日中の運動後は使った側の脳ほど深く眠る？睡眠時間と局所の脳波を分けて読む

日中に運動した夜、使った側の脳だけ深く眠るのだろうか。動作を学んだ後の局所的な徐波活動、睡眠全体の深い段階、翌日の上達を分けて研究を読む。人と動物の実験、変化が出なかった試験も比べ、脳波の増加を運動量や睡眠時間の目標へ置き換えないための見方を示す。

右手で慣れない動きを繰り返した日。練習を終えても、指先だけはまだ動作の順序をなぞっている気がする。今夜は、その手を使った側の脳ほど深く休むのだろうか。

答えの芯は、動作を学んだ後の睡眠では、脳の場所によって遅い脳波の活動が変わることがある、である。学習に使われた領域が、その後の眠りの脳活動に関わるという人の研究があり、ラットでは練習した前脚と反対側の運動に関わる領域で局所的な増加が観察されている。ただし、体の右側を動かせば人の左脳全体が深く眠る、という単純な対応ではない。[8][13]

さらに、局所の脳波が増えること、長く眠ること、翌日に動作が上達することは別の結果である。人の課題実験では、翌日に学習の成果が残らなかった条件でも局所の徐波活動は増えた。日中の努力が夜の脳に反映される可能性と、よく眠れたという採点は分けて考えたい。[11]

「深い睡眠」は時間と脳波で意味が違う

まず、徐波活動とは、脳波の中のゆっくりした揺れの活動を指す。動作課題を扱った研究では、周波数が4ヘルツ未満の遅い振動として説明されている。目が覚めていた時間に伴って増え、睡眠とともに減る性質があり、眠りの調節を考える手がかりにされている。[11]

一方、徐波睡眠は睡眠の段階として捉える言葉である。段階にどれだけの時間いたかを調べるのと、その間にどの場所で遅い脳波がどれほど現れたかを調べるのでは、見ている尺度が違う。日中の反復運動を調べた試験でも、徐波睡眠と徐波活動は別々の結果として報告された。[10]

同じ夜を、時間割と地図で眺める違いに近い。時間割なら深い段階が夜のどこにあるか、地図なら脳のどの領域が活動に関わるかが問いになる。この区別があるため、睡眠時間の長短だけで局所の変化を説明したり、局所の変化だけで夜全体の満足度を決めたりはできない。[8][10]

実際に、睡眠の段階と徐波活動が同じようには動かなかった試験がある。高齢者を対象とした無作為化比較試験の二次的・探索的解析では、マインドフルネスを用いる不眠への介入と、睡眠衛生教育と運動を組み合わせた介入が比較された。解析できた人数はそれぞれ48人と46人で、介入は毎週2時間の集まりを8週間と日々の実践から成っていた。高齢者の結果であり、18〜39歳の女性に同じ変化が出るかは、この比較だけでは判断できない。[4]

自分で評価する睡眠の質は両群で改善した。睡眠衛生教育と運動の群では深い睡眠段階のN3が増えた一方、徐波活動と、その夜の中での減り方には、時間の経過や群の違いによる有意な差がなかった。深い段階が増えたという結果を、そのまま徐波活動の増加と言い換えることはできないのである。[4]

この試験は運動だけを取り出した比較ではない。教育や日々の実践を含むため、改善をすべて運動に帰す読み方も避けたい。ここで受け取れるのは、睡眠の質という日常語を研究の指標へ分解すると、それぞれの動き方はそろわない、という具体例である。[4]

使った場所が夜に変わる、という根拠を読む

局所睡眠という考え方は、脳全体を均一な塊として扱わず、起きている間の活動に応じて場所ごとの睡眠中の活動を考えるものだ。若年者と高齢者が動作を学んだ後の昼寝を調べた研究は、学習に関わった領域が、その後の睡眠中の振動活動に寄与するという見方を支持している。若年者と高齢者を比較した結果であり、18〜39歳の女性だけの反応を示す結果としては読めない。[8]

この研究では、画面上の刺激に反応する課題の際の脳活動と、個人の脳の構造を調べ、昼寝中には多数の電極を使って脳波を記録した。脳波を頭皮の上で眺めるだけでなく、その活動が脳のどの領域から来ているかを推定した点に特徴がある。単に手を動かした回数を数えた研究ではない。[8]

高齢者では、若年者と比べ、左側に偏りのある運動関連の領域群などでデルタ帯の活動が低かった。デルタ帯は、ここで注目する遅い脳波の帯域である。ただし変化に関わる場所は運動関連領域だけではなく、運動以外に関わる領域にも及んだ。結果を「動かした筋肉の担当場所だけが眠る」と狭めるのは正確ではない。[8]

