昼寝のパラドックスを探る:真昼間の睡眠不足は敵か味方か?

強調オフ

睡眠

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Exploring the nap paradox: are mid-day sleep bouts a friend or foe?

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5598771/

オンラインで公開2017年3月6日

要旨

昼寝と呼ばれることもある中日の昼寝は、生涯を通じて普遍的な出来事である。真昼間の昼寝には、眠気を軽減するだけでなく、記憶力の強化、その後の学習の準備、実行機能の強化情緒的な安定性の向上など、さまざまな効果があることがよく知られている。これらの利点は、前夜に十分な量の睡眠をとっていたとしても存在する

しかし、我々はパラドックスを提示している:これらの報告されている昼寝の利点にもかかわらず、頻繁な昼寝はまた、特に高齢者集団において、多くの否定的な結果(例えば、認知機能の低下、高血圧、糖尿病)と関連している。この関連性は、関連する健康および睡眠に影響を与える決定要因を統計的にコントロールした場合でも存在する。

新たな仮説として、炎症が中日の昼寝と健康状態の悪化との間のメディエーターであることを示唆しているが、さらなる研究が必要である。このことを考えると、健康増進のために昼寝を「処方」するのは時期尚早かもしれない。

ここでは、いくつかの睡眠研究(発達神経科学、認知神経科学、睡眠医学など)から得られた知見を集約し、認知的および身体的健康における昼寝の逆説的な役割を批判的に検討する。このレビューは、この分野での研究の機会を導くための文献のギャップを明らかにするものである。

キーワード

昼寝、認知、学習、記憶、感情、炎症

1. はじめに

昼寝と呼ばれることもある真昼の昼寝は、どこにでもある。昼寝は乳児期と幼児期に最も頻繁に行われる [1]。若年成人の昼寝の頻度は、文化的な期待、地理的な場所 [2] 、および雇用状況 [3] によって異なるが、それほど高くはない。晩年、特に退職後は、睡眠および概日リズムの加齢に伴う変化、または心理社会的または心理学的変化(例:自由時間の増加、うつ病の発症率の上昇)のためか、昼寝が再びより一般的になる [4] 。

中日の昼寝の認知的な利点は、近年より明らかになってきている。昼寝は、実行機能[6,23,24]、記憶形成[10-18]、その後の学習[19,20]、感情処理[21-25]を促進する。しかし、逆説的であるが、特に高齢者においては、頻繁な昼寝と否定的な結果を結びつける研究も多数存在する[26-29]。

ここでは、昼寝のユニークな特性と認知・感情処理への機能的貢献を明らかにした最近の研究をレビューする。まず、昼寝の生理学的構造を特徴づける。次に、昼寝が有益な機能を果たす証拠を提供する行動学的研究に目を向ける。次に、炎症が昼寝と健康転帰に関連している可能性があるという証拠を含め、昼寝が健康に有害である可能性があるという証拠をレビューする。最後に、昼寝の意味について議論し、健康増進のために昼寝を処方すべきかどうかを検討する。

1.1 昼寝の生理学

1.1.1 ナップアーキテクチャ

睡眠は均質なものではなく、生理学的にユニークな複数のステージから構成されている。第1段階(N1)第2段階(N2)第3段階(N3または徐波睡眠(徐波睡眠))にさらに分けられる非遅発性眼球運動(NREM)段階は、低いエネルギー消費と高いニューロン同期と関連している[30]。逆に、急速眼球運動(REM)睡眠は、覚醒に匹敵する高い脳活動とエネルギー消費に関連している。

健康な人の昼寝の生理学が検討されたのは、ごく最近のことである。乳児では、昼寝は夜行性睡眠と区別がつかず、どちらもレム睡眠に富んでいるため[1](図1)。幼児期以降の昼寝は主にNREM睡眠で構成され、REM睡眠はほとんどない [31]。若年成人の昼寝は、かなりの長さのものであれば、NREMとREMの両方を含む [32]。高齢者の昼寝は、軽めのNREM睡眠段階と短い徐波睡眠睡眠、そして少ない頻度でレム睡眠に支配されている [10]。

図1 乳児期から成人期までのナップアーキテクチャー

縁取りされた領域は外挿したデータを示す。[1,10,31,124–126]


1.1.2 恒常性圧力と概日リズムが日中の睡眠特性を支配する

睡眠は2つのプロセスによって制御されると仮定されている。プロセスSは恒常的な「睡眠圧」を反映しており、プロセスCは概日リズム(すなわち内因性)を構成している[33]。簡単に言えば、プロセスSは細胞外アデノシン蓄積の結果であると仮説が立てられており[34]、覚醒している時間が長くなるにつれて増大する。一方、プロセスCは、他の要因に加えて、視床下部の視床上核[33]を介した遺伝的な覚醒度の変化の結果であると仮定されている(例えば、レムオンとレムオフのスイッチは脳幹の視床上核にあると考えられている[35,36])。プロセスCは非線形にサイクルし、覚醒度の谷は通常、夜間および食後(すなわち、昼食後)に発生する。プロセスSを介して、通常の日中に蓄積された睡眠圧は、睡眠導入時にNREM睡眠の導入を開始すると考えられている[17]。プロセスCはレム睡眠を調節する。体温とホルモン変動に影響を与える概日リズムの影響は、夜間と日中の両方でレム睡眠の開始を調節する。

睡眠に対するプロセスSとCの影響は、昼寝睡眠のアーキテクチャ(すなわち、睡眠ステージング)を理解する上で重要である。睡眠圧がNREMに及ぼす影響を考えると、睡眠遮断後に行われた昼寝や日中遅くに行われた昼寝は、ほとんどがNREM睡眠で構成されている[37]。一方、プロセスCに起因する概日リズムは、日の早い段階でレム睡眠に富んだ昼寝を誘発する。食後の昼寝は、概日的な覚醒度が低下している間だけでなく、長時間の覚醒後にも発生し、NREMとREMの両方を含む傾向があるが、これは年齢によって異なる可能性がある[10]。

