Ciclo sonno-veglia
Sonno
Il sonno è un comportamento caratterizzato da una ridotta
sensibilità agli stimoli sensoriali, riduzione dell’attività motoria,
presenza di posture specifiche e pronta reversibilità (diverso da
ibernazione, letargo, coma)
Il sonno è una necessità primaria,
come alimentarsi e respirare.
L’uomo dorme per circa 1/3 della sua vita
Il sonno esiste in tutti gli esseri viventi in forma più o meno evoluta
Senza sonno si morirebbe
COMPORTAMENTO - LINGUAGGIO
COSCIENZA:
VEGLIA:
Nitida
Immediata
SONNO:
Soppressa
Modificata
(sogni)
UOMO
AMBIENTE
-Continuativo
-Propositivo
-Coordinato
-Ricordi
Attenzione
Pensiero
EEG o fMRI per valutare la correlazione tra funzioni cerebrali e lo stato
di coscienza
POLISONNOGRAFIA
Si monitorizzano simultaneamente:
EEG (attività cerebrale)
ECG (attività cardiaca)
EMG (modificazioni toniche e fasiche dell’attività muscolare che
accompagnano i cambiamenti durante le fasi del sonno)
EOG (movimenti oculari rapidi associati con la veglia e il sonno REM
e i movimenti oculari lenti dello stadio 1 del sonno)
POLISONNOGRAFIA
Intorno al 1950, Aserinsky e Kleitman scoprirono la
fase REM del sonno. Oggi sappiamo che esistono 2
fasi distinte del sonno: non-REM e REM
Alcuni anni più tardi, 1968, Rechtschaffen e Kales
inventarono la polisonnografia
Il termine ‘polisonnografia’ fu introdotto da Holland e
colleghi, 1974
Tutto quello che oggi si conosce sul sonno è
stato scoperto grazie a particolari esami
basati sul monitoraggio delle onde
cerebrali, sull'elettroencefalogramma che
registra l'attività elettrica del cervello,
attraverso l'elettroculografia che registra i
movimenti oculari e con l'elettromiografia
che rileva i movimenti muscolari.
Evidenze
comportamentali,
vegetative e dell’EEG
indicano che il sonno è un
processo disomogeneo
Durante il sonno l’EEG
mostra pattern di attività
ripetuti ciclicamente 4-5
volte ogni notte. Ogni ciclo
dura ca. 90’ (ritmo
ultradiano): il tracciato si
sincronizza (sonno nonREM) a cui segue rapida
desincronizzazione (sonno
REM o paradosso ???)
Un modo per definire lo stato di vigilanza è studiare le caratteristiche dell’attività elettrica
generata dai neuroni corticali.
La normale attività cerebrale crea delle piccole differenze di potenziale elettrico che, benché
attenuate, risultano ancora misurabili sulla superficie del cuoio capelluto. Il loro ordine di
grandezza è delle decine di mV. Esse oscillano in continuazione, creando il fenomeno delle
"onde cerebrali".
Un tipico esempio di tracciato EEG è il seguente (soggetto in riposo con occhi aperti):
Il tracciato è piuttosto disordinato, ma in esso si possono distinguere 4 tipi di onde cerebrali,
classificate in base alla frequenza (num. di oscillazioni/sec).
onde beta, caratteristiche dello stato di veglia vigile e tono muscolare medio alto, rapide ed irregolari, a basso voltaggio e alta
frequenza
onde alfa, caratteristiche degli stati di rilassamento e meditazione a occhi chiusi, di media ampiezza e alta frequenza;
onde delta, caratteristiche dello stato di sonno, ampie e a bassa frequenza.
Ciclo del sonno
Gli studiosi hanno evidenziato che il sonno non è uguale per tutta la sua
durata ma è caratterizzato dalla presenza di 2 fasi principali:
• la fase non-REM
• la fase REM
Fase NREM
Architettura del Sonno
Sonno non-REM
Il sonno non-REM (NREM) costituisce circa il 75%
del tempo totale di sonno.
Sulla base dell’EEG è suddiviso in 4 stadi (S1-S4):
• stadio I: riduzione delle onde α a valori
inferiori al 50% rispetto alla veglia, presenza di
onde
• stadio II: onde e d
• stadi III e IV: onde ‘lente’
Addormentamento
Veglia tranquilla o stadio 0
Onde a bassa ampiezza e alta frequenza, denotanti la veglia, che verranno
interrotte dalle cosiddette onde a più ampie e più lente.
