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睡眠

睡眠の雑学

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睡眠の雑学

睡眠と死

人類共通の現象
人生のおよそ3分の1の時間を人は睡眠についやす。干し草の上で眠るアフリカの部族民にも、高層マンションの一室で高級ベッドに横たわる都会人にも、睡眠は平等に訪れる。睡眠は人類共通の現象であり、人間は睡眠の前でみな平等だ。アジアの地に夜のとばりが降りると、やがて中国では10億もの人々が睡眠につく。その十何時間後、アメリカ人もまた睡眠の時間を迎える。ただし、特殊な仕事についていれば、昼夜逆転した生活を送らなければならないこともある。
はるか昔から、睡眠は自然が命じる秩序の一部ととらえられてきた。睡眠は自然がもたらす一種の恵みであり、神の知恵である?そう考えられてきたのである。したがって、なぜ人は眠るのか、などという疑問をいだく人間はもとよりいなかった。つまり睡眠とは、日々の区切りとして、今日と明日のあいだに横たわる無為の時間であり、夢という現象をべつにすれば、睡眠はただただ空虚な時間にすぎない、と信じられてきた。夢自体も、睡眠の一部というより、むしろ眠る人間の外部から何ものかが訪れるのだととらえられていた。要するに睡眠とは、「おやすみ」という夜のあいさつと「おはよう」という朝のあいさつに区切られた「無為の時間帯」にすぎず、それ以上でも以下でもないといった理解が一般的だったのである。
ところが、20世紀も後半に入ると、睡眠科学の世界に革命的な変化が訪れた。すなわち、あらたな実験技術や高度な分析手法が開発され、その結果、詩人や哲学者だけの興味の対象でしかなかった睡眠という現象が、厳密な科学の対象として取り上げられるようになったのである。たとえば、かつての医者の通念として「病気」という心身の異常事態は、覚醒時にのみ現れるものと信じられていた。したがって、寝ている患者の体を診察する必要はない、と考えられていた。ところが、睡眠の真の姿が明らかになるにつれ、医者たちも、睡眠時にのみ現れる特殊な病気の存在に気づき始めたのである。
人間にとって睡眠が不可避のものである以上、睡眠と死を結びつける思想が生まれるのも当然だろう。つまり、睡眠は短期間の死である、というわけだ。この信念の一端を、ユダヤ教の日々の祈祷書に見ることができる。敬虔なユダヤ教徒は、自分の魂を神にあずけるために、毎夜眠る前に祈りの言葉を唱える??「幸いなるかな、主よ、われらが神よ、この世の王よ。あなたは、わが両目を睡眠の帯で覆い、わが瞼にまどろみをもたらします。願わくは、主よ、わが神よ、一族の神よ、私にやすらかな睡眠をお与えください。そして、心穏やかな目ざめをお与えください」。さらに、目ざめたときの神への言葉はこうだ?「主よ、感謝いたします。その御菜ゆえ、わが魂は憐れみの中に、生を取り戻しました」。睡眠と死を重ねて考えていたのは、ユダヤ教だけではない。ギリシャ神話では、睡眠の神ヒュプノスと死の神タナトスは、「闇の世界に生きる双子」「夜から生まれた双子」と呼ばれていた。
フロリダ大学に勤めるバーニー・ウェプ博士は睡眠を「優しき暴君」と形容していた。実際、覚醒と睡眠を意のままにコントロールすることは不可能である。また、ホメロスは『イーリアス』の中で、「人間も神も睡眠に逆らうことはできない」と書いている。たしかに、食事や飲酒の習慣なら、その気になりさえすればかなりの程度までコントロールすることができるだろう。ところが、睡眠習慣を変えるのは至難の業だ。たとえば、毎夜7時間眠っている人が、睡眠時間を3時間にまで短縮しようとして、生活習慣の改善に必死で取り組んだとする(これはけっして珍しいケースではない)。しかし、どれだけの工夫をもってしても、4時間も睡眠時間を削れば、数日のうちに耐えがたい眠気におそわれる。たまりにたまった眠気に抗しきれず、閉じかけた瞼は鉛のように重たく感じられることだろう。
