30年にわたり、研究者たちは睡眠中の脳の活動を解明しようと試みてきた。どの電気的リズムが頭皮上を脈打つかだけでなく、夜の間にどの深部構造が活動し、沈黙するのかを明らかにしようとしてきたのである。課題は技術的なものである。脳波計（EEG）は皮質活動のミリ秒単位の変化を捉えられるが、皮質下の局在はできず、一方fMRIやPETなどの機能的ニューロイメージング手法は空間精度を提供するが時間分解能を犠牲にする。これらを同時に組み合わせることで両方の利点が得られると期待されてきたが、文献は散漫な方向に拡散し、誰も全体像をまとめ上げていなかった。
睡眠研究における同時EEG-ニューロイメージングの全分野を網羅した初の系統的レビューがNeuroimageに掲載された。Uniformed Services UniversityおよびWalter Reed National Military Medical CenterのAngeliki Pollatouが率いるこのレビューは、5つのデータベースにわたる系統的検索に基づき、約30年間に発表された205の適格研究を特定した。その結果は、睡眠中の収束的な脳活動パターンの包括的な地図であり、この分野を依然として制限している方法論的異質性を鋭く指摘したものである。
モダリティを超えて収束する像
対象研究は画像モダリティ別に分類される。EEG-fMRIが141研究で最多、次いでEEG-PET（34研究）、EEG-NIRS（26研究）、マルチモーダル併用（4研究）となっている。方法の多様性は強みであると同時に課題でもあるが、著者らはデータが最も堅牢な箇所で顕著な収束を見出している。
非レム睡眠（NREM）については、3つの主要領域（視床、楔前部、帯状皮質）の関与についてモダリティ間でエビデンスが収束している。これらの構造は、協調的な活動がNREM状態を特徴づける中核的ネットワークを形成しており、NREM睡眠が視床皮質同期と感覚入力量の低下の期間であるという長年の見解を支持している。
レム睡眠ではパターンが劇的に変化する。扁桃体や海馬を含む辺縁系および傍辺縁系ネットワークが活動亢進を示し、レム睡眠に長く帰属されてきた感情・記憶処理機能と一致している。同時に、実行制御領域、特に背外側前頭前皮質の活動は低下する。この情動関連脳領域と前頭前野の調節回路との間の解離は、夢の鮮明で感情に満ち、しばしば非論理的な性質を説明する一助となるかもしれない。
方法論的異質性：未だ基盤を模索する分野
このレビューの最も率直な貢献は、この分野に依然として残る異質性を系統的に描き出したことかもしれない。205研究のうち、49パーセントが終夜プロトコルのみ、20パーセントが仮眠のみのデザイン、74パーセントが健常成人のみを対象としていた。サンプルサイズの中央値はわずか18名であった。61パーセントの研究が睡眠段階判定に標準的な30秒エポックを使用していたが、残りは様々なアプローチを採用しており、研究間比較に摩擦を生んでいる。28パーセントはイメージング前に睡眠制限プロトコルを使用しており、一般化をさらに複雑にしている。
この異質性が重要なのは、何が結論づけられ何が結論づけられないかを形作るからである。小サンプルは統計的検出力を制限し、偽陽性のリスクを高める。段階判定アプローチのばらつきは、NREMやREMと見なされるものが研究ごとに微妙に異なる可能性を意味する。そして健常成人への強い依存は、睡眠が障害される臨床集団（不眠症、睡眠時無呼吸、PTSD、神経変性疾患）においてこれらの回路がどのように振る舞うかという疑問を未解決のままにしている。
次世代の睡眠ニューロイメージングへの参照点
このレビューの主たる価値は、画期的な総合としての役割にある。30年にわたる研究を一つの屋根の下に集め、知見がどこで収束しどこで乖離するかを特定することで、Pollatouらは将来の研究が基盤とするための参照枠組みを創り出した。収束する知見、NREMにおける視床と帯状皮質、REMにおける辺縁系活性化と前頭前野の不活性化は、複数の画像モダリティと独立した研究室を超えて検証された、この分野で最も堅牢な発見を表している。
著者らはまた、より大規模なサンプル、標準化されたプロトコル、より多様な集団の必要性を指摘している。MRI対応EEGシステムやポータブルNIRSデバイスの進歩により同時EEG-ニューロイメージングがより利用しやすくなるにつれ、この分野は小規模な単一施設研究から、睡眠神経科学に必要な統計的検出力と一般化可能性を提供できる大規模な多施設共同研究へと移行する機会を得ている。
利益相反声明では、Nastaren Abad、Afis Ajala、Luca Marinelliが、ニューロイメージング技術に商業的利害を有するGE HealthCareの従業員であることが記されている。他の全著者は競合する利害がないことを宣言している。
出典
Pollatou A, Tays G, Skeiky L, Coon W, Scholl C, Abad N, Metzger E, Marinelli L, Ajala A, Yeh PH, Doty TJ, Shih R, Lee A, Capaldi VF II, Kim S, Werner JK. Mapping Human Sleep-State Brain Function with Simultaneous EEG and Neuroimaging: A systematic review. Neuroimage. 2026 Jul 10:122122. doi: 10.1016/j.neuroimage.2026.122122. PMID: 42431562.
雅子 訳