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NEUROBIOLOGIA: CHE COSA SUCCEDE QUANDO CHIUDIAMO GLI OCCHI

Di notte il cervello dimagrisce

Daniela Mattalia  27/4/2005

Mentre dormiamo le connessioni fra le cellule nervose si indeboliscono. Ma il mattino dopo la nostra mente funziona meglio di prima. È solo una delle tante sorprese rivelate dalle ultime ricerche. Gli scienziati stanno scoprendo mutazioni genetiche che fanno diventare «brevi dormitori». E persino che esiste un'impronta digitale del sonno.

Dormono, ogni notte, 10-11 ore. Con l'età il tempo dedicato al sonno però diminuisce. I maschi in generale dormono più delle femmine, talvolta si concedono qualche pennichella pomeridiana. Ma se prendono caffeina, rimangono svegli.
Non ci sarebbe niente di insolito se fossero persone, ma qui si parla di insetti, per la precisione moscerini della frutta (o Drosophila o di recente gli sophila melanogaster). Solo di recente gli scienziati hanno scoperto che, proprio come noi, si addormentano e il loro dormire assomiglia al nostro per molti versi. Ottima notizia per i ricercatori: intanto perché se anche un insetto sente il bisogno di staccare la spina significa che il sonno ha davvero una funzione biologica fondamentale in tutte le specie. E poi perché la mosca si è dimostrata un ottimo modello genetico per studiare quello che, ancora oggi, resta in parte un mistero: a che serve dormire, perché alcuni individui ci riescono perfettamente e per altri invece è un problema, quali sono i meccanismi del sonno e quali i geni coinvolti nei ritmi circadiani.

Proprio lavorando con le mosche, con oltre 200 mila drosofile per quattro anni, due ricercatori italiani del dipartimento di psichiatria dell'Università del Wisconsin, Giulio Tononi e Chiara Cirelli, sono arrivati a un risultato importante, pubblicato sull'ultimo numero della rivista Nature: le mosche che hanno una mutazione in un gene particolare, detto «shaker», dormono solo tre ore anziché 10-12 (come se un uomo dormisse due ore per notte), e questo senza effetti negativi apparenti, almeno a breve termine (a lungo termine sembrano meno longeve).

Il gene mutato, per entrare un po' più nel dettaglio, fa in modo che le cellule nervose rimangano sempre eccitate, quindi le mosche non sentono la necessità di dormire, diventando ciò che gli esperti di medicina del sonno chiamano «brevi dormitori». Ma che cosa significa questa scoperta? «Il gene shaker esiste anche nell'uomo. Ed è probabile che la sua mutazione abbia lo stesso effetto, renda cioè chi lo possiede un breve dormitore» risponde Cirelli. «Se, in prospettiva, si riuscisse in qualche modo a intervenire sul meccanismo biologico che sta alla base, potremmo pensare a farmaci nuovi, diversi da quelli attuali, in grado di potenziare il sonno. Magari anche un sonno breve ma possente e ristoratore come una lunga dormita».

Mentre all'Università del Wisconsin i ricercatori continuano a darsi da fare con le mosche (il prossimo passo è verificare che questa mutazione sia presente anche nei mammiferi, e i primi risultati saranno forse pronti il prossimo anno), in molti altri laboratori di medicina del sonno gli studi proseguono. Anche perché alla domanda principale, perché si dorme, finora non c'è una risposta definitiva o univoca. «A che cosa serva esattamente, non si sa ancora bene. Non a riposare, perché si può riposare anche senza dormire» sostiene Elio Lugaresi, professore emerito all'Università di Bologna (premiato l'anno scorso a Bruxelles per le sue ricerche).

Lugaresi da oltre 40 anni studia svariati disturbi del sonno, e anche grazie all'analisi di molti suoi casi, pazienti con insonnia familiare fatale (una malattia grave ed ereditaria), si sono man mano individuate molte delle aree cerebrali coinvolte. «Ora si sa, per esempio, che il sonno per generarsi ha bisogno di due strutture, il talamo e la corteccia cerebrale. E che la parte anteriore dell'ipotalamo contiene il centro di avviamento del sonno, mentre in quella posteriore ci sono le strutture che stimolano la veglia» spiega Lugaresi. Non solo, «si è visto anche che l'ingresso nel sonno, quando le aree con cui pensiamo lentamente si spengono, è regolato da una sequenza di fattori: attivazioni e deattivazioni genetiche a catena per 30-40 minuti. E al risveglio accade qualcosa di simile, non è come una lampadina che, tac, si accende e via. Il processo di riattivazione dei geni dura 60-90 minuti».

Durante la fase di entrata nel sonno, inoltre, la corteccia cerebrale non si addormenta tutta, di colpo. Le prime sono alcune aree anteriori, implicate nelle funzioni esecutive, e sono anche le prime a svegliarsi. Questo spiega perché talvolta possiamo sperimentare, prima di scivolare nel sonno, strane allucinazioni. E perché molti pazienti lamentano un disturbo curioso: sono convinti di passare ore svegli prima di riuscire a dormire, mentre non è così: il fatto è che le aree della consapevolezza sono ancora sveglie mentre il resto del loro cervello è già nel sonno.