つまり、「睡眠と覚醒」が繰り返す一定のリズムは、人間が見せるさまざまな行動の中で、外からの影響を容易に受けないリズム、つまり、もっとも安定したリズムということができる。
胃から立ちのぼる蒸気
睡眠という状態は、脳と諸器官の連絡が断たれるために起こるーー古来、睡眠はそうした受動的な状態と考えられていた。睡眠についての古い仮説は、さまざまな文献から探ることができる。
紀元前6世紀、ギリシャの医学者であり哲学者でもあったアルクマイオンは、皮膚直下の血液が体内深部へと移動することによって睡眠が引き起こされると考えた。逆に、皮膚へ血液が戻ってくれば、覚醒が訪れるというわけだ。彼は、皮膚から血液が消えていくことによって体は活動力を失い、感覚も消滅すると主張
した。血液状態の変化によって睡眠が訪れると考えたのはアルクマイオンだけではない。中には、血液の温度下降が睡眠を引き起こし、温度上昇が覚醒をもたらすと考える者もいた。睡眠を初めて体系的に考察したのはアリストテレスである。彼は「睡眠と覚醒について』の中で、睡眠について独自の理論を展開している。アリストテレスによれば、人間は外界の刺激をとらえて認識する能力をもつが、この認識能力こそが、睡眠および覚醒という現象の前提となるのだという。つまり、感覚器官をもつ生物だけが睡眠をもつ、ということになる。そして彼は、睡眠プロセスについて非常に独創的な説を唱えた。すなわち、何か物を食べると胃では消化活動が始まるわけだが、そこで生じた熱によって胃から「蒸気」がのぼり、頭部へ集まる。脳内温度が下がり始めると、蒸気は凝縮し、脳から下りて心臓を冷やす。アリストテレスは心臓を感覚の中枢ととらえていたので、心臓が冷やされれば睡眠がうながされると考えたのである。
その他のギリシャの哲学者や医学者も、アリストテレスと同様、睡眠という現象は、体と感覚のつながりが何らかのかたちで断たれるために引き起こされると考えた。ただし、感覚の中枢は心臓ではなく脳にあると考えられるようになった。たとえば、ソクラテスの弟子であるプラトンとギリシャの名医ガレノスは、睡眠を引き起こすおもな要因は心臓の温度変化ではなく、脳と体の連絡が断たれるためだと主張した。しかし、その具体的なプロセスについては、やはりアリストテレス流の物理的な説明がなされている。つまり、胃から立ちのぼる蒸気は、脳に到達すると凝縮するが、それから心臓にまで下りていくのではなく、脳にある「孔」をふさいでしまう。こうして脳は体の他の部分から切り離され、睡眠が訪れる、というわけだ。
歴史的に見て、医学におけるさまざまな基礎理論は、ギリシャ時代の学説を長年にわたって受け継いできた。睡眠学説についても例外ではなく、右のような理論は1500年以上の長きにわたって支持され続けた。
中世やルネッサンス期のみならず、さらに後世にいたるまで、さまざまな医学者や哲学者によって唱えられた睡眠学説も、基本的にはギリシャ時代の枠組みを離れることはなかったのである。
ただし、脳と末梢の連絡が断たれるという理屈だけでは睡眠を十分に説明できない、と主張する人もいた。というのは、寝ている人のそばで大きな音を立てたり、体を揺すったりすれば、睡眠は中断されてしまうからだ。また、脳全体が睡眠に関与しているのではなく、その一部、つまり、「共通感覚」をになう部位が重要なのだと考える人間もいた(共通感覚とは、あらゆる感覚を統括する能力である)。さらにまた、蒸気説をさらに敷衍して、睡眠の質や睡眠時間は、脳にのぼる蒸気の種類やその組成に左右されると述べる学者も現れた。たしかに、食事をたっぶりとった後では睡眠は深く長いのが普通なので、食事の量が蒸気の量を増やすと仮定すれば、つじつまは合うわけだ。
