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I meccanismi del sonno

I meccanismi del sonno

Il sonno normale si definisce come: “uno stato ricorrente e reversibile, in cui si viene a trovare l’rorganismo, che comporta una ridotta risposta agli stimoli provenienti dall’ambiente esterno e adattamenti complessi e regolari della fisiologia di molti organi e apparati”. Durante il sonno si verificano, fra le altre, attività spontanee e coordinate dei sistemi nervosi centrale e periferico, variazioni della secrezione di ormoni e del tono dei muscoli e movimenti. Il tutto in maniera involontaria.

Stadi e fasi del sonno

Il sonno REM (REM: Rapid Eye Movement, in italiano movimento rapido degli occhi), o sonno paradosso, e il sonno non-REM, o sonno a onde lente, sono gli stadi principali del sonno. Il sonno non-REM viene diviso, a seconda del tipo di classificazione, in tre o quattro fasi. In questo testo si farà riferimento alla classificazione in 3 fasi. Nel sonno REM non si individuano fasi, se non per specifici scopi di ricerca. Gli stadi e le fasi del sonno si registrano e si analizzano con un esame denominato polisonnografia. Tale esame prevede il posizionamento di rilevatori sulla pelle in vari punti del corpo: di solito testa viso, torace e gambe. Questi rilevatori trasmettono, a un sistema di registrazione e archiviazione, impulsi relativi all’attività del cervello, di alcuni muscoli e degli apparati cardiovascolare e respiratorio. I dati raccolti dalla polisonnografia sono espressi sotto forma di un tracciato che riporta, in parallelo, i grafici relativi a tutte le attività sopra elencate e, analizzando e confrontando i grafici, è possibile definire struttura e andamento del sonno.

Il sonno normale

Una sequenza ideale di stadi e di fasi del sonno mostra, alla polisonnografia, il passaggio dallo stato di veglia allo stadio di sonno non-REM, a cominciare la sua fase 1, per proseguire con le fasi 2 e 3. Alla fase 3 del sonno non-REM, segue lo stadio REM. Se il sonno è normale, lo stadio REM non compare prima di 80-90 minuti dall’addormentamento e, sommando la durata di uno stadio non REM e quella di uno stadio REM, si dovrebbe ottenere un periodo complessivo di circa 90 minuti che, in una notte, si dovrebbe ripetere almeno quattro volte. In corrispondenza dei passaggi da stadio non-REM a stadio REM, e viceversa, si verificano brevissimi risvegli dei quali la persona che dorme non si rende conto e, quindi, non mantiene il ricordo al risveglio. Il passaggio, o transizione, dalla veglia vera e propria al sonno, e viceversa, è un punto momento perché, in un tempo molto breve, misurabile in alcuni secondi, si devono verificare profonde modificazioni della funzione del cervello e di molti altri organi e apparati. Nonostante questi netti cambiamenti, in termini di fisiologia dell’organismo, a volte può essere difficile individuare con precisione il momento dell’addormentamento con la sola polisonnografia. Perciò può rendersi necessaria una registrazione filmata della persona sottoposta all’esame, che completa le informazioni disponibili.

I meccanismi che regolano sonno e veglia

La regolazione dell’alternanza di sonno e veglia si articola su due livelli. Due sistemi biologici distinti contribuiscono a stabilire quando ci si deve addormentare e quando ci si deve svegliare. A valle di questi meccanismi di controllo, una complessa rete di centri nervosi e di vie di stimolazione e inibizione “accende” e “spegne” varie parti del cervello per determinare lo stato di veglia e di sonno.

