8. リズムと睡眠 リズムと睡眠 「私たちは一日の時間ごとに違う人間です」 – J. アショフのこの (無料) 引用は、時間生物学または時間医学、つまり生物の 時間的組織を扱う 2 つの分野の研究分野を説明しています。 これらの科学の研究の焦点は生体リズムであり、これについては以下で簡単に説明します。 8.1.リズム 確かに、最も重要な生物学的リズムは概日リズム、つまり 1 日の経過に関連するリズムで す。ただし、いわゆるインフラディアン リズムやウルトラディアン リズムもあります。 8.1.1.概日リズム最も重要な外生タイマーは明らかに 太陽であり、24 時間の一定周期で振動します (概日リズム)。人間のリズムはこの期間に適応しますが、約 25 ～ 26 時間の周期で変動します。したがって、それは概日リズムと呼ばれます。 以下のシステムは、約 24 時間ごとに振動します。‑ SCN (視交叉上核) における生体電気活動‑体温‑歯の痛みの閾値‑成長ホ ルモンの放出‑コルチゾールの放出 概日振動子は、さまざまな生理学的レベルで存在します。 8.1.2. CNSの振動子 CNS にはリズム ジェネレーターがあり、さまざまなサブオシレーターを制御しているようです。この機能は、後述 する視交叉上核によって実行されることが最も確実です。 8.1.2.1.発振器の分離バンカー実験を使用して、被 験者は外因性タイマーとして太陽から完全に隔離され、他のタイマーは持たれませ んでした。さらに、社会的な交流もありませんでした。したがって、被験者は完全に自 由に定期刊行物を選択することができました。 内因性発振器は実際には外因性リズムから切り離され、独自の周波数で発振することが判明しました。内因 性リズムの周期は約 25 ～ 26 時間です。 8.1.2.2。視交叉上核視交叉上核は、あらゆる生物の高次のリズム発 生器です。視交叉の真上に位置します。 41 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター リズムと睡眠 視床下部核の近くに位置するため、栄養機能や下垂体と密接に関連しているため、ホルモン分泌にも影響を 与える可能性があります。 10,000 個の細胞を含む SCN は、生物の最も重要かつ主要な振動子です。 これは、たとえば動物実験でテストされています。 SCN に損傷が生じた後、概日リズムは事実上消失しまし た。コアの破壊は、コアを熱分解する電極によって確実に行われました。 8.1.2.3.単離された細胞SCN の培養細胞 は、電気的記録を介して活動を示します。 細胞自体が24時間のリズムを生み出すことができます。したがって、外部タイマーは実際には必要ありませ ん。たとえば、心臓細胞と同様に、SCN の細胞には内因性の活性があります。 ただし、生理学的パラメータは外部リズムに適応する必要があります。これをエントレインメントと呼びます。 8.1.3.エントレインメント 8.1.3.1.細胞タンパク質によって制御される生物のリズムの位相シフトは、さま ざまな物質によって発生する可能性があります。例としては、cGMP (最も重要なセカンドメッセンジャーの 1 つ)、グルタミン酸、ACh、PACAP などがあります。シフトは前方または後方に発生する可能性があります。 したがって、培養 SCN 細胞の活性の最大値は細胞タンパク質の影響を受けます。 たとえば、PACAP は、概日リズムを約 6 時間早めることによって内因性リズムを制御するホルモンです。 8.1.3.2.ツァイトゲーバー遺伝子もちろん、 適応が起こるためには外部からのインプットが依然として必要です。リズムジェネレーターとしての太陽から の入力は光です。 42 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター リズムと睡眠 特殊な網膜神経節細胞は、主にグルタミン酸作動性投射を介して SCN に投射し、そのため遺伝子発 現に影響を及ぼし、主にグルタミン酸 (Glu) と PACAP によって制御されます。 