Uno studio pubblicato su Current Biology mostra che durante il sonno REM il cervello non interrompe semplicemente il contatto con l'ambiente, ma riorganizza il modo in cui elabora le informazioni sensoriali
Cosa succede davvero nel cervello mentre sogniamo? È una delle domande più affascinanti delle neuroscienze. Per anni gli studiosi hanno cercato di capire come il cervello riesca a “staccare” dal mondo esterno senza interrompere il controllo delle funzioni vitali dell’organismo. Una risposta arriva ora da uno studio pubblicato su Current Biology da un gruppo di ricercatori del Centro Ospedaliero Universitario di Losanna (CHUV), dell’Università di Losanna e dell’Università di Ginevra. Il lavoro dimostra che durante il sonno REM il cervello non si limita a ridurre la propria attività sensoriale. Avviene invece una vera e propria riorganizzazione delle priorità: gli stimoli provenienti dall’ambiente vengono progressivamente messi in secondo piano, mentre quelli che arrivano dall’interno del corpo vengono preservati e, in alcuni casi, addirittura amplificati. Un meccanismo che potrebbe spiegare perché alcune persone riescano a dormire profondamente anche in presenza di rumori intensi e che apre nuove prospettive nello studio degli stati di coscienza.
Il cervello non si isola, cambia interlocutore
Il cervello riceve continuamente informazioni provenienti sia dall’ambiente esterno sia dall’organismo. Rumori, immagini e stimoli tattili si affiancano costantemente ai segnali provenienti dal cuore, dalla respirazione e dagli altri organi interni. La capacità di integrare questi flussi di informazioni è fondamentale per mantenere l’equilibrio dell’organismo e adattarsi all’ambiente. Ciò che finora era poco chiaro era come questo equilibrio cambiasse passando dalla veglia al sonno. “Il sonno REM offre un contesto ideale per affrontare questa domanda – osserva Jacinthe Cataldi, tra le prime autrici dello studio -. Sebbene l’attività neurale presenti alcune analogie con quella del cervello in stato di veglia, il sonno REM è caratterizzato da una profonda disconnessione dal mondo esterno”. Una disconnessione che, spiegano gli autori, non significa che il cervello smetta di elaborare informazioni. Piuttosto, aumenta la soglia di risveglio: gli stimoli provenienti dall’ambiente fanno più fatica a raggiungere il cervello, che continua però a elaborare altri tipi di segnali.
Due fasi del sonno REM, due livelli di disconnessione
Lo studio ricorda che il sonno REM non è uno stato uniforme. Si alterna infatti tra due fasi. La prima è il REM tonico, caratterizzato da una relativa stabilità fisiologica. La seconda è il REM fasico, durante il quale compaiono i tipici rapidi movimenti oculari (Rapid Eye Movement), brevi contrazioni muscolari e una maggiore variabilità della frequenza cardiaca e respiratoria. È proprio in questa fase che la sensibilità agli stimoli esterni raggiunge il livello minimo. Per sfruttare questa progressiva transizione, i ricercatori hanno confrontato il comportamento del cervello durante la veglia, il REM tonico e il REM fasico. “Abbiamo sfruttato questa ben nota transizione graduale per confrontare la risposta neurale agli stimoli uditivi esterni con quella agli input interni, in questo caso i battiti cardiaci”, spiega Andria Pelentritou, coautrice principale dello studio.
Lo studio su 25 volontari
I ricercatori hanno coinvolto 25 volontari sani, monitorandone l’attività cerebrale mediante elettroencefalogramma durante due notti di sonno. L’obiettivo era osservare contemporaneamente due diversi sistemi di elaborazione delle informazioni:
Il confronto tra questi due tipi di segnali ha permesso di osservare, per la prima volta, come cambia il bilanciamento tra informazioni esterne e interne durante il sonno REM.