Stadio 1 Stadio di transizione
Scompare l’attività a e il tracciato EEG è dominato da onde a basso voltaggio e frequenza mista (3-7 Hz), con
predominanza di attività (3-7 cicli/sec). I movimenti oculari rallentano e il tono muscolare si riduce. La
capacità di rispondere a stimoli sensoriali è ridotta, ma un soggetto risvegliato in questa fase di sonno spesso
è convinto di non essersi mai addormentato. L’attività motoria può persistere e a volte si manifestano
improvvise contrazioni muscolari, accompagnate da sensazioni di cadere nel vuoto e da immagini di tipo
onirico. Dura circa 5-10’.
Stadio 2 Stadio di transizione. Inizio sonno NREM
Progressiva sincronizzazione dell’EEG. Caratterizzato sul tracciato EEG dai complessi K e dai fusi
del sonno. I complessi K sono caratterizzati da una fase rapida negativa con fronte di risalita
altrettanto rapido, seguito da una fase positiva con declino più lento. I fusi del sonno sono dei
treni di onde con frequenza di 12-16 Hz e della durata di 0,5-1,5 secondi. Entrambi perdurano
per tutta la durata del sonno NREM. I movimenti oculari e il tono muscolare sono ridotti. La
soglia per il risveglio è nettamente aumentata. Spesso si fanno dei brevi sogni in questa fase.
Dura 15’.
Stadio 3 Sonno a onde lente o sonno profondo (NREM)
Il tracciato EEG è dominato da onde d di grande ampiezza (>75mV) e bassa
frequenza (0.5-2 Hz). In questa fase le onde d occupano il 30-40% della potenza
spettrale del tracciato EEG. Il tono muscolare è lievemente ridotto e i movimenti
degli occhi restano praticamente assenti.
Stadio 4 Sonno a onde lente o sonno profondo (NREM)
Il tracciato EEG è ancora dominato da onde d molto ampiezza e di bassa frequenza
(<4 Hz). In questa fase le onde d occupano più del 50% della potenza spettrale del
tracciato EEG. I movimenti oculari sono totalmente assenti. Il risveglio improvviso è
accompagnato da una certa confusione e l’attività onirica è ridotta o assente. La
durata degli stadi 3 e 4 è complessivamente di circa 50’.
L’attività mentale è meno visiva dell’attività onirica. È più concettuale e plausibile,
come un’estensione dei pensieri del tempo di veglia attinenti a eventi quotidiani, ma
è meno rpobabile che venga rievocata. La principale eccezione sono gli incubi che si
producono negli stadi 3 e 4.
Addormentamento
Fase di progressivo distaccamento dall’ambiente circostante.
Stadio 1
L'attività celebrale rallenta e le onde alfa dell'elettroencefalogramma, che sono
tipiche dello stato di veglia in rilassamento ad occhi chiusi, vengono sostituite da
ondulazioni abbastanza regolari.
Stadio 2 - "SONNO LEGGERO"
In questo stadio prevalgono le onde con brevi esplosioni di attività celebrale.
Stadio 3 - "SONNO PROFONDO"
Le onde cerebrali diventano lente e grandi. E' il primo sonno vero e dura circa la
metà del tempo totale del sonno.
Stadio 4 - "SONNO PROFONDO EFFETTIVO"
E' quello del sonno più profondo, quando il nostro organismo si rigenera. Le onde
corrispondenti all'attività cerebrale di questo momento sono piuttosto lente.
Un giovane adulto arriva al sonno REM più o meno 90 minuti dopo
l'addormentamento; questa fase, che si ripete all'incirca ogni 2 ore, dura
sempre un po' di più fino ad arrivare al momento più lungo che precede il
risveglio. Un ciclo di sonno contiene un alternarsi di sonno desincronizzato
REM (fino a 20-30 minuti) e di sonno sincronizzato o NREM. Considerando
un sonno di circa 8 ore, si attuano circa 4 o 5 periodi di sonno REM. I cicli
sono estremamente regolari, probabilmente comandati da un meccanismo
nervoso interno.
ciclo all’inizio del sonno
ciclo alla fine del sonno
Sonno
REM
o
paradossale
Architettura del Sonno
Rapid Eye Movement
Sonno REM
Sulla base dell’EEG è suddiviso in 2 stadi (tonico e fasico) caratterizzati da onde a basso
voltaggio frammiste a onde
Il sonno è costituito da 4-6 cicli di sonni non-REM e REM
Terminato lo stadio 4, il sonno NREM torna ad alleggerirsi e si ritorna allo stadio 2, per poi
lasciare spazio alla fase REM, che ha una durata di circa 20’
Nel corso della notte diminuiscono progressivamente le fasi di sonno profondo e aumentano
di durata e di intensità le fasi REM.