したがって、視交叉上核には内因性の活性と同調能力があります。 8.1.3.3.制御遺伝子の存在概日リズムの制御遺伝子は、ほぼすべ ての種に存在します。これらは通常、SCN でも表現されます。 行動実験では、このような対照遺伝子の欠如または変異の影響を調べました。ここでマウスの Per2 遺伝子が突然変異しており、未処理 (野生) マウスと比較して活動が完全に非同期化しました。 8.1.3.4.時計遺伝子遺伝子産物 (タンパク質) がそれ自体の転写に直接影響を与えるため、遺伝子発現システム自体が分子振動子で す。 転写中、mRNA は核から移動し、翻訳、つまりタンパク質の形成を確実にします。 たとえばマウス Per 遺伝子を使用すると、遺伝子発現は数時間しか機能しないことがわかります。 ただし、単一の遺伝子が完全に故障すると、非同期が発生します。 8.1.4.メラトニン メラトニンは同調を促進するようですが、重篤な副作用もあります。 メラトニンの放出は松果体である松果体で起こり、SCNからの入力によって制御されます。松果体は、6 つ の回路を介して網膜から間接的な入力を受け取ります。 メラトニンの分泌には日々変動があります。メラトニンの受容体がSCN内に発見されていることから、メ ラトニンもSCNを制御していると推測できます。ただし、これが研究の現状です。 注: 松果体は、体内で唯一対になっていない臓器です。 8.1.5.内因性リズムの乱れ内因性リズムの乱れにはさまざまな種類と原因がありま す。ここでは例としていくつかを紹介します。 8.1.5.1.時差ぼけ大陸間 のフライト中に時差ぼけが発生するのは、体が太陽のリズムにリズムを合わせる十分な時間がないま ま、異なるタイムゾーンに移動してしまうためです。 メラトニンはここで役立ちますが、大量のアルコール摂取に匹敵する強い副作用もあります。 43 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 8.1.5.2.交代制勤務 リズムと睡眠 長期的には、シフト勤務は時差ぼけよりもさらに問題です。概日リズムを変更することは永続的に不可能で あり、リズムを抑制すると栄養障害や心血管系の問題が発生する可能性があります。 8.1.6.まとめ‑内因性リズムは自律振動子によって生成されます。‑発振器は相互に結合できますが、相互に結合する必要があります。 ない。‑ SCN は主要なオシレーターです。‑内因性リズムは外因性リズムに適応できます。 同調。‑概日リズムは遺伝子の影響を受けます。‑そのような遺伝子は動物界のほぼどこにでも見つかります。 8.2.睡眠睡眠を、意識不 明、昏睡状態、さらには死亡などの他の状態と区別するには、覚醒閾値が重要です。また、睡眠のさまざまな段階でも 大きく異なります。 8.2.1.睡眠の働き 睡眠の機能を研究するために、私たちはまず睡眠不足がどのような影響を与えるかを調べました。ランディ•ガー ドナー (1965 年) は、11 日間眠らずに過ごすという印象的な自己実験を実施しました。しかし、この試みは途中で 中止されなければなりませんでした。彼は依然として豊富な洞察を提供してくれました。 睡眠不足は次のような影響を与える可能性があります。‑認知能力および運動能力の低下‑集中力の低下（1日目から）‑幻覚（数日後、視覚だけではない）‑精神運動または精神的な作業におけるエラー率の増加‑成長障害‑疼痛閾値の低下‑うつ病‑過敏症‑長 期の睡眠不足による免疫疾患‑多臓 器不全（心臓、肺、腎臓） 最後の 2 つの効果は動物実験で決定されました。 8.2.2.二過程理論 睡眠を睡眠を誘発する物質の蓄積によるものとするモデルがあり、その一例が催眠毒素です。 アデノシンはノンレム睡眠の神経化学的基礎である可能性があります（プロセス 「S」）。この物質はエネルギーが消費されると生成されます。 この理論では、この物質は蓄積する一方で、概日リズムにも基づいていると言われています。