Noi esseri umani dormiamo per più di un quarto della nostra esistenza e questo sta a significare che il sonno svolge una funzione indispensabile alla sopravvivenza.
Sonno e ritmi circadiani
Il sonno è una modalità di funzionamento cerebrale molto complessa, che assolve a funzioni di ripristino ed è strutturata in fasi con caratteristiche specifiche.
Tutte le specie viventi si sono adattate al ritmo incessante di luce e buio che scandisce le ventiquattro ore e hanno sviluppato i “ritmi circadiani”, dei veri e propri orologi biologici interni che regolano i processi biochimici, metabolici e comportamentali in sinergia con il ciclo circadiano di sonno-veglia.
Sonno e cervello
Il sonno assolve ad una funzione biologica vitale quasi esclusivamente per il cervello che, in questa modalità di funzionamento, rispetto a tutti gli altri organi, mostra i cambiamenti più evidenti.
In special modo la corteccia cerebrale, la cui attività elettrica, rispetto alla veglia, subisce delle consistenti e caratteristiche variazioni, evidenziate mediante misurazioni EEG.
Onde elettriche cerebrali e cicli del sonno
L’attività elettrica cerebrale muta a seconda dell’ampiezza e della frequenza delle onde elettriche attive.
L’ampiezza delle onde aumenta con l’abbassamento dello stato di coscienza e questo provoca un abbassamento gradualmente della frequenza.
La veglia attiva è caratterizzata dalle onde beta, a bassa ampiezza e alta frequenza, da 15 Hz in su a seconda dell’intensità dei compiti in cui si è impegnati.
Lo stato di rilassamento è provocato dalle onde alfa che diventano progressivamente più ampie e lente, da 12 a 8 Hz man mano che il rilassamento va verso l’addormentamento.
Gli stadi del sonno
A seconda del tipo di onde elettriche, si possono distinguere 4 stadi del sonno:
Stadio 1
Le onde teta, più lente delle onde alfa, da 7.5 a 3.5 Hz, determinano l’improvviso passaggio allo stadio 1 del sonno, che costituisce il 5% del sonno notturno.
In questo stadio, le palpebre si aprono e si chiudono, i globi oculari ruotano in alto e in basso, poichè rappresenta una fase di transizione tra la veglia-sonnolenza e il sonno vero e proprio.
Stadio 2
Costituisce il 45% del sonno notturno ed è caratterizzato da:
- un incremento dell’ampiezza e un abbassamento della frequenza delle onde teta
- fusi di sonno ossia picchi di onde di 12-16 Hz, della durata di 0,5-1,5 sec., con la funzione di inibire l’accesso di informazioni che interromperebbero il sonno
- complessi K, onde bifasiche che vanno verso l’alto e poi verso il basso, alla velocità di una variazione al minuto, funzionali a inibire l’eccitazione corticale
- poche onde delta
Stadio 3
Costituito dal 20% al 50% di onde delta, che sono le onde più lente e più ampie, da 3.5 Hz in giù.
Lo stadio 4
È prevalentemente costituito da onde delta.
Dallo stadio 4 si torna gradualmente allo stadio 3, poi al 2 fino allo stadio 1.
Quest’ultimo è differente dallo stadio 1 che ha dato avvio al sonno, in quanto qui è prevalente il sonno REM (Rapid Eye Movement), con perdita del tono muscolare a livello di tutto il corpo.
Così si conclude il primo ciclo.
Le caratteristiche dei vari stadi
Durante il sonno notturno, il ciclo si ripete con una media di cinque volte, della durata ciascuno di circa 90 minuti.
Con il progredire della notte si passa sempre più tempo nello stadio 1, rispetto agli altri stadi.
Inoltre, durante la notte si verificano dei brevi momenti di veglia che, di solito, non vengono ricordati al risveglio.
Gli stadi 3 e 4 vengono definiti sonno ad onde lente o SWS (slow wave sleep) poiché caratterizzati da onde lente delta.
