はじめに
睡眠は、情動制御、認知機能、身体の恒常性維持にとって不可欠な生理現象です。しかし現代社会では、慢性的な睡眠障害および急性の睡眠不足が広く蔓延しており、その影響は精神疾患の悪化、記憶障害、情動不安定性などに及びます。特に、様々な睡眠障害に共通する症状（例：昼間の眠気、情動不安定、記憶力の低下）と、健康な人における一時的な睡眠不足に伴う症状は類似しており、両者に共通する神経基盤が存在するのではないかという仮説が提起されてきました。
この論文では、構造的・機能的神経画像研究を用いたメタアナリシスを通じて、複数の睡眠障害と睡眠不足の共通点および相違点を明らかにしています。これまでの研究は疾患単体を対象とした解析が主であり、両者を横断的に比較した包括的かつ厳密な解析は行われていませんでした。本研究はそのギャップを埋めるものであり、臨床および基礎研究の両方に大きな示唆を与えています。
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方法：231報の研究から脳の共通異常を抽出
著者らは、2024年1月までに公開されたPubMed、Web of Science、Scopus、Embase、BrainMapなどの主要データベースを用いて文献を検索しました。選定基準を満たす231報の論文（140ユニーク実験、3380人の被験者）を対象とし、そのうち95件が睡眠障害、45件が睡眠不足の研究でした。
統計解析には「Activation Likelihood Estimation（ALE）」と呼ばれる座標ベースのメタアナリシス手法が用いられ、全脳レベルで有意に異常が集中する脳部位を抽出しました。閾値は、ボクセルレベルでP < .001、クラスター・ファミリーワイズ補正でP < .05と設定されています。加えて、タスク依存・非依存の機能的結合（functional connectivity）や、各クラスターの行動的意義についても解析されています。
※ ボクセル（voxel）は、「volume element（体積要素）」の略で、3次元のピクセルのようなものです。脳のMRI画像では、頭部全体を立方体の小さな単位（＝ボクセル）に分割して、各ボクセルの構造や活動状態を測定します。例えるなら、レゴブロックで脳全体を再構成しているようなものです。
※クラスターサイズとは、ある解析（例：ALEメタアナリシス）において、「統計的に有意な異常や変化が空間的にまとまって存在するボクセルの集まり（＝クラスター）」の体積を示す指標です。
睡眠障害に共通する脳の変化：sgACCと右扁桃体・海馬
睡眠障害に共通して見られたのは、以下の2つの脳領域の一貫した異常でした。
両側前部帯状皮質下部（Subgenual Anterior Cingulate Cortex; sgACC）
- クラスターサイズ：176ボクセル
- ピークzスコア：4.86
- 寄与疾患：不眠症（48.7%）、睡眠時無呼吸症候群（30.5%）、ナルコレプシー（11.5%）など
- 関連機能：報酬処理、味覚の認知、推論
この領域は、主に意欲や情動の統制に関与しており、うつ病や不安障害とも関連の深い領域です。タスク依存・非依存いずれの解析でも、DMN（デフォルトモードネットワーク）と広範な接続を持っていることが明らかになりました。
右扁桃体と海馬
- クラスターサイズ：130ボクセル
- ピークzスコア：4.00
- 寄与疾患：不眠症（33.8%）、睡眠時無呼吸症候群（25.3%）、むずむず脚症候群、レム睡眠行動障害など
- 関連機能：怒り・不安・恐怖・悲しみといった負の情動処理、視覚認知、嗅覚、記憶
右側に偏在した異常は、睡眠障害における情動的トラウマ記憶や反芻（rumination）傾向、感情制御障害に関連すると考えられます。海馬や扁桃体の機能異常は、睡眠依存的な記憶の統合と密接に関係しており、過去のCBMA（convergent brain meta-analysis）でも睡眠障害に伴う構造・機能の異常として報告されてきました。
デフォルトモードネットワーク（DMN）
上記の領域はデフォルトモードネットワーク（DMN）と機能的結合を示しており、睡眠障害に伴う認知的・感情的障害の神経基盤と考えられます。特にsgACCの活動低下と扁桃体・海馬の活動亢進という相反するパターンは、睡眠障害に特徴的な情動調節障害を反映している可能性があります。
睡眠不足に特異的な脳変化：右視床
睡眠不足に関しては、以下の1領域が一貫して異常を示しました。
- 右視床（153ボクセル, zスコア=5.21）
- 寄与研究の比率：完全睡眠剥奪(>24h)（82.4%）、部分的睡眠制限（17.6%）
