心身科学 第 6 巻第 1 号（145┉151）（2014）

就寝時状態不安と睡眠中の心肺系休息機能の関連について
榊原雅人＊ 1 ）早野順一郎＊ 2 ）本研究は就寝前の状態不安レベルと睡眠中の心肺系休息機能の関係を検討した．非喫煙の若年者
78 名（男性 32 名，女性 46 名）（平均 22.6 歳［SD=3.9］）が実験に参加した．参加者の自宅にて就寝直前にスピールバーガー状態特性不安尺度の状態不安尺度への記入を求めた後，腕時計型脈波センサを用いて睡眠中の脈波を連続的に測定した．呼吸性不整脈の大きさの代替測度として，脈拍間隔変動の高周波（high frequency: HF）成分のパワーを算出しこれを心肺系休息機能として評価した．また，低周波（low frequency: LF）成分のパワーについても分析し，LF/HF 比を求めた．分析の結果，状態不安得点は HF パワーとの間で負の相関を示し（r=┉.246, p＜.05），同じく状態不安得点と LF/HF 比との間で正の相関が認められた（r=.305, p＜.05）．これらの結果より，就寝前の状態不安は睡眠中の心肺系休息機能を低下させる要因の一つとなり得ることが示唆された．
キーワード：状態不安，睡眠，心拍変動，心肺系休息機能，自律神経機能問

題

関係性について多くの研究がなされてきた（Thayer,Ahs, Fredrikson, Sollers, & Wager, 2012）．
しかしながら，RSA（または HF 成分）の振る舞い

ふだん私たちの心拍は息を吸うと速くなり息を吐と心臓迷走神経活動はときに乖離することも知られてくと遅くなる．このような心拍の変動を呼吸性不整脈（respiratory sinus arrhythmia: RSA） と い う． 心 拍

い る．Goldberger, Ahmed, Parker, & Kadish（1994） は変動（heart rate variability: HRV）には RSA の他にも激剤）の投与によって血圧を上昇させ，圧受容体反射

血圧や体温などが影響し，全体として複雑なゆらぎを 呈 し て い る（Berntson, Bigger, Eckberg, Grossman,を介して副交感神経を刺激した．その結果，心拍数がフェニレフリン（phenylephrine: 交感神経α受容体刺Kaufmann, Malik et al, 1997）．スペクトル分析によっ低下するのと同時に心拍変動も減少することを観察した．もし，RSA（または HF 成分）が心臓迷走神経活て HRV の周波数特性を分析すると，通常，高周波（high frequency: HF; 0.15 ～ 0.4Hz）成分が RSA を反映

動を反映するのであれば心拍変動は増大しなければならない．また，Yasuma & Hayano（2001）は，覚醒状している．RSA（または HF 成分）は従来より心臓迷態の犬に高炭酸ガス血症（hypercapnia）を起こさせた走神経（副交感神経）によって媒介されていることが 示 さ れ（Pagani, Lombardi, Guzzetti, Rimoldi, Furlan,

とき，分時喚起量，心拍数，平均血圧には変化がみらPizzinelli et al., 1986; Pomeranz, Macaulay, Caudill, Kutz,ていないと考えられるにもかかわらず），HF 成分が増Adam, Gordon et al., 1985），その振幅は信頼性の高加したことを報告している．このような結果は，RSA

い迷走神経活動の指標となることが報告されている（Grossman, Karemaker, & Wieling, 1991; Hayano,が擬核，心臓迷走神経活動（心拍数の平均レベル）がSakakibara, Yamada, Yamada, Mukai, Fujinami et al.,1991）
．このような知見をもとに，心理生理学の領域ることによると考えられている（ふだんは両者の活動は相関している（早野，2003）．