2. 昼寝が認知機能に恩恵をもたらす

2.1 眠気と認知

睡眠不足、睡眠制限、あるいは平常時の睡眠に続くと、起きている時間が長くなると眠気が増し、ワーキングメモリなどの認知能力は低下する。しかし、中日の昼寝は、恒常性睡眠圧を最小化することで、これらの能力の「回復」を効果的に支援することが示されている。

2.2.1 恒常性睡眠圧

どの「睡眠因子」が恒常性睡眠圧の上昇と消失に寄与しているのかの探索は長く続いている。多くの証拠は、アデノシン、細胞エネルギーと代謝(すなわち、アデノシン三リン酸[ATP]の加水分解)の副産物、および重要な睡眠因子[34]であるとして、シナプス後の神経伝達物質[38]のリリースを編成する神経調節因子を指している。理論的には、大脳エネルギー(すなわち、グリコーゲン)が必要とされるときに、グリコーゲン分解は、アデノシンの副産物を残して、行われる。その後のNREM睡眠中に、覚醒時にグリコーゲンを多用する神経伝達物質の活性が低下し、新しいグリコーゲン貯蔵庫の合成が開始される。蓄積されたアデノシンは、グリコーゲンの補充のためのエネルギーを提供するために散逸する。このように、NREMの十分な量の後、恒常性睡眠圧が低下し、プロセスが新たに開始されることがある(図2)。

図2

いわゆる「睡眠因子」の一つであるアデノシンは、状態に応じて蓄積・散逸すると考えられている[34]。SD=睡眠不足、SR=睡眠制限。


しかし、アデノシンにはいくつかのアデノシン受容体タイプ(すなわち、A1,A2a、A2b、A3)があり、下流への影響が異なるため、アデノシンは一様に脳に影響を与えるわけではない[39]。アデノシンの睡眠への影響は、主にA1受容体とA2a受容体が関与しているようである。例えば、A1受容体をブロックすると睡眠が低下するのに対し、A1受容体にアデノシンを注入すると睡眠が促進される[41]。さらに、前脳基底部の下にあるくも膜下腔のA2a受容体が促進されると徐波睡眠が誘導される[42]。両方の受容体タイプが睡眠調節に役割を果たしているという追加の証拠は、カフェインがA1とA2a受容体の両方のアデノシンの活性化をブロックすることで覚醒を促進することを示す研究から得られている[39]。A2bおよびA3受容体はアデノシンに対する親和性が比較的低く、それらの睡眠促進効果があるとしても、あまり理解されていない。

アデノシンは多くの最近の研究の焦点となっているが、同定されている唯一の睡眠因子ではない。インターロイキン-1,腫瘍壊死因子-α、GH放出因子、およびプロスタグランジンD2を含む他のいくつかの化学物質も、潜在的な睡眠因子として同定されており、これらのプロセスに寄与している可能性が高い [43,44]。しかし、各因子(および因子間の潜在的な相互作用)の相対的な寄与についての研究はまだ限られており、将来の有望な方向性である。

2.2.2 昼寝は恒常性睡眠駆動を低下させる

恒常性駆動は、脳波デルタ活動(1~4Hz、遅波活動(SWA)としても知られている)を介して定量化することができる。睡眠遮断/制限に続く昼寝は、SWAが上昇するような通常の夜行性睡眠に続く昼寝とは構造的に異なる。しかし、SWAと睡眠圧は回復期の昼寝によって低下する[45]。時には、昼寝は睡眠圧を徹底的に低下させるので、たとえ数時間後に発生したとしても、その後の夜行性睡眠が妨げられる可能性がある。したがって、日中の短時間の昼寝でさえ、長時間の覚醒によって変化したプロセスSの不均衡を回復させることができる。

回復昼寝が成功した場合、眠気や認知機能の低下など、覚醒の悪影響は軽減されるはずである。実際、睡眠制限後に昼寝を行うと、アンケート調査または心理運動警戒テスト[46]によって測定される主観的な眠気と客観的な眠気の両方がそれぞれ減少することから、このような結果が得られる。しかし、回復は先行する昼寝の構造に依存する。「超短時間」の昼寝は恒常的な睡眠駆動と眠気を最小化するが、徐波睡眠を含む昼寝は起床直後の眠気を増加させる[7]。この現象は睡眠慣性と呼ばれ、多くの研究では、睡眠慣性を回避しながら覚醒度を高めることで眠気を「最大化」する試みがなされてきた。全体的には、軽い睡眠段階では起床直後の覚醒度に、深い睡眠段階では長期的な覚醒度に効果があるようである(図3)。

図3

昼寝のアーキテクチャは、昼寝後の即時および長期的な眠気に影響を与える。ライガー睡眠段階(NREM1とNREM2)を持つ短時間の昼寝は昼寝直後の眠気を減少させるが、徐波睡眠を含む昼寝は睡眠慣性をもたらす可能性がある[7,8]。しかし、徐波睡眠を含む昼寝には遅効性がある。睡眠慣性が解消された後、眠気はより長く低下する。


例えば、異なる昼寝の長さ(5分、10分、20分、30分) の効果を調査した研究では、10分の昼寝は他の昼寝時間よりも大きな範囲で 即時覚醒度を増加させることがわかった[7]。5分と10分の昼寝はどちらもN2を主に含んでいたが、10分以上の昼寝は徐波睡眠を含む可能性が高かった。著者らは、持続的なN2の期間(4分以上)または10分間の任意の段階の組み合わせは、即時の眠気を軽減するのに十分であるが、徐波睡眠は逆効果であると結論付けている。この考え方は、昼寝がN1とN2のみの場合、覚醒直後の眠気が減少することを示した研究でも裏付けられている[6]。