- 関連機能：体温調節、行動実行、痛覚処理
この視床の変化は、特に感覚入力の統合と行動反応性に関与しており、前帯状皮質、前運動野、被殻、扁桃体などとの接続が示されました。視床の異常は、睡眠不足後の注意力低下や反応時間の延長とも関連づけられており、意識水準を維持する中枢としての役割が再確認されました。
興味深いことに、視床クラスターは皮質下領域や（前）運動領域との機能的結合を示し、睡眠障害で見られたネットワークとは明確に異なるパターンを示しました。この違いは、睡眠障害が長期にわたる適応的変化であるのに対し、睡眠不足がより急性の神経機能変化を反映していることを示唆しています。
共通点はあるか？：睡眠障害と睡眠不足の明確な分離
コントラスト解析では、sgACCと右扁桃体・海馬は睡眠障害に特異的、右視床は睡眠不足に特異的であることが確認されました。両群間で脳の異常部位の「重なり」は見られず、機能的接続ネットワークも大きく異なっていました。唯一の共通領域として、左核状体や尾状核などのサブコーティカル領域が挙げられていますが、それ以外は明確に区別されます。
分子生物学的機序と神経ネットワーク
分子レベルの知見では、睡眠不足が視床のシナプス分子機構に影響を与えることが指摘されています。特に、短期間の睡眠不足はシナプスタンパク質の発現変化を引き起こし、神経伝達効率の変化をもたらす可能性があります。また、睡眠障害においてsgACCで観察される神経伝達物質分布の異常は、情動調節障害の基盤となる分子メカニズムと考えられます。
機能的結合解析からは、睡眠障害に関連するsgACCと扁桃体・海馬が互いに強く結合しているだけでなく、デフォルトモードネットワークの主要ノード（後帯状皮質、内側前頭前皮質など）とも密接につながっていることが明らかになりました。このネットワークの乱れが、睡眠障害に伴う内省的思考の増加や自己参照的処理の変化に関与している可能性があります。
臨床的意義と日常への応用
この研究の知見は、臨床現場や日常生活においてどのように活用できるでしょうか。まず、睡眠障害患者の評価において、sgACCや扁桃体・海馬の機能評価を重視することが、病態理解や治療効果のモニタリングに有用であると考えられます。実際に、認知行動療法やマインドフルネス介入がこれらの領域の機能を正常化させるという報告もあります。
日常生活においては、睡眠不足が視床機能に影響を与えることを考慮し、重要な意思決定や危険を伴う作業の前には十分な睡眠をとることが推奨されます。特に、睡眠不足下での注意力低下は視床-皮質結合の変化と関連しているため、運転や精密作業を行う際には注意が必要です。
睡眠障害のセルフマネジメントとしては、sgACCの機能と関連する報酬処理に着目したアプローチが考えられます。例えば、適切な睡眠習慣に対して自分へのご褒美を設定するなど、報酬系を活用した行動変容が効果的かもしれません。
睡眠障害に対してはsgACCや扁桃体-海馬ネットワークへの標的的介入が有効である可能性、そして睡眠不足に対しては視床を介した覚醒・感覚統合ネットワークの賦活がカギになるという点においては、TMS（経頭蓋磁気刺激）やニューロモジュレーションによる個別介入の新たな方向性を示唆しており、将来的な個別化医療の発展につながる可能性もあります。
結論：睡眠と脳の関係の新たな理解
この大規模メタ分析は、長期の睡眠障害と短期的な睡眠不足が異なる神経基盤を持つことを明らかにしました。睡眠障害ではsgACCと扁桃体・海馬の変化が情動・認知症状と関連し、睡眠不足では視床の変化が注意力や運動機能の低下に関与していると考えられます。
これらの知見は、睡眠問題の診断や治療戦略の開発に重要な示唆を与えるものです。特に、睡眠障害のトランスダイアグノスティックなアプローチや、睡眠不足の急性影響の評価において、神経画像マーカーが有用となる可能性があります。
睡眠と脳の関係を理解することは、現代社会における健康維持だけでなく、認知機能の最適化や精神衛生の向上にもつながります。この研究が明らかにした神経メカニズムは、睡眠の質と量の重要性を科学的に裏付けるものであり、個人レベルから公衆衛生施策まで、幅広い応用が期待されます。
参考文献
Reimann GM, Hoseini A, Koçak M, et al. Distinct Convergent Brain Alterations in Sleep Disorders and Sleep Deprivation: A Meta-Analysis. JAMA Psychiatry. Published online April 23, 2025. doi:10.1001/jamapsychiatry.2025.0488
