Neurofisiologia del sonno e tecniche di analisi - E-Noos.It

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8 NÓOς F. PLACIDI - A. ROMIGI NEUROFISIOLOGIA DEL SONNO E TECNICHE DI ANALISI INTRODUZIONE Contrariamente all’apparenza, il sonno non è un fenomeno passivo, omogeneo e statico, ma è un processo dinamico, complesso e attivo. Dal punto di vista comportamentale è uno stato caratterizzato da mobilità assente o molto diminuita, occhi chiusi e da una condizione di incoscienza reversibile da cui un soggetto può essere richiamato con adeguati stimoli sensoriali. Nonostante il notevole interesse scientifico sulla funzione del sonno, il suo significato intrinseco rimane sconosciuto. Esistono numerose teorie affascinanti sulle sue funzioni che includono la restaurazione del corpo e del cervello, la conservazione dell’energia attraverso il riposo forzato, la termoregolazione, il rafforzamento ed il consolidamento della memoria attraverso la rimozione di ricordi irrilevanti dall’accumulo cerebrale sensoriale, l’integrità della rete sinaptica e neuronale, la protezione dalla predazione grazie all’allontanamento dei predatori 1-5 . Appare comunque chiaro che il sonno svolge una funzione vitale, come è dimostrato dall’evidenza che la deprivazione di sonno è fatale negli animali, nonché dagli straordinari fenomeni adattativi visibili in numerose specie animali che si sono evolute in modo tale da preservare il sonno. MACROSTRUTTURA DEL SONNO Dal punto di vista neurofisiologico il sonno è caratterizzato dalla presenza di due principali condizioni: il sonno con movimenti oculari rapidi (Rapid Eye Movements, REM) o sonno desincronizzato, spesso associato a sogni vividi e ad intensa attività cerebrale, ed il sonno senza movimenti oculari rapidi (No Rapid Eye Movements, NREM), detto anche sonno sincronizzato, associato ad una ridotta attività neuronale; negli esseri umani il contenuto del pensiero in questa fase è, a differenza dei sogni, tipicamente non visivo e caratterizzato da pensieri meditativi. Nell’essere umano adulto il sonno NREM costituisce il 75-80% del tempo di sonno totale e si suddivide ulteriormente in quattro stadi: stadio 1 (3-8 % del tempo di sonno totale), stadio 2, che occupa circa il 45-55% del tempo totale di sonno, stadi 3 e 4 che costituiscono circa il 15-20% del tempo di sonno. I parametri che definiscono i vari stadi sono stati standardizzati da Rechtschaffen e Kales 6 basandosi sull’analisi di parametri polisonnografici di tipo elettroencefalografico, elettromiografico ed elettrooculografico. I tracciati vengono suddivisi in blocchi di 20, 30 o 60 secondi (epoche) e ad ognuno di questi viene assegnato uno stadio tipico. Tale analisi consente di ottenere la cosiddetta macrostruttura o architettura del sonno, in base alla quale l’attività elettrica cerebrale ha luogo secondo cicli organizzati e ricorrenti della durata di circa 70-120 minuti ciascuno, che si succedono circa 4-6 volte nell’arco della notte. Normalmente il sonno progredisce dallo stato di veglia attraverso i 4 stadi del sonno NREM prima della comparsa del primo periodo REM. In particolare, nel sonno NREM si assiste ad un graduale rallentamento della frequenza dell’attività EEG, associato ad un progressivo aumento del voltaggio; i movimenti oculari rapidi sono assenti ed il tono muscolare è solo ridotto rispetto ai livelli di veglia.
Nella transizione dalla veglia al sonno si osserva una anteriorizzazione del ritmo alfa (8-12 Hz) che si riduce a valori inferiori al 50%; durante lo stadio 1 le onde alfa sono quindi sostituite prevalentemente da onde theta (4-7.5 Hz) e da alcune onde beta (16-28 Hz), accompagnate da lenti movimenti rotatori oculari (Slow Eye Movements, SEMs); l’attività EEG è di bassa ampiezza ed irregolare e compaiono grafoelementi aguzzi sul vertice (onde al vertice). Nello stadio 2, su un ritmo di fondo di bassa ampiezza e di frequenza theta, compaiono treni di onde sincrone con frequenza di 12-16 Hz (spindles o fusi del sonno) e grafoelementi polifasici di alto voltaggio (complessi K). Nello stadio 3 le onde delta (0,3-3,5 Hz) di alto voltaggio (superiore a 75 µV) divengono più frequenti e comprendono dal 20 al 49% di un’epoca. Quando le onde delta compongono almeno il 50% di un’epoca viene identificato lo stadio 4. L’insieme degli stadi 3 e 4 viene definito anche sonno ad onde lente (Slow Wave Sleep, SWS) o sonno delta e corrisponde alle fasi di sonno più profondo, in quanto l’intensità dello stimolo necessaria per risvegliare un individuo risulta più elevata. Il sonno REM, infine, occupa il 20-25% del tempo totale di sonno, ed è stato descritto per la prima volta da Aserinsky e Kleitman nel 1953 7 . Esso è uno stato fisiologico eccezionale nel quale il cervello diviene attivo elettricamente e metabolicamente ed è caratterizzato dalla presenza di scoppi di movimenti oculari rapidi, da una riduzione marcata del tono muscolare e dalla comparsa di treni costituiti da onde theta a dente di sega nel contesto di un’attività EEG desincronizzata, rapida e di basso voltaggio simile a quella presente in veglia; per tale motivo il sonno REM è anche denominato sonno paradossale. Il sonno REM può a sua volta essere distinto in due componenti: tonica e fasica. EEG desincronzzato, ipotonia o atonia dei principali gruppi muscolari e depressione dei riflessi mono e polisinaptici caratterizzano il REM tonico. La componente fasica è discontinua e si sovrappone alla componente tonica. Gli eventi fasici sono contrassegnati da scariche di movimenti oculari rapidi, contrazioni miocloniche e miochimiche dei muscoli facciali, linguali e degli arti, irregolarità della frequenza cardiaca e respiratoria con pressione sanguigna variabile. Dall’analisi macrostrutturale è possibile ottenere un diagramma del sonno che viene definito ipnogramma, il quale fornisce informazioni relative alla cosiddetta architettura del sonno, ossia alla composizione, rappresentazione e successione dei vari stadi e cicli del sonno (figura 1). Il sonno non può essere ascritto ad un singolo sistema neurotrasmettitoriale o ad un’unica localizzazione anatomica. I sistemi in grado di attivare il sonno e la veglia interagiscono reciprocamente e sembrano controllati da diversi neurotrasmettitori e neuromediatori 8 . Il sonno NREM sembra essere controllato dal prosencefalo basale, dall’area che circonda il nucleo del tratto solitario a livello del midollo e dai nuclei dorsali del rafe (costituiti da cellule serotoninergiche). Altre aree cerebrali come la formazione reticolare ascendente e la parte posteriore dell’ipotalamo facilitano la veglia. Il nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo funziona come un pace-maker per la maggior parte dei ritmi circadiani ed è coinvolto nel ciclo sonno-veglia 9 . Il sonno REM è controllato da un sistema di neuroni e trasmettitori che rive- I DISTURBI DEL SONNO (PARTE I) NÓOς 1:2004; 7-14 9
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