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TEDMED 2014

Jeff Iliff: One more reason to get a good night’s sleep

ジェフ・イリフ: よく眠る事が大切なもう一つの理由

September 18, 2014

脳は私達の体が消費するエネルギーの1/4を、消費していますが、その質量は体量の約2%しかありません。このユニークな器官は、どうやって生命維持に必要な栄養素を得 —恐らくもっと重要な事ですが— どうやって老廃物を取り除いているのでしょうか。新しい研究で分かった事は、それは睡眠と関係しているという事です。

Jeff Iliff - Neuroscientist
Jeff Iliff is a neuroscientist who explores the unique functions of the brain. Full bio

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Double-click the English subtitles below to play the video.
Sleep.
睡眠
00:12
It's something we spend about
a third of our lives doing,
我々は人生の約1/3を
睡眠に費やしていますが
00:14
but do any of us really understand what it's all about?
本当に睡眠とは何か
分かっている人はいるのでしょうか
00:17
Two thousand years ago, Galen,
2千年前
00:20
one of the most prominent medical researchers
古代 最も高名な
医学研究者の1人ガレノスは
00:22
of the ancient world,
古代 最も高名な
医学研究者の1人ガレノスは
00:25
proposed that while we're awake,
我々が起きている時は
00:26
our brain's motive force, its juice,
脳の原動力である液が
00:28
would flow out to all the other parts of the body,
身体の方々に行き渡り
00:31
animating them but leaving the brain all dried up,
体の各部を活気づけ
脳を干上がらせてしまい
00:34
and he thought that when we sleep,
眠っている間に
00:38
all this moisture that filled the rest of the body
体中のこの液が
00:40
would come rushing back,
脳に流れ込み
00:42
rehydrating the brain
脳を潤し
00:44
and refreshing the mind.
新たな活力を与える
という説を 提示しました
00:46
Now, that sounds completely ridiculous to us now,
今 これは全く馬鹿げた話の様ですが
00:48
but Galen was simply trying to explain
ガレノスは ただ
睡眠に関して
00:51
something about sleep
何らかの説明を
与えようとしていただけです
00:53
that we all deal with every day.
何らかの説明を
与えようとしていただけです
00:54
See, we all know based on our own experience
誰しも経験から分かっている事ですが
00:57
that when you sleep, it clears your mind,
眠ると頭がすっきりし
00:59
and when you don't sleep,
眠らないと
01:02
it leaves your mind murky.
頭がぼんやりした感じがしますね
01:03
But while we know a great deal more about sleep now
今や睡眠に関して分かっている事は
01:06
than when Galen was around,
ガレノスの時代よりずっと多いのですが
01:08
we still haven't understood why it is that sleep,
まだ良く分っていない事は
01:10
of all of our activities, has this incredible
あらゆる活動の中で 睡眠だけが
01:13
restorative function for the mind.
驚くべき脳の回復機能を
持っている理由です
01:16
So today I want to tell you about
それで ある研究に関して
01:18
some recent research
お話ししたいと思います
01:20
that may shed new light on this question.
この疑問に新たな光を当てる事と
なるかもしれません
01:21
We've found that sleep may actually be
研究で分かったことは
01:24
a kind of elegant design solution
睡眠は脳の
ある最も基本的で
01:27
to some of the brain's most basic needs,
睡眠は脳の
ある最も基本的で
01:30
a unique way that the brain
脳特有な
01:32
meets the high demands and the narrow margins
需要が高く融通が利かない という
01:34
that set it apart from all the other organs of the body.
他の器官にないニーズを巧みに
満たしているのかもしれないという事です
01:37
So almost all the biology that we observe
我々が観察する殆どの生物学は
01:42
can be thought of as a series of problems
問題とその対処策の一連だと
01:45
and their corresponding solutions,
思ってもいいでしょう
01:48
and the first problem that every organ must solve
全ての器官が解決すべき最初の問題は
01:50
is a continuous supply of nutrients to fuel
体中の細胞に栄養を
01:53
all those cells of the body.
供給し続ける事です
01:56
In the brain, that is especially critical;
特に脳では それは生死に関わります
01:57
its intense electrical activity uses up
脳が電気活動に使うエネルギーは
02:00
a quarter of the body's entire energy supply,
体の全エネルギーの1/4を使いますが
02:02
even though the brain accounts
質量は体重の2%しかありません
02:05
for only about two percent of the body's mass.
質量は体重の2%しかありません
02:07
So the circulatory system
循環系は
02:10
solves the nutrient delivery problem
血管を通して
02:11
by sending blood vessels to supply nutrients