ではストレス，感情制御，認知機能などと心拍変動のRSA の生理学的な意義についてはさらに別の見方＊ 1 ）愛知学院大学心身科学部心理学科＊ 2 ）名古屋市立大学大学院医学研究科（連絡先）〒 470┉0195 愛知県日進市岩崎町阿良池 12れないにも関わらず（心臓迷走神経活動に変化が生じ迷走神経背側核によって独立にコントロールされていE-mail: msakaki_0507@yahoo.co.jp

─ 145 ─榊原雅人，早野順一郎が提案されている．Hayano, Yasuma, Okada, Mukai, &Fujinami（1996）は，横隔膜ペーシングによる生理的トレスが睡眠中の HF 成分に及ぼす影響を検討した．
彼らは健常大学生を実験参加者として，期末試験の 1

陰圧人口呼吸下の麻酔イヌを用い，頸部迷走神経を刺週間前，試験前夜，試験初日の夜間において，就寝直激して人工的に呼吸性不整脈を起こさせる操作を行っ前の状態不安と睡眠中の脈拍データを実験参加者の自た．吸気時に心拍が増加する呼吸性不整脈モデル，反対に吸気時に心拍が減少する逆呼吸性不整脈モデル，宅にて測定した．その結果，状態不安得点は期末試験
1 週前に比較して試験前夜で著しく増加し，この際，心拍数は変化せず呼吸に対応した心拍変動が生じない（試験前夜の）睡眠中の HF 成分の振幅が有意に減少

対照モデルを比較したところ，対照モデルに比して呼した．このような事実から，日常的なストレス事態に吸性不整脈モデルでは生理的死腔率（一回換気量の中でガス交換に利用されない部分の割合）が 10％低下おいて特に“予期的な不安が心肺系休息機能を低下させること”が示唆されている．

し，さらに肺内シャント率（肺において酸素化されず睡眠中の休息（回復）機能はこのように実験的・日に体循環に入る血液の割合）が51％低下した．反対に，常的ストレスによって阻害される可能性があるため，逆呼吸性不整脈モデルでは，それぞれ生理的死腔率が14％，肺内シャント率が 64％増大した．これらの事

就寝前の状態不安のあり方が休息機能の維持にとって重要な要因の一つとなり得るかもしれない．ここで状実は明らかに呼吸性不整脈が肺のガス交換効率を改善

態不安とは，時間経過に伴って変化する一過性の情動する役割を担っていることを示している．このような状態であり，意識された緊張や憂慮の感情を表し自律事実に加え，RSA は睡眠やリラクセーションにおい神経系の賦活によって特徴づけられると定義されている（岸本・寺崎，1986）．したがって，就寝時の状態て増加し（Bonnet & Arand, 1997; Sakakibara, Takeuchi,& Hayano, 1994），ストレスや運動事態において減不安は当日の出来事の影響や翌日のイベントへの予期

少 す る こ と か ら（ 榊 原，1992; Hayano, Taylor, Mukai,Okada, Watanabe, Takata et al., 1994），Hayano & Yasumaなど比較的直近の時間経過における総和的なストレス反応を反映していると考えられる．Hall et al.（2004）（2003）は安静時の呼吸性不整脈は心肺系における能や Sakakibara et al.（2008）の知見はストレスイベント動的な休息機能であると主張している．安静時または（翌日のスピーチや期末試験）を捉えたものであった

睡眠中は酸素需要が低下するので，生体機能は呼吸数と心拍数を減らしてエネルギー消費を抑える方向へ向が，さらに日常のさまざまな出来事の中で生じる（イベントを特定しない）不安と睡眠中の HRV との関連かう．この際，呼吸性不整脈は吸気によって肺胞気量について検討した研究はみあたらない．本研究は就寝が増加するときに心拍数を上昇させることで（肺血流前の状態不安レベルと休息機能の関係を検討するためを増加させることで），ガス交換を効率化させている．
一方，呼気相では，ガス交換に寄与しない不必要な心に，睡眠中の心拍変動を分析することを目的とした．
なお，Sakakibara et al.（2008）と同様に脈拍間隔デー拍を減らすことで能動的にエネルギーの消費を節約す

