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sonno definizione

Sonno (definizione) in psicologia

Questo articolo di Natascia Chiechio spiega la definizione di sonno. Comprende una spiegazione ed un riassunto approfondito degli stadi del sonno, delle fasi REM ed nREM. Inoltre, puoi scoprire tutti i cambiamenti fisiologici e neuronali che si verificano quando dormiamo. Per ogni aspetto del sonno è spiegata una definizione.

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Che cos’è il sonno (definizione)

Il sonno può essere definito dal punto di vista fisiologico come processo attivo caratterizzato dall’interazione di strutture che appartengono sia al sistema nervoso centrale che a quello autonomo.

Esso non implica solo la mancanza di veglia, ma tutta quella serie di attività appartenenti all’encefalo che non diminuiscono durante il sonno, infatti anche se è in apparenza una condizione di quiete, durante il suo corso, a livello cerebrale, ci sono cellule che hanno un’attività di gran lunga maggiore rispetto alla fase di veglia.

Il sonno si alterna a quella che è la veglia, lo stato di coscienza in cui la persona ha ancora la consapevolezza di se stesso, del mondo esterno, dei propri pensieri, percezioni, stimoli e sogni. Entrambi fanno parte insieme alla temperatura, al ciclo mestruale, alla produzione di urina e al sistema immunitario dei ritmi circadiani ovvero cicli naturali il cui andamento copre un arco di tempo di 24 ore e che dipendono da una sorta di orologio interno all’organismo.

I cicli del sonno definizione

Il sonno non è uno stato funzionale stabile ed omogeneo al suo interno, esso rappresenta momenti, variabili nel tempo, di equilibrio dinamico fra l’attività di diversi sistemi neurali connessi tra loro, in grado di modificarsi a vicenda e di interagire con l’ambiente extraneurale.

Il ritmico alternarsi tra sonno e veglia viene regolato dall’azione del nucleo sovrachiasmatico che riceve stimolazioni, in rapporto al ciclo luce-buio, attraverso la via retino-ipotalamica. La regolazione del ritmo circadiano del ciclo sonno-veglia richiede, inoltre, una sinergica azione da parte della melatonina, che viene prodotta dalla ghiandola pineale con un picco durante le prime ore di sonno. La sua sintesi è stimolata dalla produzione della serotonina durante il giorno e modula all’interno del nucleo sovrachiasmatico l’attività di alcuni gruppi neuronali.

Cosa succede nel cervello quando dormiamo: neuroscienze del sonno

Il ritmo è sincronizzato sulle 24 ore in alternanza luce-buio, su 25 ore invece in condizione di assenza di stimoli luminosi esterni. La veglia è controllata da un insieme complesso e ridondante di sistemi in cui nessuno svolge un ruolo indipendente. La formazione reticolare, localizzata a livello del tronco enecefalico, costituisce un insieme a proiezione diffusa che gioca un ruolo preponderante nell’attivazione corticale che caratterizza lo stato di veglia.

Le proiezioni principalmente implicate nell’attivazione corticale sono costitute dalle connessioni con i nuclei non specifici del talamo, con l’ipotalamo postero-laterale e da una terza via pontobasale-corticale. Dal punto di vista neurochimico il neuromediatore essenziale del sistema veglia è costituito dall’acetilcolina.

L’ipotalamo posteriore ventrolaterale interviene nella regolazione dello stato di veglia attraverso un sistema istaminergico, invia proiezioni all’ipotalamo anteriore, alla corteccia cerebrale ed ai nuclei del rafe. L’ipotalamo anteriore è attivo nell’addormentamento, mentre l’ipotalamo posteriore ventro-laterale, implicato nella veglia, è inibito.

Il ciclo sonno-veglio nelle diverse età della vita

L’osservazione del ciclo sonno-veglia nella specie umana evidenzia che esso è legato all’età del soggetto. Le modificazioni correlate all’età riguardano sia le caratteristiche del ciclo sonno/veglia, sia la distribuzione degli stadi del sonno.

I neonati dormono dalle 16 alle 20 ore al giorno con un sonno distribuito irregolarmente nell’arco delle 24 ore e scandito principalmente dalle esigenze di nutrimento. In seguito, dal sesto mese di vita, si assiste a un graduale consolidamento del sonno in un lungo periodo notturno, con brevi sonnellini al mattino ed al pomeriggio.

