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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M09 - Arquitectura del sueño y ritmos circadianos
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4036
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Presión homeostática sueño-vigilia
La presión homeostática del sueño aumenta progresivamente mientras la persona permanece despierta y disminuye durante el sueño. Su magnitud representa la necesidad acumulada de dormir: más tiempo de vigilia eleva la presión y el sueño la disipa; el storyboard no fija constantes de crecimiento o decaimiento.
Grupo 2: Grupo 2: Oscilador circadiano central y sincronización luminosa
El núcleo supraquiasmático genera un oscilador circadiano central cuya fase se sincroniza con la señal luminosa ambiental mediante el esquema de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo. La fase circadiana cambia con el tiempo y con el acoplamiento a la luz; la forma y parámetros concretos del modelo heredado no se reproducen aquí.
Grupo 3: Grupo 3: Propensión integrada al sueño
La propensión al sueño combina la presión homeostática acumulada con la fase del oscilador circadiano central. A mayor presión homeostática y cuanto más favorable sea la fase circadiana para dormir, mayor es la propensión resultante; el texto no especifica la forma exacta de combinación.
Grupo 4: Grupo 4: Arquitectura de estadios de sueño
La propensión al sueño condiciona la progresión entre vigilia, sueño NREM y sueño REM mediante transiciones con estructura de cadena de Markov. La probabilidad del siguiente estadio depende del estadio actual, y una mayor propensión aumenta la probabilidad de avanzar hacia estadios más profundos; no se entrega una matriz de transición cuantitativa.
Grupo 5: Grupo 5: Ondas lentas y disipación homeostática
Durante el sueño profundo aparece actividad de ondas lentas cuya intensidad refleja la presión homeostática acumulada durante la vigilia previa. Una mayor presión previa produce mayor actividad de ondas lentas, y esa actividad disipa progresivamente la presión acumulada, cerrando el ciclo homeostático; no se especifican ganancias ni tasas.
Grupo 6: Grupo 6: Secreción de melatonina modulada por luz
El núcleo supraquiasmático modula la secreción de melatonina, mientras la exposición luminosa la suprime directamente. Al aumentar la luz ambiental disminuye la secreción de melatonina permitida; no se especifica umbral, saturación ni retardo.
Grupo 7: Grupo 7: Desalineamiento circadiano con horario ambiental
El desalineamiento se cuantifica mediante la diferencia de fase entre el oscilador circadiano central y el horario ambiental exigido. Una mayor diferencia de fase produce mayor desincronización de la propensión al sueño respecto del horario en que la persona necesita dormir o permanecer despierta.
Grupo 8: Grupo 8: Resultado temporal del sueño
El resultado integrado del sistema es cuándo y cuánto duerme una persona. Depende de la propensión al sueño formada por la presión homeostática y el oscilador circadiano, y se altera cuando la diferencia de fase respecto del horario exigido se vuelve grande; el storyboard no fija una función cuantitativa de duración u horario de sueño.
ID:1351
Grupo 1: Grupo 1: Presión homeostática sueño-vigilia
Descripción
La presión homeostática del sueño aumenta progresivamente mientras la persona permanece despierta y disminuye durante el sueño. Su magnitud representa la necesidad acumulada de dormir: más tiempo de vigilia eleva la presión y el sueño la disipa; el storyboard no fija constantes de crecimiento o decaimiento.
Pregunta clave: ¿Cómo se acumula y se disipa la necesidad homeostática de sueño?
