Рассеянный свет в ночное время вызывает рассинхронизацию ритмов в модели переключения "сон-бодрствование"

Цель настоящего исследования заключается в анализе влияния формы суточного профиля освещенности на синхронизацию ритмов в модели переключения состояний "сон-бодрствование". В норме чередование сна и бодрствования человека синхронизовано с его циркадным ритмом и с 24-часовым ритмом освещенности. Имеется, однако, множество экспериментальных свидетельств нарушения этого синхронизма, как в форме сбоев фазы (например, при авиаперелетах), так и в форме длительного рассогласования ритмов (например, при сменной работе на производстве). Математические модели процесса переключения между сном и бодрствованием также демонстрируют рассинхронизацию ритмов и успешно применяются для оптимизации рабочих графиков. В то же время, влияние целого ряда факторов на этот процесс недостаточно изучено, в том числе - характера изменения освещенности в течение суток. Методы. Анализ исследуемой шестимерной модели показывает, что в терминах нелинейной динамики задача сводится к поиску и интерпретации областей резонансов на трехмерном торе. Для конкретных целей нашей работы удобной оказалась оценка соотношения трех периодов (24 часа, циркадный период и текущая длительность цикла "сон-бодрствование") методом численного интегрирования уравнений модели на сетке значений параметров с помощью технологии параллельных вычислений. Основной результат нашей работы заключается в том, что наличие круглосуточной малоинтенсивной засветки (то есть добавление к суточному световому циклу сигнала нулевой частоты) вызывает рассинхронизацию циркадного ритма по отношению к суточному в значительной области параметров. Нами предложено объяснение данного эффекта на основе структуры математической модели. Заключение. Полученные нами результаты поднимают как минимум два серьезных вопроса, первый из которых связан с физиологической интерпретацией одной из основных переменных модели, гомеостаза сна, а второй - с уточнением предположений, которые использованы при модельном описании реакции фоторецепторов. В любом случае открываются интересные перспективы дальнейших исследований.