Il sonno REM costituisce circa il 25% del tempo totale di sonno
Le fasi di sonno REM sono caratterizzate da sogni intensi e da movimenti oculari ritmici e
rapidi.
Il sonno REM é caratterizzato dal ritorno ad una attività EEG rapida e desincronizzata, ad
alte frequenze, che ricorda lo stato di veglia, con perdita completa del tono muscolare
assiale (antigravitario) e rapidi movimenti oculari
Caratteristiche del REM
Desincronizzato (per i profili del tracciato EEG)
Rapidi movimenti oculari (REMs = Rapid Eye Movements)
Impossibilità di evocare riflessi tendinei (inibizione massiva dei
motoneuroni a)
Caduta PA (fasi ipertensive)
Aumentano frequenza cardiaca e respiratoria (irregolari)
Aumenta ossigenazione cervello e consumo glucosio
Flusso sanguigno ai genitali (valutazione impotenza)
Discreta vigilanza al risveglio
Intensa attività onirica
La durata del sonno REM è massima nel neonato e si riduce
progressivamente con l’età
Stadio REM
Il tracciato EEG è dominato da onde b ad alta frequenza (desincronizzazione
corticale), da una regolare attività , eventi di discreta ampiezza (circa 200mV) che
sono poi trasmessi fino alla corteccia visiva primaria.
Ontogenesi del sonno
Maturazione SNC
Al sonno polifasico della nascita fa
seguito prima quello bifasico, fino
al periodo prescolastico e più tardi
quello monofasico. Tra gli anziani
diventano di nuovo più frequenti
periodi di sonno durante il giorno.
Il sonno REM (area scura) avviene ciclicamente
durante la notte a intervalli di circa 90’ in tutti i
gruppi di età. Il sonno REM mostra piccole
variazioni nei differenti gruppi di età, mentre lo
stadio 4 di sonno NREM diminuisce con l’età. Gli
anziani hanno frequentemente insonnia e un
marcato aumento nel tempo totale di veglia.
La variazione nell’alternanza dei sonni REM e
NREM al variare dell’età, sta a sottolineare la
diversa funzione che queste fasi hanno in
relazione all’attività complessiva del soggetto.
Confronto fra stati di sonno delle variabili fisiologiche
Sonno NREM
Sonno REM
Grande ampiezza
onde lente ~ 1 Hz
Bassa ampiezza
Ridotto
antigravitari
Atonia completa (muscoli
del collo e del tronco)
RIFLESSI
SPINALI
Lieve riduzione
Notevole inibizione discendente
dei motoneuroni a
EVENTI
FASICI
Scossette muscolari
SOGLIE
SENSORIALI
Movimenti oculari rapidi (REM)
Onde PGO
a stimoli “significativi”
Soglie innalzate (sonno”profondo”)
ma frequenti risvegli spontanei
FREQUENZA
CARD./RESP.
regolare
irregolare
EEG
TONO
MUSCOLARE
(ritmo theta ippocampale)
Filogenesi del sonno
Pesci e Anfibi hanno comportamenti simili al sonno
Nei Rettili sonno sincronizzato ma non REM
Nei Mammiferi e Uccelli c’è sonno REM e NREM
Filogenesi del sonno
Tra i mammiferi quelli carnivori dormono molto più degli
erbivori o onnivori
Gli animali di piccole dimensioni dormono di più di quelli di
grandi dimensioni (> cibo?)
Il Delfino Cieco ha microsonni della durata di qualche
secondo. Nell’arco della giornata la durata totale del sonno
è 7-8 ore.
Negli Uccelli che dormono su un solo rato non c’è atonia
dei muscoli antigravitari
La regolazione del sonno dipende da 3 ordini di fattori:
1.
Un processo circadiano, controllato dall’orologio
biologico interno, che fa sì che il sonno abbia luogo
nella fase della giornata evolutivamente più adatta per
la specie umana.
2.
Un processo omeostatico determinato dalla durata
della veglia precedente. La tendenza ad addormentarsi
aumenta tanto più si è rimasti svegli. Meccanismi
responsabili ancora non completamente noti.
3.
Un processo ultradiano che regola l’alternanza del
sonno REM e NREM.
4.
Ad oggi sono state identificate molte sostanza
ipnoinducenti che regolano il ciclo sonno-veglia.