胃からのぼる蒸気が脳の孔をふさぎ、そのために睡眠が訪れる?ギリシャ人が考え出したこの睡眠理論は、かなり後世まで受け継がれたわけだが、その途中、若干修正を受けながら発展していった。修正を受けたのは、脳が体から切り離される原因についてである。たとえば、「胃からのぼる蒸気」に代わって、さまざまな理論が提出された。脳内の血流の増減に注目した理論はその一つである。18世紀から19世紀にかけて、学者たちのあいだでは、脳内血流量と睡眠の関連について、2つの見方が存在していた。すなわち、脳内の血液が減少し、一種の「貧血」が起こることによって睡眠がもたらされるという説と、脳内の血液が増えてしまうために睡眠が起こるという説が、真っ向から対立していたのである。両陣営とも科学的で客観的な観察にもとづいた理論のつもりであったし、一応、人間や動物の脳を実際に観察した上での主張ではあった。この「脳を観察した」というのは、外科手術中の脳や、事故による頭部損傷時の脳をじかに観察したということである。血液の減少が睡眠をもたらすと主張する人々によると、睡眠中の人間の脳は通常より色が薄く、全体に縮んでおり、逆に覚醒時の脳は充血し、色が濃くなっているという。ところが、もう一方の陣営は、寝ている人間の脳は通常より膨張し、色も濃くなると主張し、覚醒時の脳は睡眠時よりも縮んでしまうと考えた。
だが実際には、脳内の血液の流れは神経系の働きにより厳密にコントロールされており、覚醒時であろうと睡眠時であろうと、一定の状態に保たれている。もちろん、当時の研究者にとって、こうした事実は知る由もなかった。
そのほかに、頚部にある甲状腺の肥大、あるいはリンパ腺の膨張が、脳と体を分離するという説も唱えられた。また、さらに進んで、睡眠は脳そのものが活動を停止することによって引き起こされると主張する人々も登場した。すなわち、神経細胞をアメーバのように自由な移動能力をもつ存在ととらえ、神経細胞が移動することによって脳と体の連絡が断たれると、脳が一種の「孤立状態」におちいるという考え方である。いったい何が睡眠を引き起こすのか?さまざまな研究者がこの問題に取り組み、数多くの学説が登場した。中でも独自な位置を占めるのが「睡眠毒素」説だ。つまり、ある種の体内毒素が脳に働き、睡眠を引き起こすというのである。毎日、私たちの体内では新陳代謝が起こり、その分解過程の中で睡眠毒素が作られる。日中、この毒素が脳内で蓄積され、ある量に連すると睡眠を引き起こすというわけだ。この睡眠理論は
19世紀に初めて提唱され、20世紀初頭、フランスの学者たちによって実験が行なわれた。彼らは、長期間にわたるイヌの「断眠実験」、すなわち睡眠を奪う実験を行ない、脳から体液を採取して、べつの健康なイヌに注射した。睡眠毒素が脳内に蓄積されているのだとすれば、脳内の体液を他のイヌに注射することによって、睡眠を引き起こすことができる?彼らはそう考えたのである。そして結果は予想どおりであった。
こうして、睡眠毒素説を裏づける「確固たる科学的証拠」が提出されたのである(この実験とほぼ時を同じくして、日本の学者がやはりイヌを材料に断眠実験を行なっている。)睡眠を引き起こす物質が存在する、という考え方はその後も引き継がれ、近年、実証的な研究が進んでいる。
また、筋骨格系と神経系の「疲労」こそが、睡眠を引き起こす主要因であると主張する研究者も現れた。
その第一人者はナタニエル・クライトマンだ。クライトマンは「レム睡眠rem sleep」の発見で有名な睡眠研究者である(REMは「急速眼球運動rapid eye movement」の略)。レム睡眠の発見によって、睡眠研究のアプローチは根本からくつがえされたわけだが、その発見者クライトマンは、筋骨格系と神経系の疲労が睡眠をもたらすと考えた。
一方、ノーベル生理学医学賞を受賞した旧ソ連の生理学者イヴァン・パヴロフは、睡眠とは、「条件反射」作用を通じて、脳の活動が抑制されている状態だと考えた。パヴロフは条件反射学の開拓者であり、その睡眠理論が条件反射の観点から説明されているのは当然のことといえるだろう。
さらに20世紀に入ると、あらたな仮説が登場した。脳内には、視覚や聴覚などの感覚をつかさどる中枢や、言語活動をつかさどる中枢が存在する。となれば、睡眠を支配する中枢もあるはずだ、という仮説である。「睡眠中枢」が働くことによって睡眠が引き起こされ、その作用停止によって目が覚める。あるいは、睡眠中枢に近接する「覚醒中枢」が覚醒を引き起こすーーこの理論は、コンスタンティン・フォン・エコノモの学説として広く知られるようになった。第一次世界大戦末期、「嗜眠性脳炎」、俗に「睡眠病」と呼ばれる恐ろしい病気が世界各地で流行し、戦中・戦後にわたって何百万人という人々を死にいたらしめた。エコノモは、この嗜眠性脳炎の研究を通じて、睡眠中枢理論を学説として確立したのである。
