睡眠中の脳脊髄液の波、高齢者では小さくなる傾向　MIT研究

マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究チームは、睡眠中に脳内の老廃物の排出を助ける脳脊髄液の波が、高齢者では若年成人より平均して小さいことを見いだしました。この違いは睡眠時間の短さだけでは説明できず、深い睡眠中に現れる遅い脳波の減少とも関連していました。研究チームは今後、脳脊髄液の流れと神経変性疾患のリスクとの関係や、流れを改善する方法を調べる予定です。

18〜39歳と60〜84歳の睡眠を比較

脳脊髄液は、脳内の老廃物の排出を助ける液体です。深い睡眠を含むノンレム睡眠では、振幅が大きく周波数の低い脳波が現れます。この遅い脳波は「徐波」と呼ばれ、記憶の定着などに関わります。

研究チームは、18〜39歳と60〜84歳のボランティアを対象に実験しました。実験は参加者が眠くなる深夜に始め、約2時間行いました。測定中に眠った参加者も多く、覚醒時と睡眠時の活動を比較できました。

脳内の血流は機能的磁気共鳴画像法（fMRI）で測りました。脳脊髄液の流れには、研究チームが開発したMRIの測定手法を使いました。同時に、脳波計で電気的な活動を記録しました。

高齢者では睡眠中の波が平均して小さく

若年成人がノンレム睡眠に入ると、徐波が強まり、脳脊髄液の波も大きくなりました。高齢者のグループでは、脳脊髄液の波が若年成人より平均して有意に小さくなりました。ただし、高齢者の中にも、健康な若年成人の範囲に入る波を保つ人がいました。

研究チームは、参加者が十分に目覚めている状態で追加の実験も行いました。脳の活動に応じて血管が反応する仕組みや、血流が増える能力を調べるためです。それぞれ、点滅する画像を見る課題と、息を止める課題を使いました。

点滅する市松模様を見た際、高齢の参加者の多くは神経活動が高まった一方、血流の増加は小さくなりました。息を止めた際も、高齢者の平均的な血流の増加は若年成人より小さい結果でした。研究チームの統計モデルでは、こうした血管と血流の反応の低下が、脳脊髄液の流れの減少の多くを説明しました。

徐波に続く血流と脳脊髄液の変化

研究の背景には、研究者のLaura Lewis氏らが2019年に行った睡眠中の測定があります。この研究では、13人の睡眠中の脳波、血流に関連する信号、脳脊髄液の流れを同時に測りました。ノンレム睡眠中には、脳へ流れ込む脳脊髄液の大きな波が約20秒ごとに現れました。

測定では、神経活動の徐波に続いて血流に関連する変化が起き、その後に脳脊髄液の波が現れました。徐波のピークは、脳脊髄液の波のピークより平均6.4秒先行していました。血液の酸素化に関する信号と脳脊髄液の信号にも、時間的な結び付きがありました。

研究チームは、頭蓋内で血液が占める体積が減ると、その分だけ脳脊髄液が流れ込む可能性を仮説として示しました。Lewis氏は、神経細胞が活動を弱めると酸素の需要が減り、血液が出ていった後に脳脊髄液が流入するという説明も可能性の一つとして挙げています。

老廃物の排出を調べる測定方法

脳内の老廃物の排出経路を説明するモデルの一つに、脳脊髄液が血管周囲を通り、脳組織の細胞間にある液体と交換されるという考え方があります。このモデルでは、液体の交換が溶けた物質の移動を助けると考えられています。脳内の液体や物質の輸送には、ほかにも複数の経路が関わります。

人を対象とした研究では、脳脊髄液の速度や移動のほか、造影剤の移動や血液中に現れる脳由来のタンパク質など、異なる指標が使われています。2026年の研究レビューでは、睡眠を取らなかった場合に、脳脊髄液へ投与した追跡物質の排出が低下した研究を挙げています。通常の睡眠後に血漿中でアミロイドβやタウが増えた研究も取り上げています。

同レビューは、脳脊髄液の動きが増えたことだけでは、脳組織からの溶質の輸送が増えたとはいえないと指摘しています。血漿中のタンパク質濃度も、排出以外に産生や放出などの影響を受け得ます。レビューの著者らは、液体の動きと直接的な溶質輸送、神経学的な結果を結び付ける対照研究が必要だとしています。

神経変性疾患との関係や介入を今後検証

今回の研究の参加者には、神経変性疾患と診断された人はいませんでした。一部の高齢者には脳の灰白質が萎縮した兆候があり、脳脊髄液の流れがより大きく減少していることと相関していました。研究チームは参加者の一部を継続して調べ、流れの変化と神経変性疾患の発症リスクとの関連を探る予定です。

研究チームは、観察された睡眠パターンが個人の将来のリスク予測に役立つかも調べたいとしています。また、高齢者でも脳脊髄液の波を保っている人に着目します。そうした人たちの違いと、その後の健康状態との関係を調べる方針です。

Lewis氏の研究室は、脳脊髄液の流れを増やす介入方法も検討しています。最近の別の研究では、睡眠中に短いピンクノイズを流すことで、若年成人の脳脊髄液の流れが増えました。