La presión homeostática del sueño aumenta progresivamente mientras la persona permanece despierta y disminuye durante el sueño. Su magnitud representa la necesidad acumulada de dormir: más tiempo de vigilia eleva la presión y el sueño la disipa; el storyboard no fija constantes de crecimiento o decaimiento. Durante el sueño profundo, dentro de esta misma progresión de estadios, aparece una actividad eléctrica de ondas lentas cuya intensidad refleja directamente cuánta presión homeostática se acumuló durante la vigilia previa: cuanta más presión homeostática se acumuló, mayor es la actividad de ondas lentas durante el sueño profundo, y es precisamente esa actividad de ondas lentas la que disipa progresivamente la presión homeostática acumulada, cerrando el ciclo de crecimiento y decaimiento de esa misma presión homeostática con el que se abrió esta descripción. La propensión al sueño resulta de la combinación de dos procesos distintos, según el modelo de dos procesos de Borbely: una presión homeostática que crece de forma progresiva durante la vigilia y decae durante el sueño, y un oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático, formalizado aquí mediante el mismo modelo de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo de este catálogo, que sincroniza su fase con la señal luminosa del ambiente. En conjunto, es esta misma propensión al sueño, combinando la presión homeostática que se acumula y se disipa mediante la actividad de ondas lentas con el oscilador circadiano central que el núcleo supraquiasmático genera, sincroniza con la luz ambiental y traduce en la secreción de melatonina, la que determina cuándo y cuánto duerme una persona, y la que se desincroniza del horario exigido cuando la diferencia de fase entre ambos osciladores se vuelve demasiado grande. Esta misma propensión al sueño determina, a lo largo de la noche, la progresión de la persona dormida a través de distintos estadios de sueño —la vigilia, el sueño sin movimientos oculares rápidos y el sueño con movimientos oculares rápidos—, en una secuencia de transiciones que sigue el mismo esquema de una cadena de Markov: la probabilidad de pasar de un estadio de sueño al siguiente depende únicamente del estadio de sueño en el que la persona se encuentra en ese momento, y una mayor propensión al sueño hace que la transición hacia estadios de sueño más profundos sea más probable.
ID:7787
Grupo 2: Grupo 2: Oscilador circadiano central y sincronización luminosa
Descripción
El núcleo supraquiasmático genera un oscilador circadiano central cuya fase se sincroniza con la señal luminosa ambiental mediante el esquema de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo. La fase circadiana cambia con el tiempo y con el acoplamiento a la luz; la forma y parámetros concretos del modelo heredado no se reproducen aquí.
Pregunta clave: ¿Cómo se genera y sincroniza con la luz la fase circadiana central?
El núcleo supraquiasmático genera un oscilador circadiano central cuya fase se sincroniza con la señal luminosa ambiental mediante el esquema de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo. La fase circadiana cambia con el tiempo y con el acoplamiento a la luz; la forma y parámetros concretos del modelo heredado no se reproducen aquí. La propensión al sueño resulta de la combinación de dos procesos distintos, según el modelo de dos procesos de Borbely: una presión homeostática que crece de forma progresiva durante la vigilia y decae durante el sueño, y un oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático, formalizado aquí mediante el mismo modelo de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo de este catálogo, que sincroniza su fase con la señal luminosa del ambiente. En conjunto, es esta misma propensión al sueño, combinando la presión homeostática que se acumula y se disipa mediante la actividad de ondas lentas con el oscilador circadiano central que el núcleo supraquiasmático genera, sincroniza con la luz ambiental y traduce en la secreción de melatonina, la que determina cuándo y cuánto duerme una persona, y la que se desincroniza del horario exigido cuando la diferencia de fase entre ambos osciladores se vuelve demasiado grande. Cuando el oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático se desalinea del horario ambiental que la persona debe cumplir —por ejemplo, tras un vuelo de larga distancia entre husos horarios distintos, o tras un cambio abrupto de turno laboral—, ese desalineamiento se cuantifica como una diferencia de fase entre el oscilador circadiano central y el horario ambiental exigido: cuanto mayor es esa diferencia de fase, más se desincroniza la propensión al sueño de la persona respecto del horario en el que efectivamente necesita dormir o permanecer despierta. Ese mismo núcleo supraquiasmático que genera el oscilador circadiano central modula, además, la secreción de una hormona, la melatonina, cuya liberación se suprime directamente por la exposición a la luz: cuanta más luz ambiental recibe la persona, menor es la secreción de melatonina que el núcleo supraquiasmático permite liberar.
ID:7788
Grupo 3: Grupo 3: Propensión integrada al sueño
Descripción
La propensión al sueño combina la presión homeostática acumulada con la fase del oscilador circadiano central. A mayor presión homeostática y cuanto más favorable sea la fase circadiana para dormir, mayor es la propensión resultante; el texto no especifica la forma exacta de combinación.