ところで、エコノモは、睡眠研究にとって重要な学説を提唱しただけでなく、じつに興味深い人生を歩んだ人物である。彼の業績と人物像については、第一3章であらためて触れることにしよう。
テニス・ポールと地震計
睡眠とは何かという問題を科学的に研究するには、睡眠の状態を客観的かつ厳密に判定することが必要となる。ところが、睡眠に対する人間の判断ほどあてにならないものはない。ときにはまったく見当違いの判断を下すことさえある。たとえば、ちょっと居睡眠をしただけで、何時間も眠ったように感じた経験は誰に
でもあると思う。逆に、8〜10時間も寝た後で、ほんの居睡眠程度にしか感じない人もいる。また、傍から見るとぐっすり眠っているようでも、当人は「全然眠れなかった」と言い張ることもある。このように、自分がどれくらいの時間眠ったかを知るのは簡単ではないし、どれくらい深く眠っていたのかを客観的に判断するのはむずかしい。睡眠障害に悩む人々にとって、これは非常に困った問題である。そこで、睡眠を「測定」するために、客観的で信頼に足る方法が必要になる。
科学的な睡眠測定法が確立される以前、睡眠はどのように研究されていたのだろうか? かつての研究者たちは、動物の睡眠を観察し、直感的に判断を下していた。彼らの残した記録は、今読み返しても十分資料的価値を認めることができる。たとえば、紀元前一世紀、哲学者であり、詩人でもあったローマのルクレティウスは、著書「物の本質について」の中で、感覚と性について論じた。その中に、眠るウマとイヌについての描写がある。「健康そうな馬の眠る姿。4肢を休めてはいても、勝利を目指して疾走しているのか、それとも出走の扉が開いたばかりなのか、体に汗をかき、その呼吸は荒い。おだやかな寝姿を見せる猟犬も、ときに脚がぴくりと動き、低いうなり声を上げたかと思うと鼻から空気を素早く吸い込んでいる。あらたな獲物の匂いをかぎつけたかのようなその姿」?ルクレティウスは、イヌの寝姿を見て夢を見ていると判断しているわけだが、彼は的確にそのようすを描写している。
しかし、睡眠が始まる正確なタイミングを見きわめるのは、簡単ではない。では、どのような測定法が可能だろうか。かつて用いられた方法としては、被験者の手に石や小さなポールを握らせ、ベッドから手を出したまま眠ってもらうという測定法がある。手から力が抜け、ボールが床に落ちれば、その時点を人眠時とみなすのである。いいかえれば、睡眠時に体の筋肉が弛緩するという事実を利用して、入眠のタイミングを判定するわけだ。
かつてよく用いられた睡眠測定法として、眠っている人間の体の動きを物理的に記録するという方法がある。つまり、睡眠中はほとんど体動が認められないという原理にもとづいた測定法だ。被験者にはベッドで眠ってもらい、その体の動きを連続して記録するーーこの装置を発明したのは、ドイツの研究者シマンスキーであった。シマンスキーは、被験者の眠るベッド、あるいは被験者の足にセンサーをとりつけ、ほんのわずかな動きでも記録できるような装置を開発した。まさに、地震計のような測定装置である。被験者が眠ったかどうかは、記録計への入力がゼロになったことで判断できる。同時に、睡眠中の体動を記録しておくこともできるし、男女の睡眠姿勢の違いを知ることもできる。また、寝る前のコーヒー、あるいは運動など、さまざまな外部要因が睡眠に与える影響についても調べることができる。
こうした「体動記録装置」は、20世紀初頭から睡眠研究に使われ始め、おもに子どもの睡眠を調べるのに活用された。しかし、今日の体動記録装置は非常に小型化され、被験者の手首に装着できるような大きさになっている。つまり、テクノロジーの発達により、腕時計程度の小型装置によって、被験者の手の動きを数日から数カ月間記録させることが可能になったのである。さらにデータをコンピューター解析にかければ、睡眠中の手の動きをいくつかのパターンに分類し、睡眠状態と覚醒状態を分刻みで把握することも可能である。