栄養や酸素を体の隅々に送り
02:14
and oxygen to every corner of our body.
栄養配給の問題を解決します
02:16
You can actually see it in this video here.
それをこのビデオで見れます
02:20
Here, we're imaging blood vessels
これは生きたマウスの
02:23
in the brain of a living mouse.
脳内血管を映し出しています
02:24
The blood vessels form a complex network
血管は複雑なネットワークを作り
02:27
that fills the entire brain volume.
脳全体を埋めています
02:30
They start at the surface of the brain,
脳の表面から始まり
02:32
and then they dive down into the tissue itself,
組織そのものに入り込み
02:34
and as they spread out, they supply nutrients
そこで広がり栄養や
02:37
and oxygen to each and every cell in the brain.
酸素を脳の個々の細胞に
供給します
02:39
Now, just as every cell requires
個々の細胞が活動に
02:45
nutrients to fuel it,
栄養が必要なように
02:48
every cell also produces waste as a byproduct,
全ての細胞はまた
副産物として老廃物を産出し
02:50
and the clearance of that waste
その老廃物の排出が
02:53
is the second basic problem
どの器官も持つ
02:55
that each organ has to solve.
2番目の基本的問題なのです
02:57
This diagram shows the body's lymphatic system,
これは人体のリンパ組織を示す図です
03:00
which has evolved to meet this need.
老廃物排除のために
進化した組織です
03:02
It's a second parallel network of vessels
血管に次ぐ管の並列ネットワークが
03:05
that extends throughout the body.
体中に広がっています
03:07
It takes up proteins and other waste
タンパク質や他の老廃物を
03:09
from the spaces between the cells,
細胞間から集め
03:11
it collects them, and then dumps them into the blood
血液の中に入れ
03:13
so they can be disposed of.
排出する事が出来ますが
03:16
But if you look really closely at this diagram,
この図をよく見て頂くと
03:18
you'll see something
何か全く
03:20
that doesn't make a lot of sense.
納得いかないものが見えるでしょう
03:22
So if we were to zoom into this guy's head,
この人体図の頭内を拡大すると
03:24
one of the things that you would see there
分かる事の1つは
03:27
is that there are no lymphatic vessels in the brain.
リンパ管が脳にはない
という事です
03:29
But that doesn't make a lot of sense, does it?
これは全くおかしな話ですね
03:33
I mean, the brain is this intensely active organ
脳の活動は非常に活発です
03:36
that produces a correspondingly
large amount of waste
と同時に大量に産出する老廃物を
03:39
that must be efficiently cleared.
効率的に排出しなければなりません
03:42
And yet, it lacks lymphatic vessels, which means that
なのにリンパ管がないのです
03:44
the approach that the rest of the body takes
という事は
03:47
to clearing away its waste
老廃物排除の仕方は
03:49
won't work in the brain.
脳内では体とは異なるという事です
03:51
So how, then, does the brain solve
では どうやって脳は
03:54
its waste clearance problem?
この問題を解決するのでしょう?
03:56
Well, that seemingly mundane question
一見何でもないこの疑問に
03:58
is where our group first jumped into this story,
我々のグループが
最初 飛び込んだ時
04:02
and what we found
脳内を覗いてみて分かった事は
04:05
as we dove down into the brain,
脳内を覗いてみて分かった事は
04:07
down among the neurons and the blood vessels,
ニューロンと血管の間には
04:09
was that the brain's solution
想像もしてなかった様な
04:12
to the problem of waste clearance,
老廃物排除の
04:15
it was really unexpected.
解決法があったのです
04:17
It was ingenious,
それがよく出来ていて
04:19
but it was also beautiful.
その上 美しいのです
04:22
Let me tell you about what we found.
我々が発見した事をお話しします
04:25
So the brain has this large pool
脳はこの大きなプールがあり
04:27
of clean, clear fluid called cerebrospinal fluid.
そこには無色透明の
脳脊髄液(CSF)という
04:29
We call it the CSF.
液があります
04:33
The CSF fills the space that surrounds the brain,
CSFは脳の回りを埋め
04:34
and wastes from inside the brain
脳内からの老廃物は
04:38
make their way out to the CSF,
CSFに吸収され
04:39
which gets dumped, along with
the waste, into the blood.
他の排泄物と共に
血液中に排出されます
04:42
So in that way, it sounds a lot like
その排泄方法は全く
04:45
the lymphatic system, doesn't it?
リンパ系そっくりですね
04:46
But what's interesting is that the fluid and the waste
でも面白い事に
その液や老廃物は
04:49
