睡眠と意識の研究者のブルーノ・ヴァン・スウィンデレン准教授は、人間よりもはるかにシンプルな脳を持つミバエについて、睡眠についての知識を深めるために研究を行っています。 睡眠と動物の睡眠の進化は、なぜ人間に睡眠が必要なのか、なぜ夢を見るのか、そして意識とは一体何なのかについて、私たちに多くのことを教えてくれます。

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Animal sleep questions answered

Q: なぜある動物は他よりずっと長い時間眠るのでしょうか? 例えば、ライオンは1日に20時間くらい寝ますが、チーターは12時間です。

A: これは大きなミステリーです。 さらに悪いことに、有蹄類（牛やアンテロープなど）は2～3（3～4）時間しか眠りません。 もう一方の端では、いくつかのコウモリは約18時間眠ります。 ハエは8〜10時間くらい寝る。 これは明らかに、知能や脳の大きさとは関係がない。 すべては、睡眠が持つ複数の機能と、それらを動物特有のニッチにどのように適合させることができるかに関連しているのです。

Q: 魚は眠るのですか？

A: そうです。 慎重に調べた限りでは、脳を持つすべての動物が眠ります。 眠らない雄のウシガエルもいるかもしれませんが、かなりボロボロの状態でしょうね。 寝ないとなると、いつかは代償を払うことになる。 あまり寝ないで交尾を済ませる動物もいる。 その代償は早死である。 これは一般に良い進化戦略ではなかった。

Q：ショウジョウバエ（ショウジョウバエの仲間）は人間と同じような自発的睡眠パターンを示すのでしょうか？

A: 線虫のC.エレガンスで示されているように、重要な睡眠に似た機能はおそらく変態の間に起こりますが、幼虫が眠るかは分かっていません。 深い眠りは、シナプスで起こる物理的な変化を伴う、ある意味ミニ発達のようなものです。 個人的には、ハエの幼虫が自発的な睡眠パターンを示すとは思いません。線虫のように、睡眠様の機能はすべてプログラムされた発生上の変化と関連していると思います。

Q：生物の発生が複雑になると、睡眠の必要性も高まると言えるのでしょうか。 無脊椎動物のようにライフサイクルが短い低次の生物では、睡眠の重要性は減少するのでしょうか。

A: 進化における睡眠の必要性に関連する重要な「複雑な」ポイントは、脳が世界に選択的に注意を払うことができるようになったことだと思います。 それ以前は、睡眠「機能」は発達の遷移に関連した分子プロセスにすぎず、しばしば静止状態に関連していました。 その後、睡眠は、起きている間に世界に注意を向けることができるように、しばらくの間、世界を鋭く無視する必要性でもあった。 つまり、直線的な複雑性の増大というよりは、ステップ関数的なものなのです。 これは仮説ですが。

Q: 多くの動物が私たちと同じように眠りますね。 なぜミミズは眠る必要があるのでしょうか？

A: ミミズというのは、おそらく線虫（C. elegans）のことで、そこで睡眠の研究が行われたのでしょう。 ミミズはハエや人間と同じように眠るとは思えません。 しかし、「睡眠スイッチ」、つまり外部環境に対する反応を迅速かつ可逆的にオフにする能力は持っていないと思うのです。 同様に、ミミズが選択的注意を持っているとも思えない。 さらに話を進めると、私は、意識は注意を持つ動物から発生したと考えています。 そして、その注意のメカニズムを維持するために、睡眠をとる必要性とともに進化してきたのだと思います。 これは単なる仮説に過ぎませんが、議論する価値はあると思います。 基本的に、線虫には意識はありません。

Q: ほとんどの動物を睡眠から目覚めさせるのは、人間と同じくらい簡単ですか

A: 深刻に睡眠不足のハエを目覚めさせるのはほとんど不可能です。 友人のポール・ショーが最初にハエの睡眠を探し始めたとき、私たちは徹夜でハエが収容されているチューブをたたいて起こさせようとしたものです。 数日間の睡眠不足の後、このハエは微動だにしなかったと言えるでしょう。 しかし、死んでいるわけではなく、ただ睡眠が必要だったのです。 これは、「覚醒閾値の上昇」と呼ばれる、動物の睡眠を測定するための基本的な基準である。

Q：どの動物が最も多く夢を見るのでしょうか？

A：夢を見ることの自然史は魅力的な質問です。 最近の研究では、爬虫類でさえも夢を見ることが分かっています。 どの動物が一番夢を見るかはわかりませんが、一般にハリモグラや有袋類はレム睡眠が多いと聞きます。 人間の場合、大人よりも乳幼児（すでに胎内にいる場合も）の方がたくさん夢を見ることが知られています。 ほとんどの動物にあり、人間が語ることのできる経験をする前から存在しているのだとしたら、夢を見るのは何のためなのかという疑問が湧いてきます。 私の犬はボールを追いかける夢を見ますか？

A: 睡眠には複数の機能があり、これは睡眠に関する混乱した事柄の1つでした。 これらの機能にはおそらく、シナプスのホメオスタシス（シナプスの強さを最適な範囲に保つこと、これは重要です、あなたの脳には1兆個もあります）、廃棄物の除去、記憶の定着、ストレス調節、感情および運動学習が含まれます。