Рассеянный свет в ночное время вызывает рассинхронизацию ритмов в модели переключения
«сон–бодрствование»
Меркулова К.О., Постнов Д.Э.
Известия вузов. ПНД
Т. 31, вып. 3. С. 351-364 - Опубликована 31 мая 2023

Аннотация

График освещенности в течение суток, или "световой профиль", важен для всех спящих животных. Это основной "zeitgeber" (фактор), задающий суточный ритм для внутренних часов организма. В современном мире, особенно в больших городах, освещенность хотя и сохраняет 24-часовую периодичность, существенно отличается от природной. Насколько это влияет на ритмичность сна и бодрствования - это вопрос мы исследуем с помощью математического моделирования. А именно, задавая различную форму сигнала освещенности, мы исследуем, на какие параметры сна (время засыпания, продолжительность) это повлияет. Говоря языком нелинейной динамики, мы исследуем устойчивость синхронизации внутренних ритмов системы при изменении спектрального состава действующего на нее периодического сигнала.

Наша главная находка довольно неожиданна: наибольший сбой в режиме сна вызывает изменение постоянной составляющей сигнала. В реальной жизни это соответствует наличию фоновой засветки, преднамеренной (лампа-ночник) либо вынужденной (ночное освещение улиц города). Мы также показываем, что в терминах математической модели подобный эффект обусловлен предположением, что фоторецепторы глаза реагируют на свет даже если веки опущены.

В верхней части рисунка представлены режимы работы модели в виде суточных диаграмм при отсутствии ночной засветки и различном уровне дневной освещенности Iext: 10 лк (a); 200 лк (b).
Фиолетовая заливка соответствует интервалам сна, желтая — интервалам бодрствования. Красные и крупные зеленые маркеры показывают фазу циркадного ритма.
График в нижней части рисунка (c) является однопараметрической диаграммой зависимости периодов циркадного ритма (Tc) и цикла сон–бодрствование (Ts) от степени дневной освещенности Iext.
Made on
Tilda