徐波睡眠 は起床直後に慣性を誘発する可能性があるが、N1,N2 よりも長期的な効果が得られる可能性がある。例えば、睡眠の慣性が解消された後、徐波睡眠を含まない短時間の昼寝を行った場合と同程度に眠気が軽減され [8]、この軽減は長時間維持される[6](図3)。

2.2.3 昼寝は実行機能を改善する

仮眠は、眠気を最小限に抑えるだけでなく、実行機能(ワーキングメモリなど)を促進する。眠気の軽減と認知機能の改善は、どちらもアデノシンA1,A2A受容体(後述)に依存しているため、これらのメカニズムを分離することは困難である。つまり、仮眠後に認知機能が改善される経路の一つとして、眠気の減少が考えられる。警戒心(眠気の軽減)は認知パフォーマンスに大きな役割を果たしている[47]ので、この関係は成り立つと思われる。このように、議論されているほとんどすべての調査で、両方の能力が同時に改善されている [7,8,46,48]。しかし、アデノシンの実行機能への影響は、眠気を支配するものとは別のものかもしれない。また、[50]で検討されているように、実行機能に関与する脳領域(すなわち、コルチコ・視床領域)でのアデノシンとドーパミンの相互作用の証拠もある。このように、昼寝は別個の経路を介して認知を改善し、眠気を最小化する可能性がある。

2.3 記憶と感情の調節

覚醒時には、感覚的な情報、事実、手続き的なスキルが継続的に獲得される。獲得後、特定の情報は永続的に保持され、他の情報はその後の情報容量を高めるために破棄されるべきである。我々は、昼寝がこのプロセスを2つの方法で促進することを提案する。(1) 以前に学習した情報を長期的に保存しておくこと(統合)と、(2) 後続の学習能力を高めることである。

2.3.1 昼寝は記憶の統合を促進する

睡眠は記憶の統合を促進すると考えられている [51]。強化は、覚醒している期間と同等の期間と比較して、記憶の痕跡や技能の保持が向上することで証明される。多くの研究では、夜行性睡眠の期間における睡眠依存性の統合の効果が検討されている。しかし、短時間の仮眠でも覚醒レベルを超えた統合性を高めることができ、仮眠中の特定の 睡眠段階は、この活動を促進する脳プロセスの基礎となる情報を提供している。

2.3.2 徐波睡眠と宣言的記憶の統合

宣言的記憶の痕跡の符号化は海馬に依存しており[52]、そのような情報の統合も海馬に依存している。統合がどのようにして起こるかについては、複数の仮説がある。システムレベル仮説によると、符号化は海馬と大脳新皮質の両方で起こり、統合の間、記憶の痕跡は大脳新皮質で固まり、海馬の役割は減少する [53]。逆に、多重痕跡理論では、海馬はまだ連結された記憶痕跡と「連結」されているので、海馬と大脳新皮質は連結後も役割を果たし続けていると仮定する [54,55]。それにもかかわらず、これらのモデルのいずれにおいても、徐波睡眠は記憶の統合を促進することに関与している [56]。注目すべきは、日和見仮説では、海馬が「静かな」時(つまり干渉がない時)にはいつでも記憶の統合が起こるとしており、そのため徐波睡眠は統合が起こる好機であるということである[57]。

記憶の統合は、エンコーディング中に海馬で活性化されたニューロンが、その後の徐波睡眠の間に再活性化されることで促進され[58]、この再活性化は大脳皮質での情報の固まりを促進すると考えられている。さらに、徐波睡眠の間の神経伝達物質の変動は統合に最適である[59]。覚醒中はアセチルコリンを含む循環神経伝達物質のレベルが高いが、アセチルコリンは徐波睡眠中に低下する。ちなみに、アセチルコリンが低いことが圧密化を起こすためには必要である。コリン作動性抑制を阻害するフィソスチグミンの投与は、睡眠依存性の圧密化を 阻害するが[60]、宣言的記憶の痕跡のみを対象としており、徐波睡眠中の神経伝達物質の調整が宣言的圧密化を特異的にサポートしていることを示唆している。さらに、ノルエピネフリンは宣言的記憶の統合に影響を与えることが示されている[61]。具体的には、早晩の徐波睡眠中にクロニジンを投与してノルエピネフリンを抑制すると、プラセボ群と比較して、物語の中の学習された出来事の順序に関する記憶の統合が破壊された。注目すべきは、脳領域(例えば、時間的順序に関する海馬と傍海馬皮質、内容に関する周辺皮質)がノルエピネフリンを抑制しても、物語の内容に関する記憶の統合は阻害されなかったことであり、著者らは、ノルエピネフリンの抑制によって脳領域によって異なる影響を受けることを示唆している。以上のことから、これらの研究は、徐波睡眠の間のホルモン変動が、睡眠依存性の記憶統合に特異的かつ慎重に影響を与えていることを示唆している。

また、昼寝依存性記憶の統合における徐波睡眠の重要性を示す明確な行動的証拠もある。宣言的記憶は、徐波睡眠を含む昼寝の後に、起きている時と同等の期間を過ごした場合や、徐波睡眠を含まない短い昼寝をした場合と比較して、最大になる。例えば、参加者が双モデルの対になる連想(例えば、画像とサウンドクリップの対)を学習する昼寝パラダイムでは、徐波睡眠を含む昼寝をした参加者は、即時的にも長期的にも(つまり、1週間後にも)より大きな記憶統合効果を示した[11]。さらに、これらの記憶はその後の干渉を受けにくく、 徐波睡眠が記憶の安定性に影響を与えていることが示された。

さらに、我々は、昼寝中のSWAが大きいと、その後の宣言的記憶の想起がよくなり、検索中の海馬の関与が少なくなることを示しており、統合が起こったことを示唆している[10]。特に、SWAが低下している高齢者では、昼寝に依存して宣言的痕跡の統合が減少し、海馬の前頭葉からの離脱は存在しないことがわかった。このように、SWAが低下した高齢者では、昼寝の後、宣言的記憶痕跡の統合が「より早い」段階で行われ、検索性が低下する可能性がある。したがって、この集団では、昼寝中の徐波睡眠は宣言的記憶の完全な統合には十分ではないかもしれない。