睡眠中の脳波の発見

ハンス・ベルガーの偉業
脳波の発見、そして脳波記録装置の発明にともない、睡眠研究は大きな転機を迎えた。脳波が見いだされたことによって、神経学全般も多大な影響を受けたのはもちろんだが、睡眠研究の分野は、これをきっかけにとくに大きな変貌をとげることとなった。
18世紀も終わりを迎える頃、神経系の働きは電気的な作用であるという学説が登場した。ボローニヤ大学のルイージ・ガルヴァーニは、カエルを実験材料に用い、むき出しにした神経に電流を流すと、そこから神経でつながっている筋肉が痙拳を起こすことを初めて報告した。ガルヴァーニによるこのカエルの実験は、科学の発展に大きく寄与し、歴史的な発見としてよく知られている。 さらに研究が進むと、脳の各部位に電気的な刺激を与えることにより、それに応じた体の各部分が反応することが判明した。その結果、脳の局在的な機能が明らかにされるようになったのである。こうして神経細胞に関する研究は急速に進み、神経から直接計測される電位変化と、生体活動の変化とのあいだに対応関係が見いだされるようになった。
また、脳の各部位には、生体の諸活動に応じた電位変化が生じているーーこのことを初めて科学的に証明したのは、イギリスの学者、リチャード・ケイトンであった。1875年、彼は動物の脳の表面に電極を置き、その電位変化を計測した。その結果、動物の目に向けて光をあてると、脳の一定の部位の電位が変化することを発見したのである。じつは、ケイトンの実験結果をくわしく追ってみると、刺激を与えない状態でも脳表面の電位には常に自発的な変化が起こっていることが読みとれるのだが、当時、彼はこの現象をとくに重視しなかった。
ケイトンの実験とほぼ時を同じくして、ポーランドの科学者アドルフ・ベックも同様の実験を行ない、同じ結果を得た。ただしベックは、脳表面の自発的な電位変化について次のように述べている(プレイジャー著「脳内電位活動についての研究史』より)。
大脳皮買上の異なる2点に電極を置いて電位差を測定すると、そのレヴェルは揺れ動き、けっして一定しない。実験当初より私はこの現象に気づいていた。また、その後の実験でも、同様の結果を繰り返し得ている。測定した電位変化のリズムは呼吸運動とは無関係であり、脈拍とも一致していなかった。
実験に使ったイヌにはクラーレ〔骨格筋弛緩剤として用いられる薬品〕を投与して麻痺させてあったので、体動がかかわっているとも考えられない。したがって、連続的に継起するこの電位変化は、脳の中枢それ自体の活動を表しているのだと、私は考える。ケイトンとベックは、それぞれ独自に研究を行なったわけだが、実験材料はいずれも人間以外の動物であった。では、人間の脳でも自発的な電位変化が観察されるのだろうか。この点を明らかにしたのはドイツの精神科医、ハンス・ベルガーである。ケイトンとベックの実験からおよそ50年後のことだ。イェナ精神医学病院に勤めるベルガーは、人間の脳の電位変化を頭皮の上から測定する方法を見いだした。彼は、テレパシーや念力など、超心理学的な現象の研究を続ける中で、脳の電位変化に注目するようになったのである。
テレパシーが働いているとき、脳に電位変動が生じる?これがベルガーの当初の仮説であった。ベルガーは一年間実験を続け、脳に生じる自発的な電位変化を記録することに成功し、これを「脳電図」と名づけた。
研究の結果、被験者が何か刺激にさらされて感覚活動が働いているときや、被験者の精神状態が活発なとき、脳波の振幅は小さくなることが判明した。ところがベルガーは、他の研究者たちに対して実験室への立ち入りを厳しく制限し、同僚と学問上の議論をすることもなかった。実験は秘密裡に進められたのである。
ベルガーが脳の電位変化について初めて論文を発表したのは1929年で、実験を開始してから5年後のことだった。それ以降、1934年まで、彼は毎年追加論文を発表した。ところが、1938年、ナチスはベルガーをイェナ精神医学病院の院長の座から追放してしまった。その3年後ベルガーは鬱状態におちいり、精神病院に入院した。精神科医の立場から自分の精神状態を絶望的と判断した彼は、首を吊り、みずから命を絶った。脳の研究に決定的な影響を与えた一科学者の人生は、こうして悲劇的な結末を迎えたのである。
しかし今日、脳波測定は、脳の研究や神経障害の診断において不可欠のものと考えられている。
脳波測定が実験に取り入れられると同時に、睡眠研究にもあらたな展望が開けた。ベッドのゆれを記録したり、被験者の手からテニス・ボールが落ちるのを観察したりする必要はなくなった。電極を被験者の頭部に取りつければ、脳波の電位変化に応じて、ペンが紙の上に波形を描く。この記録パターンを観察することによって、睡眠と覚醒の状態が客観的に観察できるようになったのである。だが、睡眠脳波を初めて見た研究者は目を丸くしたことだろう。驚きのあまり、脳波計がこわれていないかどうか急いでチェックしたかもしれない。それほど、睡眠時の脳波と覚醒時の脳波は大きく異なるのである。

