睡眠は普遍的で、抗しがたい、そして異質なものである。 哺乳類では、睡眠は伝統的に非急性眼球運動（NREM）1～4段階と急速眼球運動（REM）段階に分けられ、それぞれ脳活動の明確なパターンを持っています。 具体的には、低速で同期したデルタ波、スピンドル、孤立性陰性偏向がNREM睡眠を規定し、緊張性で高速、非同期性の活動がREM睡眠を規定する。 脱分極した「オン」状態と過分極した「オフ」状態を持つ二安定した神経細胞活動パターンはデルタ波を生じさせ、NREM睡眠が記憶の定着（Battagliaら、2004）およびシナプスの恒常性（TononiとCirelli、2014）に機能することを可能にすると考えられています。 一方、レム睡眠中の活動パターンは、この段階を記憶の安定化（Li et al., 2017）および統合（Sterpenich et al., 2014）に適していると考えられている＜9286＞＜150＞最近の証拠は、以前考えられていたほど、行動は象徴的な神経活動プログラムや機能で脳全体の状態に容易に分離可能ではないことを示唆するものであった。 その代わりに、神経細胞の同期と神経調節の超日常的なサイクルは、局所的な脳活動が不均一であり、グローバルなパターンから逸脱し得る間、一般的で脳全体の影響を及ぼす可能性がある。 例えば、NREM睡眠中の局所活性化（Nobili et al., 2011）や覚醒脳における徐波活動（以下、デルタレンジ活動）（Vyazovskiy et al., 2011; Quercia et al., 2018）や、REM睡眠中のマウス一次皮質（Funk et al., 2016）などが記録されており、これらのトピックに関する詳しいレビューとしてはSiclari and Tononi（2017）を参照されたい。 このように、人間の睡眠を少数の識別しやすい段階に分けることは便利ですが、現実ははるかに複雑である可能性があります。 実際、いくつかの疑問に対処する必要がある。 ヒトもマウスのように、レム睡眠中に局所的なデルタ波があるのだろうか？ もしそうなら、この波はNREM睡眠中に観察されるものと構成的に同じなのか？ デルタ波は覚醒状態によって同じ機能を果たすのか、それとも異なる機能を果たすのか？ また、NREM睡眠とREM睡眠の区別は曖昧になっているのだろうか？ これらの疑問の多くは、Journal of Neuroscienceに掲載されたBernardiら（2019）の最近の知見によって回答されています
高密度脳波計を用いて、Bernardiら（2019）は、最近マウスで示されたもの（Funkら、2016）と同様の、REM睡眠中の領域デルタ波が人間にあるかどうかを判断しようと努めました。 実際、彼らはレム睡眠中に発生するデルタ波の2つのグループを区別した：内側-後頭部領域で記録される、NREMとレム睡眠の両方に存在する遅い（<2 Hz）波と、レム睡眠限定の速い（2.5-3 Hz）、前中央/後頭側部の「のこぎり波」であった。 これらのうち、内側-後頭葉のδ波は、REM睡眠中に観察された場合、しばしば孤立し、低振幅で、一次視覚野に局在していることが判明した。 ノコギリ波はバースト的に出現し、高振幅で、REM睡眠中の増加に伴って発生した。 神経細胞活動の低下に関連するNREM睡眠様の内側後頭波とは異なり、ノコギリ波は高周波ガンマ活動と正の相関があり、したがって皮質的に「活性化」すると考えられた。
レム睡眠中に脳の特定の領域で伝統的にNREM睡眠の構成要素とみなされているリズムの観察により、睡眠が均一な脳全体の方法ではなく、局所的に作動するかもしれないという証拠が構築されている（Siclari and Tononi、2017）。 このような局所的な睡眠は、準グローバルな状態特異的な影響や活動によって伴われたり導かれたりすると推測される。 すなわち、おそらくNREM睡眠は、すでに全睡眠時間の大半を占めると考えられており、REM睡眠によってその特質の一部が周期的かつ局所的に中断されるにもかかわらず、一晩中完全にオフになることはないのである。 あるいは、デルタ波など、従来NREM睡眠を特徴付けると考えられてきた活動は、段階特異的ではなく、REM睡眠中に局所的に作用するため、これらの段階の区別があいまいになっているのかもしれない。 いずれにせよ、覚醒状態は、従来、段階別活動パターンと考えられてきたものの検出のみによって区別されるべきではないことは明らかである。 むしろ、脳波の純スペクトルパワーや眼球運動や筋緊張の変化などの周辺生理指標こそが、NREM睡眠とREM睡眠を定義し識別する際に使用されるべき指標なのである。
レム睡眠中のNREM睡眠様、内側後頭デルタ波の検出は、活性化、のこぎり波デルタバーストと並んで、定義されたスペクトルバンド内で動作する波形が単一の覚醒状態に限定されず（Siclari and Tononi, 2017）、構造と機能において完全に均質ではないことを示す研究を補足するものである（Siclari et al, 2014). レム睡眠で発生する場合、内側-後頭部とノコギリ歯のデルタ活動は、NREM睡眠のデルタと同様の機能を実行しているか、レム睡眠に特有の未知の機能を実行しているか、より一般的に睡眠保存で動作しているかもしれない。