仮眠中の徐波睡眠の量は連結と相関があることがわかっているが(睡眠に依存した記憶力の向上) [12]、いくつかの研究では、徐波睡眠だけでは連結には十分ではないことがわかっている。例えば、Algerら[13]は、学習セッションと睡眠の間の徐波睡眠の時間と覚醒している時間が相互に作用して連結を予測することを発見した。学習セッションの後に覚醒している時間が長くなると、学習したニュートラル画像の記憶性能が予想外に最大になる。さらに、別のグループでは、主にNREM睡眠を含む昼寝は、3つの異なるタイプの宣言的記憶の統合を強化したが(例えば、ペア連想課題、視覚空間迷路課題、複雑な図形追跡課題を介して)学習セッション中により強くエンコードされた記憶を優先的に強化したことを発見した[14]。このことから、エンコーディング時に効率的に学習した人ほど効率的に統合することができ、状態的な質(徐波睡眠の量など)に加えて、形質的な質(学習能力など)が統合に影響を与えていることが示唆されている。

2.3.3 N2と手続き記憶の統合

この分野では、運動技能学習が手続き的記憶の統合の主要なプローブとなっている。手続き的記憶の統合は、重複はあるかもしれないが、宣言的痕跡とは解剖学的に区別される [62]。手続き的学習は、海馬に依存する宣言的学習とは対照的に、両側運動野、感応運動野、小脳に依存する [63]。タスクの種類(例えば、運動シーケンス学習と運動適応)に応じて、記憶はそれぞれ、皮質-空腸ループを介して、または皮質-小脳ループを介してコード化されると考えられている [64]。その後の睡眠時には、エンコード時に活動していた領域と同じ領域で再活性化が起こる [65]。再活性化は、運動表象をより効率的な手続き記憶に再編成することで手続き的統合を促進する [63]。海馬-大脳皮質系はこれらの運動ネットワークとはやや異なるように見えるが、睡眠は両タイプの記憶の統合に同等の効果をもたらす。

真昼間の昼寝、特にN2を豊富に含む昼寝は、手続き記憶領域のスキルの統合に有益であることが示されている。例えば、指対向課題のエンコーディングの後、短い昼寝をすると、昼寝後に発生した実験的干渉の影響を最小限に抑えながらパフォーマンスが向上し [15]、N2に費やす時間は睡眠に依存した運動技能の向上と相関していた。同様に、ミラートレーシング課題のパフォーマンスは、主にN2である昼寝期間中に改善した [16]。しかし、N2と運動統合に関する後者の知見は常に一貫しているわけではない。具体的には、昼寝前に宣言的課題とミラートレーシング課題の両方で参加者を訓練した場合、昼寝に多量のN2が含まれていたにもかかわらず、宣言的記憶のみが統合された(昼寝時間全体の約41%) [66]。同様に、別の研究では、昼間の昼寝は知覚記憶の統合を促進するが、運動シーケンスタスクの運動要素の統合は促進しないことが明らかになっている[67]。

特筆すべきは、伝統的に睡眠に依存して運動統合が低下すると考えられてきた集団(例えば、子どもや高齢者、例外として[68,69]を参照)では、昼間の昼寝は運動統合に「遅延」する効果があるということである。具体的には、子どもの場合、スキル習得から24時間後のパフォーマンス向上は、スキル習得の初期スキル学習後に昼寝が行われた場合にのみ存在することが示されている[70]。この知見は、昼寝が記憶痕跡を安定化させ、夜行性睡眠期間後に遅延効果を示す可能性を示唆している。発達途上の脳では、測定可能な統合が起こるためには複数回の睡眠が必要なのではないかと私たちは推測している。別の説明としては、この集団ではN2とREMの両方が運動統合に必要であるということである。未就学児の昼寝にはレム睡眠がほとんど含まれていないことを考えると(図1)レム睡眠が豊富な夜行性睡眠の後でないと統合は起こらないのかもしれない。

同様に、睡眠に依存した運動技能の統合を示さない高齢者も同様に、昼寝の効果が遅れることを示している [71]。残念なことに、前述の研究ではいずれも睡眠期のステージングが行われていなかったため、睡眠期依存性についての解釈が制限されていた。

2.3.4 N2およびその他の記憶領域

N2は他の記憶領域と関連しており、昼寝N2の「微細構造」を調べることで、記憶の統合についてのさらなる洞察が得られた。視床と大脳皮質の間の発火を反映する睡眠紡錘体[72]は、N2記憶の統合に不可欠である。睡眠紡錘体はもともと手続き学習に関与していたが、感情記憶や宣言的記憶など、多くの記憶タイプの統合に関連している。例えば、真昼間の仮眠時の紡錘体活動の増加は、連想課題の強化された統合と関連しており [17]、また、感情記憶の統合を中等度にすることも示されている[73]。就学前年齢の子どもでは、習慣的に昼寝をしている子どもの紡錘体密度の高さが、視覚空間課題の強化された統合と相関していることを示した[31]。最後に、睡眠の薬理学的操作(GABAAアゴニストであるアンビエン)による紡錘体特性の因果関係の検討では、プラセボと比較して睡眠紡錘体が増加し、その結果、宣言的記憶痕跡の統合がより大きくなることが示された[74]。

睡眠時の紡錘体の存在は、ある種の学習に特化したものではなく、知識の一般的な統合(または一般的な可塑性)を促進しているように思われる。さらに、他の睡眠依存メカニズム(例えば、ゆっくりとした振動やゆっくりとした活動の根底にあるもの)に従って、N2の特性を利用して知識の統合が促進されている可能性がある[75]。

