La fisiologia del sonno

Dormire è un’importante componente dell’omeostasi dei mammiferi e caratteristica essenziale per la sopravvivenza. Noi umani spendiamo circa un terzo della nostra vita a dormire, ma perché abbiamo il bisogno di farlo?

Il sonno gioca un ruolo fondamentale nella conservazione, utilizzazione e ridistribuzione dell’energia che serve a mantenere l’omeostasi cellulare, un’efficiente risposta immunitaria e la normale plasticità neuronale.

Gli individui differiscono molto nei loro pattern di sonno. In generale, gli adulti necessitano tra le 7 e le 8 ore di sonno al giorno (ne dormite meno? Attendete la seconda parte di questo articolo dove parleremo dei problemi legati alla mancanza di sonno).

Cosa accade nel nostro organismo quando dormiamo? Quali sono i meccanismi molecolari e biologici coinvolti nel sonno?

Il sonno è caratterizzato da varie fasi, vediamo nel dettaglio quali sono.

Le fasi del sonno

Per prima cosa, bisogna introdurre il concetto di fase REM, dall’inglese Rapid Eye Movement. Questa fase è caratterizzata dal nistagmo, un movimento oculare rapido, involontario, oscillatorio e ritmico.

Di base, il sonno è un’alternanza di fasi REM (dove il sonno è più leggero e muoviamo i bulbi oculari) e non-REM (fasi di sonno profondo in cui il nistagmo è assente). L’addormentamento è una fase non-REM costituita da vari stadi che vanno dalla veglia (stadio 1) al sonno profondo (stadio 4).

Dopo questa fase, che dura tra i 70 e i 90 minuti, inizia la prima fase REM, che dura circa 15 minuti.

La prima alternanza di fase non-REM/REM costituisce il primo ciclo del sonno. Ne seguiranno altri, per un totale tra i quattro e i sei cicli, di durata simile.

Con il passare del tempo, e dei cicli, il sonno non-REM tende a farsi più breve, mentre le fasi REM si allungano. In breve, il sonno diventa via via sempre più leggero finché non ci svegliamo.

Fisiologia del sonno

Come detto in precedenza, nei mammiferi il sonno serve a mantenere l’omeostasi. Ciò significa che, quando dormiamo, ristabiliamo l’equilibrio chimico, biologico e comportamentale del nostro organismo.

Il sonno, come processo fisiologico, richiede l’interazione del sistema nervoso centrale e di quello autonomo. L’interconnessione dei due sistemi nervosi attraverso gli ormoni da loro prodotti è alla base della regolazione delle fasi REM e non-REM.

Le componenti nervose centrali sono l’ipotalamo e i nuclei del tronco encefalico. In queste aree cerebrali viene prodotto l’ormone di rilascio della corticotropina (più semplicemente abbreviato in CRH).

Le parti cerebrali coinvolte nella regolazione del sonno sono l’ipotalamo e i nuclei del tronco encefalico.

Possiamo definire il CRH come il “nemico del sonno”. Studi sugli animali hanno dimostrato, infatti, che la somministrazione di CRH diminuisce la durata del sonno.

Inoltre, vi siete mai chiesti perché, in giovane età, si dorme di più?

Studi suggeriscono che, negli individui giovani, l’effetto “svegliante” del CRH sia ridotto, ma che, con il passare degli anni, diventiamo sempre più sensibili a questo ormone.

Ormoni e sonno

Cosa fa il CRH?

Questo ormone è fondamentale per attivare l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene, un sistema neuroendocrino che porta al rilascio di cortisolo, un altro ormone (sì, ho la fissa degli ormoni) coinvolto nella risposta allo stress (ma di questo parleremo in seguito).

Il cortisolo interferisce con la fase REM e tende a inibirla. Oltre a questo effetto diretto, si pensa che il cortisolo abbia un effetto indiretto sul sonno poiché modula, insieme alla melatonina, il ritmo circadiano.

La melatonina viene prodotta dall’epifisi e agisce sull’ipotalamo “spegnendolo” e diminuendo, quindi, la produzione di CRH.

La produzione di melatonina è regolata dalla luce. Quando lo stimolo luminoso arriva alla retina si innesca un segnale nervoso che inibisce la secrezione di questo ormone. Al contrario, quando c’è buio, si stimola il suo rilascio. Ecco svelato il motivo per cui dormiamo di notte.

Neurologia del sonno

Rilevazione del segnale elettroencefalografico delle varie fasi del sonno.

Per definire il sonno fisiologicamente si usano i seguenti strumenti: l’elettroencefalogramma (EEG), che registra l’attività cerebrale; l’elettrooculogramma (dai…rileggilo con l’accento al posto giusto!), che rileva i movimenti oculari; e, eventualmente, l’elettromiogramma per misurare l’attività muscolare.

Attraverso l’EEG e la registrazione dei potenziali nervosi si può capire l’attività nervosa correlata al sonno.

Durante lo stato di veglia l’EEG registra onde cerebrali a basso voltaggio (10–30 microvolt) e alta frequenza (16–25 Hz). Quando ci rilassiamo e ci assopiamo, le onde cerebrali tendono a rallentare e a prendere una caratteristica forma sinusoidale. Queste onde caratterizzano un pattern di attivazione del cervello noto con il nome di attività Alfa.

La transizione tra la veglia e il sonno, e viceversa, è chiamata stato ipnagogico. Durante questa fase, in cui perdiamo o riacquistiamo coscienza, si hanno delle esperienze sensoriali particolari. Queste, a volte, includono allucinazioni, sogni lucidi e paralisi del sonno.

Durante il sonno profondo, l’EEG è caratterizzato dalle onde Delta di grande ampiezza (maggiori di 75 microvolt) e di bassa frequenza (0.5–4 Hz).

Durante questa fase del sonno, l’EEG può rilevare delle casuali onde cerebrali rapide e ad alta tensione. Questi eventi sono del tutto normali e sono noti con il nome di complessi K e fusi del sonno. Essi servono per l’elaborazione di informazioni non necessarie e consolidano la memoria durante il sonno.

In conclusione, il sonno è un processo fisiologico importantissimo per il nostro benessere fisico. Una riduzione delle ore di sonno necessarie al nostro organismo può avere conseguenze sulla nostra salute psico-fisica, ma di questo parlerò nel prossimo articolo.

Fonti

Marta

Scienziata italiana, ricercatrice nel Regno Unito. Impiego sempre troppo tempo a spiegare che, pur essendo un dottore, non sono un medico. Mi occupo di ricerca sul cancro, immunoterapia e cerco di capire come funziona lo stress nel corpo umano.

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