Il sonno REM
è diviso in due fasi dalla corteccia retrospleniale
DIANE RICHMOND
NOTE E
NOTIZIE - Anno XIX – 26 novembre 2022.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie
o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati
fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui
argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
La fase del
sonno definita REM (rapid eye movement), studiata a
lungo per i sogni lucidi che la caratterizzano, presenta due correlati molto caratteristici:
la mancanza di possibilità di movimento dei muscoli scheletrici,
temporaneamente inattivati per motivi neurologici come in una sorta di paralisi
reversibile, e l’attivazione funzionale della corteccia cerebrale. Due elementi
fisiologici contrastanti che rimandano alle dinamiche globali della corteccia
cerebrale e alla loro regolazione del sonno REM, fino ad oggi mai bene
definita.
Yufan Dong e
colleghi hanno individuato nella corteccia retro-spleniale (RSC) il sito
principale di una dinamica corticale globale associata al sonno REM nel topo e,
indagando mediante microscopia bi-fotonica le popolazioni neuroniche della corteccia
cerebrale implicate nella genesi di questa attività fortemente caratterizzata
da una configurazione schematica, sono riusciti a distinguere due sub-stadi nello
stadio REM.
Questa
acquisizione potrà costituire una svolta nello studio delle basi cerebrali del
sonno REM e del loro significato neurobiologico.
(Dong Y. et
al., Cortical regulation of two stage rapid eye movement
sleep. Nature Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-022-01195-2, 2022).
La provenienza degli autori è la seguente: Institute
of Neuroscience, Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology,
Chinese Academy of Sciences, Shanghai (Cina);
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing (Cina);
Shanghai Center for Brain Science and Brain-Inspired Intelligence Technology, Shanghai
(Cina).
Ricordiamo qualche nozione introduttiva sulle fasi
EEG del sonno (v. Note e Notizie 27-03-21 Fusi del sonno e consolidamento di
memorie deboli).
Da più di mezzo secolo lo studio del sonno è prevalentemente
basato sul rilievo elettroencefalografico (EEGrafico)
dell’attività corticale dall’esterno del cranio di volontari addormentati.
Come è noto, il sonno è suddiviso in 5 stadi
corrispondenti a differenti e caratteristiche fasi elettroencefalografiche. Gli
stadi 1-4 corrispondono al sonno non-REM o NREM, e lo stadio 5 è quello
caratterizzato dai rapidi movimenti dei globi oculari, ossia REM (rapid eye movement), un tempo ritenuta l’unica fase durante la
quale si sviluppano sogni. Lo stadio 1 è considerato una fase di
passaggio dalla veglia al sonno, in cui la prima ha perso la completa vigilanza,
ma il secondo ancora non si è ancora istaurato; l’EEG fa registrare un
decremento dell’attività di alta frequenza tipica del cervello dei soggetti
svegli.
Lo stadio 2 è il primo vero stadio del sonno,
contraddistinto all’EEG dai fusi del sonno, ossia onde di 7-15 Hz di
frequenza per una durata di 1-2 secondi, e dai complessi K. Le onde dei fusi e
i complessi K riflettono oscillazioni lente e sincronizzate di attività
neuronica e sinaptica all’interno del talamo e della corteccia cerebrale.
Questo stadio è il risultato della generale iperpolarizzazione dei neuroni e
delle reti neuroniche che seguono la graduale inattivazione dei meccanismi
cerebrali di risveglio. Durante lo stadio 2 del sonno il tono muscolare
decresce e gli occhi lentamente ruotano dietro e avanti. La respirazione diventa
più lenta e regolare e la temperatura del corpo comincia a calare.
Lo stadio 3 è annunciato nell’EEG dalla
comparsa di una significativa quota di oscillazioni nella frequenza delle onde
delta (0,5-4 Hz). Queste onde segnalano un’ulteriore riduzione nei processi
cerebrali legati al risveglio e un’accresciuta sincronizzazione dell’attività
corticale e talamica. Un predominio di onde delta (> 50% del tempo nell’EEG)
indica che la persona è nello stadio 4 del sonno, il più profondo di tutti.
