Perché ci viene sonno? Come i neuroni regolano il bisogno di dormire
Comprendere in che modo il cervello genera il bisogno di dormire offrirebbe opportunità del tutto nuove per la ricerca sul sonno
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Perché restare svegli ci fa inevitabilmente venire sonno? I ricercatori dell’Università di Basilea hanno identificato nel cervello dei topi alcune popolazioni neuronali che si attivano durante periodi prolungati di veglia e che sono fondamentali per il bisogno di dormire. Le loro scoperte forniscono nuove informazioni su come il cervello generi il bisogno di dormire.
Dopo una lunga giornata o una notte insonne, l’impulso di dormire diventa quasi impossibile da resistere. Questa crescente pressione del sonno, nota anche come impulso al sonno, garantisce che alla veglia prolungata segua un sonno di recupero più profondo e più lungo. Sebbene il sonno sia essenziale per la sopravvivenza, gli scienziati hanno a lungo faticato a comprendere come il cervello tenga traccia del tempo trascorso in stato di veglia e lo traduca nel bisogno di dormire.
Il team del professor Alex Schier presso il Biozentrum dell’Università di Basilea, in collaborazione con ricercatori del Beth Israel Deaconess Medical Center e dell’Auburn University, ha ora identificato specifici neuroni fondamentali per questo rapporto equilibrato tra sonno e veglia. «Abbiamo identificato popolazioni neuronali che monitorano la veglia prolungata e promuovono attivamente il sonno», afferma Alex Schier. «Si tratta di un importante tassello mancante del puzzle per comprendere perché ci viene sonno». I ricercatori presentano i loro risultati sulla rivista Nature.
Mappatura delle basi neurali della pressione del sonno
Per identificare le regioni cerebrali coinvolte, i ricercatori hanno confrontato i modelli di attivazione cerebrale nei topi durante i normali cicli sonno-veglia, la privazione del sonno e il sonno di recupero. L’analisi computazionale di questi estesi dati di mappatura dell’intero cervello è stata condotta dai ricercatori del gruppo del professor Ivan Dokmanić presso il Center for Data Analytics dell’Università di Basilea.
Ciò ha permesso di evidenziare specifiche aree cerebrali che riflettevano il tempo trascorso in stato di veglia. All’interno di una di queste regioni, hanno inoltre identificato due popolazioni neuronali distinte che influenzano la spinta al sonno: i neuroni GABAergici e quelli serotoninergici nel tronco encefalico. L’attivazione di entrambe le popolazioni neuronali aumentava quanto più a lungo gli animali rimanevano svegli e diminuiva nuovamente dopo l’inizio del sonno.
I ricercatori si sono poi chiesti se queste popolazioni neuronali si limitassero a riflettere lo stato di veglia o generassero attivamente una risposta compensatoria al sonno. Quando entrambe le popolazioni venivano attivate artificialmente, i topi dormivano più a lungo e più profondamente, mostrando una forma di sonno di recupero che normalmente segue una veglia prolungata. Al contrario, l’inibizione di questi neuroni riduceva fortemente il sonno e consentiva agli animali di mantenere uno stato di veglia vigile
Di conseguenza, «questi neuroni non si limitano a segnalare che un animale è stato sveglio», afferma Schier. «I nostri esperimenti dimostrano che sono fondamentali per favorire il sonno e che potrebbero essere componenti chiave del circuito neurale che genera la spinta al sonno». I risultati forniscono quindi una delle dimostrazioni più chiare finora ottenute del fatto che specifici neuroni attivi durante la veglia aumentino l’impulso al sonno, anziché limitarsi a rispondere allo stato di veglia.
Un circuito neuronale che rende il sonno inevitabile
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che l’inibizione a lungo termine delle due popolazioni neuronali ha ridotto sostanzialmente il bisogno di sonno, con i topi che dormivano circa il 70% in meno del solito. Inaspettatamente, la maggior parte di questi animali non ha manifestato alcune delle gravi alterazioni comportamentali che tipicamente accompagnano la privazione del sonno. In altre parole, questi neuroni sembrano determinare non solo quanto dormono gli animali, ma anche con quanta intensità il loro bisogno di sonno si accresca nel tempo.
Comprendere come il cervello generi l’impulso al sonno offrirebbe opportunità del tutto nuove per la ricerca sul sonno. «Studi futuri potrebbero rivelare come questi neuroni interagiscano con il resto del cervello e come l’impulso al sonno venga generato a livello molecolare», afferma il dottor William Joo, primo autore dello studio. «La nostra capacità di modificare in modo stabile il comportamento del sonno ci permette inoltre di esplorare gli adattamenti alla perdita di sonno a lungo termine – ciò potrebbe alla fine rivelare modi per conferire resilienza alla privazione del sonno e ad altre sfide fisiologiche».
Nuove prospettive per la ricerca sul sonno
In sintesi, lo studio dimostra che specifiche popolazioni neuronali, come i neuroni GABAergici e serotoninergici del tronco encefalico, vengono attivate dalla veglia prolungata e promuovono l’impulso al sonno.
Comprendere i circuiti neurali che rendono il sonno inevitabile è un obiettivo centrale della ricerca sul sonno. Al di là dei disturbi del sonno, questi risultati potrebbero anche aiutare a spiegare come il cervello affronti la veglia prolungata e altre sfide fisiologiche, ispirando in ultima analisi nuovi approcci terapeutici.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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