MITの新たな研究によると、睡眠不足は歩き方に影響します。
Krebsの研究は、歩行には、より自動的なプロセスに加えて、微妙な意識的影響も関わっていることを示しています。
Krebsは、誰もが8時間の睡眠を目指し、難しい場合には可能なときに睡眠不足を補うべきだと結論づけました。
十分な睡眠を取るのは難しいことがあります。しかし、新たな研究によると、たとえ週末に数時間だけでも失った睡眠を補えば、その追加の睡眠によって、疲労に起因する不器用さを軽減できる可能性があります。少なくとも歩き方についてはそう言えます。
睡眠やその量が、数学の問題を解く、会話を続ける、あるいはこの記事を読むといった認知課題の成績に影響することを示す証拠は数多くあります。一方、睡眠不足が歩き方や、精神的負荷が比較的小さいと考えられているほかの活動に影響するかどうかは、あまり研究されていません。
MITとブラジルのサンパウロ大学の研究者による新たな研究は、歩行、特に歩幅や歩容をどれほどうまく制御できるかが、睡眠不足の影響を受けることを示しています。
学生ボランティアを対象とした実験で、チームは、睡眠時間が短い学生ほど、トレッドミルでの歩行テスト中に歩行を制御する力が弱いことを明らかにしました。テスト前に徹夜した学生では、歩行制御がさらに大きく低下しました。
興味深いことに、テスト前に徹夜はしなかったものの、平日の睡眠が概して十分でなかった学生のうち、週末に遅くまで眠った学生は、睡眠不足のままだった学生よりも良い成績を示しました。
「科学的には、歩行のようなほぼ自動的な活動が睡眠不足の影響を受けるとは、はっきり分かっていませんでした」と、MIT機械工学科の主任研究員、Hermano Krebsは述べています。「また、睡眠を補うことが重要な対策になり得ることも分かりました。例えば、交代勤務者や臨床医、一部の軍関係者のように慢性的な睡眠不足にある人は、定期的に睡眠を補うことで、歩容をよりうまく制御できるかもしれません。」
Krebsと共著者らは、筆頭著者であるサンパウロ大学のArturo Forner-Corderoを含め、研究成果を本日、学術誌「Scientific Reports」に発表しました。
睡眠不足が脳に及ぼす影響
かつて歩行は、意識的な認知制御をほとんど伴わない、完全に自動的なプロセスだと考えられていました。トレッドミルを使った動物実験では、歩行は脳が関わる認知プロセスというより、主に脊髄の反射活動によって制御される自動的なプロセスのように見えることが示唆されました。
「四足動物ではそうですが、人間については、より議論のある考えでした」とKrebsは言います。
実際、そうした実験以来、Krebsらの科学者たちは、歩行という行為が以前考えられていたよりも少し複雑であることを示してきました。過去10年間、Krebsは脳卒中やその他の運動を制限する症状を経験した患者のための方策や支援ロボットの開発を目指し、歩行制御と歩行の仕組みを幅広く研究してきました。
例えば、これまでの実験で、健康な被験者は、自分では気づかないまま、視覚刺激の微妙な変化に合わせて歩容を調整できることを示しました。これらの結果は、歩行には、より自動的なプロセスに加えて、微妙な意識的影響も関わっていることを示唆しました。
2013年、彼はMIT-Brazil MISTIプログラムの助成を通じてForner-Corderoとの共同研究を始め、チームは聴覚的な合図など、より微妙な刺激が歩行に影響するかどうかを調べ始めました。初期の実験では、研究者がメトロノームを鳴らし、そのテンポをゆっくり変える間、ボランティアにトレッドミルの上を歩いてもらいました。ボランティアは気づかないうちに、微妙に変化する拍子に歩調を合わせました。
「このことから、歩容は自動的なプロセスにすぎないという考えでは、全体像を捉えられないことが示唆されました」とKrebsは言います。「脳から大きな影響を受けているのです。」
睡眠不足と歩行
Forner-CorderoとKrebsは歩行の仕組みと全般的な運動制御の研究を続け、実験には主に学生ボランティアを募りました。特にCorderoは、学期末に試験やプロジェクトの締め切りが重なると、学生の睡眠不足が進み、チームの実験での成績も悪くなる傾向に気づきました。
「そこで、この状況を研究に生かすことにしました」とForner-Corderoは言います。
新たな研究では、歩行制御に対する睡眠不足の影響に焦点を当てた実験に参加してもらうため、チームはサンパウロ大学の学生を募りました。
学生にはそれぞれ、14日間にわたって活動を記録する腕時計が渡されました。この情報から研究者は、学生が毎日いつ、どのくらい眠り、活動していたかを把握しました。自然な睡眠パターンを記録できるよう、学生には睡眠時間について指示しませんでした。学生の平均睡眠時間は1日あたり約6時間でしたが、14日間の期間中、2回の週末に睡眠を補った学生もいました。
14日目の前夜、学生の一つのグループはチームの睡眠研究室で徹夜しました。このグループは「急性睡眠不足」群、略してSADとされました。14日目の朝、学生全員が歩行テストを受けるため研究室に集まりました。
学生はそれぞれ、同じ速度に設定されたトレッドミルの上を歩き、研究者はメトロノームを鳴らしました。学生には拍子に歩調を合わせるよう指示しました。研究者はそのことを知らせずに、メトロノームの速度をゆっくりと微妙に上げ下げしました。カメラで学生の歩行を撮影し、特にかかとがトレッドミルに接地した瞬間とメトロノームの拍子とのずれを記録しました。
「かかとの接地を拍子に同期させる必要があり、急性睡眠不足の人ほど誤差が大きいことが分かりました」とForner-Corderoは言います。「リズムがずれ、音を聞き逃し、全般的に成績が悪くなりました。」
それ自体は、まったく意外というわけではないかもしれません。しかし、テスト前に徹夜しなかった学生を比べると、研究者は予想外の違いを見つけました。成績がやや良かったのは、週末に少し長く眠って睡眠を補った学生でした。テストが週の終わり近くに行われた場合も同様でした。
「逆説的です」とForner-Corderoは言います。「多くの人が最も疲れているはずの時期でも、睡眠を補ったグループの成績が良く、これは予想していませんでした。」
「この結果は、歩容が自動的なプロセスではなく、睡眠不足の影響を受けることを示しています」とKrebsは言います。「また、睡眠不足の影響を和らげる方策も示唆しています。理想的には、誰もが毎晩8時間眠るべきです。それができない場合は、できるだけ十分に、かつ定期的に睡眠を補うべきです。」
