K複合体

K複合波は、脳波（EEG）で観察される波形です。これはノンレム睡眠のステージ2で発生します。これは「健康な人間の脳波で最大のイベント」です。^{[ 1 ]}最初の睡眠サイクルでより頻繁に発生します。

K複合体には2つの機能が提案されている。^{[ 1 ]} 1つ目は、睡眠中の脳が危険信号ではないと評価する刺激に対する皮質覚醒を抑制すること、2つ目は、睡眠に基づく記憶の固定化を助けることである。

K複合体は1937年にアルフレッド・リー・ルーミスの私設研究所で発見された。^{[ 2 ]}

K複合波は、通常100μVを超える短い負の高電圧ピーク、それに続く約350～550msのより遅い正の複合波、そして900msの最後の負のピークから構成されます。K複合波は約1.0～1.7分ごとに発生し、しばしば睡眠紡錘波のバーストが続きます。K複合波は自発的に発生しますが^{[ 1 ]}、音や皮膚への接触などの外部刺激^{[ 3 ]}、および吸気中断などの内部刺激^{[ 4 ]}にも反応して発生します。K複合波は広範囲の皮質部位で発生しますが^{[ 1 ] 、}脳の前頭葉、特に内側および外側前頭葉皮質の前方および上部に多く発生する傾向があります^{[ 5 , 6 ] 。}

睡眠段階2におけるK複合波とデルタ波活動は、いずれも徐波（0.8  Hz）とデルタ波（1.6～4.0  Hz）の振動を生み出す。しかし、それらの地形的分布は異なり、K複合波のデルタ波パワーの方が高い。^{[ 7 ]}

これらは、大脳皮質の中層（III）から上層（I）への外向き樹状突起電流が広範囲の皮質領域で発生することによって生成されます。これには、ガンマ波活動を含む広帯域EEGパワーの低下が伴います。これにより、神経ネットワーク活動が低下するニューロンの「ダウン状態」が生成されます。^{[ 1 ]} K複合体の活動は視床に伝達され、睡眠中に視床皮質ネットワークを同期させ、紡錘波やデルタ波などの睡眠振動を生成します。^{[ 8 ]}これらは、徐波睡眠の徐波と「膜貫通電流の層状分布」において実際に同一であることが観察されています。^{[ 1 ]}

K複合体は、睡眠を保護するとともに情報処理にも関与していると考えられている。なぜなら、K複合体はノンレム睡眠の同期に不可欠な部分であると同時に、内部および外部の刺激に反応的に応答するからである。^{[ 9 ]}これは、脳が危険かどうかに関して最初に処理する必要のある刺激に対する皮質覚醒を抑制する機能と一致するだろう。^{[ 1 ]}

もう一つの提案されている機能は、シナプスの活性化恒常性^{[ 10 ]}と記憶の固定化を助けることです。皮質シナプスの活性化閾値は、覚醒中に情報を処理するにつれて低下し、応答性が高くなるため、信号対雑音比を維持するために調整する必要があります。^{[ 10 ]} K複合体によってもたらされるダウン状態は、個人が覚醒している間に発生するシナプス結合の強度を低下させることによってこれを実現します。^{[ 1 ]}さらに、それらが誘発するダウン状態からの回復により、「皮質発火が体系的な順序で『再起動』」され、神経発火中に符号化された記憶痕跡が「繰り返し練習され、固定化される」ことが可能になります。^{[ 1 ]}

これらは生後5ヶ月の乳児の睡眠中にも存在し、年齢とともに発達します。3歳から5歳の間には、より速い負の成分が現れ、思春期まで増加し続けます。成人では別の変化が起こります。30歳未満では、その周波数と振幅は、特に50歳以上の高齢者よりも高くなります。 ^{[ 11 ]}これは、睡眠紡錘波密度やデルタ波パワーなどの睡眠の他の成分の減少と並行しています。^{[ 11 ]}