睡眠中に急速な眼球運動が起きるのは、夢の中の風景のどこを見ている結果生じるのか？それとも単に目の筋肉がランダムに動いた結果なのだろうか？1950年代初頭にレム睡眠が発見されて以来、この急速な眼球運動の意義は、多くの科学者、心理学者、哲学者に興味を抱かせ、魅了し続けてきた。レム睡眠とは、その名の通り、閉じたまぶたの下で目が動いている睡眠時間帯のことである。また、鮮明な夢を見るのもこの時間帯である。

私たちは、覚醒時と睡眠時の脳がどのように感覚情報を処理しているかを研究している研究者だ。最近発表した研究では、睡眠中の目の動きが、夢の中でどこを見ているかを反映している可能性があることを発見した。

夢を計測する

過去の研究では、睡眠中の人の目の動きをモニターし、その人を起こしてどんな夢を見ていたかを聞くことでこの疑問を解決しようとした。その目的は、目覚める直前に見た夢の内容（例えば、左から車がやってくる）と、その時の目の動きの方向との間に関連性がある可能性を見出すことだった。

しかし、残念ながら、これらの研究は矛盾した結果を導き出した。夢の内容を不正確に報告する被験者がいた可能性もあるし、睡眠中の目の動きと自己申告した夢の特定の瞬間を一致させることは技術的に困難だからだ。

我々は、夢の自己申告の問題を解決することにした。自己申告から判断するのではなく、より客観的な方法で夢を測定することにしたのだ。それは、眠っているマウスの脳の電気的活動である。

マウスは、人間や他の多くの動物と同様、レム睡眠を経験する。さらに、マウスには脳内にコンパスのようなものがあり、頭の方向を知ることができる。マウスが起きて走り回っているとき、このコンパスの電気的活動は、環境中のマウスの頭の向き、すなわち「ヘディング」を正確に報告してくれる。

興味深いことに、以前の研究で、この内部コンパスはレム睡眠中にも活性化していることが示されている。しかし、レム睡眠中のマウスの脳内コンパスは、眠っていて動いていないマウスの実際の固定された頭の向きを示しているのではなく、あたかもマウスが起きていて、夢の中の仮想環境の中を走り回っているかのように、様々な方向を指し示していたのだ。

眼球運動と頭の動きは、覚醒時には密接に結合している。つまり、人もマウスも視線を移動させると、頭と目が同じ方向を向く。もし、レム睡眠中の眼球運動が夢の世界での視線移動を示すなら、その眼球運動は眠っているマウスの脳の中の方位の変化と同じ時間、同じ方向に起こるはずだと考えたのだ。

この仮説を検証するため、マウスが起きているときの急速な眼球運動（サッカード）を測定し、脳の内部コンパスの電気的活動に対応させた。次に、レム睡眠中のマウスの眼球運動を、両目の前に置いた小型カメラでモニターした。睡眠中のマウスはまぶたを完全に閉じていないことが多いため、目の動きの方向を正確に測定することができた。また、起きているときと同様に、脳内コンパスの電気的活動を記録し、レム睡眠中の方位の変化を読み取った。

すると、眠っているマウスの眼球運動の方向が、起きているときの視線移動のように、方位の変化と正確に一致していることがわかったのだ。つまり、レム睡眠中の眼球運動は、夢という仮想世界における視線移動を示し、夢を見ている脳で起きている認知過程を知る窓となりうるのだ。

夢を見る脳

私たちの研究から、レム睡眠中に、頭の方向感覚を司る脳の部位が、眼球運動を司る部位と協調していることが分かった。この発見は、睡眠中の脳の各部位が全体としてどのように機能しているかを示す氷山の一角に過ぎないかもしれない。

もし、レム睡眠中に、感覚や感情、場所の感覚をつかさどる他の脳領域も連携して働いているとすれば、このような脳の各部位の連携が、鮮明でリアルな夢体験の基盤になっている可能性は十分にある。

目覚めているとき、頭の方向を感じるには、バランス感覚や視覚などに関係する脳のいくつかの領域から集められた情報が必要であり、これらは動き回るときに活性化される。この研究は、重要な問題を提起している。レム睡眠時（動いていない時）の頭部方向感覚は、何に依存しているのだろうか？

レム睡眠中に脳の内部コンパスを動かしているのは何なのか、それが目とともにどのように動いているのか、夢の中のリアルな体験を生み出すためにさまざまな感覚がどのように連携しているのかを解明することが次のステップとなる。

本記事はThe Conversationに掲載された記事「Rapid eye movements in sleeping mice match where they are looking in their dreams, new research finds」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。

著者紹介

Yuta Senzai

Postdoctoral Scholar in Physiology, University of California, San Francisco

Yuta Senzai氏は、マウスの脳における覚醒時と睡眠時の感覚系とナビゲーション系を研究している。睡眠中の脳を研究することで、知覚の神経生物学的メカニズムを理解し、学習や記憶における睡眠の役割を明らかにすることを目指している。

経歴

• ～現在 カリフォルニア大学生理学のポスドク研究員

Twitter : @yutasenzai

著者紹介

Prof. Massimo Scanziani

Professor of Physiology, University of California, San Francisco

Massimo Scanziani氏の研究は、哺乳類の大脳皮質における神経回路の構造と機能、およびそれらがどのように感覚情報の処理に寄与しているかを理解することを目的としている。この目標に向けて、研究室では最先端の電気生理学的手法、イメージング手法、光遺伝学的手法、解剖学的手法を駆使している。研究室では、単一ニューロンの生物物理学的特性のin vitro解析から、覚醒行動動物における感覚刺激中のニューロン集団のin vivo記録まで、幅広い研究を行っている。この研究プログラムを通じて、感覚処理におけるニューロン回路の個々の要素の役割を理解することができ、細胞神経科学とシステム神経科学の間のギャップを埋めることができる。

経歴

• ～現在 カリフォルニア大学生理学教授