ごくうは眠りたい眠れない

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夜になると眠たくなります【睡眠・生体リズムについて#5】

サーカディアンリズムを担う視交叉上核の特徴

サーカディアンリズムを担う脳の領域

【はじまり】

 

みなさんこんにちは!

願いをかなえるニョイホウジュ!
私は 如意宝珠ごくう です。

 

このブログは、自分自身が寝不足だったり不眠だったりすることからはじまったブログです。
今回は、睡眠についての生物学的基礎を私が学んだことを書いています。

 

ちなみに、私は10時頃ねむくなり

11時に就寝します

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この記事の主な内容

 

  • 神経・生理心理学 第11回 より
  • 概日リズム
  • 細胞時計
  • 視交叉上核の特徴
  • 個人の感想です

 

生体リズム


夜になると眠るようにプログラムされているという概日説について。

 

生体には一定のリズムがあるという考え方があります。

  • 100ミリ秒で周期的に発射する神経インパルス
  • 心拍のような秒単位の現象
  • 新生児の数時間おきに見られる睡眠・覚醒
  • 多くの動物に見られる24時間の活動性リズム
  • ラットの4~5日の発情周期
  • 人の月経周期
  • 1年を単位とする鳥の渡り

これらの現象はいずれも生体リズムと呼ばれます。


生体が示す様々なリズム

 

サーカディアンリズム概日リズム
circadian rhythm
24時間を周期とする生体リズム。

 

ウルトラディアンリズム
ultradian rhythm
概日リズムより短い生体リズム。

 

インフラディアンリズム
infradian rhythm
概日リズムより長い生体リズム。


週、月、年単位の生体リズム

 

サーカセプタンリズム
circaseptan rhythm
7±3日。

 

サーカトリジンタンリズム
cercatrigintan rhythm
30±7日。

 

サーカニュアルリズム
circannual rhythm
1年±2月。

 

視交叉上核

 

サーカディアンリズムを担う脳領域が
視交叉上核です。


視交叉上核は、視床下部にある一対の神経核です。

 

哺乳類動物における睡眠と行動、内分泌などの生理的現象のサーカディアンリズムを支配する最高位中枢です。

 

視交叉上核の概日時計は、
時計中枢で
他の脳部位や末梢臓器に見られないリズム形成能力を持っています。

 

視交叉上核の特徴

 

㈠生体から取り出した切片培養下の視交叉上核が、外界からの調律刺激がなくとも何週間たっても概日振動を示す。

 

㈡生体で視交叉上核を周辺の脳組織から切り離すと、視交叉上核では神経活動のサーカディアンリズムが見られるが、切り離された脳組織では観察されない。

 

㈢生体で視交叉上核を破壊すると、サーカディアンリズムが失われるが、別の動物から採取した視交叉上核を移植するとサーカディアンリズムが回復する。


同調機構

 

人の体内時計の周期は24時間より若干長いため、

体内時計のタイミングを外界の24時間の明暗に一致させるシステム

すなわち同調機構があります。

 

同調機構によって、地球の公転による日長時間の季節変化や
時差地域への移動にともなう明暗周期の変化に体内時計を一致させることができます。

 

人間を含む哺乳類には、網膜から体内時計への直接の神経連絡繊維があり、これにより、目から入った明暗環境の情報が体内時計に伝達されます。

 

人間では、朝の光が体内時計を早め、
夜の光は、体内時計を遅らせます。

(夜行性動物と昼行性動物の違い)


体内時計はなぜ24時間周期を形作るのか?

 

最近の分子生物学研究によると、
体内時計細胞では、遺伝子が、幾つかの時計タンパクを合成結合して、または分解をして24時間周期で繰り返しています。

 

視交叉上核の個々の細胞は概日時計の基礎となる転写(生物学)・翻訳(生物学)の

フィードバックループを持っています。

 

これは、末梢の細胞が持つメカニズムと同じなのですが、

視交叉上核には独自の細胞間コミュニケーションが高度に発達しており、

これによって視交叉上核が生体リズムの中枢となっています。

 

視交叉上核が生体リズムを作る一端は近年の研究で明らかにされました。

1997年、哺乳類の概日リズムの分子機構の中核を成す時計遺伝子である、

Clock(クロック)

Per1(パーワン)

Per2(パーツ-)

が次々と発見されました。


細胞時計

 

細胞時計時計遺伝子の転写と翻訳を介したフィードバックループ機構によって成り立っています。

 

ClockとBMAL1(ビーマルワン)がPer遺伝子であるPer1Per2の

プロモーター(遺伝子の上流領域)上のE-BOX配列に結合します。

Per/Cry配列から)PERの転写促進

PERタンパク質が細胞質に蓄積

転写抑制因子Cryタンパク質のCry1、Cry2と結合し核へ移行

自身の転写を促進していたClock、BMAL1に結合して(Per/Cry配列から)PERの転写を抑制

ループは閉じ一端はPERの転写が低下

PERタンパク質が減少

そして、また、Clock、BMAL1の転写活性が上がります

CRY、PERは
核と細胞質を行ったり来たりします。


こういったループ構造によって
細胞時計は維持されています。


Per1、Per2、BMAL1、Clockは
視交叉上核のほとんどの神経細胞において強く発現していて、
Per1とPer2は明るくなると発現量が高く
暗くなると発現量が低くなるという変化のリズムを示します。

 

一方、BMAL1は明るいときは発現量が低く、暗いときに発現量が高いという発現量のリズムを示します。

 

そして、Clockは
一日のどの程度においても発現量は一定という特性です。

 

Clock、BMAL1、PER、CRYのループ状の制御によって時計のリズムは刻まれています。

 

 

 

【ごくうの感想】

生物学的基礎を学ぶことは、睡眠の意義について知ることができる一つの方法だと思いました。

 

 

学習(復習)のために印刷物を参考にするのもいいですが、
ネットのフリー百科事典『ウィキペディアWikipedia)』を使うのが良いと感じました。
なぜなら

睡眠・生体リズムについてまだまだ未解明な部分があり、
日進月歩の発見や研究の更新がされる可能性があるからです。

 

『フリー百科事典 ウィキペディア日本語版』でテレビ番組を視聴しつつ、今回の記事を作りました。

 

プロモーター
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%AD%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%83%BC

転写 (生物学)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%BB%A2%E5%86%99_(%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6)

翻訳 (生物学)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%BF%BB%E8%A8%B3_(%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6)

視交叉上核
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%A6%96%E4%BA%A4%E5%8F%89%E4%B8%8A%E6%A0%B8

生物時計
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%9F%E7%89%A9%E6%99%82%E8%A8%88

時計遺伝子
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E8%A8%88%E9%81%BA%E4%BC%9D%E5%AD%90

インパルス 活動電位
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B4%BB%E5%8B%95%E9%9B%BB%E4%BD%8D

 

(参考:『フリー百科事典 ウィキペディア日本語版』より。)


睡眠のテクニックをわかりやすく紹介しています。自分自身が寝不足だったり不眠だったりする経験からはじまったブログです。

 

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番組情報

2022年6月12日放送
神経・生理心理学 第11回

睡眠・生体リズムについて

解説
中央大学教授 高瀨堅吉


最後までご視聴ありがとうございました。
 thank you for watching