Il sonno è un momento indispensabile per la nostra salute e porta benefici a ogni organo, primo fra tutti il cervello.
Secondo uno studio recentemente pubblicato su Science, infatti, l’encefalo sfrutta l’assenza di stimoli sensoriali esterni che caratterizza il riposo notturno, per rielaborare i dati e i ricordi immagazzinati durante la veglia. Si tratta di un delicato meccanismo, noto come omeostasi sinaptica, che agisce sulle sinapsi, le connessioni tra neuroni, i quali rappresentano le principali cellule responsabili dell’attività cerebrale.
Gli studi precedenti
Diversi studi, svolti sull’uomo e su modelli animali, hanno dimostrato che le connessioni tra alcuni neuroni sono stimolate e crescono di dimensioni quando vengono assorbite informazioni dall’ambiente esterno: questo fenomeno è strettamente collegato all’apprendimento. Al contrario, è stato osservato che le aree cerebrali dove i collegamenti tra neuroni assumono dimensioni ridotte sono associate alla perdita di ricordi o dati. Dato che il nostro encefalo è contenuto all’interno della scatola cranica, e può quindi occupare un volume limitato, è chiaro che i fenomeni di crescita e riduzione delle sinapsi devono essere in costante equilibrio, definito omeostasi sinaptica.
L’ipotesi che si è sempre cercata di dimostrare
Da qui, un’ipotesi che molti gruppi di ricerca hanno cercato di dimostrare con esperimenti di laboratorio: per imparare cose nuove, il solo modo è quello di dimenticarne altre, magari non essenziali.
Fino ad ora, però, nessuno era ancora riuscito a verificare con precisione il sottile meccanismo alla base dell’omeostasi sinaptica che, di fatto, rimaneva una teoria. Oggi però sono disponibili dati dal Wisconsin Center for Sleep and Consciousness negli Stati Uniti, dove alcuni ricercatori italiani hanno recentemente portato a termine uno studio su questo argomento.
Lo studio
Per la prima volta, è stato possibile osservare in quale modo il cervello riduca o mantenga le dimensioni delle aree di contatto tra neuroni. Dopo quattro anni e quasi 7.000 sinapsi di topo analizzate, gli scienziati hanno rilevato che, nel corso del riposo notturno, il sistema nervoso interviene sulle nuove connessioni generate durante il giorno, riducendo le dimensioni di alcune. I ricercatori hanno esaminato l’encefalo di roditore prima e dopo il sonno, analizzandone le caratteristiche strutturali mediante sofisticate metodiche di visualizzazione microscopica in 3-D: dopo il riposo notturno, le dimensioni di alcune sinapsi sono apparse ridotte fino al 18%. Da notare, però, che non tutte le connessioni subiscono alterazioni. Il cervello, infatti, ne mantiene inalterate circa il 20%.
Il risultato
Durante il sonno, l’encefalo esegue un vero e proprio fenomeno di “potatura” selettiva, che permette di eliminare alcune informazioni, probabilmente quelle considerate non indispensabili, facendo spazio a quelle nuove. In altre parole, questo processo è simile a quello che avviene quando si cancellano i dati da un dispositivo elettronico, per recuperare spazio di memoria.
Nel futuro
È bene sottolineare che questi risultati sono stati ottenuti sul cervello dei topo: sono quindi indispensabili ulteriori studi per verificare se lo stesso meccanismo è attivo anche nell’uomo. A questo proposito, però, gli scienziati hanno sufficienti motivi per supporre che il cervello umano funzioni in modo analogo, dato che l’attività di neuroni e sinapsi finora è apparsa molto simile in specie diverse. A livello genetico, infatti, le sequenze di DNA che regolano il funzionamento delle cellule nervose hanno una base comune in molte specie animali, tra cui l’uomo e il topo. Naturalmente, le differenze tra cervello umano e di roditore sono molte. Una delle principali è rappresentata dal numero di cellule cerebrali. L’encefalo dell’uomo contiene infatti circa 16 miliardi di neuroni, contro i 14 milioni presenti nei topi.
Le considerazioni
Nonostante siano necessarie altre indagini sperimentali, una conferma empirica sulla validità di questa scoperta anche nella nostra specie è alla portata di tutti: chiunque può notare come, dopo un sonno ristoratore, la nostra mente è attiva e pronta a imparare, mentre attenzione e capacità di memorizzazione sono più lente dopo periodi di veglia prolungata.
Ma in quale modo il cervello sceglie le informazioni da conservare e quelle da eliminare?
Una ricerca della Johns Hopkins University di Baltimora, negli Stati Uniti, identifica alcune proteine che sembrano essere correlate con questo processo, nei roditori. Anche in questo caso siamo a livello sperimentale e ancora lunga è la strada per arrivare a conclusioni interessanti sull’uomo.
Il problema dell’insonnia in Italia
Complessivamente, questi studi aprono dunque diverse interessanti prospettive nelle neuroscienze, per esempio nell’ambito dei disturbi del sonno. In Italia, sette persone su dieci soffrono di insonnia, mentre quattro su dieci hanno difficoltà ad addormentarsi: è il risultato di un sondaggio compiuto su 900 persone dall’Eurodap (Associazione Europea Disturbi da Attacchi di Panico). Utilizzare farmaci contro l’insonnia, però, potrebbe non essere la scelta migliore: si tratta di sostanze che potenzialmente alterano il delicato processo di rimodellamento cerebrale. Una possibile conseguenza è la comparsa di problemi di memoria, spesso osservata in chi assume sostanze di questo tipo per un periodo prolungato.
Nel futuro
Appare quindi evidente che ricerche come queste, aiutandoci a svelare che cosa accade all’interno del nostro cervello durante il riposo, rappresentano un’utile risorsa per la salute e il benessere di gran parte della popolazione.
Dott.ssa Martina Laccisaglia
Centro Studi Comunicazione sul Farmaco, Salute e Società – Università Statale di Milano
Per approfondimenti:
L. de Vivo, et al. Ultrastructural evidence for synaptic scaling across the wake/sleep cycle. Science Feb 2017: Vol. 355, Issue 6324
Graham H. Diering, et al. Homer1a drives homeostatic scaling-down of excitatory synapses during sleep. Science 355 (6324), 511-515. 2017 Feb 02.
Martina Laccisaglia
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