Il locus coeruleus è una regione del cervello che è strumentale nel coordinare la nostra elaborazione mentale ed è la fonte primaria di noradrenalina nel cervello, che agisce per regolare gli stati di eccitazione e il comportamento adattivo. Ora i ricercatori dell’Università di Losanna (UNIL) hanno identificato un nuovo ruolo del locus coeruleus nel sonno e nei suoi disturbi.
I risultati sui topi sono pubblicati in Neuroscienze della natura in un articolo intitolato “Le fluttuazioni infra lente dell’attività del locus coeruleus noradrenergico sono custodi del ciclo del sonno NREM-REM” e dimostra che il locus coeruleus facilita la transizione tra gli stati di sonno NREM e REM mantenendo una vigilanza inconscia verso il mondo esterno.
“Il locus coeruleus noradrenergico (LC) regola i livelli di eccitazione durante la veglia, ma il suo ruolo nel sonno rimane poco chiaro”, hanno scritto i ricercatori. “Qui, mostriamo nei topi che la fluttuazione dell’attività neuronale del LC suddivide il sonno con movimento oculare non rapido (NREMS) in due stati autonomici del cervello che governano il ciclo NREMS-REMS per periodi di circa 50 secondi; un’elevata attività LC induce uno stato di eccitazione subcorticale-autonoma che facilita i microrisvegli corticali, mentre una bassa attività LC è necessaria per le transizioni da NREMS a REMS.
Lo studio, condotto da Anita Lüthi, PhD, ricercatrice presso il dipartimento di neuroscienze fondamentali della facoltà di biologia e medicina dell’UNIL, mostra che la LC determina quando è possibile la transizione tra i due stati di sonno, indicando che questa area del cervello è cruciale per la normale ciclicità degli stati di sonno. Il team ha anche scoperto che le esperienze vissute durante il giorno, in particolare lo stress, interrompono l’attività del LC durante il sonno e provocano un ciclo del sonno disorganizzato e risvegli troppo frequenti.
Il LC, da tempo riconosciuto come il centro della produzione di noradrenalina – l’ormone principale che governa la nostra capacità di rispondere alle sfide ambientali mobilitando il cervello e il corpo – è essenziale per la veglia cognitiva. Durante il sonno, la sua attività diventa fluttuante, alternando picchi e minimi a intervalli di circa 50 secondi. Il ruolo di questa attività è rimasto finora poco compreso.
I neuroscienziati dell’UNIL hanno preso di mira specificamente i percorsi neuronali in questa regione del cervello nei topi. “Abbiamo scoperto che sia i picchi che i minimi dell’attività fluttuante del LC svolgono un ruolo chiave nell’organizzazione del sonno. Questo è un nuovo elemento strutturale del sonno; funziona un po’ come un orologio”, ha spiegato Georgios Foustoukos, PhD, uno degli autori principali dello studio e ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Lüthi.
I loro risultati mostrano che il sonno è composto da unità strutturali precedentemente sconosciute, durante le quali due funzioni sono coordinate in sequenza. Durante i picchi di attività del LC, parte del cervello sottocorticale entra in uno stato più simile a quello di veglia, grazie alla noradrenalina, consentendo una vigilanza inconscia verso l’ambiente e i potenziali pericoli. Al contrario, durante i periodi di depressione, sono possibili le transizioni al sonno REM.
In condizioni normali, il sonno NREM umano è costituito da quattro fasi distinte che includono le fasi più profonde del sonno. Il sonno REM, invece, è caratterizzato da un’elevata attività cerebrale associata ai sogni e occupa circa un quarto della notte. Una notte tipica alterna, in maniera coordinata, gli stati NREM e REM, permettendo al corpo e alla mente di riposare e recuperare.
I neuroscienziati dell’UNIL hanno identificato il LC come il custode di queste transizioni, controllando con precisione quando può verificarsi il passaggio dal sonno NREM a quello REM, in particolare nei momenti in cui la sua attività è bassa.
Al contrario, gli scienziati hanno scoperto che quando l’attività delle LC è elevata, nel cervello viene rilasciata più noradrenalina, rendendo alcune aree del cervello più inclini all’eccitazione, senza tuttavia svegliare effettivamente l’organismo. Questo stato rappresenta un tipo di eccitazione precedentemente sconosciuto che genera vigilanza verso l’ambiente e il corpo durante il sonno, facilitando un risveglio completo e rapido in caso di emergenza. “In altre parole, il cervello è semi-veglio a livello sottocorticale mentre dorme a livello corticale”, ha spiegato Lüthi.
Queste scoperte forniscono informazioni cruciali per una migliore comprensione dei disturbi del sonno e potrebbero portare a trattamenti migliori.
“Le nostre scoperte possono aiutare a comprendere meglio i disturbi del sonno associati a disturbi di salute mentale come l’ansia o altri disturbi del sonno”, ha affermato Lüthi. “Inoltre, offrono strade per nuovi trattamenti, come l’utilizzo della LC come biomarcatore per monitorare e potenzialmente correggere i cicli del sonno. La forza del nostro lavoro è che portiamo l’attività neurale del cervello addormentato un grande passo avanti verso le misurazioni del sonno umano che conosciamo dall’ospedale”.
Sono state avviate collaborazioni cliniche con l’Ospedale universitario di Losanna (CHUV) per valutare se i meccanismi identificati nei topi possono essere applicati al sonno umano.
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