しかも、眠る前の脳活動と睡眠中の活動の関係は、年齢によって方向が違っていた。若年者では負の関係、高齢者では正の関係または関係がない場合があった。昼に活動した量を、そのまま夜の波の大きさへ足し算する模型では捉えきれない。年齢や脳の構造も含めて読む必要がある。[8]

体の片側と脳の局所の対応をより直接に示したのは、成体の雄ラットを用いた実験である。18〜39歳の女性にそのまま当てはめられるかは、人での検証が必要になる。前脚を伸ばして対象を取る技能を学ばせ、練習後の睡眠中の活動を脳の内部で記録した。徐波活動は、学習に使った前脚と反対側の前頭部の領域で増え、ほかの領域では増加が小さいか、認められなかった。[13]

その増加はノンレム睡眠、すなわちレム睡眠とは別の睡眠状態に特有で、1時間以内に元へ戻る性質を示した。また、練習中の成績の変化と正の相関があった。研究者は、単なる運動の反復だけでなく、学習に伴う脳の変化を反映する可能性を示している。これは人のヨガや散歩を試した結果ではなく、ラットの技能学習の結果である。[13]

この違いは生活へ持ち帰るときに大切だ。例えば、いつもの道を歩くことと、初めての動作の順序を覚えることを、筋肉を使うという理由だけで同じ刺激とは扱わない。局所の睡眠を支える研究には、動作を覚える課題が含まれている。歩数が多かった夜の脳を、そのまま説明する実験ではない。[8][13]

日中の運動で増えた脳波と、増えなかった脳波

運動そのものを扱う人の試験では、普段は定期的に運動しない健康な男性14人を、運動しない条件と日中に運動する条件で比較した。同じ人が両条件を経験するクロスオーバー試験で、個人ごとの眠りの違いを抑えながら比べている。対象は男性であり、18〜39歳の女性で同じ増加が起こるかは、この試験では確かめられていない。[10]

運動条件は、最大酸素摂取量の40%に当たる有酸素運動を40分ずつ、朝から夕方にかけて4回行う内容だった。徐波睡眠は33%増え、徐波活動も有意に増加した。翌朝の主観的な眠りの深さと回復感にも増加が見られた。ただしこの33%は、睡眠時間全体の増加率でも、特定の片側の脳の増加率でもない。[10]

ここでは睡眠中の深部体温や、手足と体の中心に近い皮膚との温度差も調べられた。運動後にはそれらにも変化があり、温度差の増加が徐波活動の増加に関わる要因として解析された。運動後の眠りを説明する候補には、局所の学習履歴だけでなく、体温に関する全身の状態も入ってくるのである。[10]

対照的に、若い成人19人が夕方に記憶課題を学んだ直後、高強度のインターバル運動をするか休むかを比べたクロスオーバー研究では、徐波活動の探索的解析に有意な効果はなかった。ノンレム睡眠や、指を動かす課題で測った技能の記憶にも有意な影響は認められなかった。[7]

こちらは平均年齢23.68歳の参加者で、翌朝に調べた、言葉の組み合わせなどの記憶の保持には改善が見られた。効果量は0.40だったが、これを改善率40%とは読まない。記憶の種類によって結果が違い、徐波活動が増えたから改善した、とつなぐ根拠にもならない結果である。[7]

日中に反復した有酸素運動と、夕方に学習後に行った高強度運動では、対象者も運動の内容も同じではない。結果の違いを、運動が睡眠に効くか効かないかという採決に使うより、どの条件でどの指標が動いたかを残すほうが役に立つ。運動のきつさに応じて、夜の脳波へ比例した点数が付くものではない。[7][10]

数字を見る際は、増えた量と、差があると判断されたことも区別したい。日中の反復運動では徐波睡眠について33%という増加率が示されたが、徐波活動について同じ増加率が示されたものではない。睡眠段階の変化の大きさを、波の強さの変化の大きさとして借りてくると、研究が測ったものから離れてしまう。[10]

また、夕方の試験で有意な効果がなかったという結果は、参加者全員の脳波が少しも変わらなかったという意味ではない。比較した条件間で、効果があると統計的に判断する結果にはならなかったということだ。増えた研究には対象と条件を添え、増えなかった研究にも同じ扱いをすることで、過度な期待と過度な失望の両方を避けられる。[7]

数字で読む日中の運動と局所の睡眠

14人：日中に反復する有酸素運動を調べた試験の対象。定期的に運動しない健康な男性だった。[10]

33%：同じ試験での徐波睡眠の増加率。夜全体の睡眠時間の増加率ではない。[10]

30分：回転課題の研究で、徐波活動を比べた睡眠初期のノンレム睡眠の範囲である。[11]

1時間以内：ラットの技能学習後に見られた局所の徐波活動増加が元へ戻った時間範囲である。[13]

19人：夕方の高強度運動を調べた研究の参加者。徐波活動に有意な効果は認められなかった。[7]