睡眠は学習のために支払う代償ですか？

ウィスコンシン大学医学部および公衆衛生学部の2人の睡眠科学者が、睡眠が脳のつながりを強化するという理論に異議を唱える仮説を発表しました。

代わりに、睡眠のシナプスホメオスタシス仮説（SHY）は、エネルギーを節約し、細胞ストレスを回避し、刺激に選択的に応答するニューロンの能力を維持するために脳細胞間の接続を弱めるため、睡眠は重要であると述べています。

「睡眠は、学習と記憶のために脳が払わなければならない代償です」と、大学の睡眠と意識センターのジュリオトノニ博士は言います。

「目覚めると、学習は脳全体のシナプス接続を強化し、エネルギーの必要性を高め、新しい情報で脳を飽和させます。睡眠は脳をリセットすることを可能にし、新しく学習された資料を統合された記憶と統合するのを助け、脳は翌日新たに始めることができます。 」

なぜ脳はリセットする必要があるのでしょうか？

起きている時間を自転車に乗るなどの新しいスキルの学習に費やしたとします。学習に関わる回路は大幅に強化されますが、翌日、脳は新しい課題の学習に注意を払う必要があります。つまり、これらの自転車に乗る回路は、新しい日の学習を妨げないように減衰させる必要があるということです。

「睡眠は、特定の起きている日の特定の入力によってバイアスされるのではなく、環境に関するその全体的な知識の包括的なサンプリングに基づいて、脳がシナプス強度を再正規化するのを助けます」と彼は説明します。

夜の睡眠後に自転車に乗る方法を忘れない理由は、これらのアクティブな回路は、積極的に学習に関与していない回路よりも減衰が少ないためです。

睡眠は、獲得、統合、要点の抽出、統合、「スマートな忘却」など、記憶の重要な機能を強化するという証拠があり、これにより、脳は重要でない詳細の避けられない蓄積を取り除くことができます。

しかし、一般的な信念の1つは、睡眠は、覚醒中の学習中に神経回路をさらに強化することで記憶を助けるというものです。

しかし、Tononiと彼の共著者であるChiara Cirelli博士は、記憶の統合と統合、および学習能力の回復はすべて、シナプス強度を低下させ、信号対雑音比を向上させる睡眠の能力に起因すると考えています。

TononiとCirelliの研究室では、ショウジョウバエから人間まで、動物の睡眠と意識を研究しています。彼らは、SHYが分子シミュレーション、電気生理学的研究、行動研究、およびコンピューターシミュレーションからの証拠を考慮に入れていることに言及しています。 「シナプス恒常性」とは、神経細胞内の結合の強さのバランスを維持する脳の能力を指すと研究者たちは説明している。

ジャーナルのレビュー記事 ニューロン、研究者は、SHY仮説の証拠はありますが、未解決の問題も指摘していると言います。 1つの質問は、脳が覚醒しているときに、一部の回路のみをオフラインにし、残りをオフラインにしてリセットすることによって、シナプスの恒常性を達成できるかどうかです。

将来の研究のための他の領域には、レム睡眠の特定の機能（ほとんどの夢が起こるとき）と、発達中の睡眠のおそらく重要な役割、集中的な学習と脳の大規模なリモデリングが含まれます

出典：ウィスコンシン大学マディソン校