L'électroencéphalographie montre le rythme des cycles de sommeil en vertu de la distinction marquée des ondes cérébrales qui se manifestent pendant le sommeil paradoxal et non paradoxal. L'activité des ondes delta , en corrélation avec le sommeil lent (profond), montre en particulier des oscillations régulières tout au long d'une bonne nuit de sommeil. Les sécrétions de diverses hormones , dont la rénine , l'hormone de croissance et la prolactine , sont positivement corrélées à l'activité des ondes delta, tandis que la sécrétion de l'hormone stimulant la thyroïde est inversement corrélée. Variabilité de la fréquence cardiaque, bien connu pour augmenter pendant le REM, est également corrélé inversement avec les oscillations des ondes delta sur le cycle d'environ 90 minutes.
Afin de déterminer à quel stade du sommeil se trouve le sujet endormi, l'électroencéphalographie est combinée avec d'autres dispositifs utilisés pour cette différenciation. L'EMG ( électromyographie ) est une méthode cruciale pour distinguer les phases de sommeil : par exemple, une diminution du tonus musculaire est en général une caractéristique du passage de l'éveil au sommeil, et pendant le sommeil paradoxal, il existe un état d'atonie musculaire (paralysie), entraînant une absence de signaux dans l'EMG. [4]

L'EOG (électrooculographie) , la mesure du mouvement des yeux, est la troisième méthode utilisée dans la mesure de l'architecture du sommeil ; par exemple, le sommeil paradoxal, comme son nom l'indique, se caractérise par un schéma de mouvements oculaires rapides, visible grâce à l'EOG.
Par ailleurs, les méthodes basées sur les paramètres cardiorespiratoires sont également efficaces dans l'analyse de l'architecture du sommeil - si elles sont associées aux autres mesures précitées (telles que l'électroencéphalographie, l'électrooculog3]raphie et l'électromyographie).
Les fonctions homéostatiques , en particulier la thermorégulation , se produisent normalement pendant le sommeil non paradoxal, mais pas pendant le sommeil paradoxal. Ainsi, pendant le sommeil paradoxal, la température corporelle a tendance à s'éloigner de son niveau moyen, et pendant le sommeil non paradoxal, à revenir à la normale. L'alternance entre les paliers maintient

Longueur

Illustration schématique d'un cycle de sommeil normal
Le chiffre standard donné pour la durée moyenne du cycle de sommeil chez un homme adulte est de 90 minutes. N1 (stade NREM 1) est lorsque la personne est somnolente ou éveillée pour s'endormir. Les ondes cérébrales et l'activité musculaire commencent à diminuer à ce stade. N2 est lorsque la personne éprouve un sommeil léger. Le mouvement des yeux s'est arrêté à ce moment-là. La fréquence des ondes cérébrales et le tonus musculaire sont diminués. La fréquence cardiaque et la température corporelle diminuent également. N3 voire N4 sont les étapes les plus difficiles à éveiller. Chaque partie du corps est maintenant détendue, la respiration, la tension artérielle et la température corporelle sont réduites. La Fondation nationale du sommeiltraite des différentes étapes du sommeil NREM et de leur importan donc la température corporelle dans une plage acceptable.
Chez l'homme, la transition entre non-REM et REM est abrupte; chez d'autres animaux, il l'est moins.
Les chercheurs ont proposé différents modèles pour élucider le rythme sans doute complexe des processus électrochimiques qui aboutissent à l'alternance régulière des sommeils REM et NREM. Les monoamines sont actives pendant le NREMS, mais pas le REMS, alors que l'acétylcholine est plus active pendant le REMS. Le modèle d' interaction réciproque proposé dans les années 1970 suggérait un va-et-vient cyclique entre ces deux systèmes. Des théories plus récentes telles que le modèle « flip-flop », proposé dans les années 2000, incluent le rôle régulateur d'un neurotransmetteur inhibiteur , l'acide gamma-aminobutyrique (GABA).. Ils décrivent le sommeil paradoxal comme "un état unique, dans lequel les rêves se produisent généralement. Le cerveau est éveillé et le corps paralysé". Cette étape unique se produit généralement lorsque la personne rêve. Le chiffre de 90 minutes pour la durée moyenne d'un cycle de sommeil a été popularisé par Nathaniel Kleitman vers 1963. D'autres sources donnent 90-110 minutes ou 80-120 minutes.
On pense que l'éléphant d'Asie en captivité (photo) a un cycle de sommeil de 72 minutes.
Chez les nourrissons , le cycle de sommeil dure environ 50 à 60 minutes ; la longueur moyenne augmente à mesure que l'humain grandit jusqu'à l'âge adulte. Chez les chats , le cycle de sommeil dure environ 30 minutes, alors qu'il est d'environ 12 minutes chez les rats et jusqu'à 120 minutes chez les éléphants . (À cet égard, l' ontogenèse du cycle du sommeil semble proportionnelle aux processus métaboliques , qui varient proportionnellement à la taille de l'organisme. Cependant, des cycles de sommeil plus courts détectés chez certains éléphants compliquent cette théorie.)

Le cycle peut être défini comme allant de la fin d'une période REM à la fin de la suivante, ou depuis le début de REM, ou depuis le début de l'étape 2 non-REM. périodes fait une différence à des fins de recherche, en raison de l'inclusion ou de l'exclusion inévitable de la première phase NREM de la nuit ou de sa phase REM finale si elle précède directement le réveil .)

Un sommeil de 7 à 8 heures comprend probablement cinq cycles, dont les deux du milieu ont tendance à être plus longs que le premier et le quatrième. REM occupe une plus grande partie du cycle au fur et à mesure que la nuit avance.