การนอนหลับคลื่นช้า ( SWS ) ซึ่งมักเรียกว่าการนอนหลับลึกเป็นระยะที่สามของการนอนหลับแบบไม่เคลื่อนไหวลูกตาอย่างรวดเร็ว (NREM) ซึ่ง กิจกรรม คลื่นไฟฟ้าสมองมีลักษณะเป็นคลื่นเดลต้าช้า^{[ 2 ]}

การนอนหลับแบบคลื่นช้าโดยทั่วไปจะกินเวลาระหว่าง 70 ถึง 90 นาที โดยเกิดขึ้นในช่วงชั่วโมงแรกของกลางคืน^{[ 3 ]}การนอนหลับแบบคลื่นช้ามีลักษณะเฉพาะคือกล้ามเนื้อตึงตัวปานกลาง การเคลื่อนไหวของดวงตาช้าหรือไม่มีเลย และไม่มีกิจกรรมทางเพศ การนอนหลับแบบคลื่นช้าถือว่ามีความสำคัญต่อการรวมความทรงจำความทรงจำเชิงประกาศและการฟื้นตัวของสมองจากกิจกรรมประจำวัน

ก่อนปี 2550 คำว่าการนอนหลับแบบคลื่นช้าหมายถึงระยะที่สามและสี่ของ NREM คำศัพท์ปัจจุบันได้รวมระยะเหล่านี้เข้าเป็นระยะที่สามเพียงระยะเดียว^{[ 4 ] : 291}

ช่วงเวลาการนอนหลับนี้เรียกว่าการนอนหลับแบบคลื่นช้า (slow-wave sleep) เนื่องจาก กิจกรรม EEGมีการซิงโครไนซ์ และมีลักษณะเป็นคลื่นช้าที่มีช่วงความถี่ 0.5–4.5 Hzและกำลังแอมพลิจูดค่อนข้างสูง โดยมีแอมพลิจูดสูงสุดถึงต่ำสุดมากกว่า 75 μV ส่วนแรกของคลื่นแสดงถึง "สถานะลง" (down state) ซึ่งเป็นระยะการยับยั้งหรือการไฮเปอร์โพลาไรเซชันที่เซลล์ประสาทในนีโอคอร์เทกซ์เงียบ นี่คือช่วงเวลาที่เซลล์ประสาทนีโอคอร์เทกซ์สามารถพักผ่อนได้ ส่วนที่สองของคลื่นแสดงถึง "สถานะขึ้น" (up state) ซึ่งเป็นระยะการกระตุ้นหรือการดีโพลาไรเซชันที่เซลล์ประสาททำงานในช่วงสั้นๆ ด้วยอัตราที่สูง ลักษณะสำคัญในช่วงการนอนหลับแบบคลื่นช้าที่แตกต่างจาก การนอนหลับ แบบ REMคือกล้ามเนื้อ ตึงตัวปานกลาง การเคลื่อนไหวของดวงตาช้าหรือไม่มีเลยและไม่มีกิจกรรมของอวัยวะเพศ^{[ 4 ] : 291, 293}

ก่อนปี 2007 สมาคมเวชศาสตร์การนอนหลับแห่งอเมริกา (AASM) ได้แบ่งการนอนหลับแบบคลื่นช้าออกเป็นระยะที่ 3 และ 4 ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}ปัจจุบันระยะทั้งสองนี้ถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นระยะที่สามหรือ N3 ช่วงเวลา (30 วินาทีของการนอนหลับ) ที่ประกอบด้วยการนอนหลับแบบคลื่นช้า (เดลต้า) 20% ขึ้นไป ถือว่าเป็นการนอนหลับแบบคลื่นช้า

