このサイトは、ほんの入り口です

ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

あさの ひかりを あびると、からだの とけいは どうなるの?

朝の光を浴びると、体内時計はどのように合わせ直されるのか

朝の光は、24時間よりやや長い体内時計のずれを、どのような経路と条件で直すのか

分野:からだ

わたしたちの からだの 中には、「たいない時計」が あります。この 時計は、1日が 24時間よりも、ほんの すこし 長めに すすむと いわれています[1]。

ほうっておくと、ねる 時間が まいにち すこしずつ おくれて いきます。でも、朝の ひかりが その 時計を はやめて くれます。どうして ひかりで 時計が あうのでしょう。この ページを 読むと、ひかりが 目から 時計に とどく みちと、ひかりの きき目が かわる わけが わかります。

ヒトの体内時計は、平均すると1日24時間ぴったりではなく、少し長めに進むといわれます[1]。何もしなければ、眠る時刻は毎日少しずつ後ろへずれていきます。それなのに、私たちがほぼ同じ時刻に起きて暮らせるのは、なぜでしょうか。

手がかりのひとつが朝の光です。光は浴びる時刻によって体内時計を進めたり遅らせたりしますが、朝に浴びた光は、時刻を早める方向に働くと説明されています[1]。この記事を読むと、光が目から体内時計に届く道すじと、光の効き目が時刻や強さで変わることが分かります。

ヒトの体内時計の周期は平均すると24時間より長く、毎日調整しなければ睡眠のリズムは少しずつ遅れていく[1]。それでも多くの人が地球の1日に合わせて暮らせるのは、朝の光が時計の針を前に進めるからである。ただし、同じ光でも浴びる時刻によっては、逆に針を遅らせる。

では、光はどの経路で体内時計に伝わり、何によって効き方が変わるのか。この記事を読むと、網膜から視交叉上核への経路、光を受け取る細胞の性質、そして光の時刻・強さ・波長による違いが分かる。

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1. 1日が 24時間より 長いと、どうなるの?

1. 体内時計が24時間より長いと、毎日どんなずれが起きるのか

1. 周期が24時間より長いと、調整しない場合に何が起きるのか

うでどけいが まいにち すこしだけ おそく すすむ としましょう。なおさないと、1しゅうかん、1か月と、ずれが ふえて いきます。

わたしたちの たいない時計も、これに にています。1日の ながさが 24時間より ながめなので、そのままだと、ねむく なる 時間が すこしずつ あとに ずれて いきます[1]。

ただし 本当は、時計が 1日に 何ふん おくれるのかは、ここで しらべた 本には かいて ありませんでした。人に よっても ちがうと 考えられます。

では、ずれた 時計は、だれが なおして くれるのでしょう。

腕時計が毎日ほんの少しだけ遅れるとします。直さずにいれば、1週間、1か月とずれが積み重なって、いつか昼と夜が入れかわってしまいます。

体内時計にも、似たところがあります。厚生労働省の健康情報サイトによると、ヒトの体内時計の周期は平均すると24時間より長く、毎日時刻調整をしなければ、睡眠のリズムは徐々に遅れていきます[1]。

ただ、周期が何分長いかという個人ごとの数字は、今回の資料には出ていません。人によって差があるとは考えられますが、ここでは「少し長めで、毎日合わせ直しが要る」という点までにとどめます。

ずれたまま進む時計を、毎日だれが直しているのでしょうか。その役を担う最も強い手がかりが、光です。アメリカの国立心肺血液研究所(NHLBI)は、光を、睡眠と覚醒のサイクルをリセットする環境中で最も強い合図と説明しています[2]。

では、朝の光は、時計をどちらへ動かすのでしょうか。

腕時計が毎日わずかに遅れるなら、放置すれば昼夜は少しずつ入れかわる。ヒトの体内時計にも同じ構造がある。厚生労働省の健康情報サイトは、周期が平均すると24時間より長いため、毎日の時刻調整がなければ睡眠リズムは徐々に遅れると説明している[1]。

ただし、周期が個人でどれだけ長いのか、具体的な分数はこの記事の資料には示されていない。そのため「平均で24時間より長い」という範囲で述べる。

ずれを毎日直すには、外の世界から時刻の手がかりを受け取る必要がある。米国国立心肺血液研究所(NHLBI)は、光を睡眠・覚醒サイクルをリセットする環境中で最も強い信号と位置づけ、概日リズム障害の治療でも、リズムを環境に合わせることを目標にしている[2]。

では、その光は時計の針をどちらに動かすのか。答えは、浴びる時刻によって逆になる。

2. 朝の ひかりと 夜の ひかりは、時計を どう かえるの?

