【論文要約】視覚学習におけるノンレム睡眠とレム睡眠の役割

2024.08.28

いつ：

2021年8月5日に受理され、2021年12月9日に公開されたこの研究は、近年注目されている「睡眠と学習の関係」について、特に視覚学習に焦点を当てたものである。

誰が：

この研究は、玉置應子（国立研究開発法人理化学研究所の玉置認知睡眠学理研白眉研究チーム・国立研究開発法人理化学研究所脳神経科学研究センター）によって行われた。研究チームは、ヒトの睡眠と視覚学習のメカニズムを解明するために、新しい技術を駆使している。

背景：

なぜ私たちは眠るのかという疑問は、長年にわたり研究者たちを魅了してきたテーマである。多くの研究が、睡眠が学習や記憶において重要な役割を果たすことを示しているが、その具体的なメカニズムについてはまだ多くの謎が残されている。ノンレム（NREM）睡眠が学習と記憶の定着に寄与することは広く受け入れられているが、レム（REM）睡眠の役割については未だ議論の余地がある。本研究では、視覚学習を中心として、ヒトの学習における睡眠の役割を詳細に解説している。

目的：

この研究の目的は、ノンレム睡眠とレム睡眠が視覚学習においてどのように異なる役割を果たしているのかを明らかにすることである。特に、ノンレム睡眠が視覚学習の「オフラインゲイン」に寄与し、レム睡眠が「干渉に対する頑健さ」を増強するという仮説を検証することに焦点を当てている。

内容：

視覚学習と睡眠の役割：
視覚学習とは、視覚的な経験を通じて特定の視覚的特徴に対する技能が向上する現象である。この学習過程において、睡眠が重要な役割を果たすことがわかっている。
ノンレム睡眠は、視覚学習における技能の飛躍的な向上（オフラインゲイン）に寄与し、レム睡眠は学習の固定化と干渉に対する頑健さに関与していることが示されている。
研究方法：
研究は、標準的な視覚学習課題である「テクスチャ識別課題」を使用して行われた。被験者はまず課題A（訓練）を行い、その後90分の仮眠をとる。仮眠中には睡眠ポリグラフを計測し、その後、課題Aの学習における干渉に対する頑健さの程度を調べた。
結果として、ノンレム睡眠が視覚野における活動量を増加させ、視覚学習の向上に寄与することが示された。
レム睡眠とノンレム睡眠の比較：
レム睡眠を阻害すると、視覚学習課題の成績の向上が消失する一方で、ノンレム睡眠のみでは視覚学習が阻害されやすいことが分かった。これは、レム睡眠が学習の固定化に重要であることを示している。

結果：

この研究により、ノンレム睡眠とレム睡眠が視覚学習において異なる側面で重要な役割を果たすことが明らかになった。ノンレム睡眠は、視覚野の活動量を増加させることで技能の向上に寄与し、レム睡眠は学習の固定化と干渉に対する頑健さを強化する。これらの結果は、睡眠が学習と記憶において複雑で多面的な役割を持つことを示唆している。