レム睡眠はどう発見されたのか — そして、なぜ手首の数字になったのか
ペンが暴れた夜
1951年12月、30歳の大学院生が University of Chicago の地下から旧式の脳波記録装置を運び出し、8歳の息子につないだ。
Eugene Aserinsky が借り物の機器を大事に扱う理由はあった。家族とキャンパス内の改装された軍用宿舎に住み、最終的には指導教員から金を借りるほど懐が寒く、長い徹夜の記録をプレッツェルとコーヒーで乗り切っていた。装置は Offner Dynograph。部屋は Abbott Hall の生理学部門から借りたものだった。被験者は息子の Armond で、眠っていた。
やがてペンが大きく振れ始めた。人が激しく寝返りを打つときのような、幅の広いインクの弧 — ただし少年はまったく動いていなかった。
Aserinsky の最初の仮説は当然のものだった。装置が壊れている。それは理にかなった反射であり、同時にほとんどの異常が静かに死んでいく理由でもある。彼は装置ではなく息子を見に行った。閉じた瞼の下で、眼球が動いていた — 速く、断続的に、奇妙にそろっていて、眠りに落ちていく人のゆっくりした漂いとはまるで違っていた。
発見そのものはこれで全部だ。あとに続いたものはすべて労働だった。Aserinsky は45年後に自身の回想を Journal of the History of the Neurosciences に発表しており、そこで自分をまったく英雄化していない点こそ読む価値がある。
その夜より前、睡眠は「何も起きていない時間」だった
なぜこれが重要だったかを感じるには、当時の睡眠がどれほど退屈な対象とされていたかを知る必要がある。
支配的な見方は受動的だった。脳は活動を落とし、動きは引いていき、夜は二つの昼のあいだの谷だった。睡眠は「欠けているもの」によって定義されていた。その内部に構造を探す理由は特になかった。空っぽの部屋に家具を探す理由がないのと同じである。
皮肉なのは、睡眠を真面目な科学にすることに誰よりも貢献した人物自身が、おおむねその見方を共有していたことだ。Nathaniel Kleitman は1939年に Sleep and Wakefulness を刊行し、英語圏でこの分野を事実上創設した。しかも慎重な人ではなかった。1938年の夏、彼は大学院生 Bruce Richardson とともにケンタッキーの Mammoth Cave に、地表から約140フィート下に移り住み、28時間を1日とする生活を32日間続けた — 暦の1週間に長い1日が6回、起きているあいだは2時間ごと、眠っているあいだは4時間ごとに体温を測った。Richardson の体はおおむね新しい周期に順応した。Kleitman の体は順応せず、本人はそれを自分の年齢のせいだとした。
体が自前の時間を保っているのかを確かめるために、地下で1か月過ごす覚悟のある人物である — いま私たちが 概日リズム として整理している問いだ。それでも彼は、夜そのものを一つの長く均質な状態だと考えていた。
埋め合わせの研究テーマ
Aserinsky はこれを探していたのではない。指導教員が、とりあえず学生を忙しくさせたいときに配るような課題を渡されただけだった。まばたき、そのあとは乳児の瞼の動き。赤ん坊を観察し、数え、1年後に戻ってくる。
赤ん坊からはあまり得られず、彼は成人へ、そして誰も使っていない機器へと流れていった。この分野が裏口から入ってくる癖は、その最も一貫した特徴のひとつだ。意味のあった発見は、安全に設計された課題から出てきた。
Science 誌のわずか2ページ
1952年の春には、同じパターンを他の人にも見つけていた。その秋には、より良い機器で50夜を超える記録を行った。1953年9月4日、彼と Kleitman は Science に2ページを発表した。
論文は短く、ほとんど攻撃的なほど冷静だ。健康な成人20人。約90分ごとに繰り返される、速く断続的な眼球運動の時間帯。それに伴う低振幅で不規則な脳活動、呼吸と心拍の上昇 — 最初のエピソードは短く、最後は長い。
そして観察を発見に変えた一手が来る。彼らは被験者を起こした。
眼球運動の時間帯に行った27回の覚醒のうち、20回で詳細で映像的な夢の語りが得られた。その時間帯の外で行った23回の覚醒のうち、19回では何も得られなかった。
この非対称性が論文そのものだ。そしてこれは、睡眠ではなく測定についての教訓を求めるなら、手口のすべてでもある。彼らは信号を記録しただけでなく、その信号が何の証拠なのかを信号に尋ねた。
先に見た人はいた。それは見つけたことと同じではない