Il sonno a onde lente o sonno non-REM
Rappresenta la parte più profonda e più importante del sonno.
Durante lo SWS, in particolare durante stadio 4, tutte le connessioni tra la corteccia e gli organi di senso si interrompono e il cervello è quasi completamente isolato.
Il sonno è talmente profondo che, risvegliare chi sta dormendo in questo stadio, risulta molto più difficile che durante tutti gli altri.
Per il cervello è un momento di riposo, durante il quale si attivano i processi di ripristino delle strutture cerebrali logorate dall’attività della veglia, difatti, le funzioni della corteccia cerebrale risultano più profondamente deteriorate dalla privazione di sonno rispetto a quelle di altre parti del cervello.
Se durante una notte non si dorme a sufficienza. la notte successiva il quarto stadio sarà incrementato rispetto agli altri, al fine di un recupero, soprattutto se in stato di veglia il cervello ha lavorato intensamente.
Sonno non-REM e sistema immunitario
Durante il sonno non-REM, nelle aree frontali e centrali del cervello, il metabolismo (CMR) e il flusso sanguigno (CBF) si riducono del 25%.
In uno stato di inattività il corpo ha una temperatura più bassa e questo espone maggiormente alle infezioni, pertanto durante lo stadio 4 le cellule gliari producono l’interleuchina-1, una citochina che ha la duplice funzione di attivare linfociti e anticorpi e di innalzare la temperatura corporea, affinché il corpo non subisca ipotermia.
Un’elevata stimolazione del cervello in stato di veglia viene controbilanciata da una maggiore quantità di SWS e, quindi, da una maggiore attivazione del sistema immunitario.
In condizioni protratte di isolamento e di scarso interesse verso l’ambiente esterno, come durante gli stati depressivi, si verificano riduzione del SWS, anticipazione e aumento del sonno REM e una maggiore predisposizione alle infezioni.
Il sonno REM
Un quarto del sonno notturno è impegnato dal sonno REM, che consiste in un’elevata attività corticale, analoga a quella della veglia, che viene indicata da un innalzamento del 40% del CBF, rispetto alla veglia, in particolare nelle aree frontali, e si caratterizza per i movimenti rapidi degli occhi, da cui l’acronimo REM.
Al contempo, vi è un innalzamento della soglia sensoriale, che è indice di sonno profondo, e un azzeramento del tono muscolare a livello di tutto il corpo, come nel sonno WSW.
Quindi, si dorme ma il cervello sembra essere sveglio, per questo motivo il sonno REM viene definito anche “sonno paradosso”.
Durante questa fase, vi è un innalzamento della pressione sanguigna corporea, del ritmo respiratorio e irregolarità del ritmo cardiaco, mentre i muscoli striati sono paralizzati, tranne quelli degli arti, che si contraggono fino a produrre movimenti lievi.
La paralisi termina alla fine della fase REM. Se si verifica un risveglio improvviso a causa di un incubo, la paralisi persiste per un breve lasso di tempo.
Il sonno REM è predominante durante la gestazione e nei primi mesi di vita. Il picco si verifica verso il sesto mese di gravidanza, in cui il feto può stare fino a 15 ore al giorno in fase REM .
Il sogno
Il sogno è un’intensa attività mentale, caratterizzata da componenti visuo-allucinatorie con contenuti bizzarri, che è precipua della fase REM, sebbene si riscontri, in minima parte, anche nel sonno non-REM. Inoltre, non tutto il sonno REM è costituito da attività onirica.
Nel sonno non-REM, il sogno ha minori contenuti visuo-percettivi e maggiori contenuti di pensiero, maggiore staticità, cambiamenti di scenario meno frequenti, maggiori riferimenti all’attività quotidiana e collegamenti a riflessioni o preoccupazioni precedenti all’addormentamento, con bassa attivazione emotiva.
Il sogno vero è più bizzarro, vivido e provoca un alto coinvolgimento emotivo.