Le sostanze ipnoinducenti devono:
-
Indurre un sonno reversibile (non stati patologici)
-
La loro concentrazione deve variare nell’arco della
giornata, nel ciclo sonno-veglia
-
La loro produzione deve aumentare il sonno mentre la
loro inattivazione lo deve inibire.
Sonno NREM:
-
Aumento di adenosina, prostaglandina D2, GH, IL1
Sonno REM:
-
VIP e prolattina
L’influenza circadiana è molto più potente della spinta
omeostatica!!!
Inoltre è più facile stare svegli che addormentarsi!
Adenosina:
- Prodotto di degradazione dell’ATP
- Fattore neurochimico che si accumula durante la veglia,
scatenando i meccanismi del sonno
- Conferma da esperimenti di deprivazione di sonno
- Agisce sui recettori A1 – l’azione della caffeina e
teofillina si attua inibendo i recettori A1
Oressina:
- Prodotta da neuroni oressinergici quando si abbassa la
glicemia – dopo i pasti la glicemia sale, la produzione di
oressina è depressa e aumenta la sonnolenza
- l’assenza della funzione dell’oressina porta alla
patologia narcolessia
Melatonina
Funzioni del sonno
-Ripristino
riserve energetiche (Adenosina - ATP)
-Riparo danni da radicali liberi tossici (il SNC non può
mandare in apoptosi cellule danneggiate)
-Aggiustare il SNC per favorire l’apprendimento e la
memoria (neonati dormono molto)
-Migliorare la risposta immunitaria (IL1, serotonina e
TNF come fattori ipnoinducenti; dormiamo di più
quando siamo malati)
-Termoregolazione: la T più bassa si registra durante le
ore notturne; ipotalamo controlla T e influenza l’inizio
del sonno
Sonno e Sogno
Sembra che la maggior parte dei sogni si verifichi al risveglio dal
sonno REM (sogni carichi di emotività) e la restante al risveglio
dal sonno non-REM (sogni più realistici)
Secondo alcune ipotesi si ritiene che il rapido movimento degli
occhi durante la fase REM del sonno avvenga così velocemente
per inseguire le scene immaginate nel sogno.
DEFINIZIONE DI SOGNO
Il sogno è un’esperienza mentale tipica, ma
forse non esclusiva del sonno, con
caratteristiche percettive, svolgimento
sequenziale, eventuali elementi di bizzarria e
frequente vissuto di partecipazione
personale, accompagnata da alienità rispetto
all’hic et nunc del dormiente, da inefficienza
dell’esame di realtà e da perdita di
controllo volontario del pensiero
La ricerca sperimentale non ha ancora chiarito le funzioni
specifiche del sogno.
Alcune ipotesi suggestive si ispirano ad un criterio
genericamente adattivo.
L’attività onirica avrebbe un ruolo di integratore e
regolatore delle informazioni ricevute durante la veglia.
Sarebbe responsabile di una sorta di metabolizzazione degli
apprendimenti utili o funzionali alla condizione psicologica
attuale del sognatore.
Disturbi del sonno
I disturbi del sonno sono frequenti e comuni.
Quando il disturbo del sonno non è originato da
fattori psichici o da modificazioni del normale
bioritmo, possono risultare utili alcuni semplici
provvedimenti che aiutano il nostro corpo.
I più comuni e frequenti disturbi del sonno sono le
parainsonnie, il russamento e l'insonnia.
Parainsonnie
Il
termine parainsonnie comprende un
insieme di disturbi e di manifestazioni
fisiche che si evidenziano durante il sonno
e rendono il riposo notturno difficile e non
ristoratore. I più frequenti e comuni sono
il bruxismo, il sonnambulismo.
Bruxismo
E'
il digrignamento dei denti mentre
dormiamo. Questo movimento con il
passare del tempo può causare danni alla
dentatura tanto che i denti presentano
faccette di usura sulla superficie
masticante. Si presentano indolenzimenti,
dolori
ai
muscoli
interessati
dal
serramento,
dolori
all'articolazione
temporo-mandibolare e a volte cefalea.
Sonnambulismo
Il sonnambulismo è un disturbo del sonno caratterizzato da attività
motorie automatiche che, solitamente, sono semplici e fatte
quotidianamente.
La fascia di età compresa tra 5 e 12 anni è quella maggiormente colpita
(quasi un bambino su tre) e l'incidenza tende a scomparire dopo
l'adolescenza. Nel caso il disturbo insorga in un adulto gli specialisti
associano il sonnambulismo ad aspetti neurotici, psicotici o nevrotici
(isterismo).
