最近少し落ち込んでいますか?寝る前に携帯電話をいじりすぎていませんか?

著者: 王 波 (中国科学院生物物理研究所)

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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AIの発展により、最終的には人間が機械に支配されるようになると多くの人が信じています。実際のところ、それほど心配する必要はありません。なぜなら、私たちは今、手のひらサイズで、平らで醜く、歩くことさえできない機械によって制御されているからです。それはスマートフォン（以下「携帯電話」）です！ ！

食事中に携帯電話をいじる（写真提供：人民日報オンライン）

寝る前に携帯電話で遊ぶ（写真提供：人民日報オンライン）

しかし、私たちは「寝る前にスマホをチェックすることでしばらくは気分が良くなる」ことはあっても、「ずっとチェックし続け、気分が良くなる」ことはないようです。それはなぜでしょうか？

「寝る前に毎日携帯電話をいじっていて、落ち込んでいます」

韓国のチョンシン女子大学の研究者らがアメリカの学術誌「スリープ」に発表した研究によると、就寝前に携帯電話をいじると精神衛生に悪影響が出ることが分かった。携帯電話をいじって睡眠時間が遅くなる人は、うつ病、不安、不眠症に悩まされる可能性が高くなります。

この調査では、就寝前に平均的な人よりも5倍長い時間を携帯電話に費やしている20～30歳の160人を対象に調査が行われた。調査結果によると、寝る前に長時間携帯電話をいじると、健康と心理に悪影響を及ぼし、うつ病のリスクが20％、不安のリスクが14％増加するという。就寝時間を遅らせると不眠症のリスクが41%増加し、就寝前に携帯電話をいじると不眠症のリスクはさらに高まり、82%になります[1]。

このような深刻な精神衛生上の問題を引き起こす原因は何でしょうか? 「夜更かし」氏は、自分一人で罪を背負うことは決してないとし、闇夜に携帯電話が発する光もまた「殺人者」である。

光を通じて感情を調節する神経回路に関する最近の研究では、光環境の変化が生物の概日リズムに影響を与えるだけでなく、精神状態も大きく調整することが示されています。 2018年にCell誌に発表された研究では、長期にわたる断片的な光と暗闇の刺激が否定的な感情を誘発する可能性があることが示されました[2]。対照的に、日光は人間の感情を調節する上でプラスの効果をもたらすことが多い[3]。光は昼と夜で感情に全く逆の効果をもたらします。この背後にある神経メカニズムは、常に未解決の謎でした。感情に影響を与えるのは光の乱れなのかリズムの乱れなのかはまだ分かっていません。

今年6月1日、中国科学技術大学の薛田教授と合肥大学の趙歓氏のチームは、「マウスの夜間光誘発性うつ病様行動に対する概日リズム依存性皮質下経路」と題する最新の研究結果をネイチャー・ニューロサイエンス誌オンライン版に発表した。結果は、異常な夜間光によって引き起こされるうつ病様表現型を媒介する神経回路の構造と機能を記述し、うつ病様行動を引き起こすのはリズムや睡眠の乱れではなく、夜間の異常光であることを証明した。昼と夜の光がもたらす感情的影響が正反対であるという本質的なメカニズムを解明したのは今回が初めてです。つまり、夜間の青色光への曝露が増えると、脳内の特定の神経回路に影響を及ぼし、うつ病の症状の出現につながる[4]。

本研究は、夜間の光によって引き起こされる否定的な感情の回路基盤とリズムゲーティングメカニズムを包括的に説明した初めての研究であり、上記の知見と光が感情に与える影響の謎について、モデル動物研究に基づく神経科学的な証拠を提供します。 「ブルーライト」はうつ病を引き起こす主な原因として疑われている。

「ブルーライト」は、自然光、白熱灯、蛍光灯、省エネランプ、さらにはLCDやLEDなどのさまざまな光源から発せられるスペクトル成分の中に広く存在します。国は、高エネルギーの青紫色光が私たちの目に悪影響を及ぼさないように、ディスプレイ画面や携帯電話の画面などの電子製品のスペクトル構成に関する関連規制を設けています。しかし、夜間に電子スクリーンを長時間使用すると、もともと少量である「ブルーライト」が集中的に目にさらされることになります。

