Khoa học thần kinh giấc ngủ
Giấc ngủ và sự phát sinh cá thể – chủng loại > Ngủ qua các giai đoạn phát triển và sự lão hóa

Nghiên cứu mối quan hệ giữa giấc ngủ và sự phát triển cá thể, đó là về sự khác biệt nhau về tuổi của các loài sẽ ảnh hưởng như thế nào đến giấc ngủ, điển hình là trong giai đoạn phát triển và lão hóa. Trong số các loài động vật có vú thì loài sơ sinh có thời gian ngủ dài nhất. Đối với trẻ em trung bình có 8 tiếng giấc ngủ REM và 8 tiếng ngủ NREM. Ngoài ra thì các giai đoạn của giấc ngủ cũng có sự dao động lớn trong vài tuần đầu phát triển ở trẻ sơ sinh, và có một số nghiên cứu đã cố gắng vạch ra mối tương quan giữa điều này với lại mức độ tự lập của trẻ sau này. Trong vòng vài tháng kể từ thời điểm sau sinh, đáng chú ý là phần trăm giấc ngủ REM trong chu kỳ ngủ giảm xuống. Khoảng thời gian khi mà đứa trẻ đã trở thành người lớn, và theo quy ước trung bình giấc ngủ là 8 tiếng, thời gian giấc ngủ REM chỉ có trong một tiếng, và còn lại NREM chiếm tới 6–7 tiếng. Điều này không chỉ đúng đối với loài người, mà còn ở nhiều loài động vật trong thời điểm vẫn lệ thuộc vào cha mẹ kiếm thức ăn cho chúng, đó là trong giai đoạn phát triển nhịp ngủ thay đổi hẳn, SWS sẽ tăng và giấc ngủ nghịch thường (PS) giảm. Bằng sự quan sát các kết quả đo lường được, người ta nhận thấy rằng là trong những năm tháng đầu đời, thời lượng giấc ngủ REM rất cao so với các giai đoạn ngủ khác, khi mà khả năng phát triển là mạnh nhất, các nơron thần kinh vô cùng dồi dào và phong phú hơn hẳn với số lượng bậc nhất. Chính vì điều đó nên trẻ có thể học ngôn ngữ mới dễ dàng, phát triển và tăng cường những chức năng hoạt động thần kinh cấp cao, tư duy cụ thể và trừu tượng,... như vậy là đã đủ để tạo ra tiền đề quan trọng để các nhà khoa học họ thiết lập nên giả thuyết rằng giấc ngủ REM có thể tạo động lượng cho sự phân chia sợi nhánh và tăng sinh sợi trục, mở rộng đuôi gai và gắn kết các synap thần kinh, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển não bộ ngay từ giai đoạn rất sớm. Tuy nhiên là học thuyết này vẫn còn nằm trong vòng tranh cãi khi có nhiều nghiên cứu mâu thuẫn lẫn nhau.
Hành vi ngủ trải qua những biến đổi mang tính quan trọng trong thời kỳ thanh thiếu niên. Điều này có thể liên quan đến tác động từ các yếu tố xã hội, hoặc là do hormone gây ra. Thay đổi quan trọng khác đó là số giờ ngủ bị giảm đi bắt đầu từ đây cho đến giai đoạn trưởng thành. Người ta cũng đang nghiên cứu sự thay đổi của quá trình điều hòa cân bằng nội (homeostatic regulation) trong thời kỳ này. Bên cạnh đó, việc thay đổi thói quen ảnh hưởng đến các chức năng nhận thức và sự tập trung hiện vẫn đang được nghiên cứu và làm rõ. Ohayon và cộng sự đã tuyên bố rằng việc rút ngắn thời gian ngủ lại từ thời kỳ trẻ con đến tận lúc trưởng thành, thì dường như là gắn liền với các yếu tố môi trường hơn là phản ánh đặc tính sinh học tự nhiên một cách đơn điệu.
Trong cơ cấu giấc ngủ ở độ tuổi trưởng thành, thời gian để đi vào giấc ngủ (sleep latency) và thời gian NREM giai đoạn 1 và 2 tăng lên cùng với tiến trình lão hóa, trong khi đó giấc ngủ REM và SWS dường như giảm. Ngoài ra nữa là những sự thay đổi như vậy thường đi kèm với các bệnh lý làm tổn hại hoạt động nhận thức như teo não (brain atrophy), và vô vàn những rối loạn thoái hóa thần kinh phát sinh trong tuổi già. Ví dụ cụ thể hơn, Backhaus và cộng sự của bà đã chỉ ra rằng có sự suy giảm trí nhớ quy nạp (declarative memory), đặc biệt là khả năng củng cố nhớ trong độ tuổi trung niên (như trong thí nghiệm của họ thì các đối tượng nghiên cứu từ 48 đến 55 tuổi). Điều này đã được chứng minh là do thời gian giấc ngủ SWS giảm đi, sự suy giảm này khởi phát ngay từ lúc 30 tuổi. Và theo như công trình nghiên cứu của Mander và cộng sự, sự teo vỏ não trước trán phần trong (mPFC) và ăn mòn chất xám, là dấu hiệu dự báo cho thấy các giai đoạn của giấc ngủ NREM đã bị phá vỡ, và biến hoại chu kỳ ngủ - thức bình thường, như vậy là chức năng củng cố nhớ cho những thông tin quan trọng đã bị xâm phạm nghiêm trọng ở người lớn tuổi. Rối loạn cân bằng giấc ngủ, chẳng hạn như là chứng ngủ rũ (ngủ quá nhiều vào ban ngày) và hiện tượng mất ngủ về đêm, là hậu quả bắt nguồn từ những căn bệnh thoái hóa thần kinh mãn tính như là bệnh Alzheimer (AD) và Parkinson (PD), gây sai hỏng chức năng sinh lý nơron và tiến triển theo hướng nặng dần, làm tổn hại đáng kể đến chất lượng sống của người bệnh.
Chính vì thế như đã đề cập ở trên, nên vấn đề ngủ trong giai đoạn lão hóa được xem là quan trọng và cần phải nghiên cứu thêm. Nhìn chung những gì quan sát được một cách phổ quát đó là nhiều người lớn tuổi không thể đi vào giấc ngủ một cách dễ dàng, tiêu tốn một lượng thời gian lãng phí cho việc thức dù rằng họ muốn ngủ và nghỉ ngơi, tình trạng như vậy nếu cứ tiếp diễn không ngừng hẳn nhiên sẽ làm giảm đi hiệu quả giấc ngủ có thể gây nên những rối loạn nội môi, suy giảm hoạt động tư duy và trí nhớ,... Nhịp sinh học cũng bị thay đổi. Các cuộc nghiên cứu vẫn đang tiếp tục được khai hóa, mục đích nhằm làm sáng tỏ những nguyên nhân nào đứng đằng sau, những thay đổi vi mô trong một cấu trúc phức tạp nhất trong vũ trụ đi từ các cấp độ phân tử, tế bào, cho đến hệ thống, hành vi và nhận thức; góp phần tạo dựng thời kỳ hoàng kim cho khoa học thần kinh (vốn đã đạt được rất nhiều thành tựu trong 50 năm qua), đồng thời tạo ra những công cụ và kỹ thuật mới, các giải pháp hoàn thiện cho việc xây dựng chế độ ngủ thích hợp và có hiệu lực thực sự giúp người già có thể thực hiện hành vi ngủ một cách bình thường, và khôi phục lại các chức năng sinh lý của ngủ lại như trước.