from inside the brain,
脳内から来ていて
04:51
they don't just percolate their way randomly
むやみにCSFに
染み出す訳ではなく
04:53
out to these pools of CSF.
むやみにCSFに
染み出す訳ではなく
04:55
Instead, there is a specialized network of plumbing
特別な循環システムがあるのです
04:58
that organizes and facilitates this process.
それが組織化して
このプロセスを行っています
05:02
You can see that in these videos.
このビデオでそれが見れます
05:05
Here, we're again imaging into the brain
生きたネズミの
脳内を映し出したものです
05:08
of living mice.
生きたネズミの
脳内を映し出したものです
05:11
The frame on your left shows
左のフレームに見えるのが
05:12
what's happening at the brain's surface,
脳の表面で起きている事です
05:14
and the frame on your right shows
右のフレームで見えるのが
05:16
what's happening down below the surface of the brain
脳表面下の組織内で
起きていることです
05:18
within the tissue itself.
脳表面下の組織内で
起きていることです
05:20
We've labeled the blood vessels in red,
血管が赤くしてあり
05:21
and the CSF that's surrounding the brain
脳を囲むCSFは
05:24
will be in green.
緑です
05:26
Now, what was surprising to us
驚かされた事は
05:27
was that the fluid on the outside of the brain,
脳の外側にあるCSFは
05:29
it didn't stay on the outside.
そこには
留まらないという事です
05:32
Instead, the CSF was pumped back into
留まらずCSFは
05:35
and through the brain
血管の外壁沿いに脳中を流れ
05:39
along the outsides of the blood vessels,
血管の外壁沿いに脳中を流れ
05:41
and as it flushed down into the brain
血管の外壁から
脳内に流れ込みます
05:44
along the outsides of these vessels,
血管の外壁から
脳内に流れ込みます
05:46
it was actually helping to clear away,
これは脳細胞間から出る
05:48
to clean the waste from the spaces
老廃物を排出する
05:51
between the brain's cells.
手助けの一過程です
05:53
If you think about it,
よく考えてみると
05:56
using the outsides of these blood vessels like this
この様な血管の外壁を
利用するということは
05:58
is a really clever design solution,
実に良く出来た解決法だ
と思います
06:01
because the brain is enclosed
なぜなら脳はしっかりと
06:04
in a rigid skull
頭蓋で囲まれ
06:07
and it's packed full of cells,
ぎっしりと細胞がつまり
06:08
so there is no extra space inside it
中には余分な空間はなく
06:10
for a whole second set of vessels
like the lymphatic system.
血管に加えて
更にリンパ管組織の余裕がないのです
06:13
Yet the blood vessels,
しかし血管は
06:17
they extend from the surface of the brain
脳表面から
06:18
down to reach every single cell in the brain,
脳内の全ての細胞まで広がっていて
06:20
which means that fluid
血管外壁沿いに流れる液は
06:23
that's traveling along the outsides of these vessels
血管外壁沿いに流れる液は
06:24
can gain easy access to the entire brain's volume,
脳全体に容易にアクセスできるのです
06:27
so it's actually this really clever way
これは実に巧みに出来ていて
06:31
to repurpose one set of vessels, the blood vessels,
脳内にある血管を機能変換させ
06:33
to take over and replace the function
リンパ管の様な機能にし
06:37
of a second set of vessels, the lymphatic vessels,
それがリンパ系代わりの
役割を果たしているので
06:40
to make it so you don't need them.
脳機能にはリンパ系は必要ないのです
06:43
And what's amazing is that no other organ
驚く事は 他のどの器官も
06:45
takes quite this approach
この様な方法では
06:48
to clearing away the waste from between its cells.
老廃物は排除されていなく
06:49
This is a solution that is entirely unique to the brain.
これは完全に脳特有の処理法だ
ということです
06:52
But our most surprising finding
最も驚く発見は
06:58
was that all of this,
お話しした全ては
07:00
everything I just told you about,
お話しした全ては
07:03
with all this fluid rushing through the brain,
脳を流れるこの液で
07:05
it's only happening in the sleeping brain.
脳が眠っている時にだけ
起きているという事です
07:08
Here, the video on the left
左のビデオを見て下さい
07:12
shows how much of the CSF is moving
どれ程 CSFが
07:14
through the brain of a living mouse while it's awake.
目覚めているマウスの脳内で
動いているかが分かります
07:16
It's almost nothing.
殆ど動いていません
07:20
Yet in the same animal,
この同じ動物が
07:22
if we wait just a little while until it's gone to sleep,
眠ってしまうまで待つと
07:23
what we see is that the CSF
CSFが
07:26