การนอนหลับแบบคลื่นช้าถือว่ามีความสำคัญต่อการรวมความทรงจำ [ ^{8 ] บาง}ครั้งเรียกว่า "การประมวลผลความทรงจำที่ขึ้นอยู่กับการนอนหลับ" ^{[ 9 ]}การรวมความทรงจำที่บกพร่องพบได้ในบุคคลที่เป็นโรคนอนไม่หลับขั้นต้น ซึ่งทำให้พวกเขาทำงานได้ไม่ดีเท่ากับผู้ที่มีสุขภาพดีในงานที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำหลังจากช่วงเวลาของการนอนหลับ^{[ 10 ] [ 11 ]}นอกจากนี้ การนอนหลับแบบคลื่นช้ายังช่วยปรับปรุงความทรงจำแบบประกาศ (ซึ่งรวมถึงความทรงจำเชิงความหมายและความทรงจำเชิงเหตุการณ์) มีสมมติฐานแบบจำลองหลักว่าการจัดเก็บความทรงจำระยะยาวได้รับการอำนวยความสะดวกโดยปฏิสัมพันธ์ระหว่างเครือข่ายฮิปโปแคมปัสและนีโอคอร์เท็กซ์^{[ 10 ]}ในการศึกษาหลายครั้ง หลังจากที่ผู้ถูกทดลองได้รับการฝึกฝนให้เรียนรู้งานที่เกี่ยวข้องกับความทรงจำแบบประกาศ ความหนาแน่นของสปินเดิลการนอนหลับ ของมนุษย์ ที่ปรากฏนั้นสูงกว่าสัญญาณที่สังเกตได้ในระหว่างงานควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นด้วยภาพที่คล้ายคลึงกันและงานที่ต้องใช้ความรู้ความเข้าใจสูง แต่ไม่จำเป็นต้องมีการเรียนรู้^{[ 12 ] [ 13 ]}สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการสั่นของคลื่นที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติซึ่งอธิบายถึงการบันทึกภายในเซลล์จากเซลล์ประสาททาลามัสและคอร์เทกซ์^{[ 14 ]}

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง SWS มีบทบาทในความจำเชิงประกาศ เชิงพื้นที่ การกระตุ้นการทำงานของฮิปโปแคมปัสอีกครั้งในระหว่าง SWS จะถูกตรวจพบหลังจากงานการเรียนรู้เชิงพื้นที่^{[ 15 ]}นอกจากนี้ ยังสามารถสังเกตความสัมพันธ์ระหว่างแอมพลิจูดของกิจกรรมฮิปโปแคมปัสในระหว่าง SWS และการปรับปรุง ประสิทธิภาพ ความจำเชิงพื้นที่เช่น การเรียกคืนเส้นทาง ในวันถัดไป^{[ 16 ]}นอกจากนี้ การศึกษายังพบว่า เมื่อให้เบาะแสกลิ่นแก่ผู้ถูกทดลองในระหว่างการนอนหลับ ระยะการนอนหลับนี้จะช่วยให้เบาะแสบริบทถูกกระตุ้นอีกครั้งหลังการนอนหลับ ซึ่งเอื้อต่อการรวมตัวของเบาะแสเหล่านั้น^{[ 15 ]}การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งพบว่า เมื่อผู้ถูกทดลองได้ยินเสียงที่เกี่ยวข้องกับภาพสถานที่ที่แสดงก่อนหน้านี้ การกระตุ้นการแสดงความจำส่วนบุคคลจะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในระหว่าง SWS เมื่อเทียบกับระยะการนอนหลับอื่นๆ^{[ 17 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การรับรู้ทางอารมณ์จะถูกจดจำได้ดีกว่าในระหว่างการนอนหลับเมื่อเทียบกับการรับรู้ที่เป็นกลาง อารมณ์ที่มีความสำคัญในเชิงลบซึ่งปรากฏเป็นสัญญาณในระหว่าง SWS แสดงให้เห็นถึงการกระตุ้นซ้ำที่ดีกว่า และด้วยเหตุนี้จึงมีการรวมตัวที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับความทรงจำที่เป็นกลาง การรับรู้แบบแรกนั้นถูกทำนายโดยสปินเดิลของการนอนหลับในช่วง SWS ซึ่งแยกแยะกระบวนการความจำในระหว่างการนอนหลับและยังช่วยอำนวยความสะดวกในการรวมตัวของความทรงจำทางอารมณ์อีกด้วย^{[ 17 ]}อะเซทิลโคลีนมีบทบาทสำคัญในการรวมตัวของความทรงจำที่ขึ้นอยู่กับฮิปโปแคมปัส ระดับกิจกรรมโคลินเนอร์จิกที่เพิ่มขึ้นในระหว่าง SWS เป็นที่ทราบกันดีว่ารบกวนกระบวนการความจำ เมื่อพิจารณาว่าอะเซทิลโคลีนเป็นสารสื่อประสาทที่ปรับทิศทางการไหลของข้อมูลระหว่างฮิปโปแคมปัสและนีโอคอร์เทกซ์ในระหว่างการนอนหลับ การยับยั้งอะเซทิลโคลีนจึงจำเป็นในระหว่าง SWS เพื่อรวมตัวของความทรงจำเชิงประกาศที่เกี่ยวข้องกับการนอนหลับ^{[ 18 ]}