違い 44 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 概日リズムと蓄積物質の量による活性化が睡眠圧を決定します。 NREM は、No Rapid Eye Movement の略です。 概日リズム 8.2.3.睡眠形成 8.2.3.1.測定睡眠の発達は、さ まざまな測定方法を使用して研究されています。 リズムと睡眠 累計金額 物質 睡眠圧 t EEGとEOG（眼電図、眼球運動の測定）を組み合わせることで、脳の活動とそれに伴う眼球運動との間に関連 性があることを示すことができました。これは急速眼球運動（REM）相と呼ばれます。 α波は覚醒時脳波で検出できます。それらは 8 ～ 13 Hz であり、振幅が低いだけです。 睡眠中には 4 つの段階が確認されており、異なる種類の波によって区別されます。シータ波の周波数は 4 ～ 7.5 Hz ですが、デルタ波の周波数は 4 つの睡眠段階を通して減少します。 第 3 段階と第 4 段階は深い睡眠段階とみなされます。ここでは、皮質の錐体細胞の同期的な活動が観察さ れます。これらの細胞の働きが非同期であればあるほど、通常はより覚醒した状態になります。 レム睡眠ではデルタ波はなく、錐体細胞は完全に非同期で働きます。 REM 相は、EEG では覚醒状態と区 別できません。 8.2.3.2.方法論的問題 EEG の空間分解能は非常に低く、時間測定もかなり不正確です。イメージング プロセスにより、非常に高い 空間的および時間的解像度が可能になります。 それにもかかわらず、EEG では覚醒状態またはレム睡眠は、脳波の高周波と低振幅によって、SWS (徐波睡眠) とも呼 ばれるノンレム睡眠と区別できます (上記参照)。 8.2.4.睡眠プロファイル睡眠プロファ イルは、さまざまな睡眠段階がどのように相互に続くかを説明します。通常の睡眠プロファイルは約 8 時間続き、 偏差はおおよそガウス分布に従って発生します。つまり、多くの場合小さな偏差が発生しますが、大きな偏差は非 常にまれです。 45 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 眠気の長さと短さは遺伝的に決定されるようです。 リズムと睡眠 ただし、この時点ですでに最大限の再生が行われているため、生理学的に必要な睡眠時間は約 4 時間だけです。 8.2.4.1.睡眠の段階覚醒状態から最初 の睡眠段階に進み、次に第 2 段階に進み、最後に深い睡眠段階として知られる段階 3 と 4 に進みます。これ は主に睡眠プロファイルの最初の 3 分の 1 で起こります。 最後に、ステージ 1 と 2 が続き、REM フェーズと交互になります。睡眠の終わりに 近づくと、REM 相がより頻繁に、より長くなります。 8.2.4.2。睡眠プロファイルの変化個体発生においては、ノンレム相に 比べてレム相の割合がどんどん減少していきます。高齢者になるとレム睡眠が極端に少なくなります。全体と して、年齢とともに睡眠の必要性は減少し、眠りやすくなります。 子供、特に新生児はレム睡眠期間が延長されています。これは、発達中の脳が感覚入力を感知できなくなると 勝手に活性化し、発達を促進するためです。 8.2.4.3。動物の睡眠プロファイルイルカは脳の半分（デ ルタ波）だけで眠り、残りの半分は起きていて運動能力を制御します。これは進化によるもので、水中に住む 哺乳類は水面に上がって呼吸することに依存しています。したがって、時々浮上して息をするためには、少な くとも初歩的な運動制御が必要です。 キリンなどの他の動物は、一度に 20 ～ 60 分以上眠ることはありませんが、日中に ははるかに頻繁に眠ります。 これに関連して、なぜ人間の睡眠相が比較的長いのかという疑問を抱くことができます。 46 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター リズムと睡眠 ベン。人間は天敵やその他の障害物がなければ、長い不注意状態に簡単に耐えることができるため、長い睡 眠段階は主に人間の生態学的ニッチによって説明できます。 