ここから神話を正す部分に入る。どんな歴史でも、たいていここが一番おもしろい。
眼球運動が最初に気づかれたのはシカゴではない。1926年、ロシアの研究者 Denisova と Figurin が、眠る乳児に周期的な発現を記述している。落ち着かない呼吸、体の動きの増加、速い心拍、そして半分閉じた瞼の下で動く眼球が、およそ50分ごとに繰り返す。彼らは正しい対象をまっすぐ見ていた。27年早すぎただけだ。
彼らに無かったのは脳波計である — Hans Berger のヒト脳波は1929年に登場する — そして成人の被験者、さらに決定的に、夢とのつながりだった。2024年の SLEEP の総説はこの功績の問題をたどり、有用な地点に着地する。部分的な観察は発見ではない。見ることは安い。やり切ることは高い。
これは、次にウェルネス製品があなたのデータの中に信号を「発見した」と宣言したときに思い出す価値がある。信号はどこにでもある。その一つが何の証拠なのかを知ることが、稀で高価な部分だ。
見つけた本人は、この分野を去った
Aserinsky は1953年に博士論文を終え、去った。University of Washington に移ってサケの電気的作用を研究し、フィラデルフィアの Jefferson Medical College に職を得て、睡眠研究に戻ったのは1963年だった。1976年に学科長の座を逃し、ウェストバージニアの Marshall University に移り、1987年に退職した。Kleitman は、二人で夜を二つに割った10年後になっても、彼への手紙を「Dear Aserinsky」で始めていたという。
その間、1952年に研究室に加わった医学生 William Dement が、この現象に残る名前を与えた — rapid eye movement、REM — そしてこの研究を、それを有名にした数十年へと運んだ。科学における功績は、誰が最初に居たかでは分配されない。誰が残るかで分配される。
Aserinsky は1998年7月、77歳のとき、カリフォルニア州カールスバッドでの自動車事故で亡くなった。検死は決定的ではなく、運転中に眠ってしまった可能性が考えられた。記録はそれを確定していないし、私が記録を上書きするつもりもない。
川を階段に変えた委員会
ここで物語は人の話をやめ、あなたが今朝見た画面の話になる。
1960年代の終わりには誰もが睡眠を記録し、誰も同じやり方では記録していなかった。1968年、Allan Rechtschaffen と Anthony Kales が率いる委員会が US Government Printing Office からマニュアルを刊行した。標準化された用語、標準化された手技、そして分野全体が共有できる判定方式である。それは機能した。およそ40年にわたって標準だった。
その決定のうち二つが、いまあなたが自分の夜をどう見るかを支配している。
第一に、エポック。夜は30秒の切片に刻まれ、各切片にちょうど一つのラベルが与えられた。第二に、はしご。段階1、2、3、4、そして REM である。
どちらの選択も理にかなっており、どちらも事務的だ。生理は30秒刻みで状態を変えたりしないし、夜は本当に、きれいな壁で仕切られた五つの離散状態からできているわけでもない。30秒のエポックは、二つの研究室がノートを比べられるようにするために発明された丸めの規則である。あなたの夜が川ではなく階段として現れる理由はこれだ。
American Academy of Sleep Medicine は2007年に規則を見直した。30秒のエポックは生き残った。段階3と4は一つの N3 に統合された。両者の境界は、判定にかかる手間に見合ったことがなかったからだ。標準を定める側さえ、段のひとつは作り物だったと最後には認めたことになる。現代版のはしごを平易な言葉で知りたいなら、睡眠段階の解説 にまとめてある。
一夜、三つの記法
標準化の各段階が手放したもの
専門家でさえ、一夜の五分の一で一致しない
規則集は判断を廃止したのではなく、判断を書き留めただけだ。判断がどれだけ残っているかは、American Academy of Sleep Medicine が測っているのでおおよそ分かる。
Rosenberg と Van Hout が2013年に結果を報告している。2,500人を超える判定者、9件の臨床記録、18,000エポック、300万を超える個別の判定。
平均一致率は 82.6% だった。最も高かったのは REM。N3 では 67.4%、N1 では 63.0% — つまり、人がいちばん知りたがる二つの段階でこそ低い。判定者がつまずいたのは予想どおりの場所だった。入眠前の最後の覚醒エポック、N1 のあとの最初の N2 エポック、N2 のあとの最初の REM エポック。つまり境目である。
