Un unico centro di controllo per il sonno e la veglia nel cervello

12 giugno 2018

dall’Università di Berna

Credit: Human Brain Project

Fino ad ora, si pensava che fossero necessarie più aree cerebrali per controllare il sonno e la veglia. I neuroscienziati di Berna hanno ora identificato un unico centro di controllo del ciclo sonno-veglia nel cervello. I risultati sono di grande importanza per trovare nuove terapie del sonno.

Ogni notte passiamo diverse ore a dormire e ogni mattina ci svegliamo per andare avanti con la nostra vita. Come i circuiti cerebrali controllino questo ciclo sonno-veglia rimane un mistero. Il nostro sonno è diviso in due fasi, il sonno non-rapido (NREM) e il sonno REM (o paradossale) durante il quale avviene la maggior parte dei nostri sogni. Importanti circuiti cerebrali sono stati identificati con prove sperimentali e cliniche, ma i precisi meccanismi sottostanti, come l’inizio, il mantenimento e la fine del sonno e dei sogni, non sono ben compresi.

Quando ci addormentiamo, l’elettroencefalogramma (EEG) rivela che il nostro cervello genera oscillazioni ritmiche chiamate “onde lente”. Queste onde sono importanti per mantenerci addormentati e per recuperare dopo un’intera giornata di attività mentale e fisica. Le ipotesi comuni sostengono che queste onde lente sono prodotte nella corteccia cerebrale, la parte superiore del cervello appena sotto la superficie del cranio. Al contrario, si pensava che la veglia nascesse dall’attività dei “centri di veglia” situati nella parte inferiore del cervello, compreso il tronco encefalico che attiva direttamente la neocorteccia, che è la parte del cervello dei mammiferi coinvolta nelle funzioni cerebrali di ordine superiore come la percezione sensoriale, la cognizione e la generazione di comandi motori.

In un nuovo importante studio, i neuroscienziati del Dipartimento di Ricerca BioMedica (DBMR) dell’Università di Berna e del Dipartimento di Neurologia dell’Inselspital, Ospedale Universitario di Berna, hanno scoperto che i neuroni del talamo, un hub centrale del cervello, controllano sia il sonno che la veglia. Il talamo è collegato a quasi tutte le altre aree del cervello e supporta importanti funzioni cerebrali tra cui l’attenzione, la percezione sensoriale, la cognizione e la coscienza.

Commutazione del sonno on e off

I ricercatori guidati dal Prof. Dr. Antoine Adamantidis hanno scoperto che una piccola popolazione di questi neuroni talamici hanno un doppio controllo su sonno e veglia, generando onde lente del sonno ma anche svegliandosi dal sonno, a seconda della loro attività elettrica. Il gruppo di ricerca ha utilizzato una tecnica chiamata optogenetica, con la quale hanno usato impulsi di luce per controllare con precisione l’attività dei neuroni talamici dei topi. Quando hanno attivato i neuroni talamici con stimoli regolari di lunga durata, gli animali si sono svegliati, ma se li hanno attivati in modo lento e ritmico, i topi hanno avuto un sonno più profondo e riposante.

È la prima volta che un’area del cervello è stata trovata ad avere sia funzioni di promozione del sonno che della veglia. “È interessante notare che siamo stati anche in grado di dimostrare che la soppressione dell’attività neuronale talamica ha compromesso il recupero dalla perdita di sonno, suggerendo che questi neuroni sono essenziali per un sonno ristoratore dopo un lungo periodo di veglia”, dice il dottor Thomas Gent, autore principale dello studio. Questo dimostra che il talamo è un giocatore chiave sia nel sonno che nella veglia. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience.

Passo avanti per la medicina del sonno

I risultati di questo studio sono particolarmente importanti in un mondo moderno, dove la popolazione attiva dorme circa il 20% in meno rispetto a 50 anni fa e soffre di disturbi cronici del sonno. Le persone lavorano spesso con orari irregolari e raramente recuperano il sonno perso. Il cattivo sonno è sempre più legato a una moltitudine di malattie psichiatriche e indebolisce il sistema immunitario. “Crediamo che scoprire i meccanismi di controllo dei neuroni talamici durante il sonno e la veglia sarà la chiave per trovare nuove terapie del sonno in una società sempre più priva di sonno”, dice il Prof. Antoine Adamantidis.

Maggiori informazioni: Thomas C. Gent et al. Thalamic dual control of sleep and wakefulness, Nature Neuroscience (2018). DOI: 10.1038/s41593-018-0164-7

Informazioni sul giornale: Nature Neuroscience

Fornito dall’Università di Berna

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