タから分析した HF 成分を RSA の代替測度として利ることができる．このような特徴は安静時においてそ用した．のメリットが発揮され，特に睡眠中の呼吸性不整脈の程度は心肺系の休息機能の指標になると考えられてい方る．

法

ところで，ストレスは睡眠中の心肺系休息機能を低下させることが示唆されている．Hall, Vasko, Buysse,

および愛知学院大学研究倫理委員会（No.13┉03）の承Ombao, Chen, Cashmere et al.（2004）は実験的なストレ認を得て実施された．

スに対して心拍変動 HF 成分のパワーが睡眠中におい実験参加者 健常な男女大学生 78 名が実験に参加した（男性 32 名，女性 46 名）．平均年齢は 22.6 歳（SDて減少したことを報告している．彼らは終夜睡眠ポリ本研究は東海学園大学研究倫理委員会（No.23┉ 1 ）グラフ研究の中で実験参加者に対し起床時にスピーチ課題を求める旨を告げたところ，睡眠中の REM およ験の目的を説明し，研究への協力に同意した者を参加

び NREM の両期間で HF 成分のパワーが減少し，こ者とした．なお，実験の中断は可能であり，そのことのような一過性の実験的ストレスが睡眠中の回復機による不利益は生じないことを口頭で伝えた．これら能を低下させることを示唆した．さらに，Sakakibara,
Kanematsu, Yasuma, & Hayano（2008）は日常生活のスの説明の後，参加者から同意書へのサインを求めた．
手続き 参加者には 4 ～ 5 日間に渡る睡眠中の脈拍=3.9）ですべて非喫煙者である．実験参加者には実─ 146 ─

就寝時状態不安と睡眠中の心肺系休息機能の関連について測定を行い，第 1 日目夜間は試験的な測定とし，第 2日目夜間はベースラインとして測定した．第 3 日以降就寝中の脈拍の LF および HF 成分のパワーの平均値の測定については，他の研究目的のため，日常的なスい相関を示すことを報告している．したがって，これトレス状況のデータとして検討に用いたり，リラクセらの知見は，少なくとも就寝中の脈拍変動の分析は心ーション課題の効果を検討するためのデータとして用拍変動の代替的な測度として利用できることを示していた．脈波測定に関わる手続きは参加者の自宅（自室）いる．

にて実施した．本研究は，上述したように，就寝前の心理的ストレスを STAI で評価しこれと休息機能との関係を検討する目的のため，第 1 日目の測定事態への緊張（ﬁrst night effect: Agnew, Webb, & Williams, 1966）をなるべく少なくするため，第 2 日目の睡眠中の脈拍データを分析の対象とした．参加者には就寝直前にSTAI（岸本・寺崎 , 1986）に記入するよう求めた．なお，

は心電図測定による心拍変動から得られた平均値と高本研究では，PFDM を使って瞬時脈拍を 500ms 毎に出力した．心拍リズム異常（期外収縮・心ブロック）や脈拍変動のノイズを避ける目的で，20 秒間の移動平均のレベルから 12％を超えるような異常な脈拍間隔データを除外した．脈拍変動の周波数とパワーについて，0.04┉0.15Hz 帯域を LF 成分とし，0.15┉0.45Hz 帯域を HF 成分とした．データの分析については 5 分間のアルコール飲料を摂取しないように，さらに，測定当脈拍間隔データにハニング窓を施して連続的に高速フーリエ変換を実施した．この際，妥当なデータが 80

日の午後からは激しい運動やカフェインを含む飲料を％に満たない場合はそのデータ区間は分析から除外し控えるよう指示した．

た．また，分析区間中にデータ欠損があった場合は当脈波の測定には光電式脈波モニターシステム（Prototype C, デンソー）を使用した．参加者は就寝前該箇所を水平補間した．窓関数の適用によって減衰し（および就寝中）に左手首やや上方の位置に腕時計型を積分して求めた．各帯域の周波数はパワーを基準と脈波センサを装着した．センサは発光ダイオードによした平均値として評価した．

