睡眠サイクル

睡眠周期は、睡眠の徐波とレム睡眠（逆説的）相の間の振動である。睡眠と覚醒の概日周期と区別するために、超日睡眠周期、睡眠-夢周期、またはレム-ノンレム周期と呼ばれることもある。人間では、この周期は70～110分（90±20分）かかる。^[1] 成人および乳児の睡眠中には、静かな睡眠と活動的な睡眠の間の周期的な変動がある。これらの変動は、休息-活動周期として覚醒中に持続することがあるが、識別されにくい。^[2]

脳波検査では、レム睡眠と非レム睡眠中に現れる脳波の顕著な違いから睡眠サイクルのタイミングが分かります。特に、徐波（深い）睡眠と相関するデルタ波活動は、ぐっすり眠っている間ずっと規則的に振動します。レニン、成長ホルモン、プロラクチンなど、さまざまなホルモンの分泌はデルタ波活動と正の相関関係にあり、甲状腺刺激ホルモンの分泌は逆相関しています。^{[3]レム睡眠中に増加することがよく知られている}心拍変動も、約 90 分周期のデルタ波振動と逆相関することが予想されます。^[4]

睡眠中の被験者がどの睡眠段階にいるかを判断するために、脳波検査をこの区別に使用される他の装置と組み合わせて使用​​します。EMG（筋電図検査）は睡眠段階を区別するための重要な方法です。たとえば、筋緊張の低下は一般に覚醒から睡眠への移行の特徴であり、^{[5] [6]}レム睡眠中は筋弛緩（麻痺）状態となり、EMG に信号がなくなります。^[5]

EOG（眼球運動記録法）は、眼球運動を測定するもので、睡眠構造の測定に用いられる3番目の方法です。^[7]例えば、レム睡眠は、その名の通り、EOGによって観察できる急速な眼球運動パターンが特徴です。^[8]

さらに、心肺パラメータに基づく方法は、前述の他の測定（脳波、眼電図、筋電図など）と組み合わせれば、睡眠構造の分析にも効果的です。^[9]

恒常性機能、特に体温調節は、ノンレム睡眠中には正常に行われますが、レム睡眠中には行われません。そのため、レム睡眠中は体温が平均レベルから離れる傾向があり、ノンレム睡眠中は正常に戻る傾向があります。したがって、段階を交互に繰り返すことで、体温を許容範囲内に維持することができます。^[10]

人間では、ノンレム睡眠とレム睡眠の間の移行は急激であるが、他の動物ではそれほどではない。^[11]

研究者たちは、レム睡眠とノンレム睡眠の規則的な交替をもたらす電気化学プロセスの間違いなく複雑なリズムを解明するために、さまざまなモデルを提案してきました。モノアミンはノンレム睡眠中に活性化しますが、レム睡眠中には活性化しません。一方、アセチルコリンはレム睡眠中に活性化します。1970年代に提案された相互相互作用モデルは、これら 2 つのシステム間の周期的なやり取りを示唆していました。2000 年代に提案された「フリップフロップ」モデルなどの最近の理論には、抑制性神経伝達物質ガンマアミノ酪酸(GABA) の調節的役割が含まれています。^[12]

成人男性の睡眠サイクルの平均長さの標準的な数値は 90 分です。N1 (NREM ステージ 1) は、人が眠気を催しているか、眠りに落ちようと目覚めているときです。このステージでは、脳波と筋肉の活動が減少し始めます。N2 は、人が浅い眠りを経験するときです。このときまでに、眼球運動は停止しています。脳波の周波数と筋肉の緊張が減少します。心拍数と体温も低下します。N3 または N4 は、最も目覚めにくいステージです。体のあらゆる部分がリラックスし、呼吸、血圧、体温が低下します。国立睡眠財団は、NREM 睡眠のさまざまなステージとその重要性について説明しています。財団は、 REM 睡眠を「通常、夢を見る独特な状態。脳は覚醒し、体は麻痺している」と説明しています。この独特なステージは、通常、人が夢を見ているときに発生します。^{[13] [11]}睡眠サイクルの平均長さが90分という数字は、1963年頃にナサニエル・クライトマンによって普及しました。 ^[14]他の情報源では、90〜110分^[3]または80〜120分とされています。^[4]

