Mathématiques du sommeil | Comptage des moutons

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Le sommeil est un processus dynamique naturel qui affecte notre corps et notre esprit, nos changements de développement naturels et les fluctuations de notre état quotidien. Nous dormons instinctivement presque toutes les nuits de notre vie, mais il y a beaucoup plus à dormir que de vous mettre à l'aise et de fermer les yeux. Alors que la science du sommeil connaît encore une vague d’informations depuis les découvertes marquantes faites au cours des dernières décennies dans ce domaine, des progrès ont certainement été accomplis; Le fait de savoir que le sommeil survient n’explique pas automatiquement pourquoi et comment exactement.

La quantification du sommeil n’est pas une tâche aisée – trop de variables sont impliquées dans l’induction et la régulation de ce processus et, dans la mesure où il nous conduit déjà, la science du sommeil en est encore à ses balbutiements. Pour tenter au mieux de répondre à autant de questions posées face à ce problème, les spécialistes ont élaboré un certain nombre de théories et de modèles.

Dans cet article, nous allons explorer certains de ces modèles, leurs observations, ainsi que des travaux plus récents et prometteurs.

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Ce modèle fonctionne autour des modèles «à bascule» précédemment proposés pour rendre compte de et explore dans quelle mesure les composants neuronaux de ces modèles s'intègrent dans le cycle veille-sommeil tel que nous le connaissons. Il s'agit essentiellement de la base biologique du modèle à deux processus et explique des caractéristiques telles que le moment de la veille et du sommeil, comment la privation affecte ce moment, les effets de la perte d'orexin, les rythmes ultradiens, etc.

Modèle de régulation du sommeil à deux processus

est l'une des positions de sommeil les plus autorisées à ce jour. Il décrit ce qui se passe dans le corps au cours de la période de 24 heures et explique pourquoi nous somnolons ou sommes alertes à différentes étapes de la journée. Les processus en question sont le rythme circadien (également appelé processus C) et l'homéostasie veille-sommeil (processus S). Ces deux combinés régulent nos heures de sommeil et de réveil d'un jour.

Rythmes circadiens responsables de surveiller d’autres processus et de les synchroniser avec l’heure extérieure de la journée. Un de ces rythmes circadiens est destiné à synchroniser notre temps de sommeil avec la nuit et notre temps de réveil avec le jour, déclenchés par des signaux externes tels que les niveaux de lumière. Essentiellement, le processus C vous avertit de vous lever le matin, vous garde éveillé toute la journée et vous permet de dormir le soir.

Processus homéostatiques sont ceux chargés de surveiller une fonction spécifique de notre corps à petite échelle. Un processus homéostatique régule les niveaux de salinité dans le sang; un autre s'occupe de la thermorégulation, etc. L'homéostasie veille-sommeil est responsable de la somnolence croissante que nous ressentons plus nous sommes éveillés, ce qui rend notre corps et notre esprit plus lents et plus lourds jusqu'à ce que nous allions enfin nous endormir. Ce processus augmente la pression du sommeil au cours de la journée, mais diminue lorsque nous dormons (en particulier dans les phases de sommeil non REM).

Réunis, ces processus se chevauchent et se superposent constamment pour permettre un sommeil suffisant. En gros, cela fonctionne comme ceci: le matin, après un peu de réflexion, nous sommes le plus alerte. Process S vient de commencer l’accumulation de la dette de sommeil qui ne fera que monter jusqu’à la prochaine fois que nous dormirons. Afin de nous éviter de succomber à cette pression, le processus C nous maintient en alerte, afin que nous respections le programme et restions éveillés jusqu'à la tombée de la nuit. À la tombée de la nuit, notre cerveau va commencer à sécréter certaines hormones induisant le sommeil, comme la mélatonine, et l'homéostasie veille-sommeil sera enfin nette. Alors que nous nous endormons, ce processus sera satisfait, relâchant la pression du sommeil jusqu'au moment de notre réveil, de nouveau alerté par le processus C, et toute l'histoire se répètera par le haut.

Les deux composants mentionnés dans ce modèle fonctionnent ensemble et ne peuvent pas être examinés séparément. En perturber un, vous aurez automatiquement perturbé votre sommeil, avec des conséquences communes telles que somnolence diurne excessive et privation de sommeil après quelques nuits seulement. Si on continue pendant plus longtemps, on peut développer un trouble. Des exemples de troubles déclenchés par des facteurs environnementaux ou comportementaux seraient les troubles du rythme circadien tels que le décalage horaire,, trouble de la phase veille-sommeil retardé ou avancé et insomnies. Cela se produit généralement lorsque l’exposition à la lumière est insuffisante ou lorsque l’horloge interne est opposée avec force à l’heure de la journée (comme lorsque vous changez de fuseau horaire soudainement).