All’età di 4 anni vi è un singolo periodo di sonno notturno e un singolo sonnellino pomeridiano, per raggiungere un singolo periodo di sonno notturno (dalle 10 alle 12 ore) senza altri sonnellini all’età di 6 anni. Il periodo totale di sonno scende a 9-10 ore a 10 anni e a circa 7-7.5 ore durante l’adolescenza.

Nell’età avanzata si osserva un’ulteriore riduzione a circa 6 ore e mezza. Il fabbisogno del sonno negli adulti sani in realtà varia tra 4 e 10 ore e sembra essere geneticamente determinato.

La definizione di gufi e allodole nel sonno

Nello stesso modo gli orari del principale periodo di sonno presentano una certa variazione geneticamente determinata: alcuni individui vanno presto a dormire e si svegliano presto (“allodole”) mentre altri vanno tardi a dormire e si svegliano tardi (“gufi”).

Il neonato a termine passa circa il 50% del sonno in fase REM. Il ciclo del sonno di un neonato dura circa 60 minuti, con l’età la durata del ciclo si allunga fino a 90-100 minuti.

Nel giovane adulto il periodo REM comprende il 20-25% del periodo totale di sonno:

  • mentre la fase 1 occupa dal 3 al 5%
  • la fase 2 dal 50 al 60%
  • le fasi 3 e 4, complessivamente, il 10-20%.
  • La quota di sonno in fase 3 e 4 diminuisce con l’età.

I soggetti d’età superiore a 70 anni virtualmente non presentano sonno in fase 4 e il sonno lento si riduce ad una percentuale minima di sonno in fase 3.

Il ciclo di 90-100 minuti, conosciuto come ciclo di base attività-riposo, è un fenomeno abbastanza stabile in ogni persona e si suppone che continui ad essere presente anche durante la veglia, seppur in modo meno percettibile, in relazione con i cicli della motilità gastrica, della fame, del grado di attenzione e della capacità di svolgere attività intellettuale.

Come si studia il sonno con gli ipnogrammi (definizione)

La struttura del sonno può essere studiata ed analizzata utilizzando tecniche diverse: l’analisi classica standardizzata da Rechtashffen e Kales, di tipo categoriale, consente di costruire dei diagrammi ipnici (ipnogrammi) in grado di fornire informazioni relative alla cosiddetta architettura o macrostruttura del sonno, ossia riguardanti la rappresentazione e successione dei vari stadi e cicli del sonno. L’analisi microstrutturale consente l’identificazione del pattern alternante ciclico (CAP) che è costituito dall’alternanza di sequenze caratterizzate da una superficializzazione del sonno (fase A o fase di attivazione), subito seguita da periodi di ripristino dell’attività EEG propria di quella fase del sonno (fase B o fase di stazionarietà).

L’Elettroencefalogramma (EEG) per misurare il sonno (definizione)

Un’altra metodica prevede l’analisi digitale del segnale EEG che consente la trasformazione matematica del segnale stesso dal dominio del tempo a quello delle frequenze; è così possibile misurare la potenza espressa dalle bande delta (0,3-3,5 Hz), sigma (12-16 Hz) e beta (18-28 Hz) e stabilire quanto ciascuna delle bande pesi in termini percentuali nella composizione del segnale in un dato periodo di tempo.

Il sonno e la veglia, dal punto di vista neurofisiologico possono essere considerati due funzioni diverse, ma dipendenti dal SNC, in particolare dai complessi sistemi distribuiti nell’intero encefalo. La veglia è regolata da gruppi di neuroni che sono distribuiti nel:

  • tronco encefalico
  • mesencefalo
  • ipotalamo posteriore

Che a loro volta producono:

  • acetilcolina
  • norepinefrina
  • dopamina
  • serotonina
  • istamina
  • oressina
  • ipocretina.

Questi neurotrasmettitori in genere promuovono l’eccitazione corticale contribuendo al raggiungimento e al mantenimento della veglia.

La definizione di sonno REM ed nREM (definizione)

Il sonno non è un fenomeno passivo, omogeneo e statico, ma è un processo dinamico, complesso e attivo, che dal punto di vista comportamentale e neurofisiologico è distinto in due fasi principali:

  • il sonno REM, caratterizzato dalla presenza di movimenti oculari rapidi,
  • ed il sonno NREM privo di movimenti oculari rapidi.

Tali fasi (NREM/REM) si succedono nel corso del sonno con una ciclicità pari a circa 70-120 minuti.