ライオンも同様で、1日の睡眠時間は18時間から20時間です。 8.2.5.睡眠センター 特定の神経解剖学的構造は、睡眠現象と密接に関連しているようです。 前脳では、これらは主に視床、視床下部、下垂体、および前脳基底部です。 脳幹では、網様体の一対の核が特に重要であると思われる。とりわけ： ‑アセチルコリンを生成する核足核 （Ncl. ppt）。‑ N. 青斑核、アミン作動性核 (ノルエピネフリン)。‑脳幹のセロトニン作動系を形成する縫線核 代表する。 8.2.5.1.網状投射ppt 神経は、視床および視床下部だけでなく、 皮質全体にも投射します。青斑神経および縫線核も皮質および視床に突き出ています。 視床は睡眠現象に関連する中核領域によって制御されているため、睡眠中は意識がオフになっていると 考えるのが自然です。これは少なくとも部分的には真実ですが、光の感覚的な印象は少なくとも初歩的な方 法で処理できるようです。 8.2.5.2.睡眠誘導神経伝達物質目覚めているとき、すべての投射、特に視床と大 脳辺縁系への投射が活発になります。 SWS （NREM）では、特にセロトニンとノルアドレナリンの投射が著しく減少します。しかし、他のすべて の神経伝達物質の放出も大幅に減少します。 レム睡眠中は、覚醒状態とは対照的に、コリン作動性システムの高レベルの活動が見られました。 したがって、コリン作動性システムがレム睡眠をサポートし、セロトニン作動性およびノルアドレナリン 作動性システムが覚醒を促進すると仮定できます。 ただし、個々のシステムの割り当ては、たとえば SCN (視交叉上核) によって制御される概日リズムのよう に明確に行うことはできません。 形成は上述の網状形成のコア領域で行われますが、それぞれのシステムに関与する他のコア領域も存在す る可能性があります。 47 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 8.2.5.3.脳活動の変化脳活動の部位特異的な変化は、MRI や PET などの画像技術を使用して判断できます。 リズムと睡眠 覚醒状態からノンレム睡眠への移行中、視床と前脳基底部の活動は停止します。ノンレム相からレム相への移行中、 覚醒時と同様の脳活動が見られますが (EEG を参照)、場所は異なります。ここでは視床下部が特に活発です。レム睡 眠が覚醒状態に移行すると、前頭前皮質の領域、特に前脳基底部が活性化します。 ただし、全体としては、大きな地域では活動の変動が見られるため、ここでも特定の地域を実際に明確に割り当てるこ とはできません。 8.2.5.4.視床皮質振動子SWS の睡眠は、特定の神経伝 達物質によって直接調節されるのではなく、神経伝達物質に依存するいわゆる視床皮質 振動子を介して調節されます。 視床皮質ニューロン 視床網神経ニューロン 図: 網状投影 皮質ニューロン フィードバック 視床皮質ニューロンは皮質ニューロン（錐体細胞）を制御しており、視床皮質ニューロンのフィードバックループを介 して視床皮質ニューロンに作用します。 第 8.2.3.1 章ですでに述べたように、覚醒状態は錐体細胞の非同期活動によって特徴付けられますが、SWS 睡眠は同 期活動によって特徴付けられます。皮質ニューロンのさまざまな活動は、視床皮質ニューロンによって制御されます。 したがって、高振幅の脳波は、これらの回路の同期活動によって生成されます。 この回路は、ノンレム睡眠を生み出す振動モードと覚醒を誘発する強直モードの 2 つのモードをアクティブにすること ができます。 視床ニューロンは、アドレンダー作動性（覚醒状態）またはコリン作動性（NREM）に よって脳幹のコア領域のニューロンによって刺激されます。 神経調節物質によって制御されます。 網様ニューロンは、神経伝達物質を介して視床皮質ニューロンに影響を与えます。 48 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 8.2.6.睡眠障害いくつかの重要な睡 眠障害を以下に簡単に紹介します。 