Dans l’état actuel des choses, le modèle à deux processus est un outil utile pour la description initiale de l’architecture du sommeil, mais sa nature simpliste présente quelques inconvénients. À savoir, les phases de sommeil, y compris les phases 1, 2 et sommeil lent, sont toutes transformées en «non REM» en plus du sommeil paradoxal et ne sont pas différenciées les unes des autres. Ceci est important parce que les deux étapes différentes durées et le la fréquence changer de phase de sommeil peut potentiellement indiquer que quelque chose ne va pas et peut indiquer un trouble, lié au sommeil ou autre.

Architecture du sommeil et réseau bayésien

Pour les raisons énoncées ci-dessus, les chercheurs en sommeil ont décidé d'aller un peu plus loin dans les mathématiques du sommeil, tout en s'appuyant sur le modèle à deux processus. Utilisation du réseau bayésien et des informations basées sur environ de différentes sources, les chercheurs ont pu préparer le terrain pour un nouveau modèle de sommeil actualisé à venir. Avant de commencer, nous allons clarifier certains termes et la structure de base du sommeil.

Réseau bayésien est un modèle statistique qui utilise la dépendance conditionnelle entre un ensemble de variables et un résultat, afin de déterminer quelle variable était le plus susceptible de provoquer le résultat et de prévoir des événements futurs sur la base de cette information. Par exemple, nous pourrions avoir un ensemble de symptômes et prédire la probabilité de diverses maladies ou troubles en utilisant ce réseau. Pour nos besoins, il peut être prouvé que les différents stades du sommeil et leur dynamique, ainsi que des facteurs comme le poids corporel, l’âge, le sexe et des facteurs externes comme le moment de la journée, affectent le sommeil en utilisant le réseau bayésien.

Différentes étapes du sommeil sont les suivants: stage 1, stage 2 (), Le sommeil lent (SWS), le mouvement rapide des yeux (REM) et le réveil après le coucher (WASO). L'ordre standard de ceux-ci inclut la première étape passant à une répétition cyclique de l'étape 2, SWS, l'étape 2 et REM. Les deux premières étapes ont montré que leur durée était généralement la même pour toute la nuit (c'est-à-dire qu'elles duraient de la même façon que la première fois), tandis que les phases SWS et REM présentaient des fluctuations plus importantes. En général, SWS dormira plus longtemps en soirée ou la nuit, tandis que le sommeil paradoxal se produira et durera plus longtemps tôt le matin. Pendant la nuit, de brefs moments de WASO auront lieu quelque part entre les autres étapes.

Les médecins et les chercheurs prennent souvent le temps total qu’on a passé à chaque étape du sommeil et le normalisent en moyenne afin de comparer les étapes et de mesurer leurs proportions pendant une nuit de sommeil. Cela peut être bénéfique lorsque plusieurs patients ou groupes sont examinés. Cependant, chez un individu, il est impossible de noter si certaines étapes réapparaissent plus souvent mais durent moins longtemps, ou si elles ont moins cyclé mais pour des durées plus longues. La distinction entre ces situations est très importante car un sommeil fragmenté peut indiquer la possibilité d’une, par exemple. Un autre problème avec cette approche est que les chercheurs ne seront pas en mesure de dire si une étape a été cohérente dans la durée ou non. Par exemple, une étape peut se produire seulement deux ou trois fois pendant le sommeil mais durer également, mais elle peut se produire plusieurs fois, mais durer plus ou moins longtemps à chaque apparition, la somme totale du temps passé dans cette étape restant même.

Pour prédire efficacement la probabilité de la prochaine étape, sa durée, son efficacité totale et l’apparition de la REM, les chercheurs ont également pris en compte l’âge, le sexe, la latence du sommeil et la durée totale de chaque individu.

Les résultats ont permis d'établir que l'âge et le sexe font une différence dans la transition et la durée des étapes du sommeil. Plus une personne est âgée, plus son sommeil passe aux étapes 1, 2 et WASO, et. Leur qualité de sommeil était également moins bonne que celle des jeunes. Le sexe des gens n’a modifié que la transition entre les différentes étapes, mais la différence entre les autres aspects n’était pas significative. Enfin, un examen approfondi n’a permis de déceler aucun lien entre la latence du sommeil, l’efficacité et l’indice de masse corporelle (IMC).

En conclusion, ces travaux montrent que des progrès ont été accomplis depuis le modèle à deux processus et appellent un nouveau modèle réaménagé. Le réseau bayésien mérite d’être mentionné comme un outil prometteur pour une utilisation ultérieure dans les études et nous pouvons nous attendre à des découvertes intéressantes dans l’avenir de la science du sommeil.

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