M9 Schlafarchitektur und zirkadiane Rhythmen

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Die Schlafregulation wird klassisch durch Borbelys Zwei-Prozess-Modell beschrieben: Prozess S, ein homöostatischer Druck, der im Wachzustand ansteigt und im Schlaf abnimmt, und Prozess C, ein zentraler zirkadianer Oszillator, der vom suprachiasmatischen Kern (SCN) erzeugt wird und hier als direkte Erweiterung des in E09 eingeführten Kuramoto-Phasenoszillatormodells formalisiert wird und durch das Umgebungslichtsignal synchronisiert wird. Die Schlafneigung resultiert aus der Kombination beider Prozesse, und die zirkadiane Uhr moduliert auch die Sekretion von Melatonin, die durch Lichteinwirkung unterdrückt wird. Der Verlauf durch die verschiedenen Schlafphasen (Wach, NREM, REM) kann als Markov-Kette von Übergängen zwischen Zuständen beschrieben werden, während die langsame Wellenaktivität während des Tiefschlafs direkt den Abbau des angesammelten homöostatischen Drucks widerspiegelt. Die Fehlausrichtung zwischen der inneren zirkadianen Uhr und dem erforderlichen Umgebungsplan (Jetlag, Schichtarbeit) wird als Phasendifferenz zwischen beiden quantifiziert.

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