2.3.5 レム依存性のプロセス

昼寝中のREMの役割はほとんど解明されておらず、昼寝にはほとんどREMが含まれていない(図1)。しかし、最近の研究では、REMが関係性記憶の促進にユニークな役割を果たすことが実証されている[18]。参加者に直接関連する画像(例:A-BとB-C)と間接的に評価された画像のペア(A-C)を提示した場合、昼寝中のレム睡眠は関連画像の記憶と正の相関があるが、直接のペアの記憶とは負の相関があった。著者らは、NREM睡眠は冗長学習(直接関連する画像の統合)を促進する一方で、レム睡眠は情報を再編成し、既存のスキーマに統合する役割を果たしていると結論づけた。

2.4 昼寝はその後の学習を促進する

睡眠はまた、その後のエンコーディング(すなわち学習)を促進する。睡眠なし(例えば、夜行性睡眠遮断後)では、通常の夜の睡眠後のエンコーディングと比較して、エンコーディングは減少する [76]。睡眠遮断後のエンコーディング中の海馬の活性化もまた変化しており、この海馬の機能不全が睡眠遮断とエンコーディング障害の関係を媒介していることが示唆されている。この考え方はシナプス恒常性仮説[77]を支持するものであり、睡眠、すなわち徐波睡眠は大域的なシナプス脱力状態であることを示唆している。学習が起こる日中に増強されたシナプス負荷は、睡眠中に減少する。このようにして、弱い接続が除去されている間、強いニューロン接続(例えば、覚醒中に大きく活性化されたもの)は、睡眠後に保存される。弱い痕跡が除去されることで、より多くのスペースが確保され、新たなエンコーディングの機会が増える。その結果、睡眠がなければ、脳は新しい学習が起こるための準備が十分にできていないことになる。

真昼間の昼寝を利用したいくつかの調査では、この知見が裏付けられている(図4)。最初の研究では、同等の間隔で起きている場合と比較して、昼寝後の方がエンコーディングが優れていることが判明している[20]。次に、他の研究では、自然な昼寝[19]と比較して、SWAを用いた昼寝(経頭蓋直流刺激による)の後にエンコーディングが向上したことが示されている。特筆すべきことは、どちらの研究も宣言的エンコーディングの強化を示したが、手続き的エンコーディングの強化は示されなかったことであり、宣言的エンコーディングに続く準備として徐波睡眠の本質的な役割があることを示していることである。

図4

覚醒時にはシナプス負荷が蓄積され、一方でエンコード電位は低下する。中日の昼寝はこの負担を軽減し、将来の学習を促進する。このように、中日の昼寝は2つの方法で学習を促進する。すなわち、グローバルなダウンスケーリング(シナプス恒常性仮説[77]のように)によるものと、その後の学習の可能性を高めることによるものである[19]。


2.5 昼寝は感情処理を促進する

睡眠と感情の間には双方向の関係がある。睡眠の質の低下は、精神衛生の低下の前兆であり、その結果でもある [78]。しかし、感情機能は複雑で多面的である。そのため、多くの研究では、複雑なプロセス(調節など)ではなく、感情の控えめな側面(反応性など)を調査している [79]。これらの研究のうち、昼寝パラダイムを用いて感情を調べたものはほとんどない。なぜなら、感情の処理に関与しているとされるレム睡眠[25,80]は、日中の昼寝では不足しているからである。

最近では、昼寝が子どもの感情処理に影響を与えるかどうかを評価する研究がいくつか行われている。この年齢で情動的能力が発現すること [81] や、逸話によると、毎日の昼寝を欠席する子どもは情動的調節障害が大きいことを考えると、この集団が第一の焦点である。私たちは、昼寝が覚醒時に比べて就学前の子どもの情緒的注意力の偏りを減らすことを実証した[21]。中立刺激と比較して感情的な刺激に対する注目反応のバイアスを定量化することによって感情的な反応性を測定する「ドットプローブ」タスクを使用して、我々は、感情的な刺激に対するバイアスは、子供が昼寝をしない場合にのみ存在することを発見した。さらに、昼寝中のSWAが大きければ、感情的なバイアスがより大きく減少することを予測し、感情反応性の昼寝依存的な変化の基礎となる徐波睡眠特異的なメカニズムが示唆された。

さらに、幼児期の研究では、昼寝が感情反応性を改善することが実証されている。例えば、解けないパズルを提示されたとき、昼寝をしていた子ども(~3歳)は、昼寝をしていなかった子どもよりも成熟した効率的な自己調節スキルを使用していた [22]。同様に、昼寝を拒否された同年齢層の子どもたちは、異なる感情的価値観を持つさまざまな刺激に対して、感情的に不適切な反応を示した(すなわち、ポジティブな刺激に対してはポジティブな反応が少なく、中立的な刺激やネガティブな刺激に対してはネガティブな反応が多い)[23]。

中日の昼寝もまた、感情知覚に影響を与えることがある。起床後、同じ感情刺激の繰り返し提示は、感情の習慣化を誘発する。つまり、感情刺激の評価は、後続の提示があるごとに、より中立的になる(つまり、よりネガティブになる)。しかし、我々は、提示の間に昼寝をすることで、否定的な刺激の情動的価値が維持されることを実証している(もともと否定的に知覚された刺激は否定的なままである)[24]。このことから、睡眠が覚醒に依存した情動の習慣化を阻害するか、あるいは睡眠が情動の価 値の保存を積極的に促進するかのどちらかであると考えられる[80]。

一方、他の研究者からは、上記とは異なる知見が報告されている。具体的には、ある若年成人のグループでは、2回の顔観察の間に起きていた人は、2回目の顔観察の間にネガティブな顔をよりネガティブなものとして評価していた(上記のようにネガティブな顔が少ないのではなく)。しかし、昼寝をしていた人、特にレム睡眠を含む昼寝をしていた人は、顔のネガティブ度が低いと評価した [25]。これら2つの研究では、研究デザインが異なっていたために、所見の違いが生じた可能性がある。具体的には、先の研究では、参加者は様々な内容の画像(血まみれの手足、針など)を見ていたのに対し、後者の研究では顔だけを見て評価していた。したがって、真昼間の昼寝は、感情の内容に応じて刺激に応じた効果があるのかもしれない。

