予知夢の仕組？睡眠中に脳は過去を再生し未来をリハーサルしていたと判明

睡眠は未来予知の手段でした。

アメリカのミシガン大学（U-M）で行われた研究により、睡眠中の脳では記憶の安定化が行われるだけでなく、未来のリハーサルも同時に行っている可能性が示されました。

研究者たちはプレスリリースにて「夢の中には未来を予言するものがある。新たな研究により、睡眠中に一部のニューロンが記憶を再現するだけでなく、将来の経験を予期していることがわかった」と述べています。

しかし脳はどんな方法で「未来の予測」を実現していたのでしょうか？

研究内容の詳細は2024年5月8日に『Nature』にて発表されました。

目次

• 睡眠中の脳は記憶の一部を改ざんして起こり得る未来を描く
• 睡眠は「未来のリハーサル」を提供してくれる

睡眠中の脳は記憶の一部を改ざんして起こり得る未来を描く

睡眠は記憶と学習にとって非常に重要です。

睡眠中の脳は、起きている間に経験したことを脳内で繰り返し再現し、短期記憶を安定した長期的記憶に変える役割を果たしています。

この現象は、人間や動物が新しい家や迷路に慣れるときにも見られます。

たとえば、ラットの脳では、寝ている間に現実世界の環境に対応した場所細胞が活発に働いています。

場所細胞とは、ラットが迷路を歩いている際に特定の場所に反応して発火する神経細胞のことです。

ラットが眠っている間でも、これらの場所細胞はまるで迷路を実際に歩いているかのように発火し続けており、記憶の安定化が起こります。

そのためラットが迷路を探索した後、十分な睡眠を取ると、次に迷路に挑戦したときに速く正確に攻略できるようになるのです。

この現象は、私たち人間が睡眠後に楽器演奏やスポーツのスキルが急激に向上するのと本質的に似ています。

例えば、ピアノの練習後に睡眠を取ると、練習している最中にはどうしても上手くできなかった部分がスムーズに演奏できるようになります。

これは、睡眠中に脳が練習内容を整理し、神経回路を強化するためだと考えられています。

（※近年の研究では、スキルの上達は必ずしも睡眠だけでなく、短い休憩で起こることも示されています。）

しかし睡眠後に起こる不思議は「スキルの上達」だけではありません。

目が覚めると、これまで全く思いつかなかったアイディアや、新たな問題解決の糸口を思いつくことが知られています。

このような新たな解決法や切り口の思いき、単なるスキルの上達とは別の現象です。

新たなアイディアは、既存の記憶の部分的な崩壊や融合がもとで起こりますが、それが脳活動の不規則化に由来するとの考えです。

また稀に人々は未来を予想するかのような夢をみますが、このような予知夢的なものも、過去の記憶を安定化させるだけでは起こり得ません。

そこで研究者たちは、斬新なアイディアの思い付きや予知夢的な現象がおこるのは、睡眠中に記憶の安定化を行っているニューロンたちの中に反逆者が現れ、活動パターンを変調させることが原因であると考えました。

厳しい自然界で生き抜いてきた人類は、体験した記憶を忘れないようにする一方で、記憶に対してある種の改ざんを行い、アイディアの発見やこれから起こり得る物事の予想に役立てていた可能性がありました。

実際に心理学や神経科学の分野では、夢には将来の出来事に備えるためのシミュレーション的な役割があるとする理論があります。

たとえば親しい人が死んでしまうような悪夢は、強烈な感情やストレスを伴う経験を処理し、現実世界で同様の状況に直面したときによりよく対処できるようにするためのメカニズムである可能性があると考えられています。

また生物学的には、悪夢は危険な状況をシミュレートし、個体がそのような危険な状況に対処するための対処法を考えさせる手段として進化してきたと考えられています。

睡眠は「未来のリハーサル」を提供してくれる

そこで今回ミシガン大学の研究者たちは、睡眠中のラットたちの脳活動パターンをこれまでにないほど正確に測定することで、仮説の検証を行いました。

すると睡眠中のラットの脳活動が単に過去の再生や記憶の安定化とは微妙に異なる、余分な脳活動パターンが観測されました。

そして、この余分な発火パターンを調べたところ、過去の記憶に対するチューニングや再調整、つまりある種の改ざんが起きていたことがわかりました。

研究者たちは、この記憶の部分的な再調整（改ざん）を使って、脳が体験した記憶を加工して「未来のリハーサル」あるいは「未来のシミュレーション」を行っていると結論してました。

実際に、ラットをもう一度同じ環境に戻して脳活動を調べると、夢の中で行った「未来のリハーサル」に似た活動パターンを示していることが確認されました。

睡眠中の脳は記憶を安定化させると同時に未来のリハーサルを行い、次回の挑戦でより良い結果を出すために役立っていたのです。

これらの結果は、睡眠は単に記憶の安定化を行うだけでなく、記憶の一部を再調整して起こりそうな未来に備えていることを示しています。

コンピューターのシミュレーションには起こり得る事態を予測して人々をトレーニングする役割があります。

もしかしたら夢は、圧倒的な没入感のある仮想空間で、未来への備えを提供していかもしれません。

【編集注 2024.06.07 10:00】

記事内の誤字を修正して再送しております。

元論文

Retuning of hippocampal representations during sleep
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07397-x

ライター

川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。

編集者

ナゾロジー 編集部