Ogni notte, mentre dormiamo, passiamo tra due stati di sonno molto diversi. Quando ci addormentiamo, entriamo nel sonno non-rapido (non-REM) dove il nostro respiro è lento e regolare e il movimento dei nostri arti o degli occhi è minimo. Circa 90 minuti dopo, invece, entriamo nel sonno REM (rapid eye movement). Questo è uno stato paradossale in cui il nostro respiro diventa veloce e irregolare, i nostri arti si contraggono e i nostri occhi si muovono rapidamente. Nel sonno REM, il nostro cervello è molto attivo, ma siamo anche paralizzati e perdiamo la capacità di termoregolazione o di mantenere la nostra temperatura corporea costante. “Questa perdita di termoregolazione nel sonno REM è uno degli aspetti più particolari del sonno, in particolare perché abbiamo meccanismi finemente sintonizzati che controllano la nostra temperatura corporea durante la veglia o nel sonno non-REM”, dice Markus Schmidt del Dipartimento per la Ricerca BioMedica (DBMR) dell’Università di Berna, e il Dipartimento di Neurologia, Inselspital, Ospedale Universitario di Berna. Da un lato, i risultati confermano un’ipotesi proposta in precedenza da Schmidt, autore senior dello studio, e dall’altro rappresentano una svolta per la medicina del sonno. L’articolo è stato pubblicato su Current Biology ed evidenziato dai redattori con un commento.
Un meccanismo di controllo che risparmia energia
La necessità di mantenere una temperatura corporea costante è la nostra funzione biologica più costosa. Ansimare, pilotare, sudare o rabbrividire sono tutte reazioni del corpo che consumano energia. Nella sua ipotesi, Markus Schmidt ha suggerito che il sonno REM è una strategia comportamentale che sposta le risorse energetiche dalla costosa difesa termoregolatoria verso, invece, il cervello per migliorare molte funzioni cerebrali. Secondo questa ipotesi di allocazione energetica del sonno, i mammiferi hanno evoluto meccanismi per aumentare il sonno REM quando la necessità di difendere la nostra temperatura corporea è ridotta al minimo o, piuttosto, per sacrificare il sonno REM quando abbiamo freddo. “La mia ipotesi prevede che dovremmo avere meccanismi neurali per modulare dinamicamente l’espressione del sonno REM in funzione della nostra temperatura ambiente”, dice Schmidt. I neuroscienziati del DBMR dell’Università di Berna e del dipartimento di neurologia dell’Inselspital, l’ospedale universitario di Berna, hanno ora confermato la sua ipotesi e trovato neuroni nell’ipotalamo che aumentano specificamente il sonno REM quando la temperatura della stanza è “giusta”.”
Neuroni che promuovono il sonno REM
I ricercatori hanno scoperto che una piccola popolazione di neuroni all’interno dell’ipotalamo, chiamati neuroni dell’ormone melanina-concentrante (MCH), svolgono un ruolo critico nel modo in cui moduliamo l’espressione del sonno REM in funzione della temperatura ambientale (o della stanza). I ricercatori hanno dimostrato che i topi aumentano dinamicamente il sonno REM quando la temperatura della stanza è riscaldata all’estremità superiore della loro zona di comfort, simile a ciò che è stato dimostrato per il sonno umano. Tuttavia, i topi geneticamente modificati privi del recettore per MCH non sono più in grado di aumentare il sonno REM durante il riscaldamento, come se fossero ciechi alla temperatura di riscaldamento. Gli autori hanno usato la tecnica optogenetica per accendere o spegnere specificamente i neuroni MCH usando una luce laser bloccata nel tempo ai periodi di riscaldamento della temperatura. Il loro lavoro conferma la necessità del sistema MCH di aumentare il sonno REM quando la necessità di controllo della temperatura corporea è ridotta al minimo.
Passo avanti per la medicina del sonno
È la prima volta che un’area del cervello è stata trovata per controllare il sonno REM in funzione della temperatura ambiente. “La nostra scoperta di questi neuroni ha importanti implicazioni per il controllo del sonno REM”, dice Schmidt. “Mostra che la quantità e la tempistica del sonno REM sono finemente sintonizzati con il nostro ambiente immediato quando non abbiamo bisogno di termoregolare”. Conferma anche come il sonno dei sogni e la perdita di termoregolazione siano strettamente integrati.”
Il sonno REM è noto per svolgere un ruolo importante in molte funzioni cerebrali come il consolidamento della memoria. Il sonno REM comprende circa un quarto del nostro tempo totale di sonno. “Questi nuovi dati suggeriscono che la funzione del sonno REM è quella di attivare importanti funzioni cerebrali proprio nei momenti in cui non abbiamo bisogno di spendere energia per la termoregolazione, ottimizzando così l’uso delle risorse energetiche”, dice Schmidt.