ログイン
ランキング
お知らせ
ログイン
文献詳細
文献概要
展望
睡眠と記憶および感情調節機能
著者： 栗山健一1
所属機関： 1滋賀医科大学精神医学講座
ページ範囲：P.461 - P.468
文献購入ページに移動はじめに
AserinskyとKleitman1)は，睡眠中にもかかわらず安静覚醒時に観察される高次皮質由来の活動波がREM（rapid eye movement）睡眠中に出現していることを発見した。その後DementとKleitman6)やRechtschaffenとKales29)は，大脳皮質活動の緩徐化を特徴とするnon-REM睡眠中にも，皮質の活動を反映する脳波活動（spindles，sharp wave-ripples）が混在していることを突き止めた。なぜ脳の休養のための睡眠中に，こうした皮質活動が存在する必要があるのだろうか。1990年代後半より，睡眠と記憶の関連に関して決定的な証拠が次々と報告され，睡眠中の脳活動は覚醒時に学習した内容を定着・強化する過程と関連することが明らかとなった。REM睡眠中には夢見が多く，夢は睡眠中の情報処理を反映していると考えやすいことから記憶・学習機能と関連付けて論じられることが多いが，REM睡眠以外の睡眠状態も記憶・学習機能に影響を与えている可能性が示唆されている。
意味や知識，生活史などの言語的に再現可能な記憶を陳述（宣言）記憶と呼ぶのに対し，手作業や乗り物の運転，楽器演奏，スポーツの技術など，非言語的な身体動作を伴い再現される記憶を手続き（非宣言）記憶と呼ぶ。現在，陳述記憶および手続き記憶において，睡眠中の神経プロセスが記憶定着・強化のために働いている証拠が多く示されている。また，一部の不安障害や心的外傷後ストレス障害の病理と密接に関係する情動記憶も睡眠中に何らかの処理が行われている証拠が示されている。睡眠は疲労回復・損傷修復といった脳・身体活動の恒常性維持とともに，記憶・学習という積極的な適応行動にも重要な役割を果たしており，生涯にわたる成長・発達に欠かせない生命活動と考えられている。
AserinskyとKleitman1)は，睡眠中にもかかわらず安静覚醒時に観察される高次皮質由来の活動波がREM（rapid eye movement）睡眠中に出現していることを発見した。その後DementとKleitman6)やRechtschaffenとKales29)は，大脳皮質活動の緩徐化を特徴とするnon-REM睡眠中にも，皮質の活動を反映する脳波活動（spindles，sharp wave-ripples）が混在していることを突き止めた。なぜ脳の休養のための睡眠中に，こうした皮質活動が存在する必要があるのだろうか。1990年代後半より，睡眠と記憶の関連に関して決定的な証拠が次々と報告され，睡眠中の脳活動は覚醒時に学習した内容を定着・強化する過程と関連することが明らかとなった。REM睡眠中には夢見が多く，夢は睡眠中の情報処理を反映していると考えやすいことから記憶・学習機能と関連付けて論じられることが多いが，REM睡眠以外の睡眠状態も記憶・学習機能に影響を与えている可能性が示唆されている。
意味や知識，生活史などの言語的に再現可能な記憶を陳述（宣言）記憶と呼ぶのに対し，手作業や乗り物の運転，楽器演奏，スポーツの技術など，非言語的な身体動作を伴い再現される記憶を手続き（非宣言）記憶と呼ぶ。現在，陳述記憶および手続き記憶において，睡眠中の神経プロセスが記憶定着・強化のために働いている証拠が多く示されている。また，一部の不安障害や心的外傷後ストレス障害の病理と密接に関係する情動記憶も睡眠中に何らかの処理が行われている証拠が示されている。睡眠は疲労回復・損傷修復といった脳・身体活動の恒常性維持とともに，記憶・学習という積極的な適応行動にも重要な役割を果たしており，生涯にわたる成長・発達に欠かせない生命活動と考えられている。
参考文献
1) Aserinsky E, Kleitman N：Regularly occurring periods of eye motility, and concomitant phenomena, during sleep. Science 118：273-274, 1953
2) Backhaus J, Junghanns K, Born J, et al：Impaired declarative memory consolidation during sleep in patients with primary insomnia：Influence of sleep architecture and nocturnal cortisol release. Biol Psychiatry 60：1324-1330, 2006
3) Cantero JL, Atienza M, Madsen JR, et al：Gamma EEG dynamics in neocortex and hippocampus during human wakefulness and sleep. Neuroimage 22：1271-1280, 2004
4) Cape EG, Jones BE：Differential modulation of high-frequency gamma-electroencephalogram activity and sleep-wake state by noradrenaline and serotonin microinjections into the region of cholinergic basalis neurons. J Neurosci 18：2653-2666, 1998
5) Cohen NJ, Eichenbaum H：Memory, amnesia and the hippocampal system. MIT Press 1993
6) Dement W, Kleitman N：Cyclic variations in EEG during sleep and their relation to eye movements, body motility, and dreaming. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 9：673-690, 1957
7) Eschenko O, Molle M, Born J, et al：Elevated sleep spindle density after learning or after retrieval in rats. J Neurosci 26：12914-12920, 2006
8) Ferri R, Cosentino FI, Elia M, et al：Relationship between Delta, Sigma, Beta, and Gamma EEG bands at REM sleep onset and REM sleep end. Clin Neurophysiol 112：2046-2052, 2001
9) Fogel SM, Smith CT：Learning-dependent changes in sleep spindles and Stage2 sleep. J Sleep Res 15：250-255, 2006
10) Gais S, Phihal W, Wagner U, et al：Early sleep triggers memory for early visual discrimination skills. Nat Neurosci 3：1335-1339, 2000
11) Gais S, Mölle M, Helms K, et al：Learning-dependent increases in sleep spindle density. J Neurosci 22：6830-6834, 2002
12) Gais S, Born J：Low acetylcholine during slow-wave sleep is critical for declarative memory consolidation. Proc Natl Acad Sci USA 101：2140-2144, 2004
13) Gais S, Born J：Sleep after learning aids memory recall. Learn Mem 13：259-262, 2006
14) Genzel L, Dresler M, Wehrle R, et al：Slow wave sleep and REM sleep awakenings do not affect sleep dependent memory consolidation. Sleep 32：302-310, 2009
15) Halbower AC, Degaonkar M, Barker PB, et al：Childhood obstructive sleep apnea associates with neuropsychological deficits and neuronal brain injury. PLoS Med 3：e301, 2006
