Contrariamente alla teoria scientifica più diffusa, la capacità del cervello di liberarsi dalle tossine potrebbe addirittura ridursi durante il sonno. Negli ultimi dieci anni, la spiegazione principale del motivo per cui dormiamo è stata che esso fornisce al cervello l’opportunità di eliminare le tossine. Tuttavia, un nuovo studio condotto da scienziati del UK Dementia Research Institute (UK DRI) dell’Imperial College di Londra indica che questo potrebbe non essere vero.
Secondo i ricercatori, le ultime scoperte sono sorprendenti e ora è necessario ulteriore lavoro per capire esattamente cosa sta succedendo e perché. Il loro lavoro è pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience .
Il cervello elimina tossine durante il sonno?
Misurando l’eliminazione delle tossine e il movimento del fluido nel cervello dei topi, hanno dimostrato che esso veniva notevolmente ridotto durante il riposo e sotto anestesia.
I ricercatori hanno utilizzato un colorante fluorescente , osservando la velocità con cui il colorante si spostava da un’area del cervello a un’altra e veniva eliminato dal cervello. Ciò ha permesso loro di misurare direttamente il tasso di eliminazione del colorante dal cervello. Hanno scoperto che la clearance del colorante era ridotta di circa il 30% nei topi addormentati e del 50% nei topi sotto anestesia, rispetto ai topi tenuti svegli.
Prima di questo, la teoria principale era che il sonno migliora l’eliminazione delle tossine dal cervello, che avviene attraverso il sistema glinfatico (un meccanismo che elimina i rifiuti dal sistema nervoso centrale). Tuttavia, ciò non è mai stato confermato in modo definitivo e studi precedenti si basavano su mezzi indiretti per misurare il flusso di fluido attraverso il cervello.
Il professor Nick Franks, professore di biofisica e anestesia all’Imperial College di Londra e co-responsabile dello studio, ha dichiarato: “Il campo è stato così concentrato sull’idea dell’eliminazione come uno dei motivi principali per cui dormiamo, che siamo rimasti molto sorpresi”. per osservare il contrario nei nostri risultati abbiamo scoperto che il tasso di eliminazione del colorante dal cervello era significativamente ridotto negli animali addormentati o sotto anestesia.
“Al momento non sappiamo che cosa rallenti la rimozione delle molecole dal cervello in questi stati. Il prossimo passo nella nostra ricerca sarà cercare di capire perché ciò avviene”.
La dimensione delle molecole può influenzare la velocità con cui si muovono attraverso il cervello e alcuni composti vengono eliminati attraverso sistemi diversi. Pertanto, la misura in cui i risultati sono generalizzabili non è ancora confermata.
Il professor Bill Wisden, direttore del centro ad interim del Dementia Research Institute del Regno Unito presso l’Imperial, e co-responsabile dello studio, ha spiegato: “Sebbene abbiamo dimostrato che l’eliminazione delle tossine potrebbe non essere una delle ragioni principali per cui dormiamo, non si può contestare che dormire bene sia importante.
“Il riposo notturno interrotto è un sintomo comune sperimentato dalle persone che vivono con demenza , tuttavia non sappiamo ancora se questa sia una conseguenza o un fattore trainante nella progressione della malattia . Può darsi che avere un buon sonno aiuti a ridurre il rischio di demenza per ragioni altro che eliminare le tossine.
“L’altro lato del nostro studio è che abbiamo dimostrato che la pulizia del cervello è altamente efficiente durante lo stato di veglia. In generale, essere svegli, attivi e fare esercizio può pulire in modo più efficiente il cervello dalle tossine.”
Successivamente, i ricercatori mirano a scoprire in che modo dormire bene riduce l’eliminazione delle tossine dal cervello nei topi e ad esplorare se i loro risultati sono applicabili agli esseri umani.
Il sonno ripristina le connessioni cerebrali
Durante il riposo notturno, il cervello indebolisce le nuove connessioni tra i neuroni che erano state forgiate durante la veglia, ma solo durante la prima metà della notte di riposo, secondo un nuovo studio sui pesci condotto da scienziati dell’UCL.
I ricercatori affermano che i loro risultati, pubblicati su Nature , forniscono informazioni sul ruolo del dormire bene, ma lasciano ancora una domanda aperta su quale funzione svolga la seconda metà del riposo notturno.
I ricercatori affermano che lo studio supporta l’ipotesi dell’omeostasi sinaptica, una teoria chiave sullo scopo del sonno che propone che il sonno agisca come un reset per il cervello.
L’autore principale, il professor Jason Rihel (UCL Cell & Developmental Biology), ha dichiarato: “Quando siamo svegli, le connessioni tra le cellule cerebrali diventano più forti e complesse. Se questa attività dovesse continuare senza sosta, sarebbe energeticamente insostenibile. Troppe connessioni attive tra le cellule cerebrali potrebbero impedire la creazione di nuove connessioni il giorno successivo.