昼寝は統合性を高めると同時に感情処理にも影響を与えることを考えると、この2つのプロセスが関連しているという仮説は妥当である。言い換えれば、(シナプス恒常性仮説[77]の文脈で議論されているように)睡眠中に減少するとされるシナプス負荷も感情負荷を減少させるのではないだろうか?もしそうだとすれば、脱力剤を投与することで、今後の出会いの際に、より良い感情の調節が可能になるかもしれない。しかし、私たちの知る限りでは、これら2つのメカニズムを結びつけた研究はまだなく、記憶と感情処理の両方を調査した私たちの研究では、これらの要因の間に相関関係は見出されなかった[80,82]。

3. 頻繁な昼寝は否定的な結果と関連している

3.1 頻繁な昼寝は健康上の負の結果を予測する

上述の昼寝の利点とは対照的に、頻繁な習慣的な昼寝(「本態的な昼寝」)は、高血圧[83]、微小血管疾患[26]、うつ病[28]、糖尿病[84]、骨粗鬆症[85]、機能制限[86]、一般的な医学的罹患率[27]、死亡率の増加[87]、および認知機能の低下[5]など、その後の多くの否定的な転帰と関連している。これらの関連は主に高齢者で確認されているが、中年期 [26,83] および若年成人 [89] にも存在する。

これらの関連性の予期せぬ性質を考えると、仮眠と健康不良との間の方向性を調べることは非常に重要である。ここでは、仮眠と死亡率および認知機能の低下の両方との関連性に特に焦点を当てる。

3.1.1 本質的な昼寝と死亡率

頻繁な居眠りと死亡率との間の因果関係をプロスペクティブに調査することは不可能であるが、この関係を解明しようと試みた研究がいくつかある。この関連性は、過剰な睡眠そのものによるものではなく、代わりに過剰な覚醒が原因ではないかと考えられている。朝の起床時間は血圧、心拍数、および血小板凝集性の上昇に対応しており [90]、これは覚醒時に起こる交感神経系の再活性化に起因する可能性がある [91]。この上昇に反応して、血管剪断ストレスと心筋酸素要求量の両方が増加し[66]、心血管系イベントの発生率が上昇する。したがって、午後の昼寝は第2の覚醒の機会を提供し、したがって心血管イベントが発生する第2の機会を提供すると提案されている [87]。

この仮説を支持しているのは、頻繁に昼寝をするが心筋梗塞(心臓発作)の既往歴がある人は、死亡率のリスクが増加していないということである [87]。これらの患者はβ遮断薬やアスピリン(どちらも心臓に好ましい効果をもたらす)を定期的に服用している可能性が高く、知らず知らずのうちに昼寝誘発性心疾患のリスクを低下させている可能性が示唆されている [93]。さらに、血圧と心拍数は睡眠時間が長くなると直線的に低下する[94]ので、睡眠時間が長くなると起床時の血圧/心拍数の上昇が大きくなるというのはもっともなことである。この仮説は、長時間の昼寝が特に危険であると思われる理由を説明するだろう [5,27,85]。

頻繁な昼寝と夜間睡眠時間の長さは、心血管イベントのリスクを高める他の多くの転帰とも関連している。具体的には、長時間の昼寝をする中年成人では、メタボリックシンドロームのリスクが増加していた [95]。同様に、もう一つの心血管イベントの危険因子である糖尿病の発症率は、習慣的な昼寝をしている人の方が高い[84]。したがって、仮に昼寝が理論的に悪い転帰を引き起こしていたとすれば、メタボリックシンドロームや糖尿病を介して間接的に心血管系に影響を与えている可能性がある。仮眠と心血管イベントとの間の方向性はまだ不明であるが、これらの他の否定的な転帰の存在は、さらなる研究の機会を与えてくれる。

3.1.2 本質的な仮眠と認知機能の低下

認知機能の低下と本質的な昼寝の関連性は、死亡率と昼寝の関連性とは逆の因果関係の方向性が先行して見られてきた。つまり、昼寝が有害な要因であるというよりは、関連する要因の副産物であると予測されているのである。例えば、加齢に伴う脳の完全性の変化が眠気を引き起こし、それが居眠りを誘発すると考えられている。初期の認知機能の低下、特に脳幹における脳損傷と神経原線維のもつれ [96] は、適切な睡眠/覚醒の維持に必要なコリン作動を変化させる [97]。同様に、オレキシン作動性、ドーパミン作動性、コリン作動性、ヒスタミン作動性、ノルアドレナリン作動性、セロトニン作動性などの覚醒活性細胞の加齢に伴う損失および/または機能低下は、脳の完全性の加齢に伴う変化によって引き起こされる[98]。したがって、脳の完全性と機能の低下は、睡眠傾向を高め、その後昼間の居眠りを増加させる可能性がある。

脳の完全性の低下が居眠りに寄与している場合、より深刻な脳の低下は、より大きな眠気につながるはずである。逆に、眠気が強い人は最も認知機能が低下しているはずである。実際、日中の眠気を自己申告した健康な高齢者では、注意力に依存しない課題(例えば、反応時間課題ではなく空間的方位課題)を含め、さまざまな認知課題でのパフォーマンスが低下している[99]。さらに、日中の眠気を訴える高齢者は、3年後に認知症と診断される可能性が2倍であり[100]、睡眠傾向が高い認知症患者(軽度中等度アルツハイマー病患者)は認知テストの成績が悪い[101]。これらの結果は、眠気や居眠りが高齢者の認知機能低下の結果である可能性を示唆しているが、これらの要因間の方向性はまだ不明である。