is rushing through the brain,
脳内を駆け巡るのが見えます
07:29
and we discovered that at the same time
同時に分かった事は
07:31
when the brain goes to sleep,
脳が眠ると
07:34
the brain cells themselves seem to shrink,
脳細胞が縮み
07:36
opening up spaces in between them,
脳細胞間の隙間が広がり
07:39
allowing fluid to rush through
CSFが流れ易くなり
07:41
and allowing waste to be cleared out.
老廃物を排出させます
07:43
So it seems that Galen may actually have been
それでガレノスの説は
07:46
sort of on the right track when he wrote about
全く的外れでは なかった様です
07:48
fluid rushing through the brain
彼の言うように脳内を
液が駆け巡るのは
07:51
when sleep came on.
眠っている間なのですから
07:53
Our own research, now it's 2,000 years later,
それから2千年後の今
我々の研究では
07:55
suggests that what's happening is that
脳が起きている
07:58
when the brain is awake
脳が起きている
08:00
and is at its most busy,
最も活発な時は
08:03
it puts off clearing away the waste
細胞間からの老廃物排除を
後回しにし
08:05
from the spaces between its cells until later,
細胞間からの老廃物排除を
後回しにし
08:07
and then, when it goes to sleep
睡眠中には
08:10
and doesn't have to be as busy,
脳の働きは静まり
08:12
it shifts into a kind of cleaning mode
浄化体制に入り
08:14
to clear away the waste
脳細胞間のスペースから
08:17
from the spaces between its cells,
脳細胞間のスペースから
08:19
the waste that's accumulated throughout the day.
その日に蓄積された
老廃物を排除します
08:20
So it's actually a little bit like how you or I,
我々がする事と
ちょっと似てますね
08:22
we put off our household chores during the work week
週日 仕事で忙しく
家事を後回しにします
08:25
when we don't have time to get to it,
時間がないので
08:28
and then we play catch up on all
the cleaning that we have to do
今までの掃除をまとめて全部
08:29
when the weekend rolls around.
週末が来たらやる
というようなものです
08:33
Now, I've just talked a lot about waste clearance,
老廃物排除について
随分話してきましたが
08:35
but I haven't been very specific
あまり具体的ではなかった事は
08:39
about the kinds of waste
どんな老廃物を
08:40
that the brain needs to be clearing
睡眠中に排除して
08:42
during sleep in order to stay healthy.
健康でいられるのか
ということです
08:44
The waste product that these recent studies
最近の研究で一番の焦点—
08:46
focused most on is amyloid-beta,
老廃物アミロイドベーターは
08:48
which is a protein that's made
in the brain all the time.
常に脳で作られているタンパク質です
08:50
My brain's making amyloid-beta right now,
今 私の脳も作っています
08:54
and so is yours.
あなたの脳もそうですが
08:55
But in patients with Alzheimer's disease,
アルツハイマー病患者の脳では
08:58
amyloid-beta builds up and aggregates
アミロイドベーターが
脳細胞間に蓄積します
09:00
in the spaces between the brain's cells,
アミロイドベーターが
脳細胞間に蓄積します
09:02
instead of being cleared away
like it's supposed to be,
排除されるべきなのですが
09:04
and it's this buildup of amyloid-beta
アミロイドベーターの蓄積は
09:08
that's thought to be one of the key steps
恐ろしい病気の鍵となる1段階だ
と思われています
09:10
in the development of that terrible disease.
恐ろしい病気の鍵となる1段階だ
と思われています
09:12
So we measured how fast amyloid-beta is cleared
それでアミロイドベーター除去速度を
09:15
from the brain when it's awake
目覚めている時と
09:18
versus when it's asleep,
眠っている時の脳と比べて測り
09:19
and we found that indeed,
分かった事は
09:21
the clearance of amyloid-beta
アミロイドベーターの排除は
09:23
is much more rapid from the sleeping brain.
睡眠中の脳からの方がずっと速い
という事です
09:25
So if sleep, then,
では睡眠が
09:29
is part of the brain's solution
脳の老廃物排除の
09:31
to the problem of waste clearance,
問題解決の1つだとしたなら
09:33
then this may dramatically change how we think
これは今までの
09:35
about the relationship between sleep,
睡眠とアミロイドベーターと
09:37
amyloid-beta, and Alzheimer's disease.
アルツハイマー病との関係についての
考えを大きく変えるかもしれません
09:40
A series of recent clinical studies
最近の一連の臨床試験は
09:43
suggest that among patients
アルツハイマー病を
発症していない患者の
09:45
who haven't yet developed Alzheimer's disease,
アルツハイマー病を
発症していない患者の
09:47
worsening sleep quality and sleep duration
睡眠の質と時間の劣化と