การศึกษาเกี่ยวกับการอดนอนในมนุษย์ชี้ให้เห็นว่าหน้าที่หลักของการนอนหลับแบบคลื่นช้าอาจเป็นการช่วยให้สมองฟื้นตัวจากกิจกรรมประจำวันการเผาผลาญกลูโคสในสมองเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากงานที่ต้องใช้กิจกรรมทางจิต^{[ 4 ]}อีกหน้าที่หนึ่งที่ได้รับผลกระทบจากการนอนหลับแบบคลื่นช้าคือการหลั่งฮอร์โมนการเจริญเติบโตซึ่งมักจะสูงสุดในช่วงนี้^{[ 19 ]}นอกจากนี้ยังเชื่อกันว่าเป็นสาเหตุของการลดลงของ กิจกรรม ประสาทซิมพาเทติกและการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมประสาทพาราซิมพาเทติก^{[ 19 ]}

คลื่นเดลต้าขนาดใหญ่ 75 ไมโครโวลต์ (0.5–2.0 เฮิรตซ์) มีบทบาทสำคัญในคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) ระยะ N3 ถูกกำหนดโดยการมีคลื่นเดลต้า 20% ในช่วงเวลา 30 วินาทีใดๆ ของ EEG ระหว่างการนอนหลับ ตามแนวทาง AASM ปี 2007 ปัจจุบัน^{[ 7 ] [ 20 ]}

ช่วงเวลาหลับลึก (SWS) ที่ยาวนานกว่ามักเกิดขึ้นในช่วงต้นของคืน โดยเฉพาะในสองรอบการนอนหลับแรก (ประมาณสามชั่วโมง) เด็กและวัยรุ่นจะมีช่วงเวลาหลับลึกรวมในหนึ่งคืนมากกว่าผู้สูงอายุ ผู้สูงอายุอาจไม่เข้าสู่ช่วงหลับลึกเลยในหลายคืน

การนอนหลับแบบ NREM ซึ่งสังเกตได้จากคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) มีลักษณะเฉพาะบางประการ ได้แก่สปินเดิลการนอนหลับซึ่งมีลักษณะเป็นการเปลี่ยนแปลงคล้ายสปินเดิลในแอมพลิจูดของการสั่น 12–14 Hz, คอมเพล็กซ์ Kที่คงอยู่อย่างน้อย 0.5 วินาที ซึ่งประกอบด้วยคลื่นแหลมลบที่ชัดเจนตามด้วยส่วนประกอบบวก และคลื่นช้าหรือคลื่นเดลต้าที่มีลักษณะความถี่ต่ำ (< 2 Hz) และแอมพลิจูดสูง (> 75 μV) เป็นตัวบ่งชี้สำคัญ^{[ 21 ]}การปรากฏและการกระจายของกิจกรรมสปินเดิลการนอนหลับและคลื่นช้าจะแตกต่างกันไปตลอดการนอนหลับแบบ NREM ทำให้สามารถแบ่งออกเป็นระยะที่ 1–3 ได้ ในขณะที่คลื่นช้าและสปินเดิลการนอนหลับมีอยู่ในระยะที่ 2 และ 3 การนอนหลับในระยะที่ 2 มีลักษณะเด่นคือสปินเดิลมีมากกว่า ในขณะที่คลื่นช้าจะเด่นใน EEG ในระยะที่ 3 ^{[ 22 ] [ 21 ]}

การนอนหลับแบบคลื่นช้าเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างกระตือรือร้นซึ่งอาจเกิดจากการกระตุ้นของ เซลล์ประสาท เซโรโทนินในระบบราเฟ^{[ 23 ]}

คลื่นช้าที่เห็นใน EEG ของเปลือกสมองถูกสร้างขึ้นผ่านการเชื่อมต่อแบบวนซ้ำภายในเปลือกสมอง ซึ่งเซลล์พีระมิดของเปลือกสมองกระตุ้นซึ่งกันและกันในวงจรป้อนกลับเชิงบวก การกระตุ้นแบบวนซ้ำนี้สมดุลด้วยการยับยั้ง ส่งผลให้เกิดสภาวะการทำงานของการสั่นแบบช้าของการนอนหลับแบบคลื่นช้า ความล้มเหลวของกลไกนี้ส่งผลให้กิจกรรมเงียบลงในช่วงเวลาสั้นๆ การเกิดซ้ำของช่วงเวลาที่มีกิจกรรมและเงียบลงเกิดขึ้นในอัตรา 0.5–4 Hz ทำให้เกิดคลื่นช้าของ EEG ที่เห็นในระหว่างการนอนหลับแบบคลื่นช้า^{[ 24 ]}