青い光の下で落ち込んでいるマウス

薛田教授と趙歓氏のチームによる今回の研究対象はマウスです。ネズミは人間と​​は逆の昼行性の嗜好を持っていますが、その行動は同様に毎日の光の変化と概日リズムの影響を受けます。研究チームは、マウスの概日リズム（日中は8:00～20:00、夜間は20:00～8:00+1）に合わせて、毎晩21:00～23:00の2時間、青色光を3週間連続で照射する、マウス用の夜間光（LAN）モデルを構築した。結果は、マウスの概日リズムは変化しなかったが、いくつかの異常な行動が徐々に現れたことを示した。

例えば、泳ぐことを強制されたときには諦めた様子を見せました。砂糖水に直面すると、その好みは減少しました。幸せな水はもはや幸せではありませんでした。これらの行動は人間のうつ病行動とある程度類似しているため、研究者はこれをうつ病様行動と定義しています。それだけでなく、毎晩のブルーライト曝露を中止した後も、マウスはすぐには回復せず、うつ病のような行動が最大3週間続きました。

（画像出典：Nature Neuroscience、2020年）

夜間の光への露出がどのようにしてうつ病につながるのでしょうか?

光への曝露は、気分を含む哺乳類のさまざまな生理機能に影響を与えます。一方では、日中に適度に日光を浴びると気分が高まり、光を補う「光療法」を使用するとうつ病患者の症状が緩和されることが多くの研究で示されています。一方、夜間に光害や電子機器などから過剰な光にさらされると、うつ症状を引き起こすリスクがあると考えられています。これまでの研究では、夜間の青い光が気分に悪影響を及ぼす可能性があることが示されています。

薛天氏と趙歓氏のチームの研究者らは、神経追跡ツールを使用し、脳内の特殊な「ipRGCs-dpHb-NAc」（「自律光受容神経節細胞-手綱核の背外側縁領域-側坐核」）神経回路を発見した。彼らは、この回路の感情調節プロセスが、夜間の青い光がマウスを憂鬱にさせる原因かもしれないと推測している。

この神経回路の出発点は、網膜上の特殊なタイプの細胞、内因性光感受性網膜神経節細胞（ipRGC）です。ipRGCは20年前に発見された光感受性を持つ神経節細胞の一種で、（通常の）神経節細胞のシグナル伝達機能に関する従来の理解を一新しました。

ループの 2 番目の停止部は、手綱核の外側縁部 (pHb) であり、背外側部 (dpHb) と腹外側部 (vpHb) に分かれています。外側手綱核は、しばしば脳の「反報酬中枢」と呼ばれます。それは多くの否定的な感情を媒介し、私たちの気分の悪さを引き起こす本部です。

ループの終点は側坐核 (NAc) であり、手綱核の背外側辺縁領域から入力を受け取ります。側坐核は脳内で2番目に重要なドーパミン系です。これは、依存症、報酬、罰の行動に関連して最も研究され、最も関心を集めている核でもあります。それは脳内の「幸せの谷」に相当する快楽の形成と大きな関係があります。うつ病の形成にも関与しています。

では、「青い光」はどのようにして網膜上の自律的な光感受性神経節細胞を通じて脳に作用し、マウスの感情に影響を与えるのでしょうか?

一般的に言えば、私たちがよく知っている網膜上の光感受性細胞は、錐体細胞と桿体細胞の 2 種類の光受容細胞です。錐体細胞は、その名前が示すように、より強い光を必要とし、赤、緑、青の光を感知することができます (錐体細胞には 3 つの異なるタイプがあり、それぞれに対応する感光性色素があります) が、夜盲症があります。桿体細胞は細く、「色盲」ですが、薄暗い場所でも高い感度を維持し、「夜間視力」機能を提供します。夜中に目を開けると、家具の形や輪郭は見えますが、色は判別できません。これは桿体細胞だけが機能しているからです。

青は色の識別に優れた錐体細胞です。黄色は「暗視」に優れた桿体細胞です（画像提供：Zhihu）

これら 2 種類の受容細胞は光を受け取り、電気信号を生成し、それが双極細胞に伝達され、次に神経節細胞に伝達されます。神経節細胞の軸索は視神経線維を形成し、視神経路（視神経）乳頭に集まり、篩骨板を通って眼球から出て視神経となり、外側膝状体を通って脳の視覚皮質に投射され、視覚経路全体を形成します。