2. 同じ光なのに、朝は早め、夜は遅らせるのはなぜか

2. 朝の光は進め、夜の光は遅らせる。分かれ目は何か

朝の ひかりは、たいない時計を はやめる はたらきが あります[1]。ずれて おくれた 時計を、まえに すすめて くれる わけです。

ところが、夜の ひかりは はんたいです。時計を おくらせる ほうに はたらくと いわれて います[3]。

だから、夜おそくまで 明るい へやに いると、ねる 時間が あとに ずれやすく なります。朝に ひかりを あびるのは、時計を まえに もどす ことに なるのです。

ここまでが、この ページの こたえの 中心です。朝の ひかりは 時計を はやめ、夜の ひかりは おくらせます。

では、ひかりは どうやって 時計まで とどくのでしょう。

答えの中心は、ここにあります。朝に浴びた光は体内時計の時刻を早め、夜の光は遅らせる方向に働きます[1][3]。

だから、遅れがちな時計は、朝の光で前へ戻されます。反対に、夜遅くまで明るい光を浴びていると、時計はさらに後ろへ引っぱられやすくなります。

この「早める」と「遅らせる」の分かれ目は、時計の針の位置、つまり体の中の時刻で決まる、と研究者はまとめています。働き方の違いを調べた総説では、体温リズムがいちばん低くなる時刻より後の光は時計を進め、その前の光は遅らせるとされています[4]。

人に青い光を当てた別の実験でも、時計を進める時間帯は朝から午後まで広く、遅らせる時間帯は、寝る数時間前から夜じゅうと報告されています[5]。

光が時計を動かすなら、光はどんな道を通ってそこへ届くのでしょうか。

朝の強い光は体内時計を進め、夜の光は遅らせる。厚生労働省の資料はこの向きの違いを、ヒトで確認されたこととして述べている[1][3]。

では、この向きを決めるのは「朝」という時刻そのものなのか。光と概日リズムの介入を整理したWorking Time Societyの合意声明は、そうではなく、光を受ける時点の体内時刻が決めると整理している。体温リズムの最低点より後に当たった光は位相を進め、最低点より前の光は遅らせる[4]。体内時刻が基準なので、生活が夜型にずれている人では、時計の針の位置と壁の時刻がそろわないことがある。

青色光を市販の装置で断続的に当てたヒトの実験でも、位相反応曲線には、朝に始まり午後まで続く広い進角の領域があった。一方、遅角の領域は就寝の数時間前から夜通しに及んだ[5]。

ここまでで、光が時計を動かす向きは分かった。次の問いは、目に入った光がどこで時計に伝わるのか、である。

3. ひかりは、目から どこへ とどくの?

3. 目に入った光は、どの道を通って体内時計に届くのか

3. 網膜から視交叉上核へ。光を受け取る細胞は何か

ひかりを 見るのは、目の おくに ある 網膜もうまくです。人を ふくむ ほにゅうるいでは、この 網膜もうまくから、たいない時計へ、直せつ つながる みちが あります[3]。

この みちを とおって、目に はいった 明るさや くらさの ようすが 時計に つたわります。

網膜もうまくには、ひかりを うけとる 細ぼうが 3しゅるい あります。3つ目は、時計の ために はたらく 細ぼうだと いわれます[6]。この 細ぼうは、とくに みじかい はちょうの、あおっぽい ひかりに びんかんだと いわれて います[7]。