睡眠実験室で睡眠を測る

今日、睡眠を研究する場所といえば、「睡眠実験室」が通例である。この実験室の中で、電気生理学的な技術を応用し、被験者の睡眠を測定・記録する。このとき、脳波、眼球運動、筋肉の動き、呼吸数、心拍数などを総合的にモニターできる「睡眠ポリグラフィー」という記録法が採用される。実験室で寝るといっても、電極を体に装着することを除けば、自宅で眠るのとさして変わるところはない。ベッドの用意された室内は外部の刺激から隔絶され、空調もととのっており、快適な睡眠環境を提供してくれる。睡眠室の隣にはコントロール・ルームが設置されていて、実験にたずさわる「技師」たちが一晩中、モニタリングを続けている。
覚醒状態から睡眠状態への変化を知るには、おもに「脳波」「眼球の動き」「骨格筋の緊張」の3つのデータを参考にする。この3つのデータは、被験者が睡眠に入った後も変動を続ける。
脳波の測定は、被験者の頭部に電極を取りつけて測定する。眼球運動は、目のまわりに電極を貼りつけることによって測る。筋緊張については、通常、首か顎の筋肉からデータを検出する。各部位の電極は隣のコントロール・ルームのアンプに接続され、データとして記録される。
初めて実験室にやってきた被験者は、電極の数に驚き、「そんな状態で眠れるのでしょうか」と聞いてくる。そこで私たちは、これまでの実験例について説明するわけだが、たいていの被験者は意外な顔をする。
要するに、電極のせいで眠れないということはないし、長年にわたって重い睡眠障害に苦しんでいる人でさえ、自宅よりも実験室で寝た方が寝つきがよく、熟眠できるのである。
私が勤めるテクニオン睡眠研究所では、子どもからお年寄りまで、さまざまな人々が実験室のベッドで夜を過ごしている。設立以来、その総数はすでにのベー万5000人を超えた。その中には、眠れなくて困っている人もいれば、たえず襲ってくる眠気と闘っている人もいる。しかし、実験室のベッドに入って結局眠れなかったという人の数は10人以下にすぎない。たいていの人は、ベッドに入ってから10〜15分以内に睡眠につく。いったい、不眠症に苦しんでいる人が、実験室ではなぜそれほどあっけなく睡眠につくことができるのだろうか? しかも頭に電極をいっぱい貼りつけられた状態で。
睡眠中に現れる障害としては、呼吸困難や、心臓の機能不全などの症状もめずらしくない。その場合、通常の脳波測定などに加え、呼吸運動、鼻と口における空気の動き、血中酸素濃度、心拍数、足の動きの測定も行なう。また、夢遊症や夜驚症(やきょうしょう)のように、睡眠中に無意識な行動をとる可能性がある場合は、一晩中ヴィデオ撮影を続ける。もちろん、被験者のじやまにならないように、赤外線を検知するヴィデオカメラでの撮影だ。こうして記録した7時間(!)にもおよぶヴィデオテープを再生し、睡眠中のようすを眺め続けるのは、どちらかといえば退屈な作業ではある。しかし、その作業を通じて、じつに重要な発見にいたることも、けっしてまれではない。
睡眠にともなう脳波の変化
覚醒状態から睡眠状態へと移行するにつれ、脳内の電気活動も徐々に変化を見せる?この事実は、1935年にハーヴァード大学で行なわれた実験によって確認された。本格的な睡眠記録実験としては世界初の試みである。覚醒時の脳波は非常に遠く、周波数は15ヘルツを超え、その振幅はかなり低い(ベータ波)。起きているあいだに何か注意を喚起するできごとがまわりで起こると、脳波の周波数はさらに増し、振幅はより小さくなる。一方、睡眠状態へ移行する直前には、睡眠の準備段階として、やはり脳波に変化が生じる。

α波、β波

脳波


明かりを消して安静にすると、脳波の状態が変化する。目を閉じると、さらにはっきりとした変化が現れる。意識が明晰なときに主成分として現れていた低振幅の迷い波は消え、8〜10ヘルツ程度の遅い波が出現するのである。「アルファ波」と呼ばれるこの波は、意識レヴェルが高い状態で観察される脳波にくらべると振幅が大きい。また、アルファ波の特徴の1つとして、その波形が櫛の歯にも似た規則的なかたちをしていることがあげられる。ときには人間の脳が作り出したとは思えないほど規則的な波形が検出され、あたかも発振装置の出力データのように見えることもある。
この状態で目を開けたり、あるいは何か注意を喚起するような刺激が与えられたりすると、アルファ波は即座に姿を消し、ペー夕波がふたたび現れる。これは、意識レヴェルが上昇したことを示している。かつて、アルファ波は「ベルガー波」と呼ばれていた。これは、アルファ波の記録に初めて成功したハンス・ベルガーの名にちなんだものである。
アルファ波は心身がリラックスした状態のときに現れる脳波だ。その観点からアルファ波は大いに注目されるようになった。1960年代から70年代にかけて、アルファ波を使った「バイオフィードバック」技術を開発しようと、さまざまな組織や企業がしのぎを削った。バイオフィードバックとは、自分の心身の状態を電子機器などで測定し、その結果をモニターすることによって自分の体をコントロールする技術である。
つまり、脳波を検知して「くつろぎ度」を測定し、積極的にアルファ波が出るように自分の体を自分でコントロールすることができれば、ストレスを軽減し、緊張を緩和できる、というのがバイオフィードバック研究者たちのねらいであった。
脳波

