La scienza del sonno è ancora agli inizi

Una nuova revisione della ricerca rileva che il sonno rimane un mistero biologico duraturo di grande rilevanza clinica.

Thomas Scammell, MD, del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) e colleghi hanno scoperto che negli ultimi decenni le nuove tecnologie hanno permesso ai neuroscienziati di identificare più circuiti cerebrali che governano il ciclo sonno / veglia, nonché i fattori che possono influenzarlo, come la caffeina e la luce.

Ma i ricercatori hanno anche scoperto che la complessità del cervello è ancora un ostacolo alla comprensione del sonno.

"Negli ultimi dieci anni, i neuroscienziati hanno avuto accesso a nuovi strumenti con i quali possiamo testare i ruoli di neuroni molto specifici nel cervello", ha detto l'autore principale Scammell, professore nel dipartimento di neurologia al BIDMC.

"Quando conosciamo gli specifici attori rilevanti nel cervello, ci consente di sviluppare terapie per aiutare le persone ad addormentarsi o aiutare le persone assonnate a essere più vigili durante il giorno".

Nello specifico, due tecnologie sviluppate dal 2000 consentono ai neurologi di attivare o disattivare specifici neuroni. In un processo chiamato chemogenetica, i ricercatori utilizzano farmaci che hanno un effetto solo in un gruppo di cellule geneticamente definito per determinare il ruolo dei neuroni.

L'optogenetica utilizza la luce laser per accendere o spegnere le cellule cerebrali mirate. Queste tecniche hanno rivelato quali circuiti neuronali promuovono la veglia e il sonno in tutto il cervello, specialmente nel tronco cerebrale e nell'ipotalamo.

"Ora possiamo interrogare i neuroni in un modo più preciso", ha detto Scammell. “Le tecniche sono molto simili, ma l'optogenetica funziona su una scala temporale breve, dell'ordine dei secondi. Con la chemogenetica, possiamo osservare per diverse ore cosa succede quando attiviamo o disattiviamo determinati neuroni ".

I ricercatori sul sonno hanno anche fatto importanti scoperte sulla chimica fondamentale della sonnolenza negli ultimi anni. In un importante passo avanti alla fine degli anni '90, gli scienziati hanno scoperto una sostanza chimica precedentemente sconosciuta, un neurotrasmettitore chiamato orexina, necessaria per mantenere lunghi periodi di veglia.

La perdita della produzione di orexina causa il comune disturbo del sonno narcolessia, che è caratterizzato da sonnolenza cronica e sonno REM irregolare. Oggi, le aziende farmaceutiche producono farmaci che bloccano intenzionalmente il sistema dell'orexina per curare l'insonnia. I ricercatori stanno anche cercando di sviluppare farmaci che imitano l'orexina per svegliare le persone.

"Un farmaco che agisce come l'orexina potrebbe essere ottimo per i pazienti con narcolessia come l'insulina lo è per le persone con diabete", ha detto Scammell.

La ricerca neuroscientifica ha anche rivelato la circolazione cerebrale che governa i ritmi circadiani, l'orologio biologico che sincronizza la sonnolenza e la veglia con la notte e il giorno.

Situato in profondità nell'ipotalamo, il nucleo soprachiasmatico (SCN) regola i ritmi circadiani ed è in grado di mantenerli per qualche tempo anche nella totale oscurità. Tuttavia, la SCN non può competere con l'ambiente digitale quando si tratta di abitudini di sonno delle persone.

"Le persone usano sempre più i loro dispositivi elettronici a letto, il che induce il cervello a pensare di essere esposto alla luce del giorno", ha detto Scammell. "L'orologio interno viene ripristinato, rendendo molto più difficile svegliarsi la mattina."

Telefoni e tablet sono solo uno dei motivi per cui circa un terzo di tutti gli adulti americani sono privati ​​del sonno, ottenendo molto meno delle sette-otto ore di sonno consigliate per notte.

Ciò solleva più domande sul motivo per cui alcune persone hanno bisogno di più o meno di quello e perché alcune persone possono tollerare un deficit di sonno molto meglio di altre. Anche i collegamenti tra mancanza di sonno o sonno scarso e malattie metaboliche, rischio di cancro e disturbi dell'umore richiedono ulteriori studi.

Con ciascuna delle centinaia di migliaia di neuroni del cervello collegati in rete tra loro, gli scienziati avranno bisogno di una conoscenza più approfondita del funzionamento interno del cervello per capire come interagiscono i circuiti che regolano il sonno.

"C'è un dialogo tremendo avanti e indietro tra questi circuiti", ha detto Scammell, che ha detto che la tecnologia odierna consente agli scienziati di monitorare dozzine di neuroni alla volta all'interno di una regione del cervello.

"La nostra capacità di registrare l'attività in una manciata di neuroni contemporaneamente non è ancora lontanissima dalla comprensione dell'intero cervello, ma almeno è un passo nella giusta direzione".

I risultati dello studio appaiono nella rivista Neurone.

Fonte: Beth Israel Deaconess Medical Center