だから、時計を あわせる ひかりは、ものを 見るための しくみとは、すこし べつの ところでも うけとられて いるのです。

では、時計は ひかりを うけとると、からだに 何を しらせるのでしょう。

光を受け取るのは、目の奥にある網膜です。厚生労働省の資料によると、ヒトを含む哺乳類では、網膜から体内時計の中枢へ直接つながる神経の連絡があり、目から入った明暗の情報がそこへ伝わります[3]。体内時計の中枢は、脳の中にある視交叉上核と呼ばれる場所です。

網膜でこの役をもつ細胞のひとつが、内在性光感受性網膜神経節細胞(ipRGC)です。アメリカ国立精神衛生研究所(NIMH)の紹介では、これは哺乳類の網膜で見つかった3つ目の光受容細胞で、メラノプシンという自前の光の色素をもちます[6]。

メラノプシンは、約480ナノメートルの短い波長、つまり青みの強い光にもっとも敏感だとされます[7]。そのため、体内時計に効きやすい光の色は、ものを見る時に頼る色とは少し違う可能性があります。

この情報を受けて、視交叉上核は何をするのでしょうか。

光はどのように体内時計に届くのか。まず経路は、網膜から視交叉上核への直接の神経連絡である。ヒトを含む哺乳類にこの連絡があるため、目から入った明暗の情報が体内時計に伝わる[3]。

この経路の入り口で働く細胞のひとつが、内在性光感受性網膜神経節細胞(ipRGC)である。NIMHの研究室の紹介によれば、哺乳類の網膜で見つかった3つ目の光受容細胞で、メラノプシンという固有の光色素を発現する[6]。メラノプシンをもつ細胞は約480nmの短波長に最も敏感で[7]、この性質が、青みを帯びた光が時計に効きやすいという実験結果の背景にあると考えられる。

分子の水準では、マウスの視交叉上核に夜の光を当てると、時計遺伝子Per1の前駆体mRNAが強く誘導された。Per2の誘導は小さかった[8]。さらにPer2を欠くマウスでは、ZT14(明期の開始から14時間目)の光で位相が遅れなかった[8]。マウスの結果なのでヒトにそのまま当てはめることはできないが、光が時計遺伝子の働きを通じて時刻を動かすことを示す一例である。

では、視交叉上核は受け取った光の情報を、体の他の部分にどう伝えるのか。

4. ひかりで、からだは どうやって 目を さますの?

4. 光が体内時計を通して、眠気や目覚めに関わるホルモンを動かす

4. メラトニンとコルチゾール。光は目覚めの準備をどう進めるのか

からだには、ねむく させる ホルモンが あります。メラトニンと いいます。じかんを あわせたり、ねむけを つれて くる はたらきが あると いわれて います[1]。

ひるまの 太陽の ひかりは、とても 強いので、メラトニンの 出る りょうが、ぐっと へる とされます[9]。

朝に なって ひかりを あびると、からだは コルチゾールと いう ホルモンも 出します。これは からだが おきる じゅんびを する ホルモンです[10]。

つまり 朝の ひかりは、からだの 時計を あわせる しごとと、ねむけや めざめに かかわる ホルモンを かえる しごとを して いるのです。

でも、ひかりは いつも 同じ ように きくのでしょうか。

体内時計は、時刻を合わせるだけではありません。アメリカ国立総合医科学研究所(NIGMS)によると、視交叉上核は、目に入る光の量に応じてメラトニンというホルモンの産生を調節します[11]。メラトニンは体内時計を調整し、眠気をもたらす働きがあるホルモンです[1]。

厚生労働省の資料では、昼の数万〜十数万ルクスもある太陽光のような強い光で、メラトニンの分泌量は著しく下がります[9]。

朝の光には、別の効果もあります。NHLBIによると、日の出のように光を多く浴びると、体はコルチゾールというホルモンを出し、起きる準備をします[10]。

光は、体内時計を調整するだけでなく、眠気や目覚めに関わるホルモンにも影響するわけです。ただし、この資料からは、起きてから何分以内に浴びれば最も効くかまでは言えません。

光はいつも同じ強さで効くのでしょうか。

体内時計の中枢である視交叉上核は、目に入る光の量にもとづいてメラトニンの産生を制御する、とNIGMSは説明している[11]。メラトニンは体内時計を調整し、眠気をもたらすホルモンである[1]。