Il cervello smette progressivamente di “ascoltare” i rumori
Le registrazioni hanno evidenziato una riduzione progressiva della risposta cerebrale agli stimoli uditivi. Durante la veglia il cervello reagisce prontamente ai suoni provenienti dall’ambiente. Nel REM tonico questa risposta diventa meno intensa. Nel REM fasico, invece, raggiunge il livello minimo, confermando che in questa fase il cervello è molto meno sensibile agli stimoli esterni. Secondo gli autori, questo non significa che il cervello interrompa completamente i contatti con l’ambiente, ma che attribuisca a questi stimoli una priorità inferiore.
Il cuore, invece, continua a essere ascoltato
L’andamento è completamente diverso per i segnali provenienti dal cuore. Mentre la risposta ai suoni diminuisce, quella ai battiti cardiaci viene mantenuta e, in alcune componenti, risulta addirittura più intensa durante il sonno REM. “Non si tratta di una soppressione globale degli stimoli. Piuttosto, il cervello rivolge il suo ascolto verso l’interno”, riassume Marzia De Lucia, coordinatrice dello studio. Secondo gli autori, il cervello continua quindi a monitorare costantemente lo stato fisiologico dell’organismo anche mentre sogniamo, mantenendo il controllo delle funzioni corporee indispensabili.
Nasce l'”audio-cardio index”
Per descrivere questo cambiamento, il gruppo di ricerca ha sviluppato un nuovo parametro, denominato audio-cardio index. L’indice misura quale tipo di informazione il cervello privilegia in ogni momento, confrontando la risposta agli stimoli uditivi con quella ai battiti cardiaci. Durante la veglia il cervello risulta prevalentemente orientato verso i segnali provenienti dall’ambiente. Con l’ingresso nel sonno REM questo equilibrio cambia progressivamente fino a raggiungere, durante il REM fasico, la massima attenzione verso i segnali interni. Secondo i ricercatori, il nuovo indice rappresenta un indicatore della riallocazione dell’elaborazione sensoriale, cioè dello spostamento dell’attenzione del cervello dal mondo esterno all’organismo.
Perché questa scoperta è importante
I risultati suggeriscono che il sonno REM non rappresenti semplicemente una fase di “disconnessione”, ma uno stato nel quale il cervello redistribuisce le proprie risorse. Riducendo l’interferenza degli stimoli ambientali, potrebbe infatti dedicarsi più efficacemente ad alcune delle funzioni che caratterizzano questa fase del sonno, come il consolidamento della memoria, la rielaborazione delle esperienze emotive e la costruzione dei contenuti onirici, continuando allo stesso tempo a monitorare i parametri fisiologici dell’organismo.
Le possibili applicazioni cliniche
Le implicazioni dello studio potrebbero andare oltre la comprensione del sonno. “L’audio-cardio index potrebbe fungere da indicatore degli stati alterati di coscienza, in particolare quando una persona non è in grado di rispondere dal punto di vista comportamentale”, spiega ancora Marzia De Lucia. In prospettiva, questo parametro potrebbe contribuire a migliorare la valutazione di pazienti in coma, in stato di minima coscienza o con altre gravi alterazioni neurologiche, offrendo ai clinici uno strumento aggiuntivo per comprendere come il cervello distribuisce la propria attenzione tra il mondo esterno e quello interno.
I limiti dello studio
Gli autori invitano comunque alla prudenza nell’interpretazione dei risultati. Lo studio ha coinvolto un numero limitato di partecipanti, tutti volontari sani, e ha preso in esame esclusivamente l’elaborazione dei segnali uditivi e cardiaci. Saranno quindi necessari ulteriori studi per verificare se lo stesso meccanismo sia presente anche in altre fasi del sonno, in pazienti con patologie neurologiche e nei disturbi della coscienza. Resta però un messaggio chiaro: mentre sogniamo il cervello non “spegne” il mondo. Semplicemente cambia ciò che ritiene più importante ascoltare. E, almeno durante il sonno REM, sembra scegliere di prestare maggiore attenzione al dialogo silenzioso con il nostro corpo piuttosto che ai rumori che arrivano dall’esterno.
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