網膜上の多層細胞構造の模式図（画像提供：眼科）

視覚経路（画像出典：「神経科学原理第 5 版」）

自律的な光感受性神経節細胞は、光感受性色素メラノプシンを発現し、光を感知する能力を持つことが前世紀末に発見されました。げっ歯類では、自律的な光受容神経節細胞が、瞳孔光反射、概日リズム調節、色覚、空間認識など、非画像形成および画像形成視覚プロセスの両方に直接関与しています。シェラッパ氏は、米国科学アカデミー紀要に論文を発表し、「自律的な光受容神経節細胞の発見は、過去10年間の神経科学における最も重要な発見の一つである。この発見は、眼の機能に関する完全に革命的な理解につながった[5]。」と述べた。

ipRGC 神経節細胞の蛍光染色 (画像提供: Elliott Milner 博士提供)

薛天氏と趙歓氏のチームは、桿体、錐体、自律光受容神経節細胞を欠損した遺伝子組み換えマウスを用いて、自律光受容神経節細胞も夜間の光干渉によって引き起こされるうつ病のプロセスにおいて十分かつ必要な役割を果たしていることを発見した。

自律神経光受容神経節細胞が特定の波長（約 480 nm）の青色光によって活性化されると、手綱核の外側縁帯に信号が伝達されます。次に、手綱核の背外側縁帯にあるニューロンが信号を側坐核 (NAc) に伝達し、腹側部分は内側前頭前皮質 (mPFC) に投射します。これらの脳領域はうつ病の症状と密接に関係しています。その中で、外側手綱核の過剰な活動はうつ病のような行動を引き起こす可能性があります。側坐核もうつ病の形成に関与している。前頭前野は感情や高次の認知機能と密接に関係しています。

夜間の光を増やすことでうつ病のような行動を引き起こす「ipRGCs-dpHb-NAc」神経経路。その中で、「dpHb-NAc」投射は夜間の光干渉によって引き起こされる否定的な感情において中心的な役割を果たしている（画像出典：Nature Neuroscience、2020年）

研究者らがマウスの脳内の外側手綱核と側坐核の間の神経接続を遮断したところ、マウスが夜間の光によって引き起こされるうつ病のような行動を起こすのを防ぐことができた。同時に、光遺伝学を用いて自律的な光受容神経節細胞の外側手綱への投射を活性化すると、マウスにうつ病のような行動を誘発できる可能性がある。これらの結果は、外側手綱核が夜間光干渉効果を媒介する重要な回路ノードであることを十分に証明しています。

研究者らはさらに、アデノ随伴ウイルスツール（AAV、安全で長期にわたって持続し、効率的で高度に特異的な遺伝子操作ツール）を使用して、外側手綱核から前頭前皮質と側坐核への入力をそれぞれ阻害した。その結果、「背外側手綱領域-側坐核」の投射を阻害することによってのみ、夜間の光干渉の影響が影響を受けることが確認されました。同時に、3週間にわたって夜間の特定の時間帯に「背外側手綱領域-側坐核」の投射を直接活性化すると、夜間の光とは無関係にうつ病のような症状を誘発することができます。これらの証拠は、夜間の光干渉による否定的な感情の誘発における「背外側手綱領域-側坐核」投射の中心的な役割を明らかにしており、それはまさに「うつ病経路」です。

上図：「dpHb-NAc」伝導阻害はLANのうつ病誘発効果に影響を及ぼします。下図：「dpHb-NAc」経路の直接活性化は、LANのないマウスでうつ病のような行動を引き起こす可能性がある（画像出典：Nature Neuroscience、2020年）

最後に、光が昼と夜で異なる感情を調節するメカニズムをさらに探究します。研究者らは、単一細胞パッチクランプ法と生体内光ファイバー記録法を通じて、側坐核に投射する外側手綱核の背側領域のニューロンは、昼間よりも夜間に興奮しやすく、活動電位を発火する可能性が高いことを発見した。しかし、前頭前皮質に投射する外側手綱核の腹側領域のニューロンでは同様の現象は見られません。結果は、側坐核に投射する外側手綱核の背側領域のニューロンが概日リズムによって制御される弁として機能し、夜間のみ開き、夜間の光信号が「抑うつ経路」を通じて「ハッピーバレー」側坐核に影響を与え、それによって否定的な感情を誘発することを示している。これは、日中の光への曝露が感情行動の変化をもたらさなかった理由を説明するかもしれない。