16) Karni A, Sagi D：The time course of learning a visual skill. Nature 365：250-252, 1993
17) Karni A, Tanne D, Rubenstein BS, et al：Dependence on REM sleep of overnight improvement of a perceptual skill. Science 265：679-682, 1994
18) Kuriyama K, Stickgold R, Walker MP：Sleep-dependent learning and motor-skill complexity. Learn Mem 11：705-713, 2004
19) Kuriyama K, Soshi T, Kim Y：Sleep deprivation facilitates extinction of implicit fear generalization and physiological response to fear. Biol Psychiatry 68：991-998, 2010
20) Lee MG, Hassani OK, Alonso A, et al：Cholinergic basal forebrain neurons burst with theta during waking and paradoxical sleep. J Neurosci 25：4365-4369, 2005
21) Lim AS, Kowgier M, Yu L, et al：Sleep fragmentation and the risk of incident Alzheimer's disease and cognitive decline in older persons. Sleep 36：1027-1032, 2013
22) McCarley RW, Massaquoi SG：A limit cycle mathematical model of the REM sleep oscillator system. Am J Physiol 251：R1011-1029, 1986
23) Mölle M, Yeshenko O, Marshall L, et al：Hippocampal sharp wave-ripples linked to slow oscillations in rat slow-wave sleep. J Neurophysiol 96：62-70, 2006
24) Nissen C, Kloepfer C, Nofzinger EA, et al：Impaired sleep-related memory consolidation in primary insomnia-a pilot study. Sleep 29：1068-1073, 2006
25) Perez-Chada D, Perez-Lloret S, Videla AJ, et al：Sleep disordered breathing and daytime sleepiness are associated with poor academic performance in teenagers. A study using the Pediatric Daytime Sleepiness Scale(PDSS). Sleep 30：1698-1703, 2007
26) Plihal W, Born J：Effects of early and late nocturnal sleep on declarative and procedural memory. J Cogn Neurosci 9：534-547, 1997
27) Rasch B, Born J, Gais S：Combined blockade of cholinergic receptors shifts the brain from stimulus encoding to memory consolidation. J Cogn Neurosci 18：793-802, 2006
28) Rasch B, Gais S, Born J：Impaired off-line consolidation of motor memories after combined blockade of cholinergic receptors during REM sleep-rich sleep. Neuropsychopharmacology 34：1843-1853, 2009
29) Rechtschaffen A, Kales A：A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep stages of human subjects. Public Health Service, US Government Printing Office, Washington D.C., 1968
30) Rosanova M, Ulrich D：Pattern-specific associative long-term potentiation induced by a sleep spindle-related spike train. J Neurosci 25：9398-9405, 2005
31) Saxvig IW, Lundervold AJ, Gronli J, et al：The effect of a REM sleep deprivation procedure on different aspects of memory function in humans. Psychophysiology 45：309-317, 2008
32) Schabus M, Gruber G, Parapatics S, et al：Sleep spindles and their significance for declarative memory consolidation. Sleep 27：1479-1485, 2004
33) Schabus M, Dang-Vu TT, Albouy G, et al：Hemodynamic cerebral correlates of sleep spindles during human non-rapid eye movement sleep. Proc Natl Acad Sci USA 104：13164-13169, 2007
34) Smith C, McNeill C：Impaired motor memory for a pursuit rotor task following Stage 2 sleep loss in college students. J Sleep Res 3：206-213, 1994
35) Squire LR, Zola-Morgan S：The medial temporal lobe memory system. Science 253：1380-1386, 1991
36) Stickgold R, James L, Hobson JA：Visual discrimination learning requires sleep after training. Nat Neurosci 3：1237-1238, 2000
37) Stickgold R, Whidbee D, Schirmer B, et al：Visual discrimination task improvement：A multi-step process occurring during sleep. J Cogn Neurosci 12：246-254, 2000
38) Tamaki M, Matsuoka T, Nittono H, Hori T：Fast sleep spindle(13-15hz)activity correlates with sleep-dependent improvement in visuomotor performance. Sleep 31：204-211, 2008
39) van der Helm E, Yao J, Dutt S, et al：REM sleep depotentiates amygdala activity to previous emotional experiences. Curr Biol 21：2029-2032, 2011
40) Walker MP, Brakefield T, Morgan A, et al：Practice with sleep makes perfect：Sleep-dependent motor skill learning. Neuron 35：205-211, 2002
41) Walker MP, Brakefield T, Hobson JA, et al：Dissociable stages of human memory consolidation and reconsolidation. Nature 425：616-620, 2003
掲載誌情報