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan presión homeostática y fase circadiana para producir propensión al sueño?
La propensión al sueño combina la presión homeostática acumulada con la fase del oscilador circadiano central. A mayor presión homeostática y cuanto más favorable sea la fase circadiana para dormir, mayor es la propensión resultante; el texto no especifica la forma exacta de combinación. Cuanto mayor es la presión homeostática acumulada y cuanto más favorable es la fase del oscilador circadiano central en ese momento, mayor es la propensión al sueño resultante. Cuando el oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático se desalinea del horario ambiental que la persona debe cumplir —por ejemplo, tras un vuelo de larga distancia entre husos horarios distintos, o tras un cambio abrupto de turno laboral—, ese desalineamiento se cuantifica como una diferencia de fase entre el oscilador circadiano central y el horario ambiental exigido: cuanto mayor es esa diferencia de fase, más se desincroniza la propensión al sueño de la persona respecto del horario en el que efectivamente necesita dormir o permanecer despierta. La propensión al sueño resulta de la combinación de dos procesos distintos, según el modelo de dos procesos de Borbely: una presión homeostática que crece de forma progresiva durante la vigilia y decae durante el sueño, y un oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático, formalizado aquí mediante el mismo modelo de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo de este catálogo, que sincroniza su fase con la señal luminosa del ambiente. En conjunto, es esta misma propensión al sueño, combinando la presión homeostática que se acumula y se disipa mediante la actividad de ondas lentas con el oscilador circadiano central que el núcleo supraquiasmático genera, sincroniza con la luz ambiental y traduce en la secreción de melatonina, la que determina cuándo y cuánto duerme una persona, y la que se desincroniza del horario exigido cuando la diferencia de fase entre ambos osciladores se vuelve demasiado grande.
ID:7789
Grupo 4: Grupo 4: Arquitectura de estadios de sueño
Descripción
La propensión al sueño condiciona la progresión entre vigilia, sueño NREM y sueño REM mediante transiciones con estructura de cadena de Markov. La probabilidad del siguiente estadio depende del estadio actual, y una mayor propensión aumenta la probabilidad de avanzar hacia estadios más profundos; no se entrega una matriz de transición cuantitativa.
Pregunta clave: ¿Cómo determina la propensión la progresión probabilística entre estadios de sueño?
La propensión al sueño condiciona la progresión entre vigilia, sueño NREM y sueño REM mediante transiciones con estructura de cadena de Markov. La probabilidad del siguiente estadio depende del estadio actual, y una mayor propensión aumenta la probabilidad de avanzar hacia estadios más profundos; no se entrega una matriz de transición cuantitativa. Esta misma propensión al sueño determina, a lo largo de la noche, la progresión de la persona dormida a través de distintos estadios de sueño —la vigilia, el sueño sin movimientos oculares rápidos y el sueño con movimientos oculares rápidos—, en una secuencia de transiciones que sigue el mismo esquema de una cadena de Markov: la probabilidad de pasar de un estadio de sueño al siguiente depende únicamente del estadio de sueño en el que la persona se encuentra en ese momento, y una mayor propensión al sueño hace que la transición hacia estadios de sueño más profundos sea más probable. Durante el sueño profundo, dentro de esta misma progresión de estadios, aparece una actividad eléctrica de ondas lentas cuya intensidad refleja directamente cuánta presión homeostática se acumuló durante la vigilia previa: cuanta más presión homeostática se acumuló, mayor es la actividad de ondas lentas durante el sueño profundo, y es precisamente esa actividad de ondas lentas la que disipa progresivamente la presión homeostática acumulada, cerrando el ciclo de crecimiento y decaimiento de esa misma presión homeostática con el que se abrió esta descripción. La propensión al sueño resulta de la combinación de dos procesos distintos, según el modelo de dos procesos de Borbely: una presión homeostática que crece de forma progresiva durante la vigilia y decae durante el sueño, y un oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático, formalizado aquí mediante el mismo modelo de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo de este catálogo, que sincroniza su fase con la señal luminosa del ambiente. Cuanto mayor es la presión homeostática acumulada y cuanto más favorable es la fase del oscilador circadiano central en ese momento, mayor es la propensión al sueño resultante.