สารสื่อประสาทหลายชนิดมีส่วนเกี่ยวข้องกับรูปแบบการนอนหลับและการตื่น ได้แก่ อะเซทิลโคลีน นอร์เอพิเนฟริน เซโรโทนินฮิสตามีน และโอเร็กซิน [ ^{4 ] : 305–307} เซลล์ประสาทในเปลือกสมองส่วนหน้าจะทำงานเองโดยธรรมชาติในระหว่างการนอนหลับแบบคลื่นช้า ดังนั้นจึงดูเหมือนว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้จะมีบทบาทในช่วงเวลาของการนอนหลับนี้ นอกจากนี้ เซลล์ประสาทเหล่านี้ยังดูเหมือนจะมีบทสนทนาภายในบางรูปแบบ ซึ่งอธิบายถึงกิจกรรมทางจิตในระหว่างสภาวะนี้ที่ไม่มีข้อมูลจากสัญญาณภายนอก (เนื่องจากการยับยั้งไซแนปส์ในระดับทาลามัส) อัตราการระลึกถึงความฝันในระหว่างสภาวะการนอนหลับนี้ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับระดับอื่นๆ ของวงจรการนอนหลับ ซึ่งบ่งชี้ว่ากิจกรรมทางจิตนั้นใกล้เคียงกับเหตุการณ์ในชีวิตจริงมากขึ้น^{[ 14 ]}

การนอนหลับแบบคลื่นช้าเป็นระยะการนอนหลับที่มีประโยชน์สำหรับการฟื้นฟูระบบร่างกายและจิตใจ ซึ่งจะสร้างตัวเองขึ้นใหม่หลังจากแต่ละวัน สารที่ร่างกายได้รับเข้าไปในขณะที่สิ่งมีชีวิตตื่นอยู่จะถูกสังเคราะห์เป็นโปรตีนที่ซับซ้อนของเนื้อเยื่อที่มีชีวิต ฮอร์โมนการเจริญเติบโตยังถูกหลั่งออกมาในช่วงนี้ ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์บางคนตั้งสมมติฐานว่าหน้าที่ของการนอนหลับแบบคลื่นช้าคือการอำนวยความสะดวกในการรักษาของกล้ามเนื้อรวมถึงการซ่อมแซมความเสียหายของเนื้อเยื่อ^{[ 25 ] [ 26 ]}สุดท้ายเซลล์เกลียในสมองจะได้รับการฟื้นฟูด้วยน้ำตาลเพื่อให้พลังงานแก่สมอง^{[ 27 ]}

การเรียนรู้และการสร้างความทรงจำเกิดขึ้นในระหว่างการตื่นตัวโดยกระบวนการเสริมสร้างศักยภาพระยะยาว (long-term potentiation ) SWS เกี่ยวข้องกับการควบคุมไซแนปส์ที่ได้รับการเสริมสร้างศักยภาพดังกล่าว SWS มีส่วนเกี่ยวข้องกับการลดขนาดของไซแนปส์ ซึ่งไซแนปส์ที่ได้รับการกระตุ้นหรือเสริมสร้างศักยภาพอย่างแรงจะยังคงอยู่ ในขณะที่ไซแนปส์ที่ได้รับการเสริมสร้างศักยภาพอย่างอ่อนจะลดลงหรือถูกกำจัดออกไป^{[ 28 ]}สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับการปรับเทียบไซแนปส์ใหม่เพื่อการเสริมสร้างศักยภาพครั้งต่อไปในระหว่างการตื่นตัวและเพื่อรักษาสภาพความยืดหยุ่นของไซแนปส์ที่น่าสังเกตคือ หลักฐานใหม่แสดงให้เห็นว่าการเปิดใช้งานใหม่และการปรับขนาดอาจเกิดขึ้นพร้อมกันในระหว่างการนอนหลับ^{[ 29 ]}