Attività mentali del sonno interessanti sono anche le immagini ipnagogiche ossia immagini visuo-percettive meno bizzarre rispetto a quelle del sogno, che compaiono durante il dormi-veglia nella fase di addormentamento, e le immagini ipnopompiche che precedono il risveglio.
L’attività mentale del sonno rivela quanto il pensiero sia un fiume inarrestabile e che tutto ciò che pensiamo durante il giorno lo rimescoliamo durante la notte.
La varietà delle modalità di pensiero notturno è funzionale a:
- elaborare le informazioni
- creare connessioni tra il nuovo e il vecchio
- sedimentare gli apprendimenti
- trovare nuove soluzioni a problemi attivi
Sonno REM e memoria
I ricordi sono immagazzinati sotto forma di proteine e, durante il sonno REM, nel cervello, aumenta la sintesi proteica necessaria a tale scopo. Quindi, questo tipo di sonno assume una funzione indispensabile nel consolidamento dei ricordi.
Privazioni di sonno determinano un peggioramento nelle prestazioni mnemoniche.
Perché al risveglio i sogni si dimenticano?
La memoria dei sogni ha breve durata e, di solito, al risveglio si dimenticano. Il ricordo di un sogno resta vivido quando ci si sveglia o si è svegliati durante la produzione del sogno.
Le persone che ricordano facilmente i sogni al risveglio, senza esserne consapevoli, si svegliano diverse volte durante la loro attività onirica.
Dimenticare i sogni al risveglio è segno di un sonno profondo, continuo, indisturbato, rilassato e rigenerante.
Sonno nucleare e sonno opzionale
Il sonno nucleare è quello indispensabile a un buon mantenimento dell’organismo. E’ costituito essenzialmente dallo SWS, in particolare dallo stadio 4, e dal 50% del sonno REM.
Del sonno occupa all’incirca i primi tre cicli, che corrispondono alle prime 4 o 5 ore, dopodiché si avvia la fase opzionale fino al risveglio.
Il sonno opzionale
La definizione di “opzionale” deriva dall’osservazione in via sperimentale della mancanza di sonnolenza diurna o di altri effetti indesiderati, dopo alcune settimane di adattamento all’eliminazione di una consistente porzione di questo tipo di sonno.
È stato anche osservato che, se una notte si dorme meno ore del consueto, la notte successiva il sonno nucleare si allunga a discapito di quello opzionale.
Dunque, possiamo cavarcela abbastanza bene con circa 4 ore di sonno per alcune notti, possiamo anche adattarci, senza gravi conseguenze, ad una notte insonne.
Di contro, un sonno frequentemente disturbato provoca uno stato di sonnolenza considerevole durante il giorno seguente.
Un altro indice del sonno opzionale è che in questa fase i risvegli parziali o anche completi sono più frequenti.
Il sonno opzionale non è tempo sprecato, bensì una possibilità di riposo dai fattori di stress della vita quotidiana, non fruibile in altri momenti delle ore di veglia. Pertanto, più energie si spendono da svegli e meglio è dormire bene e a lungo.
Tuttavia, avere l’abitudine di dormire per più di 8 ore a notte è un segnale di malessere, poiché l’ipersonnia può essere sintomatica di un rifiuto dello stare in contatto con il mondo esterno, in quanto fonte di eccessivo stress e disagio.
La siesta pomeridiana
L’orologio interno di sonno-veglia è predisposto per due sonni al giorno, uno lungo notturno e uno breve nel pomeriggio in fase postprandiale e questo spiega perché molte persone, soprattutto quelle che vivono nei paesi caldi, hanno l’abitudine di dormire il pomeriggio e tendono a dormire meno ore durante la notte, poiché la siesta completa il fabbisogno quotidiano di sonno.
Questo sonno è costituito principalmente da attività REM, quindi è parte del sonno opzionale.
In nord Europa vi è una tendenza culturale contraria a questa abitudine, anche se viene comunemente sperimentata la sonnolenza postprandiale.
