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Il mistero del sonno: cosa succede nel cervello durante la seconda metà della notte?

Gli esseri umani hanno tre bisogni fondamentali per la sopravvivenza: cibo, aria e sonno. Dormire bene è essenziale per il cervello, che durante il sonno organizza se stesso, potando le informazioni appena apprese o trasformandole in memoria a lungo termine. Un nuovo studio su animali rivela che questo reset delle connessioni cerebrali avviene solo durante la prima metà del sonno.

Il sonno è uno dei più grandi misteri del corpo umano. Mentre capiamo come il sonno benefici la salute, i motivi dietro certi processi rimangono sfuggenti. La teoria dello studio suggerisce che il cervello potrebbe eliminare certe connessioni neurali durante il sonno per prevenire il sovraccarico di informazioni, rendendo più facile imparare cose nuove il giorno successivo.

Quando una persona è sveglia, le connessioni tra le cellule cerebrali si rafforzano. Tuttavia, creare una connessione neurale forte e complessa richiede più energia. Se ogni connessione potesse continuare a rafforzarsi e diventare più complessa senza limiti, diventerebbe energeticamente insostenibile. Secondo lo studio pubblicato su Nature, il cervello potrebbe aver evoluto questo meccanismo di reset per evitare troppe connessioni attive, lasciando poca energia per formarne di nuove in futuro.

«Mentre la funzione del sonno rimane misteriosa, potrebbe servire come un periodo off-line in cui quelle connessioni possono essere indebolite in tutto il cervello, in preparazione per imparare cose nuove il giorno successivo», dice Jason Rihel, professore del Dipartimento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo presso l’University College London, in un comunicato stampa.

Tuttavia, le scoperte sollevano la domanda sul perché il cervello resetti le connessioni neurali solo durante la prima metà della notte e quale funzione abbia la seconda metà del sonno.

Lo studio ha utilizzato i pesci zebra, un modello animale comune per studiare il cervello durante il sonno. Questi pesci zebra sono otticamente traslucidi, rendendo più facile registrare immagini di geni e strutture che permettono alle cellule cerebrali di comunicare tra loro. Gli autori dello studio hanno registrato l’attività cerebrale quando i pesci zebra erano addormentati e quando erano svegli.

I ricercatori hanno scoperto che il cervello aggiungeva nuove connessioni quando era sveglio e ne perdeva molte durante la notte. Tuttavia, questo dipendeva da quanta pressione del sonno (il bisogno di dormire) l’animale accumulava durante il giorno prima di essere autorizzato a riposare. Se gli scienziati privavano i pesci del sonno per alcune ore in più, notavano un aumento delle connessioni cerebrali fino a quando l’animale poteva dormire.

«Se i modelli che abbiamo osservato valgono anche per gli esseri umani, i nostri risultati suggeriscono che questo rimodellamento delle sinapsi potrebbe essere meno efficace durante un sonnellino pomeridiano, quando la pressione del sonno è ancora bassa, piuttosto che di notte, quando abbiamo davvero bisogno di dormire», aggiunge il Dr. Rihel.

Il team nota che il riarrangiamento di queste connessioni tra le cellule cerebrali avveniva durante il sonno a onde lente, una parte del ciclo del sonno che si verifica all’inizio della notte.

«Le scoperte rafforzano la teoria che il sonno serve a attenuare le connessioni all’interno del cervello, preparando per ulteriori apprendimento e nuove connessioni il giorno successivo. Ma il nostro studio non ci dice nulla su ciò che accade nella seconda metà della notte», dice Anya Suppermpool, professoressa presso il Dipartimento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo dell’UCL e l’UCL Ear Institute, che ha guidato lo studio.

La Dr. Suppermpool nota che la seconda metà della notte potrebbe servire a uno scopo completamente diverso. Invece di ripulire le connessioni cerebrali, ci sono alcune teorie che suggeriscono che la seconda parte del sonno serve a rimuovere tossine, cellule morte e altri rifiuti accumulati durante il giorno. Inoltre, un’altra teoria ha esaminato la connessione tra il sonno e la riparazione delle cellule danneggiate.

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