このような測定にあたり，参加者には 24 時間前からた変動を補正した後，パワースペクトル密度は各帯域って緑色光を皮膚面に対して放ち，その反射光を捉え脈拍数，LF 成分パワー，HF 成分パワー，LF/HF 比るようになっている．なお，この発光によって熱を発はデータ区間（就寝時間）を通して平均した．ここで得られた HF パワーの平均値を心肺系休息機能の指しないことが確かめられており，これによる不調を訴える者はいなかった．センサユニットは連続的に脈波信号をデジタル化しメモリに貯える機能を備え，72 時間以上駆動するよう設計されている．参加者には念のため毎起床時にセンサを受け台に乗せ充電する標として用いた（Hayano et al., 2005; Sakakibara et al.,2008）．また，先行研究に基づいて LF/HF 比を自律神経バランス（交感神経優位性）の指標とした（Paganiet al., 1986）．

よう指示した．受け台はセンサに記録された脈波デー

統計分析

本研究では全体のデータの特徴に加え，タをパーソナルコンピュータへ転送する機能を備えている．なお，以上のシステムの詳細は Hayano, Barros,

参考のため，男女の平均値（および標準偏差）についても示した．この際，男女差の検定には t 検定を用いKamiya, Ohte, & Yasuma（2005）による．

た．また，就寝時状態不安得点と睡眠中の心拍変動各脈拍変動の分析 脈拍とその変動は pulse frequencydemodulation（PFDM） の ア ル ゴ リ ズ ム に よ っ て 計

指標との関係を検討するために，ピアソンの積率相関係数を用いた．

算 さ れ た． こ の 目 的 の た め，FORTRAN 95（Salford
Software Ltd, Old Trafford, Manchester, UK）によって開結発されたソフトウエアを用いた．PFDM の原理と実際果については Hayano et al.（2005）によって報告されて6 名のデータについては，測定不備（男性 2 名，女いるが，これは脈波信号から瞬時の脈拍を復調する方法である．Hayano et al.（2005）は，1 ）PFDM によっ

性 3 名）および睡眠時間の著しい差異（女性 1 名）がて評価された 1 分間あたりの脈拍は標準的な心電図測あったため分析から除外した．はじめに，全体（および男女）のデータの統計的特徴示すために，Table 1

定から得られた脈拍と高い相関を示すこと，2 ）就寝中の脈拍変動の低周波（low frequency: LF）成分のパに睡眠時間，心拍変動指標（時間領域・周波数領域），ワーおよび高周波（high frequency: HF）成分のパワー

平 均 睡 眠 時 間 に 男 女 の 差 は 認 め ら れ な か っ た．
Table 1 に示されるように，心拍変動の時間領域の指は心拍変動のそれらと近似したパタンを示すこと，3 ）不安得点の平均値（±標準偏差）を示した．

─ 147 ─榊原

雅人，早野順一郎

Table 1 ．Demographic Characteristics of participantsmale（N=31）
Total Sleep Time（hr）female（N=41）

all（N=72）

6.3±1.3

6.8±1.3

6.6±1.3

1102.4±16.2
115.8±25.6

1019.4±116.5*
94.8±19.4**

1055.1±122.8
103.8±24.012068.7±4722.1
3794.2±1876.5
2680.6±1257.8
1474.1±804.6

8398.8±3949.3**
2526.8±1298.8*
2208.5±1169.5
1260.4±783.9

9978.9±4643.0
3072.5±1684.5
2411.8±1222.5
1352.4±794.4

LF/HF

1.467±0.523

1.239±0.529†

1.337±0.535

VLFfrequency（Hz）
LFfrequency（Hz）
HFfrequency（Hz）

0.017±0.001
0.076±0.017
0.255±0.017

0.018±0.001*
0.075±0.003
0.268±0.018*

0.018±0.001
0.076±0.003
0.263±0.019

39.7±8.3

40±8.339.9±8.3

MeanNN（ms）
SDNN（ms）
Totalpower（ms^ 2 ）VLFpower（ms^ 2 ）LFpower（ms^ 2 ）HFpower（ms^ 2 ）STAI

