Abstract Study Objectives In adults, wakefulness can be markedly prolonged at the expense of sleep, e.g. to stay vigilant in the presence of a stressor. These extra-long wake bouts result in a heavy-tailed distribution (highly right-skewed) of wake but not sleep durations. In infants, the relative importance of wakefulness and sleep are reversed, as sleep is necessary for brain maturation. Here, we tested whether these developmental pressures are associated with the unique regulation of sleep–wake states. Methods In 175 infants of 28–40 weeks postmenstrual age (PMA), we monitored sleep–wake states using electroencephalography and behavior. We constructed survival models of sleep–wake bout durations and the effect of PMA and other factors, including stress (salivary cortisol), and examined whether sleep is resilient to nociceptive perturbations (a clinically necessary heel lance). Results Wake durations followed a heavy-tailed distribution as in adults and lengthened with PMA and stress. However, differently from adults, active sleep durations also had a heavy-tailed distribution, and with PMA, these shortened and became vulnerable to nociception-associated awakenings. Conclusions Sleep bouts are differently regulated in infants, with especially long active sleep durations that could consolidate this state’s maturational functions. Curtailment of sleep by stress and nociception may be disadvantageous, especially for preterm infants given the limited value of wakefulness at this age. This could be addressed by environmental interventions in the future.

中文翻译：

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早产儿和足月儿的睡眠-觉醒调节

摘要 研究目标 在成人中，清醒可以以睡眠为代价显着延长，例如在存在压力源时保持警惕。这些超长的唤醒回合导致唤醒的重尾分布（高度右偏），但不会导致睡眠持续时间。在婴儿中，清醒和睡眠的相对重要性是相反的，因为睡眠是大脑成熟所必需的。在这里，我们测试了这些发育压力是否与睡眠-觉醒状态的独特调节有关。方法 在 175 名 28-40 周的月经后年龄 (PMA) 婴儿中，我们使用脑电图和行为监测睡眠-觉醒状态。我们构建了睡眠-觉醒持续时间的生存模型以及 PMA 和其他因素的影响，包括压力（唾液皮质醇）、并检查睡眠是否对伤害性扰动有弹性（临床上必要的脚跟枪）。结果唤醒持续时间与成人一样遵循重尾分布，并随着 PMA 和压力而延长。然而，与成年人不同的是，活跃的睡眠时间也有一个重尾分布，并且使用 PMA，这些时间缩短并且变得容易受到与伤害感受相关的觉醒的影响。结论 婴儿的睡眠发作受到不同的调节，尤其是长时间的活跃睡眠时间可以巩固该状态的成熟功能。由于压力和伤害感受而减少睡眠可能是不利的，特别是对于早产儿，因为在这个年龄段清醒的价值有限。这可以通过未来的环境干预来解决。结果唤醒持续时间与成人一样遵循重尾分布，并随着 PMA 和压力而延长。然而，与成年人不同的是，活跃的睡眠时间也有一个重尾分布，并且使用 PMA，这些时间缩短并且变得容易受到与伤害感受相关的觉醒的影响。结论 婴儿的睡眠发作受到不同的调节，尤其是长时间的活跃睡眠时间可以巩固该状态的成熟功能。由于压力和伤害感受而减少睡眠可能是不利的，特别是对于早产儿，因为在这个年龄段清醒的价值有限。这可以通过未来的环境干预来解决。结果唤醒持续时间与成人一样遵循重尾分布，并随着 PMA 和压力而延长。然而，与成年人不同的是，活跃的睡眠时间也有一个重尾分布，并且使用 PMA，这些时间缩短并且变得容易受到与伤害感受相关的觉醒的影响。结论 婴儿的睡眠发作受到不同的调节，尤其是长时间的活跃睡眠时间可以巩固该状态的成熟功能。由于压力和伤害感受而减少睡眠可能是不利的，特别是对于早产儿，因为在这个年龄段清醒的价值有限。这可以通过未来的环境干预来解决。使用 PMA，这些时间缩短并变得容易受到与伤害感受相关的觉醒的影响。结论 婴儿的睡眠发作受到不同的调节，尤其是长时间的活跃睡眠时间可以巩固该状态的成熟功能。由于压力和伤害感受而减少睡眠可能是不利的，特别是对于早产儿，因为在这个年龄段清醒的价值有限。这可以通过未来的环境干预来解决。使用 PMA，这些时间缩短并变得容易受到与伤害感受相关的觉醒的影响。结论 婴儿的睡眠发作受到不同的调节，尤其是长时间的活跃睡眠时间可以巩固该状态的成熟功能。由于压力和伤害感受而减少睡眠可能是不利的，特别是对于早产儿，因为在这个年龄段清醒的价值有限。这可以通过未来的环境干预来解决。特别是对于早产儿，因为这个年龄的清醒价值有限。这可以通过未来的环境干预来解决。特别是对于早产儿，因为这个年龄的清醒价值有限。这可以通过未来的环境干预来解决。