09:50
are associated with a greater amount
大量のアミロイドベーター蓄積量が
09:53
of amyloid-beta building up in the brain,
関係している事を示しています
09:55
and while it's important to point out
しかし指摘すべき事があります
09:58
that these studies don't prove
これらの研究では
10:00
that lack of sleep or poor sleep
睡眠の量と質の劣化が
10:01
cause Alzheimer's disease,
アルツハイマー病の要因だとは
検証されていません
10:04
they do suggest that the failure of the brain
確かな事は
脳の浄化作業—
10:06
to keep its house clean
確かな事は
脳の浄化作業—
10:09
by clearing away waste like amyloid-beta
アミロイドベーターの様な老廃物排除が
うまく行かないと
10:10
may contribute to the development
アルツハイマー病の様な症状が
10:13
of conditions like Alzheimer's.
起き出すようだ ということです
10:15
So what this new research tells us, then,
この新しい研究で分かった事は
10:19
is that the one thing that all of you
あなた方が睡眠に関して
10:21
already knew about sleep,
既に知っている事の1つ—
10:23
that even Galen understood about sleep,
ガレノスでさえ理解していた
10:24
that it refreshes and clears the mind,
「睡眠は脳を回復し浄化する」
10:27
may actually be a big part
これが睡眠に関する全て
10:30
of what sleep is all about.
といっていい程 重要な部分だろう
という事です
10:32
See, you and I, we go to sleep
私もあなた達も眠りますね
10:34
every single night,
毎晩
10:36
but our brains, they never rest.
でも脳は休んではいません
10:37
While our body is still
体は動かなくても
10:40
and our mind is off walking in dreams somewhere,
どこか夢の中を歩いている我々の脳—
10:42
the elegant machinery of the brain
優雅なマシンは
10:45
is quietly hard at work
静かに働いています
10:47
cleaning and maintaining
浄化作業をし
10:49
this unimaginably complex machine.
この想像を絶する
複雑なマシンを維持しています
10:51
Like our housework,
家事の様に
10:54
it's a dirty and a thankless job,
汚い感謝されない仕事ですが
10:55
but it's also important.
重要です
10:58
In your house, if you stop cleaning your kitchen
あなたの家で台所を片付けなかったら
11:00
for a month,
それも一ヶ月間
11:02
your home will become completely unlivable
全く住めない状態に
11:04
very quickly.
瞬く間になりますね
11:07
But in the brain, the consequences
でも脳内で清掃を
怠ったその結果は
11:08
of falling behind may be much greater
でも脳内で清掃を
怠ったその結果は
11:10
than the embarrassment of dirty countertops,
恥ずかしい汚い台所カウンター
どころではありません
11:13
because when it comes to cleaning the brain,
なぜなら脳の浄化作業は
11:16
it is the very health and function
脳と体の健康と機能を
11:19
of the mind and the body that's at stake,
大きく左右するからです
11:21
which is why understanding these
だからこそ
11:24
very basic housekeeping functions of the brain today
脳の一番基礎的な浄化機能を
理解する事が
11:26
may be critical for preventing and treating
これからの脳疾患を
予防し治療するには
11:30
diseases of the mind tomorrow.
不可欠な事かもしれないのです
11:33
Thank you.
ありがとうございました
11:36
(Applause)
(拍手)
11:38
Translator:Reiko O Bovee
Reviewer:Daisuke Minagawa

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Jeff Iliff - Neuroscientist
Jeff Iliff is a neuroscientist who explores the unique functions of the brain.

Why you should listen
Neuroscientist Jeff Iliff 's research follows two main paths. The first is the exploration of how the brain’s support cells, called glia, contribute to maintaining the proper environment for neuronal function and how their failure in conditions like vascular dementia, stroke, and traumatic brain injury leads to neurodegeneration. The second seeks to define the basic cellular mechanisms by which brain blood flow is coordinated up and down the vascular tree. Now an Assistant Professor of Anesthesiology and Perioperative Medicine at Oregon Health & Science University, Jeff was a part of a University of Rochester Medical Center team that discovered a brain cleansing system, which they dubbed the “glymphatic system.”
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Data provided by TED.

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