脳はどのようにして起床時刻を知るのでしょうか?研究者らは特定した¹ マウスの脳内でタイマーとして機能する化学信号で、1回の睡眠セッションの長さと中断回数の両方を記録し、動物が特定の時間に目覚める可能性を正確に予測します。

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この信号は、「睡眠負債」、つまり蓄積された睡眠損失を測定する新しい方法を提供する可能性があります。この研究には関与していないカリフォルニア大学ロサンゼルス校の神経科学者ケテマ・ポール氏は、このようなバイオマーカーは、いつか誰かが睡眠不足かどうかをチェックする方法につながる可能性があると語る。

「多くの人が睡眠断酒テストと呼んでいるようなものはありません」とポール氏は言い、そのようなテストは、トラックの運転手や病院の緊急治療室で働くなど、一か八かの仕事に就いている人々が確実に警戒を続けることができるかどうかを確認するのに役立つ可能性があると付け加えた。 「睡眠不足の悪影響は深刻な悪影響をもたらす可能性があります。」

この論文は bioRxiv プレプリント サーバーに投稿されていますが、まだ査読されていません。

マーカーがありません

これまでの睡眠研究は主に、人を数秒以内に目覚めさせる脳回路や、数日間の質の悪い睡眠の後に睡眠負債がどのように蓄積するかに焦点を当てていた。しかし、中間の時間スケール、つまり単一の連続睡眠セッションに費やした分または時間を脳がどのように追跡するかについては、依然として謎のままだ。

調査するために、ミズーリ州セントルイスにあるワシントン大学の神経科学者ヤオ・チェン氏とそのチームは、睡眠セッション中に徐々に変化する分子信号を探した。研究者らは、マウスの脳にある特殊な蛍光センサーを使用して、プロテインキナーゼA（PKA）の効果をリアルタイムで追跡した。プロテインキナーゼA（PKA）は、人間にも存在し、以前は覚醒と関連付けられていた酵素である。²。この酵素は、脳細胞の表面上のタンパク質に化学的な「タグ」を付加します。

彼らは、これらのタグの存在が明確で予測可能なリズムに従っていることを発見しました。つまり、マウスが目覚めているとき、タンパク質の標識レベルは高く一定のままでした。しかし、マウスが離れるとすぐに、タンパク質標識の程度はゆっくりと着実に減少し始め、それは睡眠セッション全体にわたって続きました。マウスが微覚醒または短時間の睡眠中断を経験すると、PKA 関連シグナルは再び減少する前に増加しました。

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つまり、タグは合計睡眠時間と中断の頻度の両方をカウントすることを意味するとチェン氏は言う。 PKAシグナルはこれらの落ち着きのなさの瞬間を説明するものであるため、それをモニタリングすることで、動物の睡眠時間を追跡するよりも、ある瞬間から次の瞬間までマウスが目覚める可能性をより正確に予測できることが研究者らは発見した。

チェン氏によると、タグ付けの度合いは、突然の騒音によって起きる可能性がある、まさにその瞬間に起きる目覚まし時計のようには機能しないという。むしろ、それは目覚めようとする生理学的準備が高まっていることを反映している、と彼女は言う。