研究者らはさらに、この回路が否定的な感情を誘発することで、動物が概日リズムの夜間に不要な光を避けるよう促し、特に夕暮れや夜明けなどの光の遷移期間中に敵を避けたり、自身の生物学的リズムが乱れるのを防いだりするのに役立つのではないかと推測している。しかし、ポスト工業化時代においては、夜間の光刺激への曝露はますます避けられなくなってきています。そのため、保護目的で進化したこの機能回路は、夜間の人工光によって「乗っ取られ」、人間に否定的な感情を引き起こす可能性があります。

夜間の光への曝露が精神衛生に及ぼす潜在的な悪影響に対処する必要がある

もちろん、この研究は「寝る前に携帯電話をいじるとうつ病になる」ということを意味しているわけではありません。うつ病を引き起こす要因は数多くあり、単独の要因は存在しません。

論文の議論の中で、研究者らは、この発見が人間に当てはめられるかどうかについては慎重になる必要があるとも指摘した。結局のところ、マウス実験には限界があるのです。たとえば、ネズミ自体が光を嫌うので、光に対する否定的な感情が非常に強くなる可能性があります。さらに、甘い飲み物を好まないといった行動は、必ずしも人間の真のうつ病に一致するとは限りません。

しかし、著者らは、夜間の光が脳に影響を及ぼす神経経路を特定することが、夜間の光の増加が気分に与える影響を理解するための第一歩であると結論付けている。光への曝露が人間でも同じ神経回路を活性化するのであれば、これらの結果は夜間の過度な光曝露が人間にどのような影響を与え、なぜそれがうつ症状と関連しているのかを説明するのに役立つかもしれない。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

産業と技術の進歩により、夜間照明はますます一般的になっています。多くの人々が「眠らない街」のネオンライトの下で暮らしています。夜遅くに景観照明が消えると、照明は家に戻り、電子機器から発せられる青い光が続き続けます。しかし、人類は何百万年にも及ぶ進化の過程で、昼夜の光の条件の変化に適応してきました。夜間に明るすぎると、私たちの健康や気分は静かに悪影響を受ける可能性があります。これには携帯電話の青色光の役割も含まれます。

寝る前に携帯電話をチェックすることは、ほとんどの人にとって寝る前の日常的な行動になりつつあり、その実行率は寝る前の歯磨きを上回っています。この習慣の背後には、視力障害、不規則な仕事と休息、肌の状態の悪化、指のしびれ、慢性的な首の緊張など、実に多くの危険が潜んでおり、うつ病につながる可能性もあります。

では、寝る前に携帯電話を見ることによる害を避けるにはどうすればよいのでしょうか?どうすれば、おいしい食べ物、美しい景色、楽しいスポーツを楽しめるのでしょうか?ただ、携帯電話を置いてぐっすり眠ってください!

参考文献:

[1] Chung SJ、An H、Suh S. 人は寝る前に何をするのか？時間利用調査を用いた就寝時間の先延ばしに関する研究。寝る。 2019年; 43（4）：zsz267. https://doi.org/10.1093/sleep/zsz267

[2] Fernandez DC、Fogerson PM、Ospri LL、Thomsen MB、Layne RM、Severin D、Zhan J、Singer JH、Kirkwood A、Zhao H、Berson DM、Hattar S. 光は異なる網膜脳経路を通じて気分と学習に影響を与える。細胞。 2018年; 175（1）：71-84.e18. doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.004。

[3] Huang C、Ruff DA、Pyle R、Rosenbaum R、Cohen MR、Doiron B.皮質ネットワークにおける低次元共有変動の回路モデル。ニューロン。 2019年; 101(2):337-348.e4.土井:10.1016/j.neuron.2018.11.034。

[4] An K、Zhao H、Miao Y 他。マウスにおける夜間光誘発性のうつ病様行動に対する概日リズム依存性皮質下経路。国立神経科学2020年; 23:869–880. doi.org/10.1038/s41593-020-0640-8。

[5] Chellappa SL、Ly JQM、Meyer C、Balteau E、Degueldre C、Luxen A、Phillips C、Cooper HM、Vandewalle G.実行脳反応のための光記憶。 NASAより。 2014年; 111(16):6087-6091. doi.org/10.1073/pnas.1320005111。