さらに、治療法の選択肢も示す必要があります。 8.2.6.1.不眠症不眠症は、入眠と リズムと睡眠 睡眠維持の問題です。西洋では、全人口の推定 20 ～ 30% がこの症状に苦しんでいます。 重要な不眠症には次のようなものがありま す。 ‑仮性不眠症 仮性不眠 症は本物の不眠症ではありません。それよりも、 彼らは、影響を受けた人が夜中に目が覚めたと信じ込む現象について説明しています。しかし、睡 眠検査室では覚醒は検出されません。 ‑睡眠相遅延型不眠症‑薬剤性不眠症‑睡眠時無呼吸症候 群 睡眠時無呼吸症候群は、 呼吸障害によって引き起こされ、夜中に目が覚め てしまう睡眠障害です。 8.2.6.2.不眠症：治療法 現在、不眠症は医薬品で治療されることはなくなりました。の代わりに 他にも次のような対策がいくつかあります。‑リラクゼーショントレーニング‑ EMG および/または EEG によるバイオフィードバック: 他の方法では知覚できない生理学的パラメーター (心拍数、血 圧など) を認識することで、これらのパラメーターを任意に制御できます。‑儀式: 眠りにつく方法を再調整することによる行動制御 行動的な。‑認知行動療法: 原因の再帰属 睡眠障害。‑光療法は、たとえば憂鬱な気分に効果があります。 そして睡眠を促進します。‑無呼吸の場合: 換気と体重の軽減。 8.2.6.3.過眠症過眠症は臨床像としては 非常に稀ですが、その種類は多岐にわたります。‑ナルコレプシー この 臨床像では、REM 相が覚醒状態に突入します。筋肉の緊張は完全に消失します。これは、ナルコ レプシー患者が発作中に倒れることを意味します。ナルコレプシーはおそらく遺伝子組み換えに よって引き起こされます。‑乾性過眠症‑ピックウィック症候群 49 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター リズムと睡眠 8.2.6.4.過眠症: 治療法 ナルコレプシーの治 療法は知られていません。しかし、下垂体ホルモンのオレキシンが原因であると考 えられています。 ピックウィック症候群は睡眠時無呼吸症候群と比較できるため、ここでも同じ治療法、主に減量が適用さ れます。 8.2.6.5。睡眠段階に関連する障害‑夢遊病（夢遊病）。夢遊病 者は敏感な入力を感知しないため、怪我を防ぐために可能であればベッドに戻す 必要があります。夢遊病は主に脳の成長期に起こりますが、しばらくすると消え てしまう現象です。‑ナイトメア（パヴォル•ノクタス）‑夜間の歯ぎしり（夜間歯ぎしり）。歯科副木を装着することで治療が可能です。‑ Nächtliches Kopfschlagen (夜に頭を投げる)‑寝言（夢語）‑脚のむずむず感（脚のうずきなど） 8.2.6.6。睡眠覚醒リズムの乱れ‑タイムゾーンをまたぐ（時差ぼけ）‑生理的リズムは永続的に変えることができないため、交代勤務や夜勤は心血管疾患のリスクを高め ます。 8.2.7.学習の統合神経回路における記憶 (LZG) に対するコリン作動性 の影響 (レム睡眠) の細胞モデルがあります。睡眠不足は学習能力に悪影響を及ぼします。 学習の定着は、グルタミン酸作動性シナプスにおけるコリン作動性の共投影を通じて起こりま す。このシナプスでは、グルタミン酸がイオンチャネルを活性化し、ナトリウムイオンの流入と カルシウムイオンのわずかな流出を引き起こします。イオンチャネル上のグルタミン酸受容体 は、例えば、AMPA および NMDA です。ナトリウムの流入は細胞の脱分極を引き起こし、これが 興奮性シナプス伝達の基礎となります。 レム睡眠中、コリン作動性の共投影がシナプスで発生するため、ACh はシナプス間隙にあります。これにより、 対応する受容体が活性化され、細胞のバランスにおいて代謝指向性受容体として機能します。 Gタンパク質 がトリガーされ、その後のセカンドメッセンジャーカスケードによってさまざまなタンパク質のスイッチが再び オンになり、学習が促進されます。 