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In che modo il cervello si sveglia dal sonno?

Di Simone Valesini
Cosa ci sveglia al mattino? Cosa avverte il nostro cervello che il tempo di dormire è giunto al termine? Qualche processo che accede all’interno dei neuroni, saremmo tentati di dire.

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 E sbaglieremmo: a guidare la transizione dal sonno allaveglia infatti è la concentrazione di particolari sostanze chimiche presenti nel liquido cefalorachidiano, il fluido che circonda le cellule del sistema nervoso centrale. A svelarlo è una ricerca della University of Rochester, pubblicata sulle pagine di Science.
Comprendere cosa determini il risveglio è essenziale per decrifrare il mistero della coscienza, e della sua mancanza durante il sonno”, spiega MaikenNedergaard, ricercatore della University of Rochester che ha coordinato lo studio. “Quello che abbiamo scoperto è che la transizione tra sonno e veglia è accompagnata da un marcato cambiamento nella concentrazione di alcuni ioni extracellulari”.
Attualmente, il modello più diffuso sui meccanismi di risveglio del sistema nervoso ipotizza che questo avvenga grazie a una serie di neurotrasmettitori(aceilcolina, oressina, istamina, serotonina, noradrenalina e dopamina), che quando è il momento risvegliano un gruppo di neuroni responsabile dimemoria,ragionamento e apprendimento, dando il via alla coscienza.
Questo modello, sottolineano i ricercatori della University of Rochester, ha però diversi punti deboli. In particolare, non è in grado di spiegare come avvenga l’attivazione contemporanea di miliardi di cellule del sistema nervoso necessaria per tornare coscienti.
Per cercare di comprenderlo, i ricercatori hanno deciso di concentrare la loro attenzione su una parte differente del sistema nervoso, analizzando i cambiamenti nella concentrazione di ionipotassiocalcio e magnesio nel liquidocefalorachidiano che accompagnano il risveglio. La loro analisi ha dimostrato che esiste in effetti un collegamento diretto tra queste sostanze e il ritmosonno/veglia: durante il sonno, la concentrazione di ioni potassio diminuisce, mentre aumenta quella di ioni calcio e magnesio, mentre al risveglio, la situazione risulta capovolta.
Modificando quindi artificialmente la quantità di ioni presente nel liquido cefalorachidiano di alcuni topi, i ricercatori hanno scoperto che è possibile controllare sonno e veglia di questi animali. “Il fatto che la semplice alterazione della concentrazione di ioni extracellulari permetta di addormentare o risvegliare questi animali – sottolinea Nerdagaard – è una prova diretta che questo meccanismo svolga un ruolo fondamentale nel regolare la coscienza”.
Gli ioni sono sostanze chimiche con una carica elettrica (positiva, nel caso di potassio, calcio e magnesio) e trasferendosi dal liquido cefalorachidiano all’interno dei neuroni possono cambiare l’attività elettrica delle cellule nervose, provocando l’attivazione contemporanea di miliardi di cellule che accompagna il risveglio. Secondo i ricercatori, questo meccanismo potrebbe inoltre spiegare in che modo il cervello riesca a mantenere per lunghi periodi uno stato di veglia o disonno.
La scoperta, concludono i ricercatori, potrebbe portare allo sviluppo di nuovifarmaci per il sonno, in grado di agire sulla concentrazione di ioni, e in futuro aiuterà a studiare più a fondo fenomeni come il coma o l’insonnia.

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