Gli scienziati dell’FBM-UNIL hanno identificato un nuovo ruolo del locus coeruleus nel sonno e nei disturbi del sonno. Questa regione cerebrale consente la transizione tra gli stati di sonno e il mantenimento della vigilanza inconscia essenziale. Lo stress ne altera le funzioni e influisce sulla qualità del sonno.
I disturbi del sonno colpiscono un numero crescente di persone, con conseguenze potenzialmente gravi per la loro salute. Il sonno dei mammiferi è costituito da cicli tra due stati: il sonno profondo (detto "NREM") e il sonno REM (detto "REM"). Ma poco si sa sulle regole che governano questi cicli. Uno studio condotto dal team guidato da Anita Lüthi, ricercatrice del Dipartimento di Neuroscienze di Base della Facoltà di Biologia e Medicina (FBM) dell’Università di Losanna (UNIL), dimostra per la prima volta che il locus coeruleus (LC), una regione del tronco cerebrale, è coinvolto nell’organizzazione del sonno.
Finora si sapeva che il LC era il principale regolatore della capacità di reagire a una situazione di pericolo durante la veglia. Lo studio condotto dal team di Anita Lüthi e pubblicato su Nature Neuroscience, dimostra che il LC determina i momenti in cui è consentita la transizione tra i due stati di sonno e mantiene così la normale ciclicità del sonno. Secondo la ricercatrice, "le esperienze vissute durante il giorno, in particolare lo stress, disturbano la funzione del LC e possono portare a interruzioni del ciclo del sonno e a frequenti risvegli". Queste scoperte offrono spunti cruciali per una migliore comprensione dei disturbi del sonno, con l’obiettivo di migliorare i trattamenti.
La struttura del sonno ridefinita
Il LC, da tempo riconosciuto come il centro di produzione della noradrenalina - il principale ormone che regola la nostra capacità di reagire alle avversità ambientali mobilitando il cervello e il corpo - è essenziale per l’eccitazione cognitiva. Durante il sonno, la sua attività fluttua, alternando picchi e cali a intervalli di circa 50 secondi. Finora il ruolo di questa attività è stato poco compreso. Grazie all’uso di tecnologie all’avanguardia, i neuroscienziati dell’Università di Losanna sono riusciti a individuare in modo molto specifico le vie neuronali in questa regione del cervello nei topi. Abbiamo scoperto che i picchi e le depressioni dell’attività fluttuante del LC svolgono un ruolo chiave nell’organizzazione del sonno. È un nuovo elemento strutturale del sonno, funziona un po’ come un orologio", spiega uno dei tre autori principali dello studio, Georgios Foustoukos.
I loro risultati mostrano che il sonno è costituito da unità strutturali precedentemente sconosciute, durante le quali due funzioni sono coordinate in modo sequenziale. Durante i picchi, una parte del cervello sottocorticale si trova in uno stato di maggiore veglia, grazie alla noradrenalina, che consente una vigilanza inconscia di fronte all’ambiente e ai potenziali pericoli. Durante i picchi, invece, è possibile il passaggio al sonno REM.
Due funzioni chiave per un sonno riposante
In condizioni normali, il sonno NREM dell’uomo è suddiviso in quattro fasi distinte che corrispondono ai periodi più profondi del sonno. Il sonno REM, invece, è caratterizzato da alti livelli di attività cerebrale associati al sogno e occupa circa un quarto della notte. Una notte tipica alterna, in modo coordinato, gli stati di sonno NREM e REM, permettendo al corpo e alla mente di riposare e recuperare. I neuroscienziati hanno identificato il LC come il guardiano di queste transizioni, controllando esattamente quando può avvenire il passaggio dal sonno NREM a quello REM, cioè nei momenti di bassa attività.
Tuttavia, gli scienziati hanno scoperto che quando l’attività del LC è elevata, porta a una maggiore produzione di noradrenalina, che rende alcune aree del cervello più sensibili all’eccitazione, senza svegliare il corpo. Questo stato rappresenta un tipo di eccitazione finora sconosciuto, che consente di mantenere un certo grado di vigilanza sull’ambiente e sul corpo durante il sonno e di facilitare un risveglio completo e rapido in caso di emergenza. In altre parole, il cervello è semi-sveglio a livello sottocorticale, mentre è addormentato a livello corticale", spiega Anita Lüthi.
Speranza per i disturbi del sonno
Sulla base di questi risultati, lo studio dimostra che le condizioni di stress nei topi possono disturbare il sonno aumentando l’attività LC, che ritarda l’inizio del sonno REM e frammenta il sonno NREM a causa di un numero eccessivo di risvegli che coinvolgono le aree sottocorticali e corticali. Per Anita Lüthi, questi risultati aprono la strada a nuove applicazioni cliniche per le persone affette da disturbi del sonno: "Le nostre scoperte possono aiutarci a comprendere meglio l’ansia o altri disturbi legati al sonno. Offrono inoltre la possibilità di nuovi trattamenti, come l’utilizzo della LC come biomarcatore per monitorare ed eventualmente correggere i cicli del sonno. Un aspetto importante del nostro lavoro è che stiamo avvicinando le attività neuronali del sonno alle misurazioni del sonno utilizzate in ospedale. Sono state quindi avviate collaborazioni cliniche con il Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) per valutare se i meccanismi identificati nei topi possono essere applicati al sonno umano.
Infine, lo studio apre anche la strada alla comprensione del sonno attraverso l’evoluzione delle specie. A differenza dei mammiferi, che hanno due stati di sonno distinti, alcune specie arcaiche, come i rettili, non hanno questa dualità ben definita. Tuttavia, diversi rettili presentano due tipi di sonno che si alternano per un periodo di circa 50 secondi. Ciò suggerisce che esistevano già dei precursori dell’attività LC per strutturare il loro sonno antico.