記憶の内容が実際に転送されるのは睡眠を通じてのみであるため、睡眠段階を長くすることは効率的な学習に とって非常に重要です。 50 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 8.2.8.まとめ リズムと睡眠‑ EEG における大きな振幅と低周波数を特徴とするノンレム (SWS) 睡眠と、その逆が当てはまるレム 睡眠は区別されます。‑レム睡眠の調節は、さまざまな神経伝達物質を放出する網様体の脳幹中枢によって行われます。‑網様体形成: Der N. ppt ist cholinerg、 der N. locus coerulus 縫線神経はセロトニン作動性です。‑皮質ニューロンの同期放電は、神経伝達物質によって非同期放電に変換され、またその逆も可能です。‑ SWS は視床下部の視索前領域によって調節されています。レム睡眠はおそらく純粋に再生機能を果 たしますが、レム睡眠は刺激機能を果たし、とりわけ記憶を定着させます。‑睡眠不足は最初は認知知覚機能や気分に影響を与えますが、後には体温やホルモンバランスなどの 栄養機能にも影響します。極度の睡眠不足は臓器不全や死につながります。‑西洋人口の約 20 ～ 30% が睡眠障害に苦しんでいます （不眠症）。 51 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 9. 学習と記憶 学習と記憶 学習と記憶は密接に関係しています。情報をエンコード、保存、取得する (= 記憶) ことにより、前のイベントは将来の行動 (= 学習) に影 響を与えることができます。学んだことは記憶に保存され、後で再び使用できるようになります。 9.1.学ぶ 学習にはさまざまな形式があります。連合学習と非連合学習は基本的に区別されます。連合学習には、とりわけ古典的条件付けと オペラント条件付けが含まれますが、非連合学習は主に慣れと感作のプロセスを説明します。 9.1.1.単純な非連想学習 馴化と感作の過程を以下に簡単に説明する。慣れは反応の減少、感作は特定の繰り返し提示された刺激に対する反応の増加 として説明できます。 9.1.1.1.慣れ中性刺激が繰り返し提示 されると、その特定の刺激に対する反応がますます弱まっていきます。学習されるのは、刺激は存在するが、それには意味 がないということです。 エリック•カンデルは、特別なモデル生物であるアメフラシ（アメフラシ）を使用して、慣れの生理学的基礎を研究しまし た。この生物は、約 10,000 個の細胞からなる管理しやすい神経系を備えているため、単純な形式の学習を研究するのに 理想的です。 (1) 学習プロセスアメフラ シは、えら (CS) に軽い水流の形で触覚刺激を繰り返し与えられます。えらは最初はすぐに引っ込んでしまいます。 触覚刺激は生体に悪影響を及ぼさないため、時間の経過とともに反射が習慣化します。 したがって、慣れは、同じ刺激に対する運動ニューロンの反応の低下として説明できます。 (2) 生理学的基礎 サイフォン皮膚 (センサー) は、感覚ニューロンと運動ニューロンのネットワークを介してえらに接続されています。 鰓に触覚刺激が検出されると、運動ニューロンが活性化され、鰓が引っ込みます。フィードバック ループを通じて、 運動ニューロンは感覚ニューロンにも影響を与えることができます。感作は興奮性介在ニューロンを介して引き起 こされ、慣れは抑制性介在ニューロンを介して引き起こされます。 52 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 学習と記憶 アメフラシの助けにより、習慣化は長期にわたる学習プロセスであり、反応パターンは学習後数時間、 数日後に思い出せることが示されました。 サイフォンスキン （センサー） 感覚 ニューロン 図：慣れの模式図 運動ニューロン 興奮性 インターニューリン 抑制性 インターニューリン 庭の中で (3) 利益慣れには 生物学的利益があります。中性刺激（恐怖など）が頻繁に発生する場合、体が常に警戒状態にならないように反応 を調整する必要があります。 