การปัสสาวะรดที่นอนฝันร้ายและการเดินละเมอล้วนเป็นพฤติกรรมทั่วไปที่อาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการนอนหลับระยะที่สาม พฤติกรรมเหล่านี้มักเกิดขึ้นในเด็ก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะหายไปเองเมื่อโตขึ้น^{[ 4 ] : 297–8} ปัญหาอีกประการหนึ่งที่อาจเกิดขึ้นคือความผิดปกติของการรับประทานอาหารขณะหลับ บุคคลนั้นจะเดินละเมอเพื่อหาอาหาร และจะรับประทานอาหารโดยจำเหตุการณ์นั้นไม่ได้ในตอนเช้า^{[ 4 ]}มากกว่าครึ่งหนึ่งของผู้ที่มีความผิดปกตินี้จะมีน้ำหนักเกิน^{[ 4 ] : 298} ความผิดปกติของการรับประทานอาหารขณะหลับมักรักษาได้ด้วยยากลุ่มโดปามีนอะโกนิสต์หรือโทพิราเมตซึ่งเป็นยาต้านอาการชัก กรรมพันธุ์อาจเป็นปัจจัยหนึ่งของความผิดปกตินี้^{[ 4 ]}

เจ.เอ. ฮอร์น (1978) ได้ทบทวนการทดลองหลายครั้งกับมนุษย์และสรุปว่า การอดนอนไม่มีผลต่อ การตอบสนองต่อ ความเครียดทางสรีรวิทยาหรือความสามารถในการออกกำลังกาย อย่างไรก็ตาม มันมีผลต่อการทำงานของสมอง บางคนรายงานว่ามีการรับรู้ที่ผิดเพี้ยนหรือเห็นภาพหลอน และขาดสมาธิในการทำงานที่ต้องใช้ความคิด ดังนั้น บทบาทหลักของการนอนหลับจึงดูเหมือนจะไม่ใช่การพักผ่อนของร่างกาย แต่เป็นการพักผ่อนของสมอง

เมื่อคนที่อดนอนกลับมานอนหลับตามปกติอีกครั้ง อัตราการฟื้นตัวของแต่ละระยะของการนอนหลับจะไม่เท่ากัน ระยะที่หนึ่งและสองจะกลับคืนมาเพียงเจ็ดเปอร์เซ็นต์ แต่ระยะที่สี่ (การนอนหลับแบบคลื่นช้า) จะกลับคืนมาได้ถึง 68 เปอร์เซ็นต์ และระยะหลับฝัน (REM) จะกลับคืนมาได้ถึง 53 เปอร์เซ็นต์ นี่แสดงให้เห็นว่าระยะที่สี่ของการนอนหลับ (ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อส่วนที่ลึกที่สุดของระยะที่สาม) มีความสำคัญมากกว่าระยะอื่นๆ

ในระหว่างการนอนหลับแบบคลื่นช้า อัตราการเผาผลาญในสมองและการไหลเวียนของเลือดในสมอง จะลดลงอย่างมาก กิจกรรมลดลงเหลือประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์ของระดับปกติในขณะตื่น บริเวณสมองที่ทำงานมากที่สุดในขณะตื่นจะมีระดับคลื่นเดลต้าสูงที่สุดในช่วงการนอนหลับแบบคลื่นช้า ซึ่งบ่งชี้ว่าการพักผ่อนนั้นเป็นการพักผ่อนเฉพาะส่วน การ "ปิดตัวลง" ของสมองเป็นสาเหตุของอาการง่วงซึมและสับสนหากใครบางคนถูกปลุกให้ตื่นในระหว่างการนอนหลับลึก เนื่องจากต้องใช้เวลาสำหรับเปลือกสมองในการกลับมาทำงานตามปกติ

ตามที่ J. Siegel (2005) กล่าวไว้ การนอนหลับไม่เพียงพอส่งผลให้เกิดการสะสมของอนุมูลอิสระและซูเปอร์ออกไซด์ในสมอง อนุมูลอิสระเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่หนึ่งตัว ทำให้มีปฏิกิริยาสูง อนุมูลอิสระเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนของโมเลกุลชีวภาพและทำลายเซลล์ ในระหว่างการนอนหลับแบบคลื่นช้า อัตราการเผาผลาญที่ลดลงจะลดการสร้างผลพลอยได้จากออกซิเจน ทำให้อนุมูลอิสระที่มีอยู่ถูกกำจัดออกไป นี่เป็นวิธีการป้องกันความเสียหายต่อสมอง^{[ 30 ]}

งานวิจัยหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าการนอนหลับส่งผลต่อ พลวัตของ อะไมลอยด์เบต้า (Aβ) ^{[ 31 ]}การปรับเปลี่ยน Aβ ถือเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับกิจกรรมคลื่นช้า (SWA) ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการนอนหลับแบบไม่หลับตาลึก นักวิจัยยังเน้นย้ำถึงความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่าง Aβ และ SWA โดยชี้ให้เห็นว่าการหยุดชะงักของ SWA ที่เพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์กับระดับ Aβ ที่สูงขึ้น^{[ 32 ]} ดังนั้น คลื่นช้าของการนอนหลับแบบไม่หลับตาจะถูกรบกวนหรือลดลงเมื่อ Aβ สะสมในคอร์เทกซ์ส่วนหน้า ส่งผลให้สิ่งนี้อาจขัดขวางความสามารถใน การรวมความทรงจำของผู้สูงอายุ^{[ 33 ]}

นอกจากนี้ การเริ่มต้นของโรคอัลไซเมอร์มีลักษณะเด่นคือการสะสมของอะไมลอยด์เบต้า (Aβ) ในสมอง^{[ 31 ]}โรคอัลไซเมอร์มีลักษณะเด่นคือการมีคราบ Aβและเส้นใยประสาทที่ผิดปกติความผิดปกติทางโครงสร้างเหล่านี้เชื่อมโยงกับการหยุดชะงักของวงจรการนอนหลับและการตื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะหลับคลื่นช้าที่ไม่ใช่ REM ^{[ 34 ]}ดังนั้น บุคคลที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคอัลไซเมอร์มักประสบกับความผิดปกติของการนอนหลับ ส่งผลให้ระดับการนอนหลับที่ไม่ใช่ REM ลดลง และกิจกรรมคลื่นช้าลดลง ซึ่งเป็นจังหวะสมองที่เด่นชัดในระหว่างการนอนหลับลึกที่ไม่ใช่ REM ^{[ 35 ]}ในทำนองเดียวกัน แม้แต่บุคคลที่มีสุขภาพทางปัญญาดีแต่ตรวจพบ Aβ ก็ยังแสดงความผิดปกติของการนอนหลับโดยมีลักษณะคือคุณภาพการนอนหลับที่ลดลงและความถี่ของการงีบหลับในเวลากลางวันที่เพิ่มขึ้น^{[ 32 ]}

แม้ว่าการนอนหลับแบบคลื่นช้าจะค่อนข้างคงที่ในแต่ละบุคคล แต่ก็อาจแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล^{[ 36 ]}ความแตกต่างของแต่ละบุคคลดูเหมือนจะได้รับอิทธิพลจากปัจจัยทางประชากรศาสตร์ เช่น เพศและอายุ^{[ 21 ] [ 36 ]}

การนอนหลับแบบคลื่นช้าและกิจกรรมคลื่นช้ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตลอดช่วงชีวิต โดยอายุเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลอย่างมากในการทำนายความแปรปรวนของแต่ละบุคคล^{[ 21 ] [ 37 ]}อายุเป็นสัดส่วนผกผันกับปริมาณ SWS ที่เริ่มต้นในช่วงวัยกลางคน ดังนั้นการนอนหลับแบบคลื่นช้าจึงลดลงตามอายุ^{[ 36 ]}ยิ่งไปกว่านั้น ผลการวิจัยล่าสุดระบุว่าผู้สูงอายุมีแนวโน้มที่จะนอนหลับในเวลากลางวันน้อยลงเมื่อเทียบกับผู้ที่มีอายุน้อยกว่า และการลดลงนี้ยังคงอยู่แม้จะคำนึงถึงความแปรปรวนของระยะเวลาการนอนหลับตามปกติแล้วก็ตาม การลดลงของแนวโน้มการนอนหลับในเวลากลางวันที่เกี่ยวข้องกับอายุนี้เห็นได้ชัดในบุคคลวัยกลางคนและสอดคล้องกับการลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติของเวลาการนอนหลับทั้งหมด การนอนหลับแบบคลื่นช้า และกิจกรรมคลื่นช้า^{[ 21 ]}