昼間に数万〜十数万ルクスに達する太陽光のような強い光は、メラトニン分泌量を著しく低下させる[9]。つまり朝の光は、時計を進めるだけでなく、眠気側のホルモンも抑える。

もう一方の流れとして、NHLBIの睡眠・覚醒サイクルの解説は、日の出のように光が増えると、体がコルチゾールを放出して起床の準備をすると述べている[10]。

時計の針を動かす作用と、眠気や覚醒に関わるホルモンの変化は、同じ「光」が起こす別々の反応として区別しておきたい。前者は位相の移動であり、後者は一日の中の分泌量の変化である。

では、これらの反応はどんな条件で強まり、どんな条件で弱まるのか。

5. ひかりの きき目は、何で かわるの?

5. 光の効き目は、何によって強くなったり弱くなったりするのか

5. 光の時刻・強さ・波長・浴び方。効き目を左右する条件は何か

ひかりが 時計に きく ようすは、いつ あびるか、どれくらい 強いか、どんな 色か、どれくらい 長く あびるかで かわります[7]。それまでの ひかりの あび方も かんけいします。

あおっぽい ひかりを 6じかん はんだけ あてた じっけんが あります。つよい 白い ひかり(1まん ルクス)を あてた ときの、おおよそ 4ぶんの 3の はんのうが でました[7]。

びょういんでは、ねる 時間と おきる 時間を はやく したい とき、朝に 「ひかり ボックス」という そうちを つかう ことが あります[2]。

これは、朝の ひかりが 時計を はやめる という 考えかたと つながって います。

光の効き目は、いつも同じではありません。ヒトの実験をまとめた論文では、体内時計の反応は、光の時刻、強さ、波長、パターン、長さ、そしてそれまでの光の浴び方に左右されると書かれています[7]。

たとえば、約480ナノメートルの青い光を6時間半当てたところ、時計の動きは、1万ルクスの強い白色光を当てた場合の約75%でした[7]。青い光にも、強い白い光に近い効き目が出るという報告です。この数字は特定の条件での一つの実験の結果で、日常の光にそのまま当てはまるとは言えません。

医療の現場では、この性質が使われます。NHLBIは、眠る時刻と起きる時刻を早めたい場合は、朝起きたときに光ボックスを使うと説明しています[2]。概日リズムの障害の治療は、睡眠と覚醒のリズムを環境に合わせることをめざします[2]。

こうした治療は、医師が一人ひとりの状況を見て行うものです。私たちの毎日では、朝の光と夜の光で逆向きに働くことを知っておくのが出発点になります。

光への体内時計の応答は、光の時刻、強さ、波長、パターン、持続時間、そして光曝露の履歴に依存する[7]。そこで、条件をひとつずつ区切った実験が行われてきた。

ヒトに約480nmの短波長光を6.5時間当てた実験では、位相反応曲線の大きさは、10,000ルクスの白色光に対する曲線の約75%だった[7]。強い白色光に迫る反応が、青色光でも出ることを示す。ただし、これは6.5時間の連続した光という実験条件での結果であり、通常の朝の窓際で同じ大きさの反応が起きると断定はできない。

臨床でも条件の制御は同じ考え方である。NHLBIは、概日リズム障害の治療の目標を、睡眠・覚醒のリズムを環境に合わせることとし、睡眠・覚醒時間を早めたいときは、起床時に光ボックスを使うと述べている[2]。

ここで注意したいのは、位相反応曲線が、時刻によって進角と遅角が入れかわる点である。光を浴びる時刻によっては、光ボックスが時計を遅らせる向きに作用することもある。朝の光を浴びる、という一般的な助言は、この曲線の進角側に光を置く行為だと整理できる。

資料からは、起床後何分以内に浴びるのが最適か、という点までは読み取れない。そこは今後の研究の余地であり、自分で試すときも、体調を見ながら無理のない範囲にとどめたい。