Values represent the mean± 1 SD
†p＜.1 *p＜.01 **p＜.00170

標準偏差）において男性が女性に比して大きな値を示した（MeanNN: t=2.999 , p＜.01; SDNN: t=3.965 , p＜60.01）．
周波数領域の指標のうち，Total power と VLF（verylow frequency）power は男性が女性に比して有意に大きかった（Total power: t=3.588, p＜.001; VLF power: t

State-anxiety score

標は MeanNN（平均脈拍間隔）と SDNN（脈拍間隔の5040302010=3.39, p＜.01）．LF power および HF power について

010002000

両者に有意差はみられなかった．LF/HF 比は男性の値波数）は男性が有意に低く（VLF: t=┉2.996, p＜.01;
HF: t=┉3.101, p＜.01），これらの成分の変動が女性に比較して緩徐であることが示された．状態不安得点について男女の差はみられなかった．
次に，就寝前の状態不安得点と上記の心拍変動指標との相関係数を検討したところ，HF power について有意な負の相関が認められ（r=┉.246, p＜.05），LF/HF 比についても有意な正の相関がみられた（r=.305,p＜.05）．Figure 1 は状態不安得点と HF power の関係を示したものである．状態不安得点が高い者では HFpower が低い傾向にあり，反対に状態不安得点が低い
場合は HF power はより大きくなる傾向がうかがわれた．次に，Figure 2 は状態不安得点と LF/HF 比の関係を表している．図より状態不安が高くなるにしたがって LF/HF 比は大きくなる様子がうかがわれた．

─ 148 ─4000

HF power（ms ）Figure 1 ．Correlation between state-anxiety score and HF power
70

State-anxiety score

が女性に比して大きく，これについて傾向差がみられた（t=1.82, p＜.1）．また，VLF と HF の frequency（周3000
260
50
40
30
20
100.0

1.0

2.0

3.0

LF/HF
Figure 2 ．Correlation between state-anxiety score and LF/HF

考察

本研究は就寝時の状態不安得点と心肺系休息機能の就寝時状態不安と睡眠中の心肺系休息機能の関連について関係を検討する目的で，睡眠中の心拍変動を分析して睡眠中の心拍変動を分析したところ，いずれの参加た．はじめに得られたデータの統計的特徴から性差を者においても迷走神経性の心拍変動成分が有意に低下検討したところ，男性の脈拍数レベル（MeanNN）はしたことを報告した．これらの結果は“不安”または女性に比べてやや低かった．また，脈拍間隔の標準偏それに関わる状態が覚醒時と睡眠中の心臓迷走神経活差（SDNN）は男性で大きく心拍の変動性は女性に比して大きかった．周波数領域の指標では Total power

動の低下に関連していることを示唆している．本研究の結果において，状態不安得点と HF power との負のと VLF（very low frequency）power が男性で大きかった．LF power や HF power について男女差はみられな

相関は，これらの結果に一貫し，就寝時の“不安状態”かったことから，男性で心拍の変動が大きかった結果（SDNN および Total power）については，より低周波の変動が寄与していたためではないかと考えられた．
また，LF/HF 比については男性は女性に比して多くなる傾向がうかがわれた．
次に，就寝前の状態不安得点と上記の心拍変動指標が睡眠中の休息機能を阻害する可能性のあることを示唆している．また，状態不安得点と LF/HF 比は正の相関を示した．このことは，就寝時により不安の高い者は睡眠中の HF power が減少し相対的に LF power が増加する傾向のあることを示している．今後，不安と睡眠中の LF power の変化について詳しく検討していとの相関係数を検討したところ，HF power についてくことが必要であろう．
Dew, Hoch, Buysse, Monk, Begley, Houck et al.（2003）