นอกจากนี้ยังพบความแตกต่างทางเพศ โดยเพศหญิงมักมีระดับการนอนหลับแบบคลื่นช้าสูงกว่าเพศชาย อย่างน้อยจนถึงวัยหมดประจำเดือน^{[ 36 ]}ผู้สูงอายุแสดงความแตกต่างตามเพศในการนอนหลับแบบไม่เคลื่อนไหวลูกตาอย่างรวดเร็ว (NREM) โดยผู้หญิงแสดงการนอนหลับแบบคลื่นช้าที่เพิ่มขึ้นทั้งในระหว่างการนอนหลับปกติและการนอนหลับเพื่อฟื้นฟู^{[ 21 ]} นอกจากนี้ยังมีการศึกษาที่แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างเชื้อชาติ ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าชาวแอฟริกันอเมริกันมีเปอร์เซ็นต์การนอนหลับแบบคลื่นช้าน้อยกว่าชาวคอเคเชียน แต่เนื่องจากมีปัจจัยที่มีอิทธิพลหลายอย่าง (เช่นดัชนีมวลกายภาวะหยุดหายใจขณะหลับโรคอ้วนโรคเบาหวานและ ความดัน โลหิตสูง ) ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นนี้จึงต้องได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติม^{[ 36 ]}

ความผิดปกติทางจิตมีบทบาทในความแตกต่างระหว่างบุคคลในด้านคุณภาพและปริมาณของการนอนหลับแบบคลื่นช้า: ผู้ที่มีภาวะซึมเศร้าแสดงแอมพลิจูดของกิจกรรมคลื่นช้าที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับผู้เข้าร่วมที่มีสุขภาพดี ความแตกต่างทางเพศยังคงมีอยู่ในกลุ่มแรก: ผู้ชายที่เป็นโรคซึมเศร้ามีแอมพลิจูดของคลื่นช้าที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ความแตกต่างทางเพศนี้มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของความแตกต่างที่สังเกตได้ในผู้ที่มีสุขภาพดี อย่างไรก็ตาม ไม่พบความแตกต่างที่เกี่ยวข้องกับอายุเกี่ยวกับการนอนหลับแบบคลื่นช้าในกลุ่มผู้ที่เป็นโรคซึมเศร้า^{[ 38 ]}

ในระหว่างการนอนหลับ การกระจายตัวของกิจกรรมคลื่นช้า (SWA) มักแสดงให้เห็นถึงความแพร่หลายในบริเวณส่วนหน้าของสมอง^{[ 39 ]}ในการนอนหลับเพื่อฟื้นฟูหลังจากอดนอนคอร์เทกซ์ส่วนหน้าแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมคลื่นช้า (SWA) อย่างมีนัยสำคัญที่สุดเมื่อเทียบกับบริเวณขมับบริเวณข้างขมับและบริเวณท้ายทอย^{[ 21 ] [ 39 ]}การเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดของ SWA หลังจากการอดนอนในบริเวณส่วนหน้า ประกอบกับการมีอยู่ของ SWA ในบริเวณส่วนหน้าแม้ในระหว่างการนอนหลับปกติ ได้ถูกตีความว่าเป็นหลักฐานสนับสนุนการมีส่วนร่วมของการนอนหลับแบบคลื่นช้า (SWS) ในหน้าที่ที่มักเชื่อมโยงกับคอร์เทกซ์ส่วนหน้า ดังนั้น ความแพร่หลายของการนอนหลับแบบคลื่นช้า (SWS) ในบริเวณส่วนหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณที่เชื่อมโยงกับหน้าที่การรับรู้ ขั้นสูง หรือบริเวณการรับรู้ที่มีการทำงานสูงในระหว่างการตื่นตัว เน้นย้ำถึงความสำคัญอย่างมากของ SWS ^{[ 21 ]}

บริเวณสมองบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นให้เกิดการนอนหลับแบบคลื่นช้า ได้แก่:

• โซนพาราเฟเชียล (เซลล์ประสาท GABAergic) ^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}ตั้งอยู่ภายในเมดุลลาออบลองกาตา
• แกนกลางของนิวเคลียสแอคคัมเบนส์ ( เซลล์ประสาทหนามขนาดกลาง GABAergic โดยเฉพาะกลุ่มย่อยของเซลล์ประสาทเหล่านี้ที่แสดงออกทั้งตัวรับโดปามีนชนิด D2และตัวรับอะดีโนซีน A2A ₎ [ ^{43 ] [ 44 ] [ 45 ] ตั้ง}อยู่ในสไตรอาตัม
• บริเวณพรีออปติกด้านข้างส่วนล่าง (เซลล์ประสาท GABAergic) ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 46 ]}ตั้งอยู่ในไฮโปทาลามัส
• ไฮโปทาลามัสส่วนข้าง ( เซลล์ประสาทปล่อย ฮอร์โมนที่ทำให้เมลานินเข้มข้น ) ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 47 ] [ 48 ]}ตั้งอยู่ภายในไฮโปทาลามัส

