9 0 0 0 OA ヒトや動物はなぜ眠るのか
- 著者
- 井上 昌次郎
- 出版者
- バイオメカニズム学会
- 雑誌
- バイオメカニズム学会誌 (ISSN:02850885)
- 巻号頁・発行日
- vol.29, no.4, pp.181-184, 2005 (Released:2007-10-23)
- 参考文献数
- 3
- 被引用文献数
- 2 3
ヒトや高等動物は連続運転に最も弱い臓器である大脳に頼って生きている.その大脳をうまく管理するための自律機能が睡眠である.つまり睡眠の役割とは大脳を守り,修復し,よりよく活動させることである.発育初期には大脳を創り育てる役割もある.それゆえ睡眠は活動を停止した状態ではなく,活動モードを能動的に切り換えた状態である.大脳を点検修理して保全するノンレム睡眠と大脳を活性化し目覚めさせるレム睡眠とが,その役割を相補的に分担している.睡眠調節の部位は脳幹であり,概日リズム機構(約1日周期の眠気リズムを発信する)とホメオスタシス機構(睡眠の過不足から眠りの質と量を決定する)とが協調している.睡眠はさまざまな体内外の要因に依存して多様に修飾され順応性が高い.
- 著者
- 井上 昌次郎
- 出版者
- 一般社団法人電子情報通信学会
- 雑誌
- 電子情報通信学会誌 (ISSN:09135693)
- 巻号頁・発行日
- vol.78, no.1, pp.28-33, 1995-01-25
1 0 0 0 睡眠は神経解毒過程であるという仮説を検証する実験研究
本研究者らが睡眠促進物質(SPS)の一成分として同定した酸化型グルタチオン(GSSG)は、還元型グルタチオン(GSH)とともに生体内に広く分布し、活性酸素の中和などによって解毒をおこない、生体防御にかかわることが知られている。また、中枢神経系では両物質がグルタミン酸作動性神経伝達を阻害することが知られている。一方、グルタミン酸は興奮性アミノ酸として重要な神経伝達物質であるが、その過剰は酸化窒素の生成を促進し、これが神経毒として作用すると理解されている。これらの事実から論理的に推論すると、睡眠促進物質としてのグルタチオンはグルタミン酸作動性神経伝達を阻害することによって睡眠を増強するが、このさいの睡眠には覚醒時の神経興奮によって生じたグルタミン酸過剰ないしは神経毒産生を解消する能動的な生理機能が賦与されているのではないか、という仮説に到達する。本研究は睡眠促進物質グルタチオンを通して生体防御に果たす睡眠機能について、このような革新的な発想を実験的に解析しようとするものである。実験動物に若い成体の雄ラットを用い、無拘束・無麻酔状態で、自発行動・脳波・筋電図・脳温を連続的にモニターした。第3脳室には微小量の睡眠物質溶波を連続注入するためのカニューレを慢性的に挿入した。これらの実験動物にGSSGまたはGSHを夜間の活動期に投与すると睡眠が有意に増加することがわかった。また、GSSGを明期に投与したのちに部分断眠または強制運動を負荷すると、体温上昇や睡眠潜時が有意に軽減されることがわかった。これらの結果は上の仮説に符合するものであり、さらなる解析により確証できるものと考えられる。
1 0 0 0 生体1/fゆらぎの本質は何か
本総合研究では、まず班員全員により、生体1/fゆらぎ現象についてレビューを行い、続いて代表者を中心として、ネコの心拍リズムの長時間計測と解析、さらには、脳単一ニューロン活動の計測と解析を行い、その結果について討論してきた。1.これまでに知られているあらゆる生体信号における1/fゆらぎ現象のサーベイをまず行った。細胞レベルでは、下等動物の神経系における自発発射や軸索中のインパルス伝導、ネコの脳単一ニュロン活動のレム睡眠時における1/fゆらぎ、器官のレベルでは、最も典型的な心拍リズム、血圧、呼吸リズム、瞳孔径及び焦点調節、自律神経活動、α波の周波数ゆらぎ、さらに個体レベルでは、身体動揺やヒトの手による拍子とりリズム、これら広範囲にわたる生体現象に1/fゆらぎ現象がみられることを再確認した。周波数範囲は現象により異なるが、10^<-5>から10Hzの帯域に及ぶ。2.これらの生体1/fゆらぎ現象における最も重要な関心事は、その低周波限界である。ヒトの心拍リズムでは、10^<-1>Hz以下10^<-4>から10^<-5>Hzまで1/fゆらぎがみられるこいうことが経験的に知られてきた。10^<-5>Hzとは約一日のタイムスケールに相当する。本研究では、ネコを用いた長時間心拍記録実験が中心的に行われた。3.ネコの心臓に直接電極を取り付け、連続4日間にわたる計測を異なる条件下で3回成功させた。その結果、10^<-4>Hzまで大枠としては、1/fスペクトル特性を示すことが確認された。また、連続6日間(144時間)にわたって行った記録実験の結果では、10^<-5>〜10^<-4>Hzの帯域に於いて、スペクトルは平坦化する傾向を見せた。スペクトルの低域での平坦化傾向は、ネコが有限の大きさのケージ内で、外界と遮断されたことにより行動が抑制され、心拍リズムの超低周波成分が減弱したものと推測された。ネコの脳単一ニューロン活動については、レム睡眠時における1/fゆらぎがエピソードを越えて一貫したものであることが示され、これがホップフィールド型の相互結合型ニューラルネットワークモデルのダイナミクスとして説明することが示された。また、確率過程として見たときの1/fゆらぎ現象の新しい解釈が与えられ、今後の数理的な研究の基礎固めができた。
1 0 0 0 OA 生体システム論
- 著者
- 井上 昌次郎
- 出版者
- 一般社団法人 日本生体医工学会
- 雑誌
- 医用電子と生体工学 (ISSN:00213292)
- 巻号頁・発行日
- vol.12, no.2, pp.45-51, 1974-04-30 (Released:2011-03-09)
- 参考文献数
- 11
An attempt to know the principle of control in the living systems by investigators in broad fields of nonbiological disciplines may give rise to the following expectation. The present-day technological civilization has urged every unit component and every unit process of our society to organize into certain purpose-pursuing systems, which have never existed before. Such huge artificial systems have brought about a tremendous development on one hand, but an unexpected transitional chaos on the other, which covers a world-wide range of disturbances to the harmony in our biosphere. Meanwhile, a biological organism exists as a totality, exhibiting a beautiful harmony not only with other external components but also with its own internal components. Consequently, the control principle governing the biological systems may give some valuable suggestions for the construction and well maintenance of artificial systems, through reorganizing our view of value. On the basis of such presupposition, discussions extend to how we can categorize living organisms into systems from phylogenetical, ontogenetical, distributional, morphological, biochemical, physiological, behavioral standpoints and so forth, referring to the integrative role played by the neuroendocrine control system. Then some characteristics of biological systems such as the a posteriori nature which is related to adaptability, individuality and feedback mechanism, the reproductivity and reutility associated with chain-relations and cyclicity, the variety and individual differences, and the incompleteness and nonlinearity related to dynamic stability, are described in comparison with artificial systems. The methodology applied to the analysis and synthesis of biological performances are also briefly reviewed. Finally, the difference between the status of our-recognition and the initial expectation is clarified together with some optimistic encouragement based on an analogy with evolutional history of the living organisms.