負の相関が認められたことから，就寝時の状態不安が低い者では睡眠中の HF power はより大きくなること

は 60 ～ 80 歳の 185 名において睡眠脳波指標と死亡率（all-cause mortality）の関係を検討し，睡眠潜時が 30が示唆された．しかしながら，Fig.1 からもわかるように HF power の値が小さい場合でも状態不安が低い分を超える者では死亡リスクが 2.14 倍になることを報

ケースが散見され，就寝時の HF power（心肺系休息機能）に影響する他の要因の可能性についてさらに検討

眠の質をいかに改善するかが重要な課題であることを示唆している．前述の Hall et al.（2004），Sakakibara

しなければならない．一方，LF/HF 比について有意なet al.（2008）の結果や Yang et al.（2011）の検討も含正の相関がみられ，就寝時の状態不安が高い者はこのめ，就寝時の不安や入眠障害は睡眠中の回復機能を阻値が大きくなることが示唆された．この結果は状態不安が低いものでは相対的に HF 成分が大きく（LF 成

害する可能性があり，就寝前の状態不安のあり方が休分が小さく），一方で状態不安が高いと HF 成分が小さく（LF 成分が大きく）なることを示している．こ告した．彼らは高齢者における入眠や睡眠の維持，睡息機能の維持にとって重要な要因の一つとなり得る．
Sakakibara, Hayano, Oikawa, Katsamanis, Lehrer（2013）
は就寝前のリラクセーション訓練が状態不安を低減し睡眠中の HF 成分を増加させることを報告している．のように就寝時の状態不安と睡眠中の心拍変動についての関係性がみられたが，HF power および LF/HF 比今後，このような介入的な検討と併行して，就寝時のともに相関の程度はごく小さく，今後さらに詳しく検不安と睡眠中の心拍変動の振る舞いについてさらに検討していく必要がある．

討を深めていく必要があろう．

不安と心拍変動の関係についてこれまでいくつかの知見が報告されている．Watkins, Grossman, Krishnan,& Sherwood（1998）は不安と心臓迷走神経活動との関係を検討するために，25 歳～ 44 歳までの健常者 93 名付記

本研究の一部は平成 24┉25 年度科学研究費（No. 24653201）および平成 24 年度心身科学研究所研究助成を受けた．

における特性不安と圧反射性心拍調節，RSA を測定した．その結果，特性不安の高い群は低い群に比べて圧反射性心拍調節および RSA が有意に低下し，さらに特性不安の得点はこれらの指標と有意な負の相関係数を示した．50歳～70歳のうつ病患者56名においても，引用文献

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Association of State-anxiety before Bedtime with Cardiorespiratory
Resting Function during Sleep
Masahito Sakakibara, Junichiro Hayano
Abstract
This study examined whether state-anxiety before bedtime is associated with cardiorespiratory resting
function during sleep. Seventy-eight non-smoking young adults (32 males and 46 females), with a mean ageof 22.6 years (SD=3.9), participated in this study. After state-anxiety before bedtime was measured using theSpielberger State-Trait Anxiety Inventory (STAI) at their own residences, pulse wave signal during sleep wasmeasured continuously with a wristband-shaped wireless transdermal photoelectric sensor. The cardiorespiratory
resting function was assessed quantitatively as the power of high-frequency (HF) component of pulse ratevariability, a surrogate measure of the magnitude of respiratory sinus arrhythmia. We also calculated the powerof low-frequency (LF) component for evaluating the LF-to-HF ratio. State-anxiety scores were negatively
correlated with HF powers (r=-.246, p<.05), and the LF-to-HF ratios (r=.305, p<.05). These ﬁndings suggestthat levels of state-anxiety before bedtime may be an important factor for impairing cardiorespiratory resting
function during sleep.
Keywords: state anxiety, sleep, heart rate variability, cardiorespiratory resting function, autonomic function

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