ウルトラディアン睡眠周期：頻度、持続時間、個人および環境因子との関連-後方視的研究

Ultradian sleep cycles: Frequency, duration, and associations with individual and environmental factors-A retrospective study.

抄録

目的:

睡眠は、睡眠覚醒歴や光や騒音などの様々な環境要因に反応して個人差がある。ここでは、スイスのバーゼルにあるクロノバイオロジーセンターで1994年から2020年まで様々な実験室研究に参加した369名を対象に、ウルトラディアン非代償性眼球運動-急速眼球運動（NREM-REM）睡眠周期の夜間内変動について報告する。

OBJECTIVE: Sleep varies between individuals in response to sleep-wake history and various environmental factors, including light and noise. Here we report on the intranight variation of the ultradian nonrapid eye movement-rapid eye movement (NREM-REM) sleep cycle in 369 participants who have contributed to different laboratory studies from 1994 to 2020 at the Centre for Chronobiology, Basel, Switzerland.

結果:

管理された実験室環境において、習慣的な就寝時刻に8時間の睡眠機会を与えられた健康な参加者において、NREM睡眠エピソードとREM睡眠エピソードを含む睡眠周期時間の大きな個人間変動が観察された。睡眠ポリグラフで記録した6064サイクルのうち、睡眠サイクル時間の中央値は96分であった。睡眠周期の数と持続時間は正規分布ではなく、夜が更けるにつれてNREM睡眠では分布が狭くなり、REM睡眠では分布が広くなった。最初の周期はその後の周期よりも一貫して短く、睡眠前の適度な光や夜間騒音への曝露は、超周期的睡眠周期の持続時間に有意な影響を及ぼさなかった。年齢と性別はNREM睡眠とREM睡眠の持続時間に有意な影響を及ぼし、高齢者ではNREM睡眠が長く、REM睡眠が短く、特に終夜では、女性の方がNREM睡眠エピソードが長かった。高睡眠圧（すなわち、睡眠不足）と低睡眠圧（すなわち、複数回の昼寝）は、ウルトラディアン睡眠サイクルを変化させ、高睡眠圧は最初のサイクルでのNREM睡眠を長くし、低睡眠圧はレム睡眠エピソードを長くした。N2とNREM睡眠時間、N1とREM睡眠時間には正の相関が認められた。我々のデータセットでは、弱い睡眠内レム睡眠恒常性も明らかであった。

RESULTS: We observed a large interindividual variability in sleep cycle duration, including NREM and REM sleep episodes in healthy participants who were given an 8-hour sleep opportunity at habitual bedtime in controlled laboratory settings. The median sleep cycle duration was 96 minutes out of 6064 polysomnographically-recorded cycles. The number and duration of cycles were not normally distributed, and the distribution became narrower for NREM sleep and wider for REM sleep later in the night. The first cycle was consistently shorter than subsequent cycles, and moderate presleep light or nocturnal noise exposure had no significant effects on ultradian sleep cycle duration. Age and sex significantly affected NREM and REM sleep duration, with older individuals having longer NREM and shorter REM sleep particularly in the end of the night, and females having longer NREM sleep episodes. High sleep pressure (ie, sleep deprivation) and low sleep pressure (ie, multiple naps) altered ultradian sleep cycles, with high sleep pressure leading to longer NREM sleep in the first cycle, and low sleep pressure leading to longer REM sleep episodes. Positive correlations were observed between N2 and NREM duration, and between N1 and REM duration. Weak intrasleep REM sleep homeostasis was also evident in our data set.

結論:

我々は、ウルトラジアン睡眠周期は、年齢、性、睡眠の恒常性によって調節される内因性の生体リズムであるが、健康な熟睡者では（中程度のレベルの）環境的な合図には直接反応しないと結論づけた。

CONCLUSIONS: We conclude that ultradian sleep cycles are endogenous biological rhythms modulated by age, sex, and sleep homeostasis, but not directly responsive to (moderate levels of) environmental cues in healthy good sleepers.