Il sonnambulismo avviene nella fase 3, o 4, del sonno NREM e quindi i casi
di sonnambulismo si verificano nelle prime due, tre ore del sonno. La
durata dei movimenti, raramente supera i cinque minuti.
I sonnambuli possono arrivare a uscire dal letto mentre stanno ancora
dormendo, e camminare, uscire di casa, mantenendosi in stato di
incoscienza, però nonostante le convinzioni popolari, la maggior parte dei
sonnambuli non cammina, ma si limita a sedersi sul letto ed esegue gesti
ripetitivi come l'atto di lavarsi e vestirsi (occhi aperti).
Sulle cause le opinioni sono discordanti, anche se tecnicamente vi è una
ipereccitabilità della corteccia cerebrale che da un lato impedisce il sonno
profondo e dall'altro mantiene attivi i meccanismi di veglia e di sonno.
Si pensa che svegliare i sonnambuli sia assai pericoloso
perchè questo potrebbe causargli un infarto, dei danni di
cervello, o un qualcos’altro: in realtà il vero pericolo non è
tanto nell'interruzione improvvisa del sonno quanto nello
shock che può provocare il disorientamento.
Su Journal Of Neurological Sciences nel 2007 è stato
pubblicato un lavoro su uno studio fatto sul
sonnambulismo. E’ stato dimostrato che svegliare un
sonnambulo, potrebbe confonderlo temporaneamente.
Disorientato, il sonnambulo potrebbe colpire chiunque gli
sia accanto.
Russamento
All'origine del russamento c'è un'ostruzione delle
alte vie respiratorie. Quando si dorme succede
che i muscoli della parte superiore e interna
della gola si rilassano. Questo rilassamento
muscolare determina un rilasciamento dei tessuti
del palato molle nella parte posteriore della gola
che, di conseguenza a ciò, vibrano a ogni respiro
e al passaggio dell'aria determinando così il
russamento.
Apnea notturna
L'apnea notturna è un problema più serio ed è caratterizzato da un
russare in modo molto rumoroso con attacchi di soffocamento. Succede
talvolta che si blocchino, per un tempo limitato, le vie aeree, perché il
palato molle viene risucchiato durante l'inspirazione e questo evento
interrompe la normale respirazione creando nel soggetto addormentato la
sensazione di soffocare.
Nei casi gravi di apnea il sonno REM è ridotto, il sonno profondo è
insufficiente, l'apporto di ossigeno al cervello è scarso e tutto ciò può creare
anche disturbi a livello intellettuale. Quando si ostruiscono le vie respiratorie
e si verifica l'apnea, la carenza di ossigeno conseguente stimola il cervello
che invia segnali di pericolo ai muscoli che riprendono la normale attività. Il
problema è più grave se l'apnea si manifesta nella fase di sonno REM,
perché la paralisi muscolare che si verifica in questo momento trova il corpo
più rilassato e il suo tempo di reazione alla scarsa ossigenazione è più lento.
L'apnea notturna fortunatamente interessa maggiormente il sonno leggero
e raramente colpisce durante il sonno REM.
Insonnia
Sensazione di sonno insufficiente, disturbato o poco
ristoratore.
Inadeguato a mantenere le comuni attività quotidiane
Classificazione in base al periodo di comparsa durante la
notte:
Iniziale: difficoltà nell’addormentamento (maggiore di 30’)
Centrale: risveglio prolungato o frequenti risvegli nel corso della notte
Terminale: risveglio mattutino precoce
Classificazione in base alla durata:
Transitoria: alcuni giorni
A breve termine: meno di 4 settimane
Cronica: più di 4 settimane
Effetti dell’insonnia
Uno dei motivi che più di frequente determina
l'insonnia, in tutte le sue forme, è sicuramente la
condizione psicologica e mentale della persona.
Stanchezza
Difficoltà di concentrazione
Tensione, irritabilità
Riduzione dell’efficienza lavorativa
Cefalea, nausea, dolori muscolari
Disturbi della memoria
Sonnolenza diurna
Narcolessia
La narcolessia è un disordine neurologico
caratterizzato da una incontrollabile ed
improvvisa sonnolenza diurna.
Gli episodi durano 5-30 minuti.
I narcolettici entrano direttamente nel sonno
paradosso.
La patofisiologia della narcolessia è basata su
alterazione del sistema nervoso centrale ed in
particolare dei centri per la regolazione del ritmo
sonno-veglia.
Probabile
coinvolgimento
dell’oressina.
