[Chronobiology] 일주기 리듬 (Circadian Rhythmicity) (1)

일주기 리듬 (Circadian Rhythmicity)

 

일주기 시스템은 행동과 외부 환경의 규칙적인 변화에 반응하여 생리 시스템이 최적으로 작동하도록 보장하면서 세포, 조직, 그리고 장기에서 24시간에 걸친 사건의 타이밍을 조절한다. 지난 30년 동안, 이러한 내부 시계가 24시간 리듬을 만들기 위해 유전적, 분자적, 세포적 수준에서 어떻게 작동하는지, 그리고 일주기 타이밍 시스템이 인간의 수면에서 수행하는 역할을 이해하는 데 엄청난 진전이 있었다. 인간과 다른 포유 동물의 일주기 타이밍 시스템의 해부학적 특징에 대해 어떻게 세포 피드백 루프가 거의 모든 세포에서 24시간에 가까운 리듬을 만드는지 일주기 타이밍 시스템의 주요 특징이 있다. 그리고 그것들이 수면과 깨어있는 기능에 어떻게 영향을 미치는지 그리고 현대 생활의 많은 측면들이 시간을 맞추지 못하거나 방해받는 수면을 초래하는 일주기 체계에 영향을 미친다.

 

PROCESS MODEL FOR HUMAN SLEEP REGULATION

 

1980년대 초반 보벨리 (Borbély)가 제안한 인간 수면 조절을 위한 2가지 과정 모델은 수면-각성 항상성 과정과 수면-각성 성향의 일주기 리듬의 두 가지 상호작용 생리학적 과정으로 구성된다. 수면-각성 상태는 깨어 있는 동안 수면 압력이 증가하고 이후 수면 중에 소멸되는 과정을 의미한다.

 

 

수면 압력의 증가는 포화 지수 함수로, 소멸은 붕괴 지수 함수로 모델링된다. 수면 시간과 질이 충분하면 수면 중에는 수면 압력이 완전히 소멸되고 각성시에는 기초 수준에 도달한다. 깨어있는 시간이 연장되거나 수면 시간/질이 감소하는 경우, 다음날은 수면 압력 곡선에서 더 높은 수준에서 시작한다.

 

2개 과정 모델의 일주기 프로세스는 일주기 타이밍 시스템에서 비롯되는 수면-각성 성향의 주기적 변화를 의미한다. 일주기적 타이밍 시스템의 리듬 과정은 일주기적 시간에 강한 각성을 촉진하는 반면, 다른 시간에는 강한 수면을 촉진한다. 이 두 과정의 정확한 시간적 상호 작용을 통해 성인 인간은 다른 동물들이 정기적으로 하는 일을 할 수 있다. 1990년대에 DRS가 수행한 "강제 비동기화" 실험의 대부분을 포함하여 이 모델을 뒷받침하는 강력한 실험 증거가 있다. Czeisler와 Dijk 그리고 그 동료의 실험에서, 건강한 성인들은 24시간보다 짧거나 긴 휴식 활동 일정에 따라 생활하도록 계획되어 있어서, 그들의 일주기 시간 시스템이 부과된 하루 길이에 적응 (동기화)할 수 없었다. 부과된 하루 길이는 일반적으로 28 또는 20 시간(즉, 평소보다 4시간 더 길거나 짧음)이었다. 이러한 실험 조건은 20시간 또는 28시간마다 수면이 계획된 한 달 동안의 실험 전체에 걸쳐 본질적인 거의 24시간 주기 길이를 따르는 일주기 타이밍 시스템을 초래했다. 따라서, 각 수면 에피소드가 발생하는 주기적 단계는 달랐고, 예정된 수면 기회는 생물학적 야간 시간에 발생하는 것에서 낮 시간으로 이동했다가 다시 돌아왔다. 실험이 끝날 때, 수면의 일주기적 단계와 "소등 이후의 시간"을 모두 할당할 수 있었다. 이러한 연구는 일주기 타이밍 시스템이 수면 지연, 렘 수면 및 수면 통합에 강력한 영향을 미친다는 기존 증거에 추가적인 뒷받침을 추가했다. 대조적으로, 동일한 연구는 느린파 수면과 수면 통합이 수면 에피소드 내의 시간에 의해 강하게 영향을 받는다는 것을 보여주었다.