ยาบางชนิดส่งผลต่อโครงสร้างการนอนหลับโดยการรบกวนหรือยืดระยะเวลาการนอนหลับลึก^{[ 49 ]}ยาหลายชนิดที่ทราบกันว่าช่วยเพิ่มการนอนหลับลึกในมนุษย์อยู่ในกลุ่ม GABAergic, dopaminergic และ anti-serotonergic ^{[ 50 ]}

แกมมาไฮดรอกซีบิวทิเรตถูกสังเคราะห์ในระบบประสาทส่วนกลางจากกรดแกมมาอะมิโนบิวทิริก (GABA) ^{[ 49 ]}การให้ยาทางปากแสดงให้เห็นว่าช่วยเพิ่มการนอนหลับแบบคลื่นช้าโดยไม่ยับยั้งการนอนหลับแบบ REM ^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]}ในสหรัฐอเมริกา ยานี้จำหน่ายเป็นยาตามใบสั่งแพทย์ภายใต้ชื่อทางการค้าXyremมีการแสดงให้เห็นว่าช่วยลด อาการกล้าม เนื้ออ่อนแรงเฉียบพลันและอาการง่วงนอนมากเกินไปในเวลากลางวันในผู้ป่วยโรคนอนหลับผิดปกติ

การบริหารยาgabaxadol _{ซึ่งเป็น}ตัวกระตุ้น GABA ช่วยเพิ่มการนอนหลับลึกและส่งผลดีต่อตัวชี้วัดต่างๆ ของอาการนอนไม่หลับ^{[ 49 ]}

Tiagabineซึ่งเป็นสารยับยั้งการดูดซึม GABA แบบเลือกเฉพาะ แสดงให้เห็นว่าช่วยปรับปรุงการนอนหลับและเพิ่ม SWS อย่างมีนัยสำคัญในผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดีและผู้ป่วยผู้ใหญ่ที่เป็นโรคนอนไม่หลับขั้นต้น^{[ 54 ] [ 55 ]}

เลโวโดปาเป็นยาที่ใช้กันทั่วไปในการรักษาโรคพาร์กินสันซึ่งออกฤทธิ์เพิ่มปริมาณโดปามีน ในสมอง การ ให้เลโวโดปา เพียงครั้งเดียวในเวลากลางคืน จะเพิ่มการนอนหลับแบบคลื่นช้าขึ้น 10.6% ในผู้สูงอายุ^{[ 56 ]}

สารต้านตัวรับเซโรโทนิน บางชนิด (ได้แก่ 5-HT _2Aและ5-HT _2C ) ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยเพิ่มการนอนหลับแบบคลื่นช้า แม้ว่าจะไม่ทำให้ระยะเวลาการนอนหลับโดยรวมหรืออาการที่เกี่ยวข้องกับโรคนอนไม่หลับ ดี ขึ้น อย่างสม่ำเสมอ ^{[ 49 ]}ทราโซโดนซึ่งเป็นยาต้านอาการซึมเศร้าชนิดผิดปกติช่วยเพิ่มระยะเวลาการนอนหลับแบบคลื่นช้า คาดว่าการออกฤทธิ์ต้านของทราโซโดนที่ตัวรับ 5-HT _2Aอาจมีส่วนทำให้เกิดผลนี้^{[ 57 ]}ยาหลายชนิดที่ต้านตัว รับ 5-HT _2Aและ 5-HT _2Cแสดงผลในการเพิ่มการนอนหลับแบบคลื่นช้าในมนุษย์^{[ 58 ] [ 59 ]}

ยาในกลุ่ม กาบาเพนตินอยด์ที่ปรับเปลี่ยนช่องแคลเซียมชนิด Nเช่นพรีแกบาลินเป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยเพิ่มการนอนหลับแบบคลื่นช้าในผู้ป่วยที่เป็น โรค ไฟโบรมัยอัลเจียกลุ่มอาการขาอยู่ไม่สุขและอาการชักบางส่วน^{[ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]}นอกจากนี้ ผลการทดลองแบบสุ่มควบคุมแบบปกปิดสองทางขนาดเล็กยังชี้ให้เห็นว่า การเพิ่มการนอนหลับแบบคลื่นช้าโดยพรีแกบาลินดูเหมือนจะส่งผลดีต่อบุคคลที่มีสุขภาพดีด้วยเช่นกัน^{[ 65 ]}