6. あさと よるの ひかりを、じぶんの 目で たしかめよう

6. 朝の窓辺で、自分のリズムをメモしてみよう

6. 一週間のメモで、光と睡眠のずれを自分で追う

1しゅうかん、らくな ことだけ やってみましょう。

朝おきたら、カーテンを あけて、まどの そばで 明るさを かんじます。太陽を 直せつ 見ては いけません。

そして ノートに、まどの そばで ひかりを あびたか、おきた 時間と、その日の ねむく なった 時間を かいて みましょう。すぐに かわらなくても だいじょうぶです。

夜は、ねる すこし まえに、へやを すこし くらく してみます。ひかりが 時計に どう はたらくか、きもちを かんがえる ヒントに なります。

もっと しりたい ときは、おうちの 人と いっしょに、こうせいろうどうしょうの 「e-ヘルスネット」を 見て みましょう。

今日できることは、観察です。1週間、朝に窓際で光を浴びたかどうかと、起きた時刻、その日に眠くなった時刻をノートに書きます。朝は窓際で外の明るさを感じ、夜は寝る少し前に照明をひとつ消してみましょう。太陽を直接見てはいけません。

これで体内時計が変わると決まっているわけではありません。ただ、自分のリズムがどんな形なのか、数字で見えるようになります。

体の不調や、睡眠のリズムの強い乱れがあるときは、自己判断で光の浴び方を変えず、医療機関に相談してください。

調べるなら、厚生労働省のe-ヘルスネットが日本語でまとまっています[1][3]。

確かめる方法は、仮説をひとつ立て、一週間の記録で見ることである。例として、毎朝、窓際で光を浴びたかどうかと、起きた時刻、眠くなった時刻を一週間記録する。結果には睡眠不足や予定など多くの要因が混ざるため、単純な因果としては読めない。これは実験というより、自分の生活のパターンを知る観察である。

太陽を直接見ることは避ける。睡眠の強い乱れや体調不良がある場合は、自己判断で光の浴び方を変えず、医療機関に相談する。

原典に当たるなら、概日リズム障害の治療方針を述べたNHLBIのページ[2]と、光への位相反応を実験で測った論文[7][5]が入口になる。いずれも英語の資料であり、各ページの要約と図の説明から読むとよい。

残る問いは、光の時刻のわずかな違いが、個人の周期の違いとどう組み合わさって睡眠の型を決めるのか、である。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

本文の[n]は、下の出典の番号です。各資料は、調べた内容にもとづいて、自分の言葉で書きなおしています。

  1. 厚生労働省 e-ヘルスネット「快眠と生活習慣」 https://kennet.mhlw.go.jp/information/information/heart/k-01-004.html (周期、朝の光、メラトニン)
  2. NHLBI「Circadian Rhythm Disorders — Treatment」 https://www.nhlbi.nih.gov/health/circadian-rhythm-disorders/treatment (光の位置づけ、光ボックス)
  3. 厚生労働省 e-ヘルスネット「体内時計」 https://kennet.mhlw.go.jp/information/information/dictionary/heart/yk-039.html (朝と夜の光、網膜からの連絡)
  4. Working Time Society consensus statements: Evidence based interventions using light to improve circadian adaptation to working hours https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6449639 (体温リズムの最低点と光の向き)
  5. Human phase response curve to intermittent blue light using a commercially available device https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3487041 (青色光の進角・遅角の時間帯)
  6. NIMH「Section on Light and Circadian Rhythms (SLCR)」 https://www.nimh.nih.gov/research/research-conducted-at-nimh/research-areas/clinics-and-labs/slcr (ipRGC)
  7. Human phase response curve to a single 6.5 h pulse of short-wavelength light https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3630790 (480nm、効き目を左右する条件)
  8. PER2 mediates CREB-dependent light induction of the clock gene Per1 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8571357/ (マウスの時計遺伝子)
  9. 厚生労働省 e-ヘルスネット「メラトニン」 https://kennet.mhlw.go.jp/information/information/dictionary/heart/yk-062.html (太陽光とメラトニン)
  10. NHLBI「How Sleep Works — Your Sleep/Wake Cycle」 https://www.nhlbi.nih.gov/health/sleep/sleep-wake-cycle (コルチゾール)
  11. NIGMS「Circadian Rhythms」 https://www.nigms.nih.gov/education/fact-sheets/Pages/circadian-rhythms (視交叉上核とメラトニン)

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