すなわち参照基準 — 訓練された人間、完全な電極配置、共有された一冊の規則集 — が、およそ6エポックに1つで自分自身と食い違う。これは不祥事ではない。連続した過程に硬い線を引けばこうなる。ただし、誰かが自社のアルゴリズムは正確だと言い出す前に、頭に入れておくべき数字ではある。
参照基準を測ると
判定者間の一致、AASM プログラム（Rosenberg & Van Hout, 2013）
不一致はどこに住んでいるか
この研究は、一致率が段階 R で最も高く、N2 と覚醒がすぐ後に続いたと報告している。そして最も難しい判定は移行部だった。入眠前の最後の覚醒エポック、N1 のあとの最初の N2 エポック、N2 のあとの最初の R エポック。N2 と N3 の切り分けはとりわけ難しいと指摘されている。言い換えれば、不一致は境界に集まっている — 段階の割合が組み立てられているのは、まさにその場所だ。
その数字が手首に届くまで
手首のデバイスは上のどれもやっていない。頭皮に電極はなく、目尻に導線はなく、顎の下にセンサーもない。あるのは動き、脈、そして「研究室ならどう書いたか」を推測するよう訓練されたモデルだ。
その推測は工学として本当に見事で、しかも問いによって出来が大きく違う。2023年の JMIR mHealth and uHealth の多施設検証は、11種類の消費者向け睡眠トラッカーを検査室の睡眠ポリグラフと突き合わせた — 参加者75人、判定済み349,114エポック。4クラス分類（覚醒・浅い・深い・REM）のマクロF1は、機器によって下は 0.26、上は 0.69 だった。REM で最も良い値は 0.76 前後、深い睡眠で最も良い値は 0.59 前後である。
この幅をもう一度読んでほしい。機器のあいだのばらつきこそが発見だからだ。ある30秒に付くラベルが、どの会社がアルゴリズムを書いたかにこれほど左右されるなら、「深い睡眠が48分あった」は半分は製品についての文である。この問題の一般形は ウェアラブルで測れること・測れないこと で、個別形は ひとつの数字を超えた睡眠 で扱った。
この物語が本当に示していること
とはいえ、これで睡眠構造が絵空事になるわけではない。生理学のなかでも比較的しっかりした対象だ。REM と徐波睡眠は、脳活動も筋緊張もホルモンの天候も異なる、区別できる状態である — だからこそ 深い睡眠と成長ホルモン について一本書けたのだ。
歴史が許していないのは、一晩の割合を個人の成績として読むことだ。あの棒グラフを軽く握っておくべき理由は三つある。
割合は年齢とともに自然に動く。 Ohayon らは2004年に65件の研究と5歳から102歳までの健康な3,577人をまとめた。徐波睡眠は成人期を通じて着実に減り、浅い段階が夜の割合を増やし、REM の比率はより緩やかに下がる。5年前より深い睡眠が少ないのは、習慣への判決ではなく、単に誕生日のせいかもしれない。
測定は各段階で誤差を抱えている。 委員会が30秒を選んだ。熟練の判定者は境目で食い違う。あなたのデバイスはその境目を動きと脈から推測する。三つの近似が積み重なり、最後の一つだけが小数第一位までのきれいな百分率として表示される。
アウトカム研究が頼りにしているのは別のものだ。 大規模研究が睡眠と老い方を結びつけるとき、最も重みを担う変数は段階の比率ではなく、たいてい長さと規則性である — 睡眠の規則性と長さ で見たとおりだ。そしてそれは、手首のデバイスが比較的よく測れる二つでもある。信頼できる数字と、意味のある数字が、都合よく同じ数字なのだ。
結論
スマートフォンの階段は、ある偶然の子孫である。金のない大学院生、誰も欲しがらなかった装置、眠っていた8歳、そして15年後、二つの研究室を比較可能にする必要があった委員会。実在する歴史と既知の誤差をもつ、良い抽象化だ。ただし、一晩ごとの成績として設計されたことは一度もない。
そこで、今週試すことを一つだけ。段階の棒グラフを親指で隠し、二つの数字だけを見る。何時に寝たか、そして何時間眠ったか。その二つがどれだけ揃っているかで週を評価する。昨夜の REM の比率では評価しない。段階のグラフは日曜に一度だけ、傾向として見る — 下にある測定が実際に支えられる解像度は、だいたいそのくらいだ。そして数字が、自分のはっきりした実感と食い違うなら、疑われるべきは数字の側である。数字は空想を正すために使うもので、経験を置き換えるためのものではない。
Aserinsky は装置を信じるかわりに、息子を見に行った。75年たっても、それが正しい一手だ。