NREM睡眠中、デルタ範囲の脳活動はシステム記憶の統合（Maingretら、2016）、シナプス恒常性（Tononi and Cirelli、2014）および感覚切断（Funkら、2016）に関与している。 Bernardiら（2019）が観察した内側-後頭葉のデルタ波は、レム睡眠において同等の機能を果たすかもしれない。 レム睡眠中の緊張性神経活性化はシナプスを強化し（Liら、2017）、連合を形成するかもしれないが（Lewisら、2018）、コリン作動性トーンの上昇は海馬-新皮質の対話を乱し、この状態でのデルタ波がシステム統合機能を果たすことを禁止していると思われる（Gais and Born、2004年）。 さらに、NREM睡眠におけるデルタ域の活動は、海馬のリップルおよび視床皮質スピンドルに脱分極アップステートを位相ロックさせることにより、皮質下領域から皮質局所へのシステムレベルの記憶情報の伝達を促進すると考えられる（Maingret et al.、2016）。 記憶再活性化に関連するリップルとリップルを運ぶスピンドルのNREM睡眠への相対的な閉じ込めは、REM睡眠で観察されるデルタ波がシステム統合機能を提供していないという考えを補強する。 仮に領域間対話が起こったとしても、一次皮質のデルタレンジ活動（Funk et al., 2016; Bernardi et al., 2019）は信号伝播を妨げ（Massimini et al., 2005）、記憶が通常存在する一次皮質の下流の領域への接続の統合的統合を妨げかねない（Binder et al., 2009）＜9286＞＜150＞情報はシナプス強化により覚醒中にコード化される。 強化されたシナプスは活性化されやすく、さらに強化されるため、これらの結合は飽和に対して脆弱になる。 NREM睡眠中、デルタスペクトルの活動は強化されたシナプスの適応的な再正規化を引き起こすと考えられている（Tononi and Cirelli, 2014）。 しかし、レム睡眠中のデルタ活動のピークが、一般的に記憶保存に関連しない低次の皮質領域（Bernardi et al., 2019）に制限されていることから、この状態におけるデルタ波の主要な機能がシナプスの恒常性であるとは考えにくい。 したがって、システム記憶の統合とシナプスの再正常化は、NREM睡眠で観察されるものと比較して、REM睡眠におけるデルタ波の顕著な機能ではないと考えられる＜9286＞＜150＞NREM睡眠中、視床皮質リレーの抑制とデルタ波のオフ状態は、脳を外界から切断すると考えられる（ルイスら、2015；Siclariら、2018）。 Funkら（2016）は、レム睡眠中に一次感覚野ではなく二次感覚野で観察されるデルタ域の活動が、レム睡眠中にこの切断が持続するように動作することを示唆している。 レム睡眠中のヒトとネズミの一次視覚野に存在する非活性化デルタ波は、視覚刺激と活性化波形が過剰な覚醒と行動状態遷移を誘発するのを防ぐかもしれない。 そのような活性化波形には、後述するノコギリ波（Bernardi et al., 2019）およびポントジェニキュロ後頭（PGO）波（Stuart and Conduit, 2009）が含まれるかもしれません。 このように、内側-後頭蓋デルタ波は、レム睡眠中に再活性化、強化、弱化、統合される記憶が、微覚醒や覚醒が頻繁に起こる場合のように、外部環境によって偏ったり汚染されないようにする可能性があります
鮮やかで没入感のある現象的な体験は、ヒトにおけるレム睡眠の特徴であると言えます。 夢の豊かさは、緊張性皮質の活性化に一部依存しており、このことは、NREM睡眠における反復的なオフ状態が意識的経験を減少させ（Siclariら、2018）、夢の簡潔さを引き起こすという観察によって証明される。 では、一次視覚野にデルタ波が存在する場合、レム睡眠中の夢のイメージはどのように鮮明なのでしょうか。 夢はしばしば大脳皮質の高次のマルチモーダル領域に局在し、これらの領域で低デルタパワーが付随して発生するが（Siclariら、2017）、低次の視覚領域も関与しているとされている。 人間以外の種で観察される活性化PGO波は、夢のイメージの脳内基質として提案されている（Stuart and Conduit, 2009）。 Bernardiら（2019）が記載したノコギリ波デルタバーストは、PGO波に類似しており、おそらく人間の相関関係であると言われている。 したがって、これらのデルタ波は、ヒトのレム睡眠の最も決定的な属性の1つである夢に直接関連している可能性があります
ヒトのレム睡眠中の局所デルタ活動を実証することによって、Bernardiら（2019）は、ステージ離散活動を有するグローバルに同質の睡眠段階の概念に対する新しい証拠を提供しています。 これらの発見は、睡眠は大部分が局所的であり、デルタ波などの関連する活動は、かつて信じられていたほど、構造と機能において一枚岩ではなく、また単一の脳全体の状態に特異的ではないことが多いことを示す文献の増加に寄与しています。 これらの発見は、睡眠科学にとってエキサイティングな瞬間であり、NREM睡眠とREM睡眠の区別や重複、またREM睡眠デルタ波の役割についてさらに探求する将来の研究の前触れとなりました」
脚注
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編集注：最近のJNeurosci論文の短いレビューは、学生や博士研究員によってのみ書かれ、論文の重要な発見と追加の洞察や解説が要約されます。 ハイライトされた論文の著者がJournal Clubに対して回答を書いている場合、その回答はJournal Clubを閲覧することで確認することができます（www.jneurosci.org）。 ジャーナルクラブ論文の形式、レビュープロセス、および目的についての詳細は、http://www.jneurosci.org/content/jneurosci-journal-clubをご覧ください。
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この研究は、Jeanne Timmins Costello賞、Joan and Warren Chippindale優秀学生賞、およびJ・J・Lへの大学院生奨学金によって支援されています
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著者は、競合となる金銭的利害関係はないことを宣言しています。
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