乳児では、睡眠周期は約50～60分で、成人になるにつれて平均長さが長くなります。猫では睡眠周期は約30分ですが、ネズミでは約12分、ゾウでは最大120分です（この点で、睡眠周期の発生は代謝プロセスに比例しているように見えますが、代謝プロセスは生物のサイズに比例して変化します。ただし、一部のゾウでより短い睡眠周期が検出されているため、この理論は複雑になっています）。^{[11] [13] [15]}

この周期は、1つのREM睡眠期間の終わりから次のREM睡眠期間の終わりまで続くものと定義される。^[13]またはREM睡眠の始まりから、あるいはノンレム睡眠ステージ2の始まりから続くものと定義される（研究目的によっては、その期間をどのようにマークするかという決定が重要になる。なぜなら、夜間の最初のノンレム睡眠や、覚醒直前の最後のREM睡眠段階を、避けられない形で含めたり除外したりする必要があるためである）。^[14]

7～8時間の睡眠にはおそらく5つのサイクルが含まれており、その中間の2つのサイクルは最初のサイクルと4番目のサイクルよりも長くなる傾向があります。^[14]夜が更けるにつれて、REM睡眠がサイクルの大部分を占めるようになります。^{[11] [16]}

誘発されない覚醒は、レム睡眠中またはレム睡眠後に体温が上昇しているときに最もよく起こります。^[17]

アーネスト・ハートマンは1968年に、人間は寝ているときも起きているときも、24時間を通しておよそ90分の超日周期のリズムを続けているようだということを発見した。^[13]この仮説によれば、REM睡眠に対応するこの周期の期間中、人々は空想にふけることが多くなり、筋肉の緊張が弱まる傾向がある。^{[18]クライトマンとそれに続く他の研究者は、このリズムを}基本的な休息-活動周期と呼び、「睡眠周期」はその現れである。^{[14] [19]}この理論の難しさは、人が周期のどの時点で眠りにつくかに関係なく、REM睡眠の前には長い非REM睡眠段階がほぼ常に存在するという事実である。^[14]

睡眠周期は、薬物による体系的な変化に対して耐性があることが証明されている。一部の薬物はレム睡眠期間を短縮するが、根本的なリズムをなくすことはできない。意図的にレム睡眠を奪うと、脳がレム睡眠に移行しやすくなり（「レム睡眠リバウンド」）、睡眠周期が一時的に短くなり、睡眠不足を補正するように見える。^[13]睡眠周期の変化を制御するには、さまざまな方法がある。

• すべての人工照明を消す：^[20]メラトニンの自然な生成は明るい光によって抑制される可能性があるため、日没後でも^[21]光にさらされると体が眠気を感じなくなる（したがって睡眠段階に入る）可能性があります。
• 瞑想とリラクゼーション法^[22]
• 就寝前にカフェインを避ける：^[23]これにより、眠ろうとしているときに体がカフェインの刺激効果を受けないようにすることができます。

• 二相性睡眠と多相性睡眠
• 概日リズム

• Mallick, BN; SR Pandi-Perumal; Robert W. McCarley; Adrian R. Morrison (2011)。急速眼球運動睡眠：調節と機能。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 978-0-521-11680-0 
• Nir、Tononi、「夢と脳：現象学から神経生理学へ」。Trends in Cognitive Sciences、第14巻第2号、2010年、88～100ページ。
• Varela, F., Engel, J., Wallace, B., & Thupten Jinpa. (1997).眠り、夢、そして死ぬこと：ダライ・ラマによる意識の探求。