“Anche se la funzione del sonno rimane misteriosa, potrebbe servire come periodo ‘off-line’ in cui tali connessioni possono essere indebolite nel cervello, in preparazione per imparare cose nuove il giorno successivo.”
Per lo studio, gli scienziati hanno utilizzato pesci zebra otticamente traslucidi, con geni che consentono di visualizzare facilmente le sinapsi (strutture che comunicano tra le cellule cerebrali). Il gruppo di ricerca ha monitorato i pesci durante diversi cicli sonno-veglia.
I ricercatori hanno scoperto che le cellule cerebrali acquisiscono più connessioni durante le ore di veglia e poi le perdono durante il sonno. Hanno scoperto che ciò dipendeva da quanta pressione del sonno (bisogno di sonno) l’animale aveva accumulato prima di poter riposare; se gli scienziati privavano il pesce del sonno per qualche ora in più, le connessioni continuavano ad aumentare finché l’animale non riusciva a dormire.
Il professor Rihel ha aggiunto: “Se i modelli che abbiamo osservato sono veri negli esseri umani, i nostri risultati suggeriscono che questo rimodellamento delle sinapsi potrebbe essere meno efficace durante un pisolino di mezzogiorno, quando la pressione del sonno è ancora bassa, piuttosto che di notte, quando abbiamo davvero bisogno di dormire.” il sonno.”
I ricercatori hanno anche scoperto che questi riarrangiamenti delle connessioni tra i neuroni avvenivano soprattutto nella prima metà del sonno notturno dell’animale. Ciò rispecchia il modello dell’attività a onde lente, che fa parte del ciclo del sonno ed è più forte all’inizio della notte.
La prima autrice, la dottoressa Anya Suppermpool (UCL Cell & Developmental Biology e UCL Ear Institute), ha dichiarato: “I nostri risultati aggiungono peso alla teoria secondo cui il sonno serve a smorzare le connessioni all’interno del cervello, preparandosi per un ulteriore apprendimento e nuove connessioni il giorno successivo. Ma il nostro studio non ci dice nulla di ciò che accade nella seconda metà della notte.
“Ci sono altre teorie secondo cui il sonno è un momento per l’eliminazione dei rifiuti nel cervello o per la riparazione delle cellule danneggiate, forse altre funzioni entrano in gioco nella seconda metà della notte.”
La privazione del sonno influisce sulle prestazioni cognitive
Chiunque abbia mai dormito male o non abbia dormito affatto una notte sa quanto la mancanza di sonno possa influenzare la concentrazione il giorno successivo. I ricercatori del Centro di ricerca Leibniz per l’ambiente di lavoro e i fattori umani hanno studiato in che modo esattamente la privazione del sonno influisce sulle prestazioni cerebrali.
I risultati mostrano che non solo l’attivazione cerebrale, ma anche l’alterazione delle connessioni tra i neuroni è influenzata dalla privazione del sonno. Entrambi hanno un effetto significativo sulle prestazioni della memoria e sulla memoria di lavoro.
Un sonno sufficiente è essenziale per prestazioni diurne ottimali. La mancanza di sonno non compromette solo l’attenzione, ma anche la memoria e i processi di apprendimento. Per codificare nuovi contenuti della memoria, le connessioni tra i neuroni nel cervello vengono rafforzate o indebolite durante la veglia. Questo processo è chiamato neuroplasticità. Durante il sonno, le connessioni rilevanti si rafforzano ulteriormente, mentre quelle irrilevanti si indeboliscono.
In caso di privazione del sonno, questo indebolimento delle connessioni irrilevanti non avviene. L’eccitabilità corticale rimane aumentata, il che porta ad una ridotta trasmissione del segnale. Nuovi stimoli e informazioni esterni possono quindi essere elaborati solo male o non essere elaborati affatto e l’apprendimento diventa più difficile. Questa maggiore eccitabilità corticale disturba la neuroplasticità. Ciò significa che l’iperattività cerebrale rende più difficile per i neuroni modellare le connessioni.
Esiste tuttavia una differenza tra la privazione completa del sonno e il lavoro contro le fasi di sonno e veglia personali (cronotipo). In quest’ultimo, l’eccitabilità e la neuroplasticità cerebrale sono ridotte durante le ore non ottimali della giornata. Nella privazione del sonno, tuttavia, l’eccitabilità aumenta. Soprattutto nelle attività impegnative, lavorare secondo il proprio cronotipo può migliorare la prestazione lavorativa.
Poiché la plasticità e l’eccitabilità del cervello dipendono dal sonno, esso potrebbe svolgere un ruolo nella prevenzione delle malattie con deficit cognitivi. Esempi di tali malattie sono il morbo di Alzheimer, che spesso è accompagnato da disturbi del sonno, e la depressione maggiore.
Con la depressione l’attività cerebrale e la neuroplasticità si riducono, e questo potrebbe essere contrastato dalla privazione del sonno, un trattamento antidepressivo ben introdotto.
