眠っている間も覚醒中も脳の一部が小休止：睡眠と覚醒の新発見

Tokyoワシントン大学セントルイス校とUCサンタクルーズの研究者たちは、脳のある小さな部分が一時的に休息する一方で、他の部分が活発な状態を保つことができる現象を発見しました。また、その逆のことも起こることが分かりました。彼らは、大量の脳波データを解析するために高度なコンピュータプログラムを使用しました。

彼らが発見したのは次のようなことです。

• 眠りは、わずか数ミリ秒の神経活動のパターンで検出できる。
• マイクロナップは、脳の一部で起こる可能性があり、他の部分は目覚めていることもある。
• 逆に、全体として眠っているときにも、脳の小さな部分が目を覚ますことがある。
• これは、眠りと目覚めの状態が明確に分かれているという従来の考え方に挑戦するものである。

科学者たちは通常、睡眠と覚醒の状態を長時間持続する緩やかな脳波を観察することで特定してきました。しかし、新たな研究によれば、これらの状態はわずか数ミリ秒しか続かない高速なパターンによっても認識できることがわかりました。この発見はこれまでにない画期的なものです。脳研究において新たな方法を提供します。

デイビッド・パークスとエイダン・シュナイダーという博士課程の学生たちは、4年間にわたってマウスのデータを研究しました。マウスには、10種類の異なる脳の部位から活動を記録するヘッドセットが装着されていました。彼らは大量のデータを収集し、その分析にニューラルネットワークを使用しました。その結果、マウスが眠っているか目覚めているかを、ほんの数ミリ秒のデータから判別できることが判明しました。これは、以前は知られていなかった新たな高速な現象が起こっていることを示しています。

私たちは脳の活動についての考え方を変える必要があります。小さく速いパターンを通じて睡眠と覚醒の状態を特定することで、私たちが考えていたよりも脳は複雑であることがわかります。これは、神経発達障害や神経変性疾患の治療に役立つ可能性があります。

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これらの「フリッカー」は、理由もなくぼーっとしたり急に目覚めたりする瞬間を説明できるかもしれません。研究によると、マウスはフリッカーの間に動きが止まったり、体がピクッと反応したりすることが観察されました。同様の反応が人間にも見られるかどうか興味深いところです。

研究者たちはニューラルネットワークを使ってこれらの高速パターンを発見しました。従来のデータを除いてもモデルが学習できるかどうか確認したところ、学習可能であることがわかりました。これは、これらの高速パターンが睡眠を理解するために非常に重要であることを示しています。普通注目される遅い波は、これらの高速パターンを整理するための手助けをしているにすぎない可能性があることを示唆しています。

これらの活発な瞬間は、通常の睡眠パターンとは異なります。覚醒、浅い眠り、深い眠りといった典型的な段階に合致しません。この発見は、睡眠障害についての理解を深める可能性があり、脳研究において非常に重要となるかもしれません。

この研究により、脳が迅速に睡眠状態と覚醒状態を切り替えることができるという新たな理解が示されました。この発見は脳科学と医学にとって極めて重要であり、さらなる研究が必要とされています。