公益財団法人 健康・体力づくり事業財団

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睡眠

睡眠のタイミングを決める生物時計機構

人間や高等動物の睡眠と覚醒には約1日を周期とするリズム(概日リズム)があり、その概日リズムを生み出す生体内機構の中枢(生物時計)として働いているのが、脳の深部にある視床下部のうちで視神経交叉部のすぐ上にある視交叉上核というところです。この視交叉上核から覚醒と睡眠の発現をもたらす神経機構へ伝えられ、神経活動によって睡眠と覚醒の概日リズムが生み出される仕組みになっています。

生物時計は約25時間という内因性リズムを持ち、睡眠・覚醒、活動・休止などの行動や認知などの高次脳機能のみならず、体温、血圧、脈拍といった自律神経系、コルチゾール、メラトニンなどの内分泌ホルモン系、免疫、代謝系などにも約1日を周期とする生体リズムを発現させ、人間や動物が1日の昼夜リズムに従って、効率よく、しかも快適に生活できるように調節する働きをしています。さまざまな生体機能は夜と昼の環境に応じて変化するとともに、このような昼夜の環境が消失した条件でも固有の周期性を持って活動しています。このような生体機能を24時間の周期に合わせる働きは生物時計の同調機構とよばれています(図10)。


図10 生体リズムが現れる仕組み

生物時計のしくみは図11に示されています。視交叉上核からの神経伝達経路は眼から入った光の信号が視神経を経て視交叉上核へ伝えられ、上頚神経節を経て、松果体に達する神経系路を持っています。松果体はメラトニンというホルモンが産生され、血中メラトニン量は夜に高値を示し、昼間にはほとんど検出されません(図11)。


図11 生物時計のしくみ

このようにメラトニンは昼間の明暗サイクルにより変化することから内因性リズムを持つ生物時計に24時間の指標を与える働きをしています。またメラトニンは生物時計の文字盤の役割もしています。すなわち夕方から夜間にかけて血中メラトニン量が増加すると、視交叉上核と全身の臓器にあるメラトニン受容体に情報が伝えられ、夜間、休止した方がよい各臓器に生体変化を起こさせます。すなわち脳では睡眠中枢を優位に働かせて睡眠を起こさせ、副交感神経を優位に保つことにより自律神経系を鎮静させ、代謝では同化作用を起こし、免疫系を賦活させるのです。昼間に血中メラトニンが低下、消失すると脳の覚醒中枢が優位になり、目覚めて活動し、自律神経系においても交感神経系支配が優位となり、内分泌系機能もそれに適した状態がつくられるのです。

以上のような睡眠と覚醒に関する2つの機構、すなわち、睡眠の質に関連するレム睡眠とノンレム睡眠の機構と一日のリズムに関連する生物時計の機構は、密接な相互作用を持ちながら、夜には良い睡眠をもたらすと共に昼間には良い活動性を作り出すのです。