夢を見ている時の脳のノイズには睡眠中の独特の特徴がある

私たちが夢見るとき、私たちの脳は目覚めている時の脳のそれとほとんど同じに見えるノイズの多い電気的活動で満たされています。

しかし、カリフォルニア大学バークレー校の研究者たちは、夢からレム睡眠を独自に定義するノイズから信号を引き出しました。

これにより、意識のない昏睡患者や麻酔中の患者だけでなく、睡眠障害のある人の監視が容易になる可能性があります。

毎年、何十万人もの人々が睡眠に関する問題を診断するために夜通しで研究を行っており、そのほとんどが脳波（EEG）に接続して、覚醒状態から深い徐波睡眠、更にはレム睡眠に移行する時の脳活動を監視しています。

しかし、脳波だけでは患者が起きているのか夢を見ているのかはわかりません。

医師がレム睡眠を区別できるのは、急速な眼球運動、筋肉の緊張状態を記録するだけです。

「私たちは実際に、レム睡眠中に無意識を普遍的に示す指標を持っています。」

と、カリフォルニア大学バークレー校の心理学と神経科学の教授であり、7月28日にオンラインジャーナルeLifeで発表された研究について説明した、論文の上級著者であるロバート・ナイト氏は述べました。

「これらの新しい調査結果は、人間の脳が静電気に埋もれていることを示しており、そこには非常にユニークなもの、つまり単純なサインがあります。」

「そして、この単純な電気的特性を初めて測定すると、夢を見る、広く目覚めている、麻酔をかけられている、または深い眠りの中にいるといった、誰かが経験している意識の状態を正確に判断することが初めてできました。」

脳波によってレム睡眠を区別する機能により、医師は麻酔中に麻酔を受けている人を監視して、麻薬によって引き起こされる無意識が通常の睡眠とどのように異なるのかを調査することができます。

それが、麻酔科医である第一著者ジャンナ・レンダー氏が研究を始めた主な理由です。

医学部麻酔科4年目のUCバークレーのポスドク研究員であるレンダー氏は、次のように述べています。

「麻酔にはいくつかの副作用がある可能性があります。それらがどのように重なるかについて少し学ぶと、おそらく麻酔がいくつかの睡眠経路を乗っ取る可能性がわかり、それが長期的には麻酔技術を改善できるかもしれません。」

 

睡眠は脳を落ち着かせる

ウォーカー氏が2017年の本「Why we Sleep」で記したように、睡眠は、学習、記憶、および論理的な決定と選択を行う能力を含む、さまざまな機能を豊かにします。冷静に落ち着いて翌日の社会的および心理的課題に対処できるように導きます。」

睡眠障害はこれらすべてを妨害し、医学的、精神医学的および神経学的疾患のリスクを高めます。

ほとんどの睡眠の研究は、深夜の睡眠を示すゆっくりとした波から、通常は夜の最初の数時間まで、脳のニューラルネットワークを流れる同期したリズムの波に焦点を当てています。

これらの波は、1 / fとも呼ばれる多くの一般的なアクティビティの上に飛び出し、通常ノイズとして却下され、無視されます。

しかし、ナイト氏と彼の研究室はこの「ノイズ」を10年間研究し、脳の状態についての有用な情報が含まれていることがわかりました。

たとえば、2015年に、彼と、現在UCサンディエゴの学部に在籍している元博士課程の学生であるブラッドリー・ボイテック氏は、高周波活動の量が年齢とともに増加することを発見しました。

レンドナー氏は、低周波活動と比較して、高周波活動のより速い低下がレム睡眠の独特の特徴であることを発見しました。

「このバックグラウンドアクティビティはリズミカルではありません。かなり長い間見過ごされてきました。」

とレンドナー氏は述べました。

「それは時折ノイズと呼ばれていますが、それはノイズではありません。それは根底にある覚醒レベルについても多くの情報を伝えます。

この測定により、脳波のみを見ることによってレム睡眠と覚醒を区別することが可能になります。」

 

徐波は脳内の活動の抑制に関連していますが、覚醒時に見られるような高周波活動は興奮性行動に関連しているため、その急激な低下は、筋肉の動きに関連するものも含め脳内の多くの活動が、レム睡眠中に突き固められています。

新しい指標では、異なる周波数での脳活動の関係（1秒あたり約1サイクルから1秒あたり50サイクルの周波数での活動量）を定量化し、勾配、つまりスペクトルの低下速度を決定します。

この1 / fノイズの「落下」は、覚醒時や麻酔下のときよりも、レム睡眠のほうが鋭くなります。

レンドナー氏は、カリフォルニア大学バークレー校のウォーカー睡眠実験室でEEG頭皮電極を介して記録された20人の夜間脳活動と、脳手術の必要なプロローグとしててんかんの原因を検索するために脳に電極を配置した10人の人々において、発作を緩和するための脳手術のために必要な特徴的な測定値を見つけました

彼女はまた、12人のてんかん患者と一般的な全身麻酔薬のプロポフォールで脊椎手術を受けている他の9人の患者の脳活動を記録しました。

レンドナー氏は現在、昏睡状態の患者の脳の記録を調べ、1日の経過を通じて脳活動がどのように変化するか、および1 / fノイズの「落下」（1 / fドロップオフ）を使用して昏睡状態から抜け出す可能性を示すことができるかどうかを確認しています。

「さらに重要なことには、それが昏睡状態を評価するためのもう一つの指標だと思われることです。」

 「1 / fは非常に敏感です。たとえば、誰かにわずかに意識があり、動いていない場合などでは、あなたが思っているよりも彼らの警戒心が強いかどうかも解明することができます。」

 

 

【以下のリンクより引用】

Brain noise contains unique signature of dream sleep

Medical Xpress