How does your body know what time it is? - Marco A. Sotomayor

体内時計はどのように働くのか？ ― マルコ・A.ソトメイヤー

翻訳: Misato Noto 校正: Misaki Sato

In 1962, a cave explorer named Michel Siffre

1962年 洞窟探検家の ミシェル・シッフルは

started a series of experiments where he isolated himself underground for months

照明も時計も使わずに 地下に独りで何ヶ月も閉じこもる

without light or clocks.

一連の実験を始めました

He attached himself to electrodes that monitored his vital signs

自分の体に電極を取り付け 生体情報の観察と

and kept track of when he slept and ate.

睡眠と食事の記録を取り続けたのです

When Siffre finally emerged,

シッフルがやっと外に出た時

the results of his pioneering experiments

画期的な実験の結果から

revealed that his body had kept to a regular sleeping-waking cycle.

通常の就寝と起床のサイクルが 保たれていたとわかりました

Despite having no external cues,

外部からの手がかりがなくても

he fell asleep,

眠りにつき

woke up,

and ate at fixed intervals.

目を覚まし

決まった間隔で食事を摂っていたのです

This became known as a circadian rhythm from the Latin for "about a day."

概日リズムと呼ばれる現象ですが 語源はラテン語の「おおむね１日」です

Scientists later found these rhythms affect our hormone secretion,

その後 科学的にこのリズムが ホルモン分泌にも作用していると分かり

how our bodies process food,

体内で食物が消化される仕組みや

and even the effects of drugs on our bodies.

薬品が体に及ぼす影響にも 作用していると発見されました

The field of sciences studying these changes is called chronobiology.

こうした変化を研究する分野は 時間生物学と呼ばれます

Being able to sense time helps us do everything from waking and sleeping

時間の感覚を認識できると 起床や就寝に限らず

to knowing precisely when to catch a ball that's hurtling towards us.

飛んでくるボールをつかむ瞬間を 正確に判断するなどにも役立ちます

We owe all these abilities to an interconnected system of timekeepers

こういった能力があるのは 脳内で相互につながっている

in our brains.

時間記録システムのおかげです

It contains the equivalent of a stopwatch telling us how many seconds elapsed,

このシステムが持つ役割は 秒数の経過を教えてくれるストップウォッチ

a clock counting the hours of the day,

１日の時間経過を教えてくれる時計

and a calendar notifying us of the seasons.

季節を告げるカレンダーに 等しいのです

Each one is located in a different brain region.

このシステムは 脳の様々な部位にあります

Siffre, stuck in his dark cave, relied on the most primitive clock

洞窟にこもったシッフルが頼りにした 最も原始的な体内時計は

in the suprachiasmatic nucleus, or SCN of the hypothalamus.

視床下部にある視交叉上核で SCNとも呼ばれています

Here's the basics of how we think it works based on fruitfly and mouse studies.

ハエやマウスの実験によってわかった その基本的な働きは次のようなものです

Proteins known as CLK, or clock, accumulate in the SCN throughout the day.

CLKまたはClockというタンパク質は 日中にSCNに蓄積されます

In addition to activating genes that tell us to stay awake,

眠気を追い払う遺伝子を 活性化させる働きに加えて

they make another protein called PER.

PERというタンパク質も作ります

When enough PER accumulates,

PERが十分に蓄積されると

it deactivates the gene that makes CLK,

CLKを作る遺伝子は活動を停止し

eventually making us fall asleep.

やがて眠りに落ちます

Then, clock falls low, so PER concentrations also drop again,

それからClockが減少すると PERの濃度も再び減少します

allowing CLK to rise,

そうなるとCLKが増加し

starting the cycle over.

新たなサイクルが始まるのです

There are other proteins involved,

他のタンパク質の作用もありますが

but our day and night cycle may be driven in part by this seesaw effect

昼と夜のサイクルが機能するのは 昼のCLKと夜のPERで起こる

between CLK by day and PER by night.

シーソー効果が主な原因です

For more precision,

より正確には

our SCNs also rely on external cues

SCNにも 外界からの手がかりが必要です

like light,

光や

food,

食物

noise,

and temperature.

音

気温などがあり

We called these zeitgebers,

ツァイトゲーバーと呼ばれます

German for "givers of time."

ドイツ語で「時を与えるもの」を意味します

Siffre lacked many of these cues underground,

地下では こうした手がかりは皆無ですが

but in normal life, they fine tune our daily behavior.

一般的には 日常的な行動を調整してくれます

For instance, as natural morning light filters into our eyes,

例えば 朝日が差し込むと

it helps wake us up.

目が覚めやすくなります

Traveling through the optic nerve to the SCN,

日光が視神経を通って SCNに伝わり

it communicates what's happening in the outside world.

外界で何が起こっているのか 教えてくれるのです

The hypothalamus then halts the production of melatonin,

そして視床下部は メラトニンの生産を停止しますが

a hormone that triggers sleep.

これは睡眠を誘発するホルモンです

At the same time,

同じくして

it increases the production of vasopressin

バソプレシンや ノルアドレナリンの分泌が

and noradrenaline throughout the brain,

脳全体に広まって

which help control our sleep cycles.

眠りのサイクルが制御されます

At about 10 am,

午前10時頃には

the body's rising temperature drives up our energy and alertness,

体温が上昇して エネルギーと注意力が増します

and later in the afternoon,

そして午後になると

it also improves our muscle activity and coordination.

筋肉の動きや 協調性が良くなります

Bright screens at night can confuse these signals,

夜に明るい画面を見ると こうしたシグナルの混乱につながります

which is why binging on TV before bed makes it harder to sleep.

就寝前にテレビを見すぎると 眠れなくなるのはこのせいです

But sometimes we need to be even more precise when telling the time,

もっと正確に 時間が知りたい時もあります

which is where the brain's internal stopwatch chimes in.

その場合 脳内の ストップウォッチが使われます

One theory for how this works involves the fact

この働きを説明する理論によると

that communication between a given pair of neurons

あるひと組のニューロン間の 情報伝達において

always takes roughly the same amount of time.

常にほぼ同じ時間量で やりとりが行われていると言います

So neurons in our cortex and other brain areas

大脳皮質や脳の他の部分にある ニューロンの情報伝達が

may communicate in scheduled, predictable loops

決まった間隔で 行われているおかげで

that the cortex uses to judge with precision how much time has passed.

大脳皮質による時間の判断が 正確に行われているのかもしれません

That creates our perception of time.

その働きのおかげで 時間の認識ができるのです

In his cave, Siffre made a fascinating additional discovery about this.

これについて シッフルは洞窟で もうひとつ面白いことを発見しました

Every day, he challenged himself to count up to 120

彼は毎日 120まで数を数えるときに

at the rate of one digit per second.

毎秒１カウントずつのペースを 保てるかどうか試したのです

Over time, instead of taking two minutes, it began taking him as long as five.

２分かかったものが 次第に ５分もかかるようになりました

Life in the lonely, dark cave had warped Siffre's own perception of time

暗い洞窟での独り暮らしで 時間感覚が狂ったのです

despite his brain's best efforts to keep him on track.

脳内では時間感覚を保とうと 奮闘していたにもかかわらずです

This makes us wonder what else influences our sense of time.

それでは 時間感覚には 他に何が影響しているのでしょうか

And if time isn't objective, what does that mean?

時間が客観的なものでないとすれば 何を意味するのでしょうか？

Could each of us be experiencing it differently?

人によって時間の感じ方は 異なるのでしょうか？

Only time will tell.

時だけが教えてくれることでしょう