました。今後は、睡眠の「質の改善」に注目した、適切な運動処方・栄養処方の研究ならびに、REM睡眠に注目した新薬開発が期待されます。
当たり前なようですが、しかし、毎晩のことです。さあ寝るのを楽しみましょう。自らをストレスから離脱させ、重力から解放してやり、布団の中で自由にカラダを伸ばして。上手に寝ることが、あなたの記憶形成・認知機能改善に役立つのですから！
