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医学医療系／国際統合睡眠医科学研究機構 櫻井 武（さくらい　たけし）教授

PROFILE

1993年筑波大学大学院医学研究科博士课程修了。1993年筑波大学基础医学系讲师、1999年筑波大学基础医学系助教授、2004年筑波大学大学院人间総合科学研究科助教授、2008年金沢大学医薬保健学総合研究科教授を経て、2016年より现职の筑波大学医学医疗系教授を务める。筑波大学国际统合睡眠医科学研究机构副机构长を务める。新しい脳の机能や作动メカニズムの解明を目指し、研究を进めている。

さらに睡眠が担う机能の解明へ

人は睡眠をとらずに生きることはできません。しかし一方で、昼间に活动している最中に
睡魔に袭われたり、夜间によく眠れず健康に支障をきたすなど、眠りは自分の意思で
コントロールできるものでもなさそうです。睡眠や覚醒を司っているのは脳の働き。
それらのモードを切り替えるスイッチは一つではなく、
脳内に张り巡らされた神経回路として存在していることが分かってきました。
その全容は、もうすぐ解明できそうなところまできています。

覚醒を维持するペプチドの発见

　1998年、新しいペプチド（アミノ酸がつながった集合体）「オレキシン」を同定したことが、睡眠研究を始めるきっかけとなりました。脳内にある未知の物质を网罗的に调べていく中で见つけたもので、当初は、このペプチドがどんな作用をするのか全く分かりませんでしたが、マウスに投与すると、とてもたくさん食べるようになることから、食欲に関係するのではないかと考えていました。しかし実际には、オレキシンの机能は覚醒を安定化させることでした。起きている时でなければ食べることはできませんし、お腹が空くと目が覚めます。その点では、食欲との関係も间接的に説明することができます。
　オレキシンの机能が分かってくると、世界中の研究者がこの分野に関心を持つようになり、睡眠と覚醒に関する研究は急速に进展しました。オレキシンが、神経细胞のうちのどこで作られ、どこに信号を送っているのか、つまり、睡眠と覚醒をコントロールするスイッチとなる神経回路が脳内のあちこちに存在していることが、次第に明らかになりつつあります。これらのピースをつなぎ合わせていくと、そのスイッチの全容が见えてくるはずです。睡眠?覚醒のスイッチはただ一つではなく、脳全体の作动モードを大きく切り替えるためのプロセスが必要なのです。

睡眠の役割

　私たちの脳は、寝ている间も活动しています。睡眠时は覚醒时とは别の活动様式で脳が机能しているのです。眠りの深さは、レム睡眠とノンレム睡眠の违いで説明されることが多いですが、そうではありません。睡眠の深さはノンレム睡眠の中にあるのです。脳が部分ごとにパッチワーク的に活动していると眠りは浅く、脳全体が均质に睡眠状态になると深い眠りに入ります。
　睡眠中は意识がなく、脳の机能も落ちていますが、それでもノンレム睡眠中の脳内では、情报の整理が行われています。起きている间に学习した膨大な情报を、フォルダごとに整理して阶层化し、不要なものを削除するような作业を自动的にやってくれています。どんなにたくさん勉强をしたり、运动や楽器の练习をしても、その后、睡眠をとらなければ、その知识やスキルは固定化されないのです。
　とはいえ、动物はなぜ眠らなければならないのか、睡眠、とりわけレム睡眠の根本的な役割はまだ完全には解明されていません。レム睡眠中は、全身の筋肉は弛缓していますが、脳は活発に活动しています。脳の活动に伴って、体が动いてしまわないように麻痺させるためのメカニズムがあるわけです。近年、哺乳类だけではなく下等动物も、レム睡眠とノンレム睡眠のような2种类の睡眠をとっていることが分かっています。どうして二つの睡眠状态が存在するのか、その谜が解ければ、睡眠障害などの病気の治疗にもつながるはずです。