ID:7790
Grupo 5: Grupo 5: Ondas lentas y disipación homeostática
Descripción
Durante el sueño profundo aparece actividad de ondas lentas cuya intensidad refleja la presión homeostática acumulada durante la vigilia previa. Una mayor presión previa produce mayor actividad de ondas lentas, y esa actividad disipa progresivamente la presión acumulada, cerrando el ciclo homeostático; no se especifican ganancias ni tasas.
Pregunta clave: ¿Cómo las ondas lentas reflejan y disipan la presión homeostática acumulada?
Durante el sueño profundo aparece actividad de ondas lentas cuya intensidad refleja la presión homeostática acumulada durante la vigilia previa. Una mayor presión previa produce mayor actividad de ondas lentas, y esa actividad disipa progresivamente la presión acumulada, cerrando el ciclo homeostático; no se especifican ganancias ni tasas. Durante el sueño profundo, dentro de esta misma progresión de estadios, aparece una actividad eléctrica de ondas lentas cuya intensidad refleja directamente cuánta presión homeostática se acumuló durante la vigilia previa: cuanta más presión homeostática se acumuló, mayor es la actividad de ondas lentas durante el sueño profundo, y es precisamente esa actividad de ondas lentas la que disipa progresivamente la presión homeostática acumulada, cerrando el ciclo de crecimiento y decaimiento de esa misma presión homeostática con el que se abrió esta descripción. En conjunto, es esta misma propensión al sueño, combinando la presión homeostática que se acumula y se disipa mediante la actividad de ondas lentas con el oscilador circadiano central que el núcleo supraquiasmático genera, sincroniza con la luz ambiental y traduce en la secreción de melatonina, la que determina cuándo y cuánto duerme una persona, y la que se desincroniza del horario exigido cuando la diferencia de fase entre ambos osciladores se vuelve demasiado grande. La propensión al sueño resulta de la combinación de dos procesos distintos, según el modelo de dos procesos de Borbely: una presión homeostática que crece de forma progresiva durante la vigilia y decae durante el sueño, y un oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático, formalizado aquí mediante el mismo modelo de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo de este catálogo, que sincroniza su fase con la señal luminosa del ambiente. Cuanto mayor es la presión homeostática acumulada y cuanto más favorable es la fase del oscilador circadiano central en ese momento, mayor es la propensión al sueño resultante.
ID:7791
Grupo 6: Grupo 6: Secreción de melatonina modulada por luz
Descripción
El núcleo supraquiasmático modula la secreción de melatonina, mientras la exposición luminosa la suprime directamente. Al aumentar la luz ambiental disminuye la secreción de melatonina permitida; no se especifica umbral, saturación ni retardo.
Pregunta clave: ¿Cómo la luz y el núcleo supraquiasmático regulan la secreción de melatonina?
El núcleo supraquiasmático modula la secreción de melatonina, mientras la exposición luminosa la suprime directamente. Al aumentar la luz ambiental disminuye la secreción de melatonina permitida; no se especifica umbral, saturación ni retardo. Ese mismo núcleo supraquiasmático que genera el oscilador circadiano central modula, además, la secreción de una hormona, la melatonina, cuya liberación se suprime directamente por la exposición a la luz: cuanta más luz ambiental recibe la persona, menor es la secreción de melatonina que el núcleo supraquiasmático permite liberar. En conjunto, es esta misma propensión al sueño, combinando la presión homeostática que se acumula y se disipa mediante la actividad de ondas lentas con el oscilador circadiano central que el núcleo supraquiasmático genera, sincroniza con la luz ambiental y traduce en la secreción de melatonina, la que determina cuándo y cuánto duerme una persona, y la que se desincroniza del horario exigido cuando la diferencia de fase entre ambos osciladores se vuelve demasiado grande.
ID:7792
Grupo 7: Grupo 7: Desalineamiento circadiano con horario ambiental
Descripción
El desalineamiento se cuantifica mediante la diferencia de fase entre el oscilador circadiano central y el horario ambiental exigido. Una mayor diferencia de fase produce mayor desincronización de la propensión al sueño respecto del horario en que la persona necesita dormir o permanecer despierta.
