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Enregistrement W4403213100 · doi:10.7554/elife.96784.2.sa3

eLife Assessment: Fractal cycles of sleep: a new aperiodic activity-based definition of sleep cycles

2024· peer-review· en· W4403213100 sur OpenAlexaff
Adrien Peyrache

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepeer-review
Langueen
DomaineEconomics, Econometrics and Finance
ThématiqueComplex Systems and Time Series Analysis
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesNederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk OnderzoekNemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovaciós AlapSchweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen ForschungNational Science Foundation
Mots-clésAperiodic graphSleep (system call)FractalMathematicsComputer sciencePsychologyCombinatoricsMathematical analysisProgramming language

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Nocturnal human sleep consists of 4 – 6 ninety-minute cycles defined as episodes of non-rapid eye movement (non-REM) sleep followed by an episode of REM sleep. While sleep cycles are considered fundamental components of sleep, their functional significance largely remains unclear. One of the reasons for a lack of research progress in this field is the absence of a data-driven definition of sleep cycles. Here, we proposed to base such a definition on fractal (aperiodic) neural activity, a well-established marker of arousal and sleep stages.We explored temporal dynamics of fractal activity during nocturnal sleep using electroencephalography. Based on the observed pattern of fractal fluctuations, we introduced a new concept of fractal activity-based cycles of sleep or “fractal cycles” for short, defined as a time interval during which fractal activity descends from its local maximum to its local minimum and then leads back to the next local maximum. Next, we assessed correlations between fractal and classical (i.e., non-REM – REM) sleep cycle durations. We also studied cycles with skipped REM sleep, i.e., the cycles where the REM phase is expected to appear except that it does not, being replaced by lightening of sleep.Regarding the sample, we examined fractal cycles in healthy adults (age range: 18 – 75 years, n = 205) as well as in children and adolescents (range: 8 – 17 years, n = 21), the group characterized by deeper sleep and a higher frequency of cycles with skipped REM sleep. Further, we studied fractal cycles in major depressive disorder (n = 111), the condition characterized by altered REM sleep (in addition to its clinical symptoms).We found that fractal and classical cycle durations (89 ± 34 min vs 90 ± 25 min) correlated positively (r = 0.5, p < 0.001). Cycle-to-cycle overnight dynamics showed an inverted U-shape of both fractal and classical cycle durations and a gradual decrease in absolute amplitudes of the fractal descents and ascents from early to late cycles. In adults, the fractal cycle duration and participant’s age correlated negatively (r = -0.2, p = 0.006). Children and adolescents had shorter fractal cycles compared to young adults (76 ± 34 vs 94 ± 32 min, p < 0.001). The fractal cycle algorithm detected cycles with skipped REM sleep in 90/97 (95%) cases while the hypnogram-based agreement on the presence of skipped REM sleep between two human raters was 61% only; thus, 32% lower. Medicated patients with depression showed longer fractal cycles compared to their own unmedicated state (107 ± 51 min vs 92 ± 38 min, p < 0.001) and age-matched controls (104 ± 49 vs 88 ± 31 min, p < 0.001).In conclusion, fractal cycles are an objective, quantifiable, continuous and biologically plausible way to display sleep neural activity and its cycles. They are useful in healthy adult and pediatric populations as well as in patients with major depressive disorder. Fractal cycles should be extensively studied to advance theoretical research on sleep structure.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Commentaire · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0040,003
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,057
Tête enseignante GPT0,286
Écart entre enseignants0,229 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreCommentaire

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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