Математическую модель, демонстрирующую, как ритм секреции кортизола влияет на регуляцию сна и бодрствования, разработали ученые СГУ. По их словам, исследование открывает новые перспективы для разработки эффективных методов лечения бессонницы и других расстройств сна. Статья опубликована в журнале The European Physical Journal Special Topics.
Организм человека подчиняется внутренним часам – циркадным ритмам, которые регулируют сон, бодрствование и многие другие физиологические процессы. Кортизол (гормон, под действием которого организм адаптируется к стрессу) тесно связан с этими ритмами и оказывает существенное влияние на сон человека.
Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) с помощью математического моделирования проанализировали связь процессов переключения между сном и бодрствованием с динамикой секреции кортизола.
По их словам, модель показала, что при определенных условиях повышенная активность системы кортизола может привести к нарушению синхронизации внутренних часов организма и вызвать спонтанную внутреннюю рассинхронизацию. Это состояние характеризуется нарушениями сна, усталостью, изменениями аппетита и другими симптомами.
Исследователи также показали, что организм обладает способностью компенсировать нарушения сна. При небольших отклонениях от нормального режима сна организм способен восстановить нарушенный ритм за несколько дней. Однако при длительных или значительных нарушениях эта способность может быть нарушена, сказано в исследовании.
“Существует значительный диапазон параметров, в пределах которого вклад кортизоловой подсистемы не нарушает нормальный переход сон-бодрствование. При более значительном вкладе кортизола процесс сон-бодрствование “отрывается” от циркадного ритма, вызывая спонтанную внутреннюю рассинхронизацию”, – пояснила аспирант кафедры оптики и биофотоники СГУ Ксения Меркулова.
Ученым СГУ удалось продемонстрировать, что циркадные ритмы и гормональная регуляция тесно переплетены и могут как компенсировать, так и усиливать друг друга, обеспечивая адаптацию организма к изменяющимся условиям среды. Примечательно, что базовые модели, на которые исследователи опирались при создании объединенной модели, были многократно и тщательно проверены на основе экспериментальных данных, соответствующих “типичному здоровому человеку”.
По мнению экспертов, полученные результаты открывают новые перспективы для разработки эффективных методов лечения бессонницы и других расстройств.
“Влияние кортизола на цикл сон-бодрствование крайне актуально в современном мире: частый стресс, быстрый темп жизни, ночные смены на работе и другие причины, оказывающие влияние на ритм секреции кортизола, не могут не отражаться на качестве сна”, – добавила Меркулова.
В вузе сообщили, что компьютерные расчеты при работе с моделью проводилось в свободной программной среде GNU Octave. На данном этапе перед учеными стоит задача изучения влияния кортизола на сон с учетом пищевого поведения.
Работа выполнена при поддержке гранта №22-15-00143 РНФ. Исследование согласуется со стратегическими проектами СГУ в рамках федеральной программы “Приоритет-2030” национального проекта “Наука и университеты”.