慣れる能力が欠如している場合に発生する可能性のある病気は、ハイパーエクプレキシア、つまり恐ろ しい刺激に慣れることができないことです。 9.1.1.2.感作感作とは、同じ刺激に対す る運動ニューロンの反応の増加を指します。 感作のメカニズムはセロトニン作動性シナプスに基づいており、二次メッセンジャー カスケードを引き起こし、カルシウムの流入を通じて神経細胞を脱分極させます。 9.1.2.連想学習 連合学習の 2 つの主な形式は、古典的条件付けとオペラント条件付けです。 9.1.2.1.古典的条件付け 古典的条件付けでは、実際には中立的 な刺激 (CS) が意味のある刺激 (UCS) とペアになり、報酬または罰の要素を受け取ります。したがって、そ れは刺激と意味の連想的な組み合わせです。 古典的 (パブロフ) 条件付けの最も有名な例は、パブロフの犬です。 ベルを鳴らすなどの条件刺激（CS）は、通常、犬にとって何の意味もないため、反応を引き起こしません。し かし、この CS が肉片の提示などの無条件刺激 (UCS) とともに短い時間間隔で提示された場合、犬はしば らくしてから CS のみに対して以前と同じ反応 (唾液分泌) を示します。 UCS または 2 つのペアリング 上で。 53 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 学習と記憶 パブロフ条件付けは、比較的長い時間間隔でも CS に対する特定の反応の学習につながるため、食物刺激に特によく 機能します。 条件刺激（CS）に対する反応は条件反応とも呼ばれます。 9.1.2.2.オペラント条件付けオペラント条件付けは古典的条件付け と同じ原理に従いますが、強化はあなた自身の行動によって引き起こされる必要があります。 オペラント条件付けのよく知られた例は、ラットの発生行動 (レバーを押す) が報酬刺激 (餌のペレット) によって強化 されるスキナー ボックスです。 オペラント条件付けの別の形式は、ICSS (頭蓋内自己刺激) です。ラットの視床下部（報酬中枢）の特定の領域に電極を 適用します。次いで、この時点でラット自身を電気的に刺激する機会が与えられる。彼らは他の欲求を完全に無視し、 死ぬほど自分自身を刺激することさえあります。 9.1.3.より高度な学習形態 より高度な形式の学習とは、メモリに関連して列挙される特定の記憶メカニズムと場所を指します。 9.2.メモリ 記憶と記憶プロセスについては、さまざまなモデルと理論的考察があります。特定の神経解剖学的構造がそれぞれの記憶形式に 起因するという理論が、長い間、脳のプロセスに関する見解を支配してきました。しかし現在では、ホリスティックの反対の見方を 代弁する発見もある。 しかし、さまざまな種類のメモリストレージなど、他の分野ではまだ合意に達していません。 9.2.1.記憶基本的に、記憶には 3 つの異なる形式、すなわち感 覚記憶、短期記憶、長期記憶が区別されます。ただし、細かく分ける説もあります。 9.2.1.1.感覚記憶感覚系は、吸収したすべての情報を感覚記憶に 保存します。このメモリは非常に大容量ですが、保存時間は非常に短いです。これは約 300 ～ 400 ミリ秒です。 9.2.1.2.短期記憶短期記憶の容量は非常に小さく、特 に長時間（数秒から数分）保存されません。情報を繰り返すことで、保存期間を長くすることができます。 54 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 9.2.1.3.長期記憶長期記憶は非常に大容量で、数 学習と記憶 日から数年、場合によっては一生にわたって情報を保持できます。短期記憶の内容は、固定化によって長期 記憶に保存されます。 9.2.1.4.保存と検索短期および長期記憶からの情報は、 たとえば感覚記憶を使用して直接検索および処理できます。 ただし、コンテンツを長期記憶に保存する場合は、まず短期記憶で処理する必要があります。 9.2.2.記憶の形式宣言的 (明示的) 記憶と手続き的 (暗黙的) 記憶は大まかに区別されます。