Sonno e cervello: quali aree cerebrali determinano il sonno

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Il talamo e l’ipotalamo svolgono una funzione importante nella gestione del ciclo sonno-veglia, ma ci sono anche molte altre aree del cervello che lavorano durante il sonno: la ghiandola pineale, il prosencefalo basale, il mesencefalo, il tronco encefalico, l’amigdala e la corteccia cerebrale, ecc. Ciò è un’ulteriore prova della complessità di questo sistema.
Nell’articolo vedremo infine come il sonno sia importante per la memoria e la salute del cervello.

Talamo e ipotalamo: il loro ruolo nel sonno

Il TALAMO, anzi, i talami, perché sono due strutture collocate bilateralmente al centro della testa, regolano l’alternarsi della veglia e del sonno a livello cerebrale, e sono definibili come le ‘porte della coscienza’; infatti durante la veglia hanno il compito di trasmettere alle varie parti della corteccia cerebrale i segnali che arrivano dai nostri sensi, attivando così la coscienza. Durante il sonno invece i talami chiudono le porte ai segnali esterni, interrompendo la comunicazione, così la corteccia non può più ricevere i messaggi dalla periferia.
Durante il sonno REM, il talamo ritorna attivo, inviando alla corteccia immagini, suoni e altre sensazioni che riempiono i nostri sogni.

L’ IPOTALAMO è una struttura delle dimensioni di una nocciolina nel profondo del cervello; contiene gruppi di cellule nervose che agiscono come centri di controllo che influenzano il sonno e l’eccitazione.

Constantin Von Economo, un neurologo viennese, nel 1918, facendo autopsie a pazienti deceduti per encefalite letargica, aveva individuato lesioni dell’ipotalamo posteriore nei pazienti che prima di morire avevano manifestato letargia, mentre aveva riscontrato lesioni nell’ipotalamo anteriore in quelli che non riuscivano a prendere sonno. Perciò aveva dedotto che ci fosse un centro del sonno nell’ipotalamo anteriore, e un centro della veglia nell’ipotalamo posteriore.
Oggi sappiamo che non è proprio così, perché ci sono neuroni attivi durante la veglia indipendentemente dall’area cerebrale in cui si trovano, però questa intuizione di Von Economo, seppure grossolana, ha un certo fondamento.

SEDE DI CONCENTRAZIONE DEI NEURONI COINVOLTI NEL MANTENIMENTO:

Della veglia: ipotalamo posteriore, area ipotalamica laterale, proencefalo basale, tegmento pontino orale e mesencefalo centrale, nuclei del rafe dorsale, ecc.
Del sonno: regione ipotalamo anteriore-preottica, formazione reticolare dorsolaterale midollare, ecc.

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Nell’ipotalamo ci sono in particolare 2 strutture che svolgono un ruolo importante per l’avvio del sonno, perché, basandosi su luce e temperatura, partecipano ai ritmi circadiani:

Nucleo soprachiasmatico: è una specie di ‘grande orologio’ che presiede ai nostri ritmi circadiani; quando cala la luce, fa sì che l’epifisi (ghiandola pineale) inizi a produrre melatonina; quando invece c’è la luce, fa sì che l’epifisi non la produca più.
Area preottica: quando si avvicina il momento del sonno, l’area preottica dell’ipotalamo ordina un aumento di flusso sanguigno alle estremità, con una dilatazione vascolare che aumenta la dispersione del calore e diminuisce la temperatura corporea.

Altre aree cerebrali importanti nel ciclo del sonno

Tronco encefalico, si trova alla base del cervello ed è la più antica regione cerebrale; regola il decorso del sonno, supportato da alcuni ormoni come la melatonina.
Comunica con l’ipotalamo per controllare le transizioni tra veglia e sonno.
Il tronco encefalico comprende strutture chiamate ponte, midollo e mesencefalo. Le cellule che promuovono il sonno all’interno dell’ipotalamo e del tronco cerebrale producono una sostanza chimica chiamata GABA, che agisce riducendo l’attività dei centri di eccitazione nell’ipotalamo e nel tronco cerebrale .
Inoltre il tronco encefalico (in particolare il ponte e il midollo) svolge un ruolo speciale nel sonno REM; invia segnali per rilassare i muscoli essenziali per la postura del corpo e i movimenti degli arti, in modo da non mettere in atto i nostri sogni.

Formazione reticolare ascendente: struttura che si trova nel tronco dell’encefalo e che ha la funzione di tenerci svegli. Aiuta anche a stare concentrati su determinati stimoli.

Ponte: importante per regolare i tempi del sonno e anche per il controllo dell’attenzione.

Ippocampo: sede in cui si formano i ricordi; regno dell’apprendimento e della memoria. Si attiva durante il sonno, quando i sogni ripercorrono dei ricordi.

Amigdala: area cerebrale a forma di mandorla, deputata all’elaborazione delle emozioni e dei comportamenti. I sogni la attivano quando, ad esempio, si provano emozioni forti (paura, gioia).

Corteccia prefrontale dorso-laterale: sede dei processi decisionali e motivazionali che facilita l’adattamento a situazioni nuove. È la parte più razionale del cervello. Durante il sonno si inattiva, per questo motivo nei sogni accadono spesso cose poco plausibili, confuse e senza senso. Nel caso dei sogni lucidi, la corteccia prefrontale rimane attiva: per questo motivo si rimane coscienti nel sogno. La corteccia prefrontale ha bisogno di riposarsi nel sonno, perché il suo lavoro è molto impegnativo durante la veglia. Soffre molto per la carenza dl sonno

Il sonno mantiene in salute il cervello e la memoria

Il sonno è molto importante per la memoria perché aiuta il cervello a memorizzare le informazioni apprese durante il giorno. Prima di un’interrogazione è importante dormire: si attuano meglio anche le connessioni a livello cerebrale, per cui le informazioni nuove vengono connesse a quanto già si sa.

Il neuroscienziato Giulio Tononi ha dimostrato che durante il giorno, mentre svolgiamo attività e impariamo cose nuove, le sinapsi si riempiono di proteine; poi durante il sonno si svuotano, si ripuliscono, in modo da poter iniziare la giornata senza andare in sovraccarico, senza sentirci confusi, e senza andare incontro al rischio di allucinazioni.

Come fa il cervello ad eliminare le proteine? Nel cervello non esistono vasi linfatici, come nei muscoli e nel fegato, deputati a spazzarli via. Michel Nedergaard ha scoperto che nello spazio tra le arterie e le cellule di glia c’è un flusso pulsante che attraversa il tessuto; i rifiuti proteici, la beta amiloide e la TAU (che se si accumulano possono causare l’Alzheimer) vengono rimossi. E ciò avviene soprattutto di notte: il fluido aumenta quando noi dormiamo, specialmente nel sonno ad onde lente. Il sonno fa quindi la funzione di ‘spazzino’ per il cervello, perché lo aiuta ad eliminare questi rifiuti dannosi.
Dopo una sola notte di privazione del solo sonno a onde lente, si è visto che la beta amiloide è presente più del doppio. Si va ad accumulare nell’ippocampo (responsabile della memoria) e nel talamo (il centro che ci tiene svegli). Dopo una settimana, aumentano sia la beta che la TAU.

Se stiamo svegli più giorni, c’è un accumulo di proteina tale che ogni informazione che arriva non è più elaborabile in modo adeguato e cominciamo ad avere distorsioni della percezione. Durante il giorno c’è questo traffico di proteine, ma durante il sonno la sinapsi ritorna com’era all’inizio della giornata. Questa si chiama omeostasi sinaptica.