Gli orologi biologici e l’omeostasi sonno/veglia

I due sistemi che determinano l’alternanza fra sonno e veglia, lavorando “in parallelo”, sono denominati: ritmo circadiano, o processo C, e omeostasi sonno/veglia, o processo S. Il processo C è un ciclo di regolazione che, nelle 24 ore, modifica i livelli di allerta. Esso, a sua volta, dipende dal funzionamento dell’orologio biologico situato in un’area del cervello denominata nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo. Al corretto funzionamento del ritmo circadiano contribuisce la liberazione di melatonina. Le ricerche sull’orologio biologico dell’organismo, che hanno fruttato nel 2017 il premio Nobel agli scienziati che le hanno eseguite, hanno permesso di raccogliere molte altre informazioni. Ad esempio, si è rilevato che, facendo riferimento all’orologio biologico “centralizzato” del cervello, si regolano i singoli orologi biologici presenti nelle cellule e che tutti questi sistemi sono influenzati da geni, che possono determinare impostazioni che cambiano da una persona all’altra. È noto, infatti, che ci sono individui che si svegliano presto senza difficoltà, addormentandosi altrettanto presto alla sera, e altri che tendono a stare svegli fino a tardi, avendo comunque un sonno normale e svegliandosi più tardi al mattino. I primi, nel linguaggio degli esperti del sonno, si definiscono allodole e i secondi gufi, per associarli a specie di uccelli che sono, rispettivamente, mattinieri e notturni. Avere un ritmo sonno/veglia “da allodola” o “da gufo” dipende anche dalla programmazione genetica dell’orologio biologico, ma, nel tempo, ci può essere un adattamento alle abitudini di vita. Il funzionamento del processo S potrebbe essere paragonato a quello della clessidra. Infatti, esso prevede che, durante la veglia, si accumulino molecole ipnogeniche, come succede con i granelli di sabbia che scendono nella clessidra. Mano a mano che aumenta la concentrazione delle molecole ipnogeniche, cresce progressivamente la tendenza ad addormentarsi, finché non si raggiunge un livello che rende virtualmente impossibile mantenere lo stato di veglia. In condizioni normali, più tempo si trascorre svegli, più sostanze ipnogeniche si liberano, più si rende necessario il sonno. Durante la notte, si “gira la clessidra” vale a dire che le molecole ipnogeniche sono smaltite e, dal momento in cui l’orologio biologico fa scattare la sveglia, si ricomincerà a produrle.

I meccanismi di regolazione

Sulla base di quanto stabilito dai due sistemi sopra descritti, relativamente all’alternanza fra veglia e sonno, una complessa rete di nuclei di neuroni e di vie di stimolazione e di inibizione regola i passaggi dalla veglia al sonno e quelli fra i diversi stadi del sonno, “spegnendo” o “accendendo” alcune aree del cervello. La liberazione, nel sistema nervoso centrale, di mediatori come acetilcolina, dopamina, noradrenalina, serotonina, orexina e glutamina contribuisce a promuovere la veglia e lo stesso effetto è stato attribuito, più di recente, alle vie nervose attivate dal rilascio di istamina. Tali vie di stimolazione sono integrate fra loro e ciascuna può compensare, entro certi limiti, le carenze di un’altra. Ad esempio, si è osservato che, se le vie di stimolazione che usano le orexine vengono meno, o sono carenti, come nella narcolessia, aumenta il numero dei neuroni che producono istamina, che sono in grado, almeno in parte, di compensare la mancanza dell’effetto delle orexine sulla veglia. L’insieme dei meccanismi basati sulla liberazione o sul’inibizione del rilascio dei mediatori citati in precedenza, attua i passaggi dalla veglia al sonno e viceversa con un processo definito a “flip/flop”, facendo riferimento al funzionamento di alcuni interruttori elettrici. Infatti, ci si addormenta perché, contemporaneamente, sono inibite le vie che promuovono la veglia e attivate quelle che inducono e modulano il sonno e ci si sveglia perché inibizioni e attivazioni si invertono.

I sogni

In un sonno normale si sogna. I sogni si definiscono come un’esperienza soggettiva che si può presentare in tutti gli stadi del sonno, anche se sono più frequenti durante il sonno REM. I sogni normali mostrano relazioni con la vita vissuta in veglia, Anche se, una completa definizione dei sogni non è ancora disponibile, sono state individuate alcune forme di sogno considerate anormali, anche in base alla frequenza con cui si presentano. Si tratta di: incubi, terrori, conversioni post-traumatiche e sogni lucidi.

Tommaso Sacco

Bibliografia

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