Se negli ultimi anni molto è stato chiarito sulle fasi che si alternano durante la notte (sonno Rem, quello dei movimenti oculari rapidi e dei sogni; sonno non Rem, con onde lente e profonde) il grosso delle ricerche ora sembra concentrarsi sulla funzione del sonno. Che in qualche modo una buona dormita faccia bene al cervello è proverbiale e lo confermano le ricerche scientifiche. Diversi studi hanno dimostrato che di notte la mente consolida e ripassa, per così dire, esperienze, nozioni e stimoli diurni. In esperimenti condotti da ricercatori americani e tedeschi, riportati dal settimanale Time, si è visto che la capacità di imparare compiti basati su abilità motorie e visive aumentava in modo marcato dopo una notte di riposo (del 15-20 per cento come velocità, del 30-40 per cento come accuratezza).

Anche al laboratorio di Luigi De Gennaro, professore al dipartimento di psicologia dell'Università di Roma, si studia il complesso rapporto fra sonno e apprendimento. Uno dei progetti dei ricercatori è individuare, con elettrodi posti nell'ippocampo di alcuni pazienti, i meccanismi profondi del sonno che hanno a che fare con la memoria (l'ippocampo, nel sistema limbico, ha un ruolo chiave nei processi di memorizzazione). «Vogliamo verificare se queste strutture ripercorrono nel sonno lo stesso tipo di attività che avevano nella veglia, mentre erano impegnate in compiti di apprendimento» dice De Gennaro.

Ma quali siano le strategie messe in atto dalla mente che dorme per svegliarsi, il mattino dopo, «fresca e preparata», è ancora oggetto di speculazioni. Una delle ipotesi più recenti e, ma solo apparentemente, paradossali, è quella avanzata da Tononi: il cervello di notte migliora le proprie prestazioni indebolendo le connessioni fra le cellule nervose. Il fenomeno, scientificamente, si chiama «ipotesi dell'omeostasi sinaptica», più semplicemente vuol dire che il cervello fa una cura dimagrante notturna, necessaria al suo buon funzionamento. «Durante la veglia in molti circuiti della corteccia le connessioni fra neuroni, le sinapsi, aumentano, sia come forza sia come numero. Questo avviene durante tutto il giorno, specie quando siamo impegnati in compiti complessi» sostiene Tononi. «Di notte pensiamo che tutte le sinapsi si riducano di circa il 20 per cento». E mentre di giorno «ingrassano» in modo mirato quelle coinvolte in determinate attività cerebrali, il processo di snellimento notturno è generico, le riguarda tutte.

A fare da «regista» a questo sfrondamento collettivo, in base a nuovi studi su mammiferi, sarebbero le onde lente del sonno non Rem. Negli animali si è visto che tanto più lunga è la veglia, tanto più forti le sinapsi attivate durante il giorno, più ampie sono queste onde notturne. All'alba le onde tornano piccole e le connessioni fra neuroni riemergono indebolite.
Il risultato finale è un cervello ricalibrato in modo più efficiente, perché le sinapsi che costituivano il rumore di fondo sono sparite. «Non si perdono nozioni, è come se si facessero affondare una serie di iceberg, le punte più alte restano a galla» precisa Tononi.

Grandi lavori di manutenzione nottuna, insomma. O di potatura biologica. Ma perché tutto questo intenso lavorìo deve avvenire mentre ne siamo del tutto incoscienti, e non per esempio quando ci limitiamo a rilassarci o a riposare a occhi chiusi? «Forse, quando ci addormentiamo, è come avere dentro casa una squadra intera di operai che viene a pulire o restaurare le varie stanze. E nessuno vorrebbe davvero vivere in casa quando è tutto per aria e fuori posto» azzarda su Time Terry Seinowski, neurobiologo al Salk Institute di La Jolla, California.

Tra i tanti enigmi che, poco alla volta, le ricerche sul sonno ci stanno rivelando, c'è anche una curiosa scoperta, fatta al laboratorio di De Gennaro (e che sarà pubblicata a maggio sulla rivista Neuroimage). Proprio come ognuno di noi ha un'impronta digitale del polpastrello, esiste un'analoga «impronta digitale» del cervello che dorme, differente in ciascun individuo. «Dall'analisi dell'elettroencefalogramma abbiamo osservato particolari frequenze che si ripetono in specifiche aree cerebrali: una specie di firma personale» sostiene De Gennaro.
Il passo successivo dei ricercatori sarà analizzare la corteccia cerebrale in coppie di gemelli monozigoti ed eterozigoti. E capire se questa firma viene in qualche modo ereditata e trasmessa di generazione in generazione, rendendo così ogni individuo davvero unico nel suo sonno.