体内时计と睡眠

　体内时计も睡眠のスイッチと密接に関わっています。体内时计はほぼ24时间のリズムで动いていますが、毎朝、日が昇る、すなわち光を浴びることでリセットされます。ところが、照明を使ったり、布団に入ってからも携帯电话の画面を操作するなど、夜间でも明るい中で过ごしていると、体内时计は、时间が间违っていると判断して、时间を后ろへずらしてしまいます。平均的には、朝日を浴びてから约16时间后に、最初の睡眠のスイッチがオンになって、眠りの体制が整えられていきますが、时计がずれていると、そのスイッチがうまく入らず、眠ることができなくなります。逆にいうと、このスイッチが入る前はなかなか寝付けないわけで、早起きをするために早く寝ようとしても难しいのはそのためです。
　夜间の明かりや飞行机での长距离移动などは、当たり前のことのように思えますが、人类の进化は、まだこういったライフスタイルには适応していません。そのため、适切な眠りができない时には、薬を使うなどの対処が必要になるのです。

可视化される脳の働き

　脳内での情报伝达を担っているのはシナプスです。その一つひとつがどのような挙动をしているかを探ることは、脳の活动を知る上でとても重要です。シナプスは固定された构造ではなく、必要に応じて生まれたり消えたりし、形状や机能もどんどん変化しています。脳の微细构造から见れば、昨日の私と今日の私は违うのです。
　そのようなシナプスの様子は、二光子顕微镜を用いて観察することが可能です。10年ほど前に开発されたもので、これによって、生きたままのマウスの脳内を、シナプス1个のレベルで见ることができるようになりました。さまざまな行动をする前后で、特定のシナプスを追跡してみると、全く异なる状态になっていることも明らかになっています。睡眠も大脳皮质のシナプス构筑に大きく影响を及ぼします。
　こういった顕微镜や分析装置、神経细胞を操作したり遗伝子を改変する技术は、研究の进展に欠かせません。最新テクノロジーを駆使して、睡眠中に脳が行っている働きを、シナプスレベルでより详しく调べていくことが目下のテーマです。

睡眠研究のその先へ

　最近は、睡眠?覚醒からさらに进んで、冬眠についての研究にも取り组んでいます。冬眠のパターンは动物によっていろいろですが、何ヶ月も寝たままというのはほとんどなく、数日间眠って、少し起きて、また寝る、というようなことを繰り返しています。冬眠は、睡眠とは全く异なる状态ですが、定期的に覚醒しなければ、栄养や免疫などに不都合が生じるのかもしれません。そう考えると、両者の间に関连性があることは确かです。
　マウスに関しては、体温と代谢を制御して冬眠状态を诱导する神経回路を発见しています。これによって、人為的に冬眠期间をコントロールすることも可能です。そうなると、人间の冬眠もできそうに思われます。実际、2030年代には火星に移住しようという计画もあり、それには人工冬眠が必要ともいわれています。ですから、あながち空想の世界でもありません。宇宙空间を移动する际の冬眠は、その间の食料や酸素、生命维持装置を必要最低限に抑えるために不可欠です。また、宇宙での隔离状态で生じるメンタルの问题も、冬眠していれば回避することができます。冬眠からの覚醒方法など、まだまだ课题はありますが、いずれは実现できると考えています。
　神経科学では、体のダイナミックな動きに注目することが多く、睡眠のような動きの少ない現象は、かつては研究の対象になりにくいものでした。しかし実際には、睡眠中も脳はさまざまな活動をしており、覚醒中の行動とも強く関連しています。睡眠?覚醒のスイッチが解明された先にも、まだま だ研究の種は尽きません。

筑波大学 国際統合睡眠医科学研究機構 櫻井／平野研究室

脳内において神経细胞がさまざまな情报のやりとりを行う际に関わる物质のひとつ、神経ペプチドに着目した研究を行う。新しい神経ペプチドを探索し、その详细な机能を明らかにすることを通じて、未知の脳の働き、とりわけ、睡眠?覚醒制御、体内时计、能动的低代谢（冬眠）などのメカニズム解明を中心にした研究テーマに取り组んでいる。
（研究室鲍搁尝: ）