Pregunta clave: ¿Cómo se cuantifica y qué efecto tiene el desalineamiento entre reloj circadiano y horario exigido?
El desalineamiento se cuantifica mediante la diferencia de fase entre el oscilador circadiano central y el horario ambiental exigido. Una mayor diferencia de fase produce mayor desincronización de la propensión al sueño respecto del horario en que la persona necesita dormir o permanecer despierta. Cuando el oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático se desalinea del horario ambiental que la persona debe cumplir —por ejemplo, tras un vuelo de larga distancia entre husos horarios distintos, o tras un cambio abrupto de turno laboral—, ese desalineamiento se cuantifica como una diferencia de fase entre el oscilador circadiano central y el horario ambiental exigido: cuanto mayor es esa diferencia de fase, más se desincroniza la propensión al sueño de la persona respecto del horario en el que efectivamente necesita dormir o permanecer despierta. En conjunto, es esta misma propensión al sueño, combinando la presión homeostática que se acumula y se disipa mediante la actividad de ondas lentas con el oscilador circadiano central que el núcleo supraquiasmático genera, sincroniza con la luz ambiental y traduce en la secreción de melatonina, la que determina cuándo y cuánto duerme una persona, y la que se desincroniza del horario exigido cuando la diferencia de fase entre ambos osciladores se vuelve demasiado grande. La propensión al sueño resulta de la combinación de dos procesos distintos, según el modelo de dos procesos de Borbely: una presión homeostática que crece de forma progresiva durante la vigilia y decae durante el sueño, y un oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático, formalizado aquí mediante el mismo modelo de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo de este catálogo, que sincroniza su fase con la señal luminosa del ambiente. Cuanto mayor es la presión homeostática acumulada y cuanto más favorable es la fase del oscilador circadiano central en ese momento, mayor es la propensión al sueño resultante.
ID:7793
Grupo 8: Grupo 8: Resultado temporal del sueño
Descripción
El resultado integrado del sistema es cuándo y cuánto duerme una persona. Depende de la propensión al sueño formada por la presión homeostática y el oscilador circadiano, y se altera cuando la diferencia de fase respecto del horario exigido se vuelve grande; el storyboard no fija una función cuantitativa de duración u horario de sueño.
Pregunta clave: ¿Cómo determina el sistema integrado cuándo y cuánto duerme una persona?
El resultado integrado del sistema es cuándo y cuánto duerme una persona. Depende de la propensión al sueño formada por la presión homeostática y el oscilador circadiano, y se altera cuando la diferencia de fase respecto del horario exigido se vuelve grande; el storyboard no fija una función cuantitativa de duración u horario de sueño. En conjunto, es esta misma propensión al sueño, combinando la presión homeostática que se acumula y se disipa mediante la actividad de ondas lentas con el oscilador circadiano central que el núcleo supraquiasmático genera, sincroniza con la luz ambiental y traduce en la secreción de melatonina, la que determina cuándo y cuánto duerme una persona, y la que se desincroniza del horario exigido cuando la diferencia de fase entre ambos osciladores se vuelve demasiado grande. Cuando el oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático se desalinea del horario ambiental que la persona debe cumplir —por ejemplo, tras un vuelo de larga distancia entre husos horarios distintos, o tras un cambio abrupto de turno laboral—, ese desalineamiento se cuantifica como una diferencia de fase entre el oscilador circadiano central y el horario ambiental exigido: cuanto mayor es esa diferencia de fase, más se desincroniza la propensión al sueño de la persona respecto del horario en el que efectivamente necesita dormir o permanecer despierta. Cuanto mayor es la presión homeostática acumulada y cuanto más favorable es la fase del oscilador circadiano central en ese momento, mayor es la propensión al sueño resultante. La propensión al sueño resulta de la combinación de dos procesos distintos, según el modelo de dos procesos de Borbely: una presión homeostática que crece de forma progresiva durante la vigilia y decae durante el sueño, y un oscilador circadiano central generado por el núcleo supraquiasmático, formalizado aquí mediante el mismo modelo de osciladores de fase de Kuramoto ya descrito en otro modelo de este catálogo, que sincroniza su fase con la señal luminosa del ambiente.
ID:7794