[論文レビュー] Extra-auditory effects of noise in laboratory animals: the relationship between noise and sleep

Arnaud Rabat|PubMed|Jun 9, 2008

Noise Effects and Management参考文献 66被引用数 43

ひとこと要約

本論文は、ラボ動物における睡眠の睡眠構造への騒音の付加的効果を調査し、環境騒音が睡眠構造をどのように妨げるかに焦点を当てている。高周波および超音波成分を含む騒音、予測不可能性、慢性的な曝露が、慢性的な睡眠と逆転睡眠の断片化を顕著に引き起こすことが判明した。個体差はストレス反応性に関連しており、神経内分泌系および覚醒系の不均衡が、これらの障害の背後にあると考えられる。

ABSTRACT

Noise has both auditory and extra-auditory effects. Some of the most deleterious extra-auditory effects of noise are those leading to sleep disturbances. These disturbances seem to be related to both endogenous (physical parameters) and exogenous (sex, age) factors of noise. Despite correlative relations between noise level and awakenings, the scientific community has not reached consensus regarding a specific action of these factors on the different sleep stages. In animal research, 2 complementary main fields of research exist. One is focused on the positive modulation of sleep by repeated tone stimulation. The other concerns noise-related sleep disturbances. The few studies that have investigated noise-related sleep disturbances suggest the following conclusions. First, sleep disturbances are greater upon exposure to environmental noise, whose frequency spectrum is characterized by high and ultrasonic sounds, than white noise. Second, unpredictability and pattern of noise events are responsible for extractions from both SWS and PS. Third, chronic exposure to noise permanently reduces and fragments sleep. Finally, in chronic noise exposure, an inter-individual variability in SWS deficits is observed and correlated to a psychobiological profile related to an incapability to face stressful situations. Based on results from other research, acute noise-related sleep perturbations could result from an imbalance in the sleep-wake cycle in favor of arousing ascending systems. Chronic noise-related sleep disturbances may arise due to imbalance of the sleep-wake cycle and malfunctioning of the hypothalamo-pituitary-adrenal axis which may both contribute to the development of pathology.

研究の動機と目的

• ラボ動物における騒音の聴覚的でない効果が睡眠構造に与える影響を調査すること。
• 物理的要因（周波数、予測不可能性）および生物学的要因（年齢、性別）が騒音誘発性睡眠障害に与える影響を特定すること。
• 慢性的な騒音曝露が持続的で断片的な睡眠の障害および病態を引き起こす神経生物学的メカニズムを探索すること。
• 個体間の差異が騒音誘発性睡眠障害に与える影響と、心理的・生物学的ストレスプロファイルとの相関関係を評価すること。

提案手法

• 騒音と睡眠に関する既存の動物研究を体系的レビューし、制御されたラボ条件に焦点を当てる。
• さまざまな騒音条件下での睡眠ステージの変化（慢的睡眠と逆転睡眠）を分析する。
• 白色雑音と高周波・超音波成分を含む環境騒音の間で反応を比較する。
• 騒音パターン（予測可能 vs. 予測不可能）および慢性的な曝露期間が睡眠連続性に与える影響を評価する。
• 特に下垂体上位副腎皮質ホルモン（HPA）軸を含む既知の神経内分泌経路と研究結果を統合する。
• 行動的および生理的ストレス反応指標を用いて、個体の睡眠障害と相関をとること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 白色雑音と高周波／超音波成分を含む騒音スペクトルの違いが、ラボ動物の睡眠構造にどのように影響するか？
• RQ2 騒音の予測不可能性が、慢的睡眠および逆転睡眠ステージをどれほど妨げるか？
• RQ3 慢性的な騒音曝露が睡眠連続性およびステージ分布に及ぼす長期的影響は何か？
• RQ4 個体の心理的・生物学的ストレス反応能が、騒音誘発性睡眠障害への感受性とどのように相関するか？
• RQ5 特にHPA軸および覚醒系を含む神経生物学的メカニズムは、騒音誘発性睡眠障害をどのように媒介するか？

主な発見

• 高周波および超音波成分を含む環境騒音は、白色雑音よりも顕著に睡眠障害を引き起こす。
• 予測不可能な騒音パターンは、慢的睡眠および逆転睡眠の両方の覚醒回数と断片化を増加させる。
• 慢性的な騒音曝露は、特に慢的睡眠に影響を及ぼす、持続的な総睡眠時間の減少および断片化を引き起こす。
• 慢的睡眠障害の個体差は、ストレス対処能力が低いとされる心理的・生物学的プロファイルと相関している。
• 急性の騒音誘発性睡眠障害は、脳幹における覚醒促進系の優位性に起因する不均衡に起因する可能性がある。
• 慢性的な騒音曝露は、HPA軸の不調和および持続的な睡眠覚醒サイクルの不均衡によって、病的な変化を引き起こす可能性がある。