Dinamiche di
popolazione regolano il sonno REM
ROBERTO COLONNA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXIII – 30 maggio 2026.
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]
Anche se il sonno è
ripartito in base al tracciato elettroencefalografico (EEG) in 5 stadi o fasi,
la quinta fase, contraddistinta da rapidi movimenti dei globi oculari a
palpebre chiuse (REM, da rapid eyes movement) rilevati
dall’elettro-oculogramma (EOG), è così caratterizzante da aver indotto alla distinzione
pratica in sonno REM e sonno non-REM (NREM).
Dopo quasi un secolo di
ricerca sulle basi cerebrali del sonno, oggi siamo in possesso di una notevole
messe di dati, ma alcuni grandi quesiti sono ancora senza risposta. Ad esempio,
se è nozione classica che il sonno REM si genera nel tronco encefalico, ancora
non si conoscono le dinamiche di popolazione neuronica di questa regione
encefalica responsabili della transizione dalla fase NREM alla fase REM.
David E. Lozano e colleghi,
coordinati da Franz Weber, hanno cercato una risposta a questo quesito e,
combinando registrazioni Neuropixels e riduzione alla dimensionalità,
hanno accertato che l’attività della specifica popolazione del ponte e del
mesencefalo è dominata da due componenti, una delle quali cattura fluttuazioni
infra-lente dell’attività neurale. Il prosieguo dello studio ha
portato i ricercatori a identificare un meccanismo a livello di popolazione
neuronica in grado di controllare il passaggio da sonno non-REM a sonno REM.
(Lozano D. E. et al., Low-dimensional population
dynamics in the brainstem gate REM sleep. Nature Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-026-02314-z, 2026).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Neuroscience, Chronobiology and
Sleep Institute, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania,
Philadelphia, PA (USA); Department of Neuroscience, Chronobiology and Sleep
Institute, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania,
Philadelphia, PA (USA); Champalimaud Neuroscience Programme,
Champalimaud Foundation, Lisbon (Portogallo).
Prima di riassumere i contenuti dello
studio qui recensito, proponiamo qualche nozione introduttiva sullo studio
elettroencefalografico del sonno.
In base ai movimenti oculari, come già
accennato, si distingue un sonno caratterizzato dai rapidi movimenti degli
occhi a palpebre chiuse, sonno REM, e un sonno in cui sono assenti questi
movimenti: sonno non-REM o NREM. In base all’EEG si distinguono 5 stadi o fasi.
Dallo Stadio 1 allo Stadio 4 si ha sonno NREM; lo Stadio 5
corrisponde al sonno REM[1].
Lo Stadio 1 è la transizione
dalla veglia al sonno: il tracciato EEG mostra un decremento dell’attività di
alta frequenza che caratterizza la veglia.
Lo Stadio 2 è il primo vero
stadio del sonno: il tracciato EEG presenta i caratteristici fusi del sonno,
onde di 7-15 Hz della durata di 1-2 secondi la cui forma ricorda quella dei
fusi per la filatura, e i complessi K. I fusi del sonno e i complessi K
riflettono oscillazioni lente, sincronizzate di attività neuronica e sinaptica
all’interno del talamo e della corteccia cerebrale. Questo stadio corrisponde
al rilassamento generale e alla iperpolarizzazione di neuroni e reti che segue
la graduale estinzione dei meccanismi cerebrali di vigilanza. Durante questo
stadio il tono muscolare si riduce e gli occhi ruotano molto lentamente
indietro e in avanti. La respirazione diventa più lenta e regolare e la
temperatura del corpo comincia a diminuire.
Lo Stadio 3 è contrassegnato
dall’apparire di onde delta (0.5-4 Hz) in proporzione significativa; la
loro comparsa indica l’aumento della sincronizzazione talamo-corteccia che
segna un’estinzione pressoché completa dei processi di vigilanza.
Lo Stadio 4 è definito dalla
predominanza delle onde delta, che superano il 50% del tempo dell’EEG.
Si tratta dello stadio più profondo del sonno. Negli stadi 3 e 4 la
respirazione continua ad essere lenta e regolare, si riduce la frequenza
cardiaca, i muscoli si rilassano e la temperatura raggiunge un livello molto
basso.
Dopo circa 30 minuti, la persona
addormentata ascende rapidamente i 4 stadi, percorrendoli all’inverso ma,
invece di svegliarsi, entra in quella fase speciale del sonno: il sonno REM o Stadio
5 caratterizzato dai rapidi movimenti di oscillazione degli occhi sotto le
palpebre[2].
Lo Stadio 5 o REM si caratterizza per un tracciato di più alta frequenza
e minore ampiezza, che si avvicina un po’ a quello della veglia, e viene perciò
considerato uno “stato attivato”. Le persone risvegliate durante la fase REM
riportano l’esperienza di sogni vividi e realistici dall’80 al 95% del tempo.
La fase REM nell’adulto occupa circa il 25% del tempo di sonno di una notte. Un
ciclo di sonno è costituito da una sequenza 1-4 seguita da una successione
4-1-5: la durata di un ciclo è di 90-110 minuti (massimo 120) e si contano in
genere 4-6 cicli per notte.
Ritorniamo ora allo studio delle
dinamiche di popolazione dei neuroni troncoencefalici responsabili delle
transizioni fra tipi diversi di sonno.
David E.
Lozano e colleghi, con i metodi più sopra menzionati, hanno identificato
un’attività di popolazione nel ponte e nel mesencefalo associata alla
transizione di fase del sonno, dominata da due componenti, una delle quali si
caratterizza per forti fluttuazioni infra-lente di attività. Durante la
transizione da NREM a REM, l’attività della popolazione seguiva una traiettoria
stereotipica, che era preceduta da un incremento della componente infra-lenta.
L’analisi
ha rivelato in tutte le aree del tronco encefalico popolazioni di neuroni
attivate dal sonno REM e popolazioni di neuroni inibite dal sonno REM con
opposte dinamiche infra-lente e divergenti attività con crescita
graduale tra gli episodi di sonno REM, rinforzate mediante connessioni
funzionali antagonistiche.
L’attivazione
di neuroni bulbari promuoventi il sonno rinforzava rapidamente la componente infra-lenta,
la cui forza regolava la capacità dei circuiti a monte di indurre sonno REM.
Nell’insieme,
tutti gli elementi emersi in questo studio identificano un meccanismo di
livello popolazionale per la regolazione del sonno REM, suggerendo che le
transizioni da sonno NREM a sonno REM sono coordinate da dinamiche a bassa
dimensionalità antagonistiche troncoencefaliche.
L’autore 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”).
Roberto Colonna
BM&L-30 maggio 2026
________________________________________________________________________________
La Società
Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, affiliata alla International Society
of Neuroscience, è registrata presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze,
Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio 2003 con codice fiscale 94098840484, come
organizzazione scientifica e culturale non-profit.
[1] Questa fase in cui l’attività
della corteccia si avvicina a quella della veglia è caratterizzata da sogni,
che possono spesso essere “sogni lucidi”. Un tempo si credeva che i sogni si
avessero solo in fase REM.
[2] Il sonno REM (rapid eye movement) fu scoperto nel 1953 da Eugene Aserinsky e
Nathaniel Kleitman, registrando contemporaneamente EEG e EOG in soggetti adulti
addormentati, e rilevando questa particolare fase 4 o 5 volte per notte.