Durante gli stadi 3 e 4 la respirazione continua ad essere lenta e regolare, la
frequenza cardiaca rallenta, i muscoli si rilassano e la temperatura continua lentamente
e lievemente a decrescere.
Il passaggio dalla veglia allo stadio 4 del sonno
all’inizio della notte si verifica in tempi brevi, generalmente entro i 30
minuti. Dopo circa altri 30 minuti, trascorsi tutti nella fase 4, il dormiente
risale rapidamente tutti gli stadi, ma a questo punto non giunge al risveglio ma
entra nel tipico stadio REM, una fase studiata per decenni per i suoi sogni
vividi, fantastici e talvolta profondamente suggestivi. Questa fase, scoperta
nel 1953 da Eugene Aserinsky e Nathaniel Kleitman, che registrarono per primi EOG e EEG contemporaneamente
in adulti addormentati, è così fortemente caratterizzante che il sonno è
generalmente distinto in REM e non-REM (NREM). Le persone risvegliate durante
la fase REM riportano di essere immerse in un’esperienza onirica vivida – e talvolta
lucida[1] – nell’80-95%
dei casi. È interessante notare che durante questo stadio si ha una perdita
quasi completa del tono muscolare per l’inibizione dei motoneuroni spinali da
parte delle vie discendenti, mentre i motoneuroni del tronco encefalico che
controllano il movimento degli occhi non sono inibiti, consentendo le rapide
escursioni dei globi oculari tipiche dello stadio 5[2].
Lo studio di Yufan Dong e colleghi qui recensito ha rilevato nel topo, durante lo stadio
REM del sonno, un’attività neuronica espressa in onde elettriche della corteccia
cerebrale altamente configurata in pattern. Tale attività aveva nella corteccia
retro-spleniale (RSC) il maggior sito di origine. I ricercatori hanno
allora indagato le cellule di questa regione corticale del topo durante il
sonno REM mediante imaging in microscopia bi-fotonica. Le immagini
funzionali dei neuroni piramidali degli strati 2/3 della corteccia RSC hanno
rivelato due distinti pattern di attività delle popolazioni di cellule
piramidali implicate nell’avvio dell’attività corticale globale.
L’interpretazione è facile ed evidente: i due
differenti pattern di attività neuronica codificano due sotto-stadi sequenziali
e differenti del sonno REM. Nelle osservazioni sperimentali di Yufan Dong e colleghi, i due sotto-stadi erano caratterizzati dal contrasto
di un movimento faciale e un’attività del sistema nervoso autonomo o viscerale,
e potevano essere distinti all’elettroencefalogramma (EEG) da oscillazioni
theta.
I ricercatori hanno allora proceduto alla
disattivazione selettiva della RSC nell’ambito di tutta la corteccia cerebrale
durante il sonno REM, per verificarne l’effetto sulla fisiologia generale dello
stadio.
L’inattivazione optogenetica closed-loop della regione RSC durante il sonno REM
dei topi alterava le dinamiche corticali: si perdevano le configurazioni
elettriche rilevate in condizioni fisiologiche e si riduceva temporalmente
la durata della fase REM del sonno attraverso l’inibizione della
transizione tra sotto-stadi.
I risultati di questo studio indicano un importante
ruolo della RSC nel definire le dinamiche corticali e nel regolare la
progressione qualitativa del sonno REM attraverso due regimi funzionali diversi.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle
recensioni di
argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito
(utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Diane Richmond
BM&L-26 novembre
2022
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Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484,
come organizzazione scientifica e culturale non-profit.
[1] Si vedano gli scritti sui sogni
lucidi di Stephen LaBerge (fondatore del “Lucidity Institute”) e le nostre discussioni al riguardo. LaBerge e i suoi collaboratori hanno sviluppato e insegnato
tecniche per rimanere lucidi durante i sogni.
[2] Note e Notizie 27-03-21 Fusi del sonno e consolidamento di
memorie deboli.