脳波


脳波の種類・k複合派など

脳波の種類


バイオフィードバックは、心身症にともなう症状の治療にも用いられる。心身症においては、たとえば高血圧症や頭痛などのように、精神的な緊張による症状が観察されることもあるので、従来の治療法では効果が得られないとき、バイオフィードバックによるアルファ波コントロールが試みられたりもしたのである。
ところが、期待とはうらはらに、研究の結果はあまりかんばしいものではなかった。というのも、たしかにバイオフィードバックによってアルファ波をコントロールすることは可能なのだが、それが実際に健康状態の改善の直接のきっかけとなっているのかどうか、確たる証拠を得ることができなかったからである。
ともかく、目を閉じて緊張を解き、安静にしていると、ベータ波(低振幅連波)は消え、アルファ波(規則的な波形の波)が現れる。入眠直前のこの安静な状態、リラックスした覚醒状態は、ごく短い間しか続かない場合もあれば、かなり長時間におよぶ場合もある。たとえば、体が疲れ切っているとき、あるいは夜中
まで続いたパーティーから帰ってきたときなど、ベッドに入って1〜2分もすれば、アルファ波は消え、眠りに落ちてしまう。しかし、寝つきが悪く、入眠障害に悩んでいる人の場合、一時間以上も眠れないことがある。
覚醒と睡眠の境界を見さだめるのは、容易ではない。脳波測定器をもってしても、その境界を確定することは非常に困難だ。というのは、入眠直前のおだやかな覚醒状態から睡眠へと入っていくとき、脳波は連続的に変化するのが普通だからである。しかも、睡眠への移行には数分程度の時間がかかる。この入眠のプロセスが外界からの刺激などで乱されることなく進めば、やがてアルファ波は消え、シータ波と呼ばれる4〜7ヘルツ程度の比較的遅い波が現れる。シータ波の振幅はアルファ波とさほど変わらない。通常、アルファ波からシータ波への移行には数分かかるが、その波形の変化を記録用紙上で観察すると、2つの桔抗する力が脳の中で勢力争いをしているかのようにも見える。シータ波の現れるこの睡眠段階は、その現れるタイミングから、「睡眠第一段階」とか、「半睡眠期」「睡眠移行期」などと呼ばれている。
睡眠につくと、脳波に変化が現れるだけでなく、体に生理学的な変化が生じる。とくに重要なのは、骨格筋、眼筋、呼吸運動、心拍数の変化だ。私たちの体は、覚醒時に筋緊張が働いている。首をまっすぐ保つこ
とができるのも、筋緊張のおかげである。しかし、睡眠時に骨格筋は弛緩してしまう。たとえば、長くて退屈な会議に出ていると、うなずくように首を振っている人がいるが、これは骨格筋の弛緩が引き起こす現象だ。つまり、座ったままウトウトすると、頚部の筋肉が弛緩し、結果として頭が前方に倒れる。その動きで
本人は突然目ざめ、ふたたび姿勢をもとに戻しはするものの、やがてまた同じ動きを繰り返す。この動作を傍から見ていると、「うなずいている」などといわれるわけだ〔日本語では「舟をこいでいる」と形容されることがある〕。
入眠後、筋肉が弛緩した状態を続けているとき、とつぜん体が発作的に痙摯することがある。この現象は「睡眠時ひきつけ」などと呼ばれているが、その原因はよくわかっていない。おそらく、筋緊張を弛緩させようとする脳内変化がもたらす現象と考えてよいだろう。つまり、ぎごちないギア・チェンジが車を唐突に加速させてしまうのと同様、筋肉を弛緩させようという脳の働きに誤作動が生じ、筋肉に間違った命令を送ってしまう結果、睡眠時の発作的な動きをもたらすのだと推測される。この睡眠時ひきつけは長くは続かず、すぐにまたおだやかな半睡眠の状態に戻る。
睡眠に落ちると、骨格筋が弛緩するだけではなく、呼吸数と心拍数が減少する。呼吸は浅くなり、場合によっては、まったく呼吸運動を認めることができなくなる瞬間もある。
特筆すべきなのは、眼球運動の変化だ。起きているあいだ、私たちの目はたえず運動を続け、身のまわりの物や形をすばやく走査している。両目は協調して働き、同じ方向に運動する。覚醒時の目は基本的に水平方向に動くことが多いのだが、睡眠に落ちた直後はもう少しゆっくりした、ぎごちない動きを示し、上下方向の動きを繰り返すようになる。幼児が目を半分開けて眠ることがあるが、そういうときに観察すると、ゆっくりとした眼球運動を容易に確認することができる。つまり、黒目がすっと上がっていって瞼の下に入り、白目だけになってしまうような動きである。睡眠第一段階が終わると眼球は運動しなくなる。だが、約90分後、まったく違ったかたちで、ふたたび眼球運動が始まる。

