综述:睡眠调节双过程模型的替代视角探讨

【字体: 时间:2025年06月20日 来源:npj Biological Timing and Sleep

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  这篇综述挑战性地重构了经典睡眠调节双过程模型(S-C模型),提出以乘法交互的S•R模型替代传统的阈值门控机制。作者通过整合REM睡眠的昼夜节律属性(Process R),重新诠释了睡眠倾向(sleep propensity)的24小时波动规律,解决了午后小睡区(ANZ)与晚间清醒维持区(WMZ)等矛盾现象,并为嗜睡症(narcolepsy)和睡眠剥夺实验提供了更自洽的解释。

  

理论考量:重构双过程模型的必要性

经典双过程模型认为睡眠-觉醒行为由稳态过程S(睡眠负债)和昼夜节律门控过程C共同调控。但该综述指出,模型创始人Borbély曾提出未被深究的替代视角——将两个过程视为强度相当的睡眠驱动因素。这种视角能更自然地整合REM睡眠的昼夜属性,并解释传统模型难以涵盖的四大现象:ANZ的午后睡眠高峰、WMZ的晚间清醒强化、睡眠限制下的节律掩蔽效应,以及嗜睡症的病理特征。

线性交互的局限性

原始模型假设S与C呈线性加减关系,但无法解释ANZ与WMZ的交替出现。如图1所示,线性模型预测晚间睡眠倾向应高于午后,与实证数据相悖。

乘法交互的优越性

S•R模型通过将稳态睡眠压力S与昼夜REM睡眠驱动R相乘,生成连续的睡眠倾向曲线(图2)。这种非线性能量再现四大特征:夜间主峰、午后次峰、晨间低谷和WMZ低谷。实验数据(图3)显示地中海人群ANZ相位延迟,印证模型的文化适应性。


病理与极端条件下的验证

在嗜睡症中(图6),极高的R值使WMZ消失,解释患者日间频繁小睡和夜间睡眠碎片化。而睡眠限制实验(图5)显示,1:5睡眠-觉醒比会衰减R的节律性,导致核心体温节律与睡眠倾向解耦——这一现象传统S-C模型无法解释。



神经机制关联

作者推测下丘脑食欲素(orexin)/黑色素浓缩激素(MCH)系统可能是R的生理载体,与腺苷(adenosine)驱动的S形成对应。这种框架将睡眠调节拓展到神经递质层面,为药物研发提供新靶点。

模型革新意义

放弃阈值门控的S•R模型不仅简化了理论架构(奥卡姆剃刀原则),还兼容绝大多数已有实验数据。其核心突破在于将REM睡眠从“附属现象”提升为关键模型组分,最终实现对人类“三种基本存在状态”(觉醒、NREM、REM)的统一解释。

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