ブルーライトとカフェインが人類の火星移住にどのように役立つか

火星でロボットを通して間接的に生きるのは魅力的に思えるし、多くの点でその通りで、岩を叩いたり砂をすくったりする。しかし、スケジュールは過酷だ。火星の一日は地球よりも長く、このことは火星でのミッションに関わるすべての人にとって、伝説的に苦痛である。しかし、新しい研究によると、地球に縛られた私たちの概日リズムを、故郷の惑星ではなく火星の周期に合わせるようにリセットすることで、調整できるという。

人間の体内時計は完璧な24時間ではなく、約24時間12分である。これは火星の1日24時間39分とそれほど短くない。しかし、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院およびハーバード大学医学部のスティーブン・ロックリー医学准教授は、人間の体内時計は地球の明暗周期に従って毎日リセットされ、それによって私たちは正しい軌道に乗っていると話す。「人間の体内時計は火星の1日に合わせて進化したわけではないので、無理やりそうさせようとすると、体内時計が毎日リセットするのは非常に難しいのです」と同教授は言う。

これは宇宙旅行における大きな問題であり、現在も研究が進められている分野だ。国際宇宙ステーション（およびかつてのスペースシャトル）の宇宙飛行士も、日の出から日の入りまでの 90 分間という限られた時間枠に大きく関係して、なかなか眠れない。ロックリー氏によると、宇宙で最も広く使用されている薬は睡眠薬だという。
「睡眠は弱虫がするもの」とか「死んだら寝ればいい」といった言葉をよく耳にしますが、私たちは睡眠をあまり大切にしていません。

ちなみに、これは視覚障害者にとっても問題で、彼らは光知覚の欠如に関連する睡眠障害に悩まされることが多い。「私が研究している全盲の人々の中には、体内時計が火星の日に非常に近い人もいます。実際、彼らはこのスケジュールで生活する方がはるかに楽だと感じるでしょう。しかし、目が見える人にはそうはいきません」とロックリー氏は言う。

今月発表される研究で、ロックリー氏と数人の同僚は、体内時計を再プログラムすることは可能だが、難しいと報告している。鍵となるのは、光、カフェイン、薬物の適切な組み合わせであり、ただ起き上がって疲労に対処するだけではだめだと認識することだと同氏は述べた。

「『睡眠は弱虫のすること』『死んだら寝ればいい』といった言葉をよく耳にします」と彼は言う。「職業によっては、1日20時間働くことが通過儀礼とみなされています。社会として、私たちは睡眠を十分に評価していません。人々は『私は大丈夫、私は良い体でできている、なんとかやっていける』と言うのです」

研究チームは、2008年に極寒の北極近くに着陸船を運用した火星フェニックス計画の参加者を研究した。光は最も強い時間の合図なので、実験では光を使って研究チームの体内時計を再訓練した。2006年、科学者らは哺乳類の目に新しい光受容体群があることを確認した。この受容体群はスペクトルの青い端の光を検出して時間の計算に役立てる。この受容体群は網膜の前部にある神経節細胞にあり、私たちが物を見るために使う、網膜の後ろにあるよく知られた桿体細胞と錐体細胞とは別のものだ。

ロックリー氏と同僚たちはこの光受容系を刺激したかったので、参加者はそれぞれ 276 個の青色 LED が入った箱を受け取り、どれくらいの距離を置くべきかがわかるように 20 インチの紐も渡された。参加者たちはシフト中に箱のスイッチを入れた。シフトは日によって昼間か真夜中に行われた。「2 日ごとに西に 3 つの時間帯を移動するようなものです。基本的に時差ぼけになります」とロックリー氏は説明した。

チームメンバーはまた、適切な睡眠の取り方（就寝までに体内からカフェインを排出するにはいつカフェインを摂取し、いつやめるべきか）、暗くて快適な寝室の適切な準備方法、そして「人間は超人ではないという認識」についての短期集中講座も受けたとロックリー氏は述べた。チームメンバーが疲れている場合は、上司に報告し、助けてくれる人を探すことになっていた。また、参加者は尿サンプルを提出し、チームが概日リズムを示す代謝産物をチェックし、手首に装着したモーショントラッカーとライトトラッカーで光への露出と睡眠サイクルをモニターする必要があった。

その結果、被験者の87パーセントが火星の時計に同期していたことが判明した。被験者は平均して一晩6時間眠ったが、火星に同期しなかった被験者よりも疲労感が少なく、覚醒度が高かった。

火星同期プログラムは、火星の科学者たちの睡眠の質を向上させるだけでなく、事故の防止にも役立つ可能性があるとロックリー氏は考えている。

「私たちは、装備、通信、ミッションのあらゆる技術的側面の計画に多額の資金と労力を費やしていますが、人的要因にはそれほど投資していないようです」と彼は語った。「疲労についてもっとオープンで正直な議論をする必要があります。火星への有人ミッションを開発する場合、これはさらに重要になります。」

この研究は「 Sleep」誌の10月号に掲載されている。