K複合波と睡眠紡錘波

さて、人が睡眠についたことを客観的に判断するには、結局、何を手がかりにしたらよいのだろう? 目を閉じているというだけでは、あまり確かな手がかりとはならない。映画や芝居を見ればわかるように、眠っている演技をするのは、さほどむずかしいことではない。目をつぶって横になり、しばらくじっとしていれば、それだけで眠っている姿を演じることができる。
また、安定したシータ波が観察されたとしても、本当に眠っていると断言することはできない。たとえば、アルファ波がすっかり消えてシータ波ばかりの状態になった被験者に対し、その体を播すって、眠っていたかどうか尋ねてみる。すると、眠っていたと答える被験者と起きていたと答える被験者の数は、それぞれ半々になるはずだ。たとえシータ波が出ている状態であっても、外界の情報をたえずキャッチして、身のまわりの刺激に反応することができるケースは少なくない。だからこそ、この段階の睡眠は「半睡眠期」と呼ばれているのである。したがって、何らかのかたちで本当に睡眠についたという判断を下すためには、さらに生理学的な手がかりが必要になる。
そこで手がかりとなるのが「K複合波」および「睡眠紡錘波」と呼ばれる2種類の脳波である。これらの脳波は、脳が本当に睡眠についたときに初めて現れる。K複合波は、大きな振幅をもった波が一つだけ出て、その後に小さな群発波が続く脳波だ。

K複合派

K複合派


 
この波は、シータ波が続いている中で単発的に現れ、その振幅はシータ波のおよそ4倍にもおよぶ。睡眠紡錘波は、12〜14ヘルツの脳波で、振幅の大きさはシータ波と変わ
らない。その波形が紡錘のように中央部がふくらんだ形をしているので、睡眠紡錘波と呼ばれている。数分にわたって続くアルファ波やシータ波とは違って、K複合波と睡眠紡錘波は一回の出現時間が0.5〜1秒程度の、ごく瞬間的な脳波成分である。音楽の比喩を用いれば、アルファ波やシータ波のように安定して続く波は、いわぱ一定の高さの音を一定の強さで演奏したヴァイオリンの連続音といえるだろう。すなわち、時間的な変化がなく、切れ目なく続く音だ。一方、K複合波や睡眠紡錘波のような短い波は、ヴァ
イオリンが演奏する持続音にときおりロをはさむ、打楽器、あるいはトランペットのスタッカート音と見ることができる。このスタッカート音が現れれば、かなりの確信をもって、本格的な睡眠が肪れたと判断してよい。このとき被験者を起こすと、10人中ハ人は、眠っていたと認めるだろう。シータ波が安定して続き、K複合波と睡眠紡錘波が散発的に現れるこの期間は、「睡眠第2段階」と呼ぱれている。

デルタ波と深い睡眠

要するに、睡眠のプロセスが第2段階にまで進めば、実際に眠っていると考えてよい。脳波という観点から見れば、シータ波が持続し、K複合波と睡眠紡錘波が散発的に生じるという状態である。
しかし、眠っている人間の意識レヴェルから見れば、これはまだ浅い睡眠(浅睡眠)でしかない。というのは、第2段階に入った場合でも、人は比較的簡単に目ざめることがあるからである。これは、脳がまだ完全には休んでいないためだと考えられる。
さて、K複合波と睡眠紡錘波が現れてから10〜15分後、「デルタ波」というあらたな脳波が観察されるようになる。これはアルファ波やシータ波にくらべると、振幅の大きい、ゆっくりとした波である。このデルタ波の登場によって、深い睡眠状態(深睡眠)へ移行したと判断することができる。
デルタ波は、シータ波が続いているところへ、まず部分的に姿を見せ始める。デルタ波は振幅が大きく、低振幅のシータ波とは対照的な波形を示す。しばらくすると、シータ波はすっかり姿を消し、デルタ波しか認められなくなる。デルタ波の出現率が50パーセント未満の段階を「第3段階」、50パーセント以上に優勢となった段階を「第4段階」と呼ぶ。第4段階にいたると睡眠はもっとも深くなり、体の筋肉もすっかり弛緩し、心拍数や呼吸数は、減少するとともに安定する。デルタ波は非常に振幅が大きく、第4段階のおもな脳波成分である。そのため、K複合波や睡眠紡錘波を認めることはむずかしくなる。
とくに刺激が与えられることなどがなければ、第4段階は30〜40分間続き、その後、ふたたびシータ波やK複合波、睡眠紡錘波が登場する。つまり、深い睡眠が浅い睡眠にふたたぴ切り替わるのである。だが、そのすぐ後に非常にユニークな睡眠段階がひかえている。脳波による睡眠研究が始まって少なくとも20年のあいだ、この独特な睡眠状態に気づいた研究者はいなかった。発見者はナタニエル・クライトマンとユージン・アセリンスキーの2人、1953年のことだ。この発見は、睡眠学にとって、まさに革命的なできごとであった。

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