3.1.3 夜間睡眠の役割

頻繁な昼寝は、単に夜間の睡眠不足を反映しているだけかもしれない。もしそうであれば、結果的に頻繁な昼寝よりも、夜間の睡眠不足の方が負の結果を生んだり、悪化させたりする可能性がある。確かに、夜間の睡眠時間が短いことは、認知機能の低下[102]や死亡率[103]など、多くの好ましくない健康上のアウトカムと関連しており、睡眠の質の低下は、その後の昼間の居眠りの増加[104]につながる。しかし、この仮説に反して、多くの研究では、夜間睡眠時間の長さを統計的に制御したり、睡眠不足の人を分析から除外したりしている[26,84,89]。それにもかかわらず、これらの研究では総睡眠時間および/または睡眠効率のみを考慮しており、睡眠構造(すなわち、睡眠ステージング)は考慮されていない。浅い睡眠の一晩の質は深い睡眠の一晩とは著しく異なるため、夜間の睡眠不足が仮眠と病気の間の媒介因子となる可能性がある。

3.1.4 考慮すべきその他の要因

日常的な身体活動や薬の使用など、他の健康要因も昼寝行動に寄与する可能性がある。定期的な身体活動は身体の健康を維持するために非常に重要であり、昼寝を頻繁にする人は、昼寝をしない人に比べて身体活動が少ないと推測される。しかし、複数の研究では、そうではないことが示唆されている:昼寝をする高齢者は、昼寝をしない人よりも運動に従事する可能性が高い [29,105]。薬物療法が日中の眠気を増加させるということも提案されているが、真昼間の昼寝の健康関連を調査したいくつかの研究では、薬物療法を受けている人を除外するかコントロールすることで、この仮説を否定している [28,29]。

睡眠障害も考慮しなければならない。睡眠時無呼吸は、夜間に呼吸が周期的に停止する障害である [106] が、本質的な居眠りと否定的な転帰を媒介することが示唆されている [26,83,85]。睡眠時無呼吸の有病率は高齢者で劇的に増加し、多くの障害[107]を悪化させ、認知機能の低下[81]を引き起こすか、または寄与することが示されている。睡眠時無呼吸の人は昼寝をする頻度も高く [110] 、昼寝と疾患との関連性は、基礎となる睡眠の乱れが原因である可能性がある。高齢者では未診断の睡眠時無呼吸の割合が高いことを考えると [111]、プロスペクティブな睡眠ポリグラフ検査なしではこの因子をコントロールすることは困難であり、この因子をさらに調査する必要がある。

3.2 新たな仮説。仮眠と炎症性媒介

細胞傷害や外来病原体に対する免疫反応である炎症が、頻繁な真昼間の仮眠とその後の健康状態の悪化との関係を媒介している可能性がある。睡眠は免疫プロセスの調節因子として知られており[112]、特にシエスタは病気に対する進化的な反応であると提案されている[113]。したがって、疾患や細胞傷害が存在する場合には、炎症を媒介するために真昼の昼寝が起こる可能性がある。

3.2.1 睡眠と炎症:双方向の関係

睡眠は免疫系[114]に影響を与え、潜在的にはグリンパティック系[115]を介している。その結果、不眠症や未治療の睡眠時無呼吸など、睡眠が乱れている人は、免疫系の変化や慢性炎症、つまり非特異的な免疫反応を起こす傾向がある[116]。一方、免疫系は睡眠を調節する。2つの別々の免疫カスケードを介して、炎症は日中の眠気を引き起こす[112]。1つの経路では、IL-1αは免疫回復に備えるために体温を上昇させる [117];体温の上昇は代謝的にコストがかかる。NREM睡眠中のエネルギー消費が覚醒およびレム睡眠と比較して低いことを考えると [118]、NREMの大部分を持つことは免疫誘発性回復に有利である。したがって、睡眠は、エネルギー保存の手段として、この代謝/温度上昇に応答して発生する[112]。特筆すべきは、日中の昼寝、特に高齢者ではNREMが豊富であることである [10] (図1) したがって、このような増加したエネルギー需要に対応するためには最適であるかもしれない。

日中の昼寝と炎症との関連は曖昧である。一方で、日中の昼寝は、睡眠制限による実験的な免疫異常の後の免疫(IL-6)の回復に有益である[119]。昼寝もまた、夜行性睡眠と協調して働くことで免疫回復を促進する。具体的には、睡眠遮断後、その後の夜行性睡眠では回復に十分でないことがあり、免疫サイトカインをベースラインレベルに戻すためには、昼寝と夜行性睡眠の両方が必要である[120]。したがって、昼間の仮眠は、夜行性睡眠が提供する以上の免疫回復を促進するための効率的な方法である[121]。

一方で、日中の頻繁な昼寝は、若年者[89]と高齢者[122]の両方の集団において、免疫学的に負の結果(例えば、炎症の増加)と関連している。しかし、これらの一見矛盾した所見にもかかわらず、これらの所見は相互に排他的なものではないかもしれない。睡眠不足の後に発生した急性炎症は、短時間の仮眠またはその後の複数回の仮眠で調節できるが、病気や病気によって引き起こされる可能性のある慢性炎症は、睡眠で調節するには重症化しすぎている可能性がある。それにもかかわらず、体は再び正常化を試みるために日中の睡眠を誘発することがある。このように、日中の昼寝は、自然主義的な設定では、炎症の増加に反応して起こるかもしれない。

3.2.2 昼寝、炎症、および負の結果

我々は、本質的な昼寝、炎症性負荷、および健康状態の不良な転帰の間には三者間の関係があることを示唆している。高齢者では、加齢に伴う免疫変化や共存疾患(高血圧など)が慢性炎症レベルを上昇させる。上述の2つの経路の結果として、炎症が高い人はより頻繁に昼寝をするようになる [89,122]。場合によっては、炎症性マーカーを正常レベルに戻すためには、複数回の睡眠が必要である [120]。このように、慢性的な炎症が存在する場合、日中の眠気が再発する可能性があり、その結果として昼寝の頻度が高くなる可能性がある。

