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睡眠中、脳は大きく目覚めている、学習する

By Tara Haelle

2022年7月27日 - 物忘れがひどい？最近、名前と顔を一致させるのに苦労していますか？それは、必ずしも体調が悪いとか、思考力が衰えているということではありません。単に睡眠が足りていないだけかもしれません。

睡眠が関係記憶（物、場所、人、出来事などを関連付ける脳の能力）に不可欠であることは、以前から研究者により知られていました。しかし、睡眠中にどのようなことが起きて、記憶が正しく結びつけられるのかについては、これまで明らかにされていなかった。

カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者2人は、これを明らかにするため、脳の視床と皮質のコンピューターモデルを作り、人工的に覚醒状態と深い睡眠をとったときのこれらの部位の活動を調査した。

コンピュータによるモデル化の訓練では、研究者たちは、ニューロンの活動状態に応じて、ニューロン間の結合を強めたり弱めたりした。まず、覚醒状態のモデル化されたネットワークに、A+BやB+Cのように、あるものと別のものを直接関連付ける訓練を行った。

次に、深い眠りの間に、ネットワークがどのようにしてA+Cのような間接的な関連付けを行うかを観察した。研究成果は、今月、『The Journal of Neuroscience』誌に掲載された。

研究チームの一員であるマキシム・バジェノフ博士は、「間接的なつながりが生じるのは、A、B、Cに関連するニューロンがすべて近い順番で発火するためで、スリープ・リプレイと呼ばれ、3つのニューロン間につながりができる」と説明している。

「したがって、睡眠後、Aなどのいずれかのグループを活性化すると、BやCなど他のすべての関連するグループが活性化されるのです」と、同教授は準備書面において述べている。

視床は、感覚的な合図を拾って意味を理解する脳の部分であり、大脳皮質は記憶、学習、意思決定に不可欠な部分である。私たちの神経細胞は、起きているときにも感覚的な入力を受け入れていますが、大脳皮質がその日の入力を理解するのは、深い眠りのときです。その際、脳は徐波と呼ばれる電気活動を繰り返している。

シナプス可塑性とは、神経細胞が互いにコミュニケーションをとるための活動であり、脳が記憶を作成、変更、削除するための主要な手段である。

このコンピュータベースのモデルは、主に、脳内の関係記憶の仕組み、すなわち、一見無関係に見える情報を脳がどのように結びつけているのかを理解するのに役立った。また、統合失調症や自閉症スペクトラム障害など、記憶に影響を及ぼす特定の神経学的・精神医学的疾患を持つ人々において、何がうまく機能していないかも明らかにした。

この結果は、これらの疾患を持つ人々の徐波睡眠を改善する方法を見つけることで、脳がこれらのつながりを作り出し、記憶や関連付けに関する課題全般を改善できる可能性があることを示唆している。