睡眠不足による注意力低下の神経メカニズム解明(Your Brain Without Sleep)

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2025-10-29 マサチューセッツ工科大学(MIT)

Web要約 の発言:
マサチューセッツ工科大学(MIT)のLaura Lewis准教授らは、睡眠不足時に起こる「注意力の途切れ」と脳脊髄液(CSF)の動態との関係を明らかにした。被験者26人を対象にfMRIとEEGで解析したところ、注意が途切れる瞬間にCSFが脳外へ排出され、回復時に再流入する波が観測された。これは本来睡眠中に老廃物を除去する生理的洗浄作用であり、睡眠欠如時には覚醒中に補償的に発生するが、注意力低下という代償を伴う。さらに、心拍・呼吸・瞳孔収縮など全身の変化も同期しており、注意制御と生理機能を統合的に制御する神経回路の存在が示唆された。研究成果は『Nature Neuroscience』に掲載。

<関連情報>

睡眠不足後の注意力低下は、神経血管、瞳孔、脳脊髄液の流動ダイナミクスの連携に起因する Attentional failures after sleep deprivation are locked to joint neurovascular, pupil and cerebrospinal fluid flow dynamics

Zinong Yang,Stephanie D. Williams,Ewa Beldzik,Stephanie Anakwe,Emilia Schimmelpfennig & Laura D. Lewis
Nature Communications  Published:29 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41593-025-02098-8

睡眠不足による注意力低下の神経メカニズム解明(Your Brain Without Sleep)

Abstract

Sleep deprivation rapidly disrupts cognitive function and in the long term contributes to neurological disease. Why sleep deprivation has such profound effects on cognition is not well understood. Here we use simultaneous fast fMRI–EEG to test how sleep deprivation modulates cognitive, neural and fluid dynamics in the human brain. We demonstrate that attentional failures during wakefulness after sleep deprivation are tightly orchestrated in a series of brain–body changes, including neuronal shifts, pupil constriction and cerebrospinal fluid (CSF) flow pulsations, pointing to a coupled system of fluid dynamics and neuromodulatory state. CSF flow and hemodynamics are coupled to attentional function within the awake state, with CSF pulsations following attentional impairment. The timing of these dynamics is consistent with a vascular mechanism regulated by neuromodulatory state. The attentional costs of sleep deprivation may thus reflect an irrepressible need for rest periods driven by a central neuromodulatory system that regulates both neuronal and fluid physiology.

医療・健康
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