宣言的記憶には事実と出来事の知識が含まれ、手続き的記憶には期待、ス キル、習慣、運動スキル、非連合学習、古典的条件付けによる学習が含まれます。 9.2.2.1.宣言的記憶 陳述記憶は意味記憶（事実知識）と手続き記憶に分けられます。どちらの形態も、間脳の内側側頭葉と海馬 に局在しているようです。 9.2.2.2.非宣言的記憶手続き的記憶は線条体に局在して いるようですが、連想学習は扁桃体（感情）と小脳（筋肉）に局在しているようです。 非連合学習は反射回路を介して行われます。 特定の記憶内容は扁桃体に保存されるため、感情状態が記憶内容の固定化に影響を与える可能性があること は明らかです。 9.2.2.3.記憶形式の局在化 動物における記憶の形態の局在は、標的化された病変を通じて決定することができる。しかし、人間の分野で は、特定の構造への特定の機能の割り当てを伴う自然病変または必要な病変の事例が十分に文書化されて います。 HMの場合 HM はてんかんのため、海馬とその隣接する病変を患っていました。これにより彼のてんかんは治ったが、そ の後患者は重度の前向性健忘症に悩まされた。 ただし、HM では宣言的記憶のみが影響を受け、暗黙的記憶は依然として完全に機能していました。たとえば、 彼はまだ運動パターンを学習することができました。 これは、一方では、明示的記憶と暗黙的記憶の分離を強く示しており、他方では、明示的記憶が 55 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 学習と記憶 おそらく海馬（ドイツのタツノオトシゴ）、前脳基底部、前頭前皮質と密接に関係し ていると考えられます。 9.2.2.4.全体論的理論等電位理論は、記憶内 容の形成を特定の領域の同時活性化として説明します。それは実験的に確認できたので、局在 化理論は部分的にしか真実ではありません。 9.2.3.古典的条件付けの細胞モデル 古典的条件付けおよびその他の形式の連合学習は、神経細胞の LTP (長期増強) に関連していま す。実験的には、LTP は海馬などで実証されています。ここでは、特定のニューロンが刺激され、 CA1 細胞のシナプス後活性化の程度が測定されました。興奮はシナプス前ニューロン (CA3) で 起こりました。数時間後でも、細胞の応答頻度の増加が依然として検出できました。 LTD（長期うつ病）とは逆のメカニズムも存在します。 LTP の発生は特定のメカニズムに従います: ‑ NMDA 受容体の活性化‑セカンド メッセンジャーカスケードの活性化‑逆行性シナ プス前シグナルの生成‑遺伝子活性の変化‑新しいシナプ スの形成 9.2.3.1.発芽長期的な変化 はシナプスの数の増加によって認識できます。新しいシナプスの形成は発芽とも呼ばれます。 これに関連して、ドナル•ヘブ氏は「一緒に発火する細胞は一緒に配線する」と定式化しまし た。ヘビアン シナプスの概念は、同時活動による構造的接続の強化を説明します。 9.2.3.2.シナプス形成CNS では介在 ニューロンごとに最大 10,000 個のシナプス接触が形成され、そのすべてがプラスチックです。 個体発生中、シナプス接触の数は減少しますが、増加します。したがって、シナプス接触の減少 は成熟の兆候です。 9.2.4.まとめ‑宣言的 (明示的) と非宣言的は区別されます。 宣言的（暗黙的）記憶。‑明示的記憶は意味記憶と手続き記憶で構成されます。暗黙記憶の重要な機能は条件付け です。 56 Machine Translated by Google 生理学 (2) – SS 06 の講義録 ローランド•フィスター 学習と記憶‑新皮質、海馬、扁桃体など、それぞれに異なる形式の記憶を含むさまざまな脳構造が見ら れます。‑記憶の動作 (符号化): 感覚記憶の内容の一部は、短期記憶でさらに処理されます。 短期記憶の内容は長期記憶に転送できますが、必ずしもそうである必要は ありません。‑細胞モデル: 長期増強 (LTP) により、シナプス後電位が増幅されます。