睡眠不足の影響を経験したことがある人は多いでしょう。疲れたり、いらいらしたり、集中しにくくなったりします。睡眠は、私たちが思う以上に脳にとって重要です。
眠りに落ちると「スイッチが切れる」ように見えるかもしれませんが、脳は決して活動を停止しているわけではありません。脳の電気活動のパターンを調べて分かっているのは、睡眠中、脳が主に2種類のパターンを繰り返すということです。急速眼球運動（REM）睡眠と徐波睡眠です。
夜の前半に多く見られる徐波睡眠では、多数の脳細胞にわたって電気活動のゆっくりとしたリズムが特徴的に現れます（1秒間に1～4回）。夜が更けるにつれて、REM睡眠の割合が増えていきます。REM睡眠中は鮮明な夢を見ることが多く、脳には起きているときと似た活動パターンが見られます。
睡眠中、脳は何をしているのでしょうか？
睡眠にはさまざまな役割があります。その一つは、日中に経験したことを記憶するのを助けることです。REM睡眠は、感情に関わる記憶（たとえば恐怖を伴う記憶）や、手続き記憶（自転車の乗り方など）に重要だと考えられています。一方、徐波睡眠は、いわゆる「宣言的」記憶の保存を反映していると考えられています。宣言的記憶とは、自分の経験や知識を意識的に記録したもので、たとえば朝食に何を食べたかといった記憶です。
また、経験が睡眠中に脳内で「再生」されることも分かっています。こうした経験の記憶は、巻き戻したり再び再生したりできる映画の一場面のようなものです。再生は海馬のニューロンで起こります。海馬は記憶に重要な脳領域であり、迷路の進み方を学習するラットで最もよく研究されています。ラットが迷路を進む課題を終えて休んでいるとき、脳は迷路でたどった経路を再生します。この再生は、脳細胞間のつながりを強めるため、記憶の定着に重要だと考えられています。
しかし、朝食に何を食べたかを覚えておくことは、それほど重要でしょうか。おそらくそうではありません。だからこそ、脳は何を記憶するかを選び取る必要があります。睡眠中、脳は記憶を選別し、重要なことを覚えておけるよう、特定の記憶を忘れます。その方法の一つとして、脳内の不要なつながりを「刈り込む」または「縮小する」ことが考えられます。
睡眠の機能に関する有力な理論の一つ、「シナプス恒常性仮説」は、睡眠中に脳全体で広範につながりが弱まることを示唆しています。こうしたつながりは「シナプス」と呼ばれます。
これは、起きている間の学習によって生じるつながり全体の強化との均衡を取るものと考えられています。余分なつながりを刈り込むことで、睡眠は実質的に「白紙に戻し」、翌日また学べるようにします。この縮小の過程を妨げると場合によっては、記憶がより鮮明になり（望ましくない記憶も含まれる可能性があります）。
脳を最適な状態で活動させるうえで睡眠が重要であることは、年齢とともに変化する睡眠パターンにも表れている可能性があります。乳幼児や子どもは、大人よりもずっと長く眠ります。発達中の脳はより多くのことを学び、新しい状況に触れる機会も多いためと考えられます。
年齢を重ねると、睡眠時間が短くなり、眠りも断続的になります。これは、睡眠の必要性が低下するため（学ぶことが少なくなるため）かもしれませんし、加齢に伴って睡眠の過程に不調が生じるためかもしれません。
脳の「お手入れ」にも、睡眠が必要です。マウスを対象にした最近の研究では、睡眠中に脳から毒素が取り除かれることが分かりました。毒素の一部は、起きている間に蓄積し、神経変性疾患との関連が指摘されています。睡眠中は脳細胞の間の空間が広がり、有害なタンパク質が洗い流されます。脳からこうした毒素を除去することで、睡眠はアルツハイマー病などの神経変性疾患を防ぐ可能性があります。
一晩よく眠れなかった場合、何が起きるのでしょうか？
十分な睡眠は、起きている間の注意力や学習に重要です。睡眠不足になると、大量の情報に集中したり、注意を持続させたりすることが長時間できなくなります。反応時間も遅くなります。問題を解こうとするときに、創造的な発想をしたり、隠れた規則を見つけたりすることも難しくなります。
睡眠が足りないと、起きている間に脳が数秒間、自ら機能を停止させることがあります。この「マイクロスリープ」の間、本人が気づかないうちに数秒間意識を失うことがあります。運転中の眠気は交通事故の主な原因の一つで、睡眠不足が脳に及ぼす影響はアルコールと同程度です。睡眠不足は職場での死亡事故にもつながることがあり、交代勤務者にとって大きな問題です。
睡眠が注意力や集中力にもたらす効果は、特に子どもにとって重要です。睡眠が足りないと、授業中に過度に活発になったり、周囲の妨げになったりすることがよくあります。ある研究では、数晩にわたって毎晩の睡眠がわずか1時間短くなるだけで、授業中の子どもの行動に悪影響が及ぶことが分かりました。
長期的にはどのような影響があるのでしょうか？
倫理上の理由から、睡眠不足が長期的に人に及ぼす影響を調べるのは困難です。しかし、慢性的な睡眠障害は、次のような脳の疾患との関連が指摘されています。統合失調症、自閉症、アルツハイマー病です。睡眠障害がこれらの疾患の原因なのか、症状なのかは分かっていません。
総じて、健康的な睡眠パターンを保つことが、脳の健康と正常な機能に欠かせないことを、証拠は示しています。
