对大鼠的新研究表明，睡眠期间的皮质唤醒和短暂觉醒在自发的睡眠阶段过渡和维持健康的睡眠所必需的时间范围内表现出非平衡动态和复杂的组织。普拉门教授波士顿大学的Ivanov及其同事在PLOS计算生物学中介绍了这些发现。

传统上，睡眠被认为是抵抗平衡偏离的体内平衡过程。在这方面，短暂的清醒发作被视为导致睡眠破碎和相关睡眠障碍的摄动。在解决与巩固睡眠和苏醒以及睡眠-觉醒周期有关的睡眠调节方面时，稳态模型不能解释整夜睡眠阶段内数十种突然的睡眠阶段转变和微状态。Ivanov及其同事假设，虽然睡眠在数小时和数天的时间范围内确实是稳态的，但非平衡动态和临界状态是较短时间范围内的睡眠微体系结构的基础。

为了检验这一假设，研究人员收集了正常大鼠和副界面区(有助于调节睡眠的大脑区域)受伤的大鼠在数天内的大脑活动的脑电图(EEG)记录。他们分析了在睡着的老鼠和人类中都可见到的大脑活动模式(称为theta波和delta波)的爆发动力学。

他们的经验发现和建模表明，来自睡眠的唤醒是与神经元组装体自组织有关的内在的非平衡睡眠调节机制的表现。这种机制以秒和分钟的时间尺度起作用，并通过脑电节律的连续爆发而保持在正轨上。

研究还表明，维持非平衡临界状态对于睡眠调节系统的灵活性至关重要，该灵活性可自发激活不同睡眠阶段之间以及整个睡眠期间睡眠与短暂清醒之间的多个过渡。对于日益被认为是健康睡眠的特征的复杂睡眠微体系结构，这种临界状态也是必需的。在睡眠中观察到的临界行为与处于临界状态的其他非平衡系统(例如地震)相似。

伊万诺夫说：“反常地，我们发现，通过遵守与地震类似的时间组织，统计数据和数学定律的皮质节律活动的爆发，可以维持健康睡眠的'休息'状态。”“我们的发现是更好地了解睡眠的基础，并且可以帮助改善对睡眠障碍的检测和治疗。”