Il sonno innesca un refresh nel nostro cervello: ecco perché non possiamo fare a meno di dormire

L' importanza del sonno nella prevenzione delle malattie neurodegenerative

Le malattie degenerative come l’Alzheimer costituiscono un enigma per gli studiosi. Il suo sviluppo potrebbe essere prevenuto e gestito grazie ai sistemi di pulizia delle biomolecole tossiche che compongono le placche caratteristiche del disturbo.

La ricerca ha evidenziato come esista nel cervello un particolare sistema che viene stimolato durante il sonno e che elimina le proteine nocive, le stesse responsabili di alcune malattie degenerative.

L’importanza del sonno

Il sonno è un aspetto essenziale per la cognizione ed il mantenimento di una sana funzione cerebrale. 

Negli ultimi anni sono stati numerosi gli studi che, utilzzando le tecniche di neuroimaging, si sono focalizzate sulle dinamiche fisiologiche e neurali del cervello umano, soprattutto per sondare i rischi dovuti al declino della cognizione e delle malattie neurodegenerative dovute all’invecchiamento umano.

Il continuum tra fisiologia e patologia è stato approfondito anche nell'Ebook Ecm "Stress e disturbi da somatizzazione" dove il mantenimento del benessere fisico e mentale della persona previene lo sviluppo di disturbi psichici.

Di particolare importanza è il modo in cui il cervello rimuove le biomolecole che facilitano le disfunzioni cerebrali e che si accumulano durante la normale funzione neuronale.

Recenti studi hanno descritto l’esistenza di un sistema di pulizia della biomolecola che utilizza il flusso convettivo tra liquido cerebrospinale (CSF) e il fluido interstiziale (ISF) per rimuovere i metaboliti tossici del cervello (Sanders, 2016).

E’ stato ribattezzato sistema glimfatico, prendendo il nome dalle cellule gliali e dal sistema linfatico. Il sistema glimfatico , esattamente come il sistema linfatico, elimina i liquidi in eccesso, i soluti e i prodotti di scarto attraverso i vasi linfatici cervicali.

Perché il sonno è necessario alla prevenzione delle malattie neurodegenerative

Il sistema glimfatico è fortemente stimolato durante il sonno e vi è associato un aumento del volume interstiziale, probabilmente dovuto al restringimento delle cellule astrogliali.

L’attenuazione della segnalazione adrenergica può attivare il sistema per eliminare le proteine potenzialmente tossiche note per lo sviluppo della malattia di Alzhemeir, come la beta-amiloide (Abeta).

La proteina Abeta ha numerose funzioni come:

• fattore di trascrizione
• attivazione delle chinasi
• protezione dallo stress ossidativo
• trasporto del colesterolo
• protezione dai microbi

Sfortunatamente può anche danneggiare i neuroni ed è il componente centrale delle placche amiloidi che si sviluppano nel disturbo di Alzheimer.

Riconoscere come la disfunzione di questo sistema possa portare alla patogenesi delle malattie neurodegenerative e al mantenimento della cognizione è la sfida degli ultimi studi sull’importanza del sonno. Studi clinici dimostrano come la qualità e la durata del sonno possano essere fattori predittivi nell’insorgenza di disturbi come l’Alzheimer, soprattutto per chi ha già familiarità con il disturbo.

La caratterizzazione del sistema glimfatico è fondamentale nella scoperta di nuove terapie e metodi di prevenzione in un mondo sempre più soggetto agli effetti dell’invecchiamento (dopo gli 85 anni il rischio di malattia di Alzheimer aumenta del 50%).

Cosa accade quando si dorme

Come dimostrato nello studio riportato nell’ Acta Radiologica Open del 2015, ogni 20 secondi un'ondata di liquido cerebrospinale fresco fluisce nel cervello durante il sonno con esplosioni lente e ritmiche. I ricercatori hanno studiato 13 giovani in buone condizioni di salute attraverso uno scanner per risonanza magnetica durante il sonno non REM, la fase che occupa gran parte della notte, mentre monitoravano i diversi tipi di attività cerebrale dei partecipanti.

Oltre ad aver raccolto dati sulle attività delle cellule nervose e su come il sangue ossigenato fornisca loro energia, gli studiosi hanno utilizzato un’altra forma di risonanza magnetica rapida che misurava i movimenti del liquido cerebrospinale nel cervello, evidenziando come il flusso risultasse ritmico.

In primo luogo, un’ondata lenta di attività elettrica delle cellule nervose ripulisce il cervello, quindi i livelli di ossigeno nel sangue diminuiscono. Successivamente, forse per prendere il posto del sangue in uscita, l’ondata del liquido cerebrospinale fluisce nel cervello.

Mentre nella veglia le ondate sono legate ai modelli di respirazione di ognuno, nel sonno sono come degli tsunami. Come afferma uno dei ricercatori, Laura D. Lewis, le onde riportate durante il sonno erano molto, molto più grandi e a velocità più elevate.

Il futuro della ricerca sul liquido cerebrospinale durante il sonno

Come negli studi condotti sui topi (che evidenziavano la presenza di un sistema analogo a quello riscontrato dallo studio), individuare queste potenti onde CSF nel cervello addormentato aumenta la possibilità di capire come possano essere eliminati i rifiuti nocivi del cervello.

Quando i topi dormono più CSF entra nel cervello più beta-amiloide viene eliminata, segnando un passo fondamentale nella scoperta del sistema che potrebbe aiutare gli scienziati a prevenire la formazione di placche amiloidi responsabili dell’Alzheimer.

E’ noto che le onde lente dell’attività elettrica delle cellule nervose durante il sonno diminuiscano con l’età e nei soggetti con familiarità per disturbi neurodegenerativi, quindi è probabile che, se le onde del CSF diminuiscono, aumentano le proteine tossiche.

Maiken Nedergaard, neuroscienziato presso il University of Rochester Medical Center di New York, afferma:

"Lo studio collega elegantemente una serie di argomenti apparentemente non correlati nelle neuroscienze, tra cui sonno, onde cerebrali, flusso di liquido cerebrospinale e flusso sanguigno, insieme". 

In conclusione, sebbene non sia chiaro come questi ritmi siano correlati tra loro, gli studiosi hanno in programma di verificare tale correlazione, soprattutto perché studiare come le forti ondate agiscano nelle persone con Alzheimer porta a nuove scoperte su come questa malattia si sviluppi e si evolva.

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Fonti: 

Sanders L., Glymphatic System May Play Key Role in Removing Brain Waste, Neurology Reviews. 2016 October;24(10):13 https://www.mdedge.com/neurology/article/114150/alzheimers-cognition/glymphatic-system-may-play-key-role-removing-brain

R. Mendelsohn A., Larrick J.W, Sleep Facilitates Clearance of Metabolites from the Brain: Glymphatic Function in Aging and Neurodegenerative Diseases, REJUVENATION RESEARCH Volume 16, Number 6, 2013 ª Mary Ann Liebert, Inc. DOI: 10.1089/rej.2013.1530

Sanders L., Sleep may trigger rhythmic power washing in the brain, Waves of fresh cerebrospinal fluid could help clean out harmful proteins, in https://www.sciencenews.org/article/sleep-may-trigger-rhythmic-power-washing-brain