Recupero fisico e sonno
Il sonno, come abbiamo visto finora, svolge una fondamentale funzione biologica di ripristino cerebrale, ma non si può dire lo stesso per il corpo, che invece ha bisogno, per tale scopo, di cibo e riposo.
Mentre si dorme si è a digiuno, quindi il recupero fisico dell’organismo avviene prevalentemente durante la veglia dopo un pasto, che consente di reintegrare nei tessuti gli aminoacidi assimilati.
La sintesi proteica, base del metabolismo, ha bisogno di energia per funzionare. Quando dormiamo, il metabolismo diminuisce di circa il 25% rispetto alla veglia rilassata.
Modificazioni ormonali durante il sonno
Le prime tre ore di sonno si verifica un innalzamento della secrezione dell’ormone della crescita (GH), che decade durante la privazione di sonno.
Il GH stimola l’utilizzo dei grassi per la produzione di energia, così da risparmiare le proteine, la cui sintesi durante il sonno è molto bassa. In mancanza dell’apporto energetico dei grassi durante il sonno, le proteine verrebbero demolite, con un danno notevole per l’organismo.
Durante le prime tre ore di sonno si verifica anche un considerevole incremento della secrezione della prolattina che rallenta l’eliminazione di acqua per via renale.
Questa architettura biologica è fondamentale a far sì che sia preservata la funzione di ripristino cerebrale durante il sonno.
La privazione del sonno
Da quanto descritto finora, risulta evidente che sia il cervello l’organo più colpito dalla privazione del sonno.
Quando una notte non si dorme a sufficienza, la notte successiva si recupera un terzo del sonno perduto, di cui viene compensato lo stadio 4, fondamentale al ripristino cerebrale, e metà del sonno REM, quindi viene recuperato il sonno nucleare.
Se per poche notti consecutive si dorme solo 4 o 5 ore, durante la veglia non si riscontra una diminuzione delle prestazioni mentali.
Una prolungata carenza di sonno nucleare determina affaticamento nell’analisi critica degli stimoli in arrivo e nell’elaborazione delle risposte adeguate, oltre a provocare l’insorgenza di allucinazioni.
La mancanza di sonno determina logorio cerebrale che, a sua volta, provoca sonnolenza persistente, come tentativo fallace di recupero.
Il cervello non può mai riposare veramente in stato di veglia, neanche durante uno stato di profondo rilassamento, perché resta vigile, pronto a rispondere agli stimoli.
Solo il totale isolamento determinato dal sonno profondo consente al cervello di riposare.
La corteccia cerebrale
La parte del cervello soggetta al ripristino del sonno è la corteccia cerebrale, deputata al processamento delle funzioni superiori del pensiero.
Le strutture sottocorticali che controllano le funzioni vitali necessarie alla sopravvivenza, come il respiro e il battito cardiaco, non possono mai interrompersi, neanche durante il sonno.
Alcune conseguenze
Fatta eccezione per il cervello, in particolare per la corteccia cerebrale, la privazione di sonno è sorprendentemente priva di conseguenze per il resto del corpo, sebbene si possano osservare alcune modificazioni significative:
- abbassamento della temperatura corporea associata ad una maggiore sensazione di freddo
- aumento di sbadigli e sospiri, che possono provocare irregolarità del ritmo cardiaco
- aumento del cortisolo che deprime il sistema immunitario
- aumentata sensibilità al dolore
- tendenza alle allucinazioni
Quante ore bisogna dormire?
Le persone che dormono 7 o 8 ore per notte possono facilmente adattarsi a dormire circa 5 ore e mezza o 6, poiché sia garantito il sonno nucleare, anche se a spese del sonno opzionale.
E’ idea comune che sia sano dormire 8 ore, ma in realtà questa risulta essere un’idea errata.
Fonti
- James Horne “Perchè dormiamo”. Astrolabio Editore, 1993
- John P.J. Pinel “Biopsicologia”. EdiSES, 1992