並行して、炎症性負荷の上昇は、認知機能の低下や死亡率を含む多くの否定的転帰の危険因子である。例えば、インターロイキン-6および他のいくつかの炎症性マーカーは6年後の認知機能を予測する [91]。同様に、炎症性負荷は心臓発作や脳卒中のリスク増加を予測する[92]。したがって、炎症の上昇は健康状態の悪い転帰の危険因子であり、日中の眠気や居眠りも誘発する。このことを考えると、炎症が頻繁な居眠りとその後の健康状態の悪化とを結びつける媒介因子である可能性がある。

この仮説を裏付ける証拠が次々と出てきている。まず、夜間睡眠時間と健康不良との関連性に焦点を当てた研究では、炎症性負荷と他のいくつかの生活様式因子をコントロールすると、短時間および長時間の睡眠時間と死亡率との関連性が減衰した [14]。さらに、縦断的コホートを用いて、炎症性疾患を有する個人においてのみ、頻繁な昼寝が認知機能の低下と8年後の死亡率の両方を予測することを発見した[未発表の結果]。このことは、昼寝自体は有害ではなく、炎症が昼寝と健康状態の悪化の両方に先行している可能性を示唆しているが、この仮説を確認するためには、前向きな調査が必要である。

3.3 昼寝のパラドックス

上で述べたことを考えると、文献の中にはパラドックスが存在する:昼寝は認知的健康と身体的健康に有益であると同時に有害でもあるようである。我々は、これらの一見矛盾した知見を詳しく説明するために、いくつかの説明を提案する。

第一に、昼寝の急性効果を調査しているよく管理された経験的研究では、昼寝のマイナス効果を同時に検出していないか、探していない可能性がある。したがって、これらの研究では有益な効果と否定的な効果の両方が存在している可能性があるが、それらは検出されないままである可能性がある。さらに、これらの研究では、大規模コホート研究で明らかになる効果を検出する統計的な力がないかもしれない。この可能性に対処するために、今後の研究では複数の従属変数を調査することになる。

第二に、慢性的な昼寝(すなわち、何ヶ月または何年にもわたって頻繁に昼寝をすること)と急性的な昼寝(すなわち、十分に管理された環境での一回の昼寝)とは異なるため、所見の不一致が存在する可能性がある。この状況は、睡眠不足と睡眠制限に匹敵する;実験室での一晩の睡眠不足は、何年にもわたる慢性的な急性睡眠不足とは比較にならない。このように、慢性的に昼寝をする人は、検出できない、あるいは短期的には存在しない累積的な負の影響を経験する可能性がある。この仮説に対処するためには、健康と認知の測定値と合わせて客観的な測定値(例えば、アクチグラフィ)を使用して、定期的に昼寝の頻度を追跡することが考えられる。

第三に、睡眠とは関係のない特性が、昼寝が各個人にどのように影響を与えるかに影響を与える可能性がある。例えば、健康に対する昼寝の悪影響は加齢とともに増加する可能性がある。これは、昼寝と否定的な結果を結びつける所見が、主に高齢者集団で確認されている理由を説明することができる。しかし、昼寝によるプラスの効果は年齢とともに変化しないため、この年齢関連の仮説は推測的なものであり、現在の文献では支持されていない [10]。

次に、上述の研究の大部分は、Broughton & Dinges [2]によって当初提案された昼寝の「タイプ」を考慮に入れなかった(表1)。例えば、回復期の昼寝の方が食欲期の昼寝よりも健康に有益である可能性はあるが、このような区別はほとんど行われていない。同様に、前向きな調査では、昼寝の習慣性(すなわち、個人の典型的な昼寝の習慣)はほとんど考慮されていないが、最近のエビデンスでは、昼寝の習慣性が昼寝と認知の関係を緩和することが示唆されている[31,123]。今後の研究では、昼寝タイプと昼寝習慣性の両方を考慮に入れることで、昼寝とその後の結果との関係についてより深い洞察が得られるかもしれない。

表1 昼寝の種類[2]

昼寝タイプ 定義
回復 睡眠不足のため
予防 睡眠喪失に備えて
食欲 楽しむために
フルフィルメント 睡眠の必要性の増加による(発達中)
エッセンシャル 病気や炎症性の負担のため

最後に、これまで議論されてきたように、昼寝自体は有害なものではなく、既存の健康問題や典型的な加齢に伴う脳や身体の衰えの副産物や副作用である可能性がある。議論された文献に基づいて、これが最も妥当な説明であると考えている。しかし、この考え方を確認するためには、前向きな調査が必要である。

4. 一般的な結論  昼寝は処方されるべきか?

健康な若年者では、真昼間の昼寝は観察的に有益である。真昼間の睡眠は、実行機能を高めながら眠気を最小限に抑えることができる [7]。昼寝はまた、記憶の統合 [10]、その後の学習 [19]、感情の処理 [21]を促進し、さらに身体的な利点も提供する [119]。情緒的または認知的介入を必要とする若く健康な集団では、昼寝が処方される可能性がある。

一方、高齢者では、上記で説明した真昼間の昼寝の明らかな利点とは対照的に、過度の昼寝は否定的な転帰と関連している。しかし、真昼間の昼寝が有害であることを示唆する直接的な証拠はない。本質的な昼寝が合併症の誘発に因果関係があるとは考えにくいが、このように断定的に断定するのは時期尚早かもしれない。したがって、この集団に昼寝を処方するのも時期尚早である。将来的には、仮眠と否定的転帰との関連性や炎症性マーカーとの相互作用に焦点を当てた研究が、方向性の解明に役立つであろう。

ハイライト

  • 昼寝は認知と情緒の健康を促進する。
  • 頻繁な昼寝は高齢者の健康上の負の転帰と関連している
  • 炎症が頻繁な仮眠と健康状態の悪化との関連を仲介する可能性がある
  • 文献の矛盾と今後の研究の推奨について議論する
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