Normalmente il sonno progredisce dallo stato di veglia attraverso i 4 stadi del sonno NREM prima della comparsa del primo periodo REM.

La fase nREM

In particolare, nel sonno NREM si assiste ad un graduale rallentamento della frequenza dell’attività EEG, associato ad un progressivo aumento del voltaggio; i movimenti oculari rapidi sono assenti ed il tono muscolare è solo ridotto rispetto ai livelli di veglia.

Nella prima parte di una tipica notte di sonno in soggetti giovani e sani le fasi 1, 2, 3 e 4 del sonno NREM si succedono ordinatamente.

Dopo circa 70-100 minuti, la gran parte dei quali è costituita da sonno in fase 3 e 4, si verifica il primo episodio di sonno REM, in genere annunciato da un cambiamento della posizione del corpo e da un passaggio nella registrazione EEG dalla fase 4 alla fase 2.

Questo ciclo NREM-REM si ripete, circa quattro-sei volte per notte , in rapporto alla durata complessiva del sonno. I cicli successivi presentano una progressiva riduzione della componente in fase 4 (che nei cicli tardivi è addirittura assente).

I fusi e complessi K nel sonno (definizione)

Nell’ultima parte di un normale sonno notturno, il ciclo consiste essenzialmente nell’alternarsi di due fasi, il sonno REM e la fase 2 (con fusi e complessi K).

La profondità del sonno notturno decade quindi in modo esponenziale e nelle prime 4 ore di sonno si consuma l’80% del fabbisogno di sonno.

Gli stadi del sonno (1, 2, 3, 4) spiegazione

Nella transizione dalla veglia al sonno si osserva una anteriorizzazione del ritmo alfa (8-12 Hz) che si riduce a valori inferiori al 50%.

Durante lo stadio 1 le onde alfa sono quindi sostituite prevalentemente da onde theta (4-7.5 Hz) e da alcune onde beta (16-28 Hz), accompagnate da lenti movimenti rotatori oculari (Slow Eye Movements, SEMs).

L’attività EEG è di bassa ampiezza ed irregolare e compaiono grafoelementi aguzzi sul vertice (onde al vertice).

Nello stadio 2, su un ritmo di fondo di bassa ampiezza e di frequenza theta, compaiono treni di onde sincrone con frequenza di 12-16 Hz (spindles o fusi del sonno) e grafoelementi polifasici di alto voltaggio (complessi K).

Nello stadio 3 le onde delta (0,3-3,5 Hz) di alto voltaggio (superiore a 75 μV) divengono più frequenti e comprendono dal 20 al 49% di un’epoca. Quando le onde delta compongono almeno il 50% di un’epoca viene identificato lo stadio 4.

Cos’è il sonno ad onde lente (Slow Wave Sleep)

L’insieme degli stadi 3 e 4 viene definito anche sonno ad onde lente (Slow Wave Sleep, SWS) o sonno delta e corrisponde alle fasi di sonno più profondo, in quanto l’intensità dello stimolo necessaria per risvegliare un individuo risulta più elevata.

Il sonno REM, infine, occupa il 20-25% del tempo totale di sonno, ed è stato descritto per la prima volta da Aserinsky e Kleitman nel 1953.

Esso è uno stato fisiologico eccezionale nel quale il cervello diviene attivo elettricamente e metabolicamente ed è caratterizzato dal:

  • presenza di scoppi di movimenti oculari rapidi
  • riduzione marcata del tono muscolare
  • comparsa di treni costituiti da onde theta a dente di sega nel contesto di un’attività EEG desincronizzata
  • rapida e di basso voltaggio simile a quella presente in veglia

Per tale motivo il sonno REM è anche denominato sonno paradossale. Il sonno REM può a sua volta essere distinto in due componenti: tonica e fasica. EEG desincronzzato, ipotonia o atonia dei principali gruppi muscolari e depressione dei riflessi mono e polisinaptici caratterizzano il REM tonico. La componente fasica è discontinua e si sovrappone alla componente tonica. Gli eventi fasici sono contrassegnati da scariche di movimenti oculari rapidi, contrazioni miocloniche e miochimiche dei muscoli facciali, linguali e degli arti, irregolarità della frequenza cardiaca e respiratoria con pressione sanguigna variabile.

Il processo C ed il processo S per l’alternanza periodica tra veglia e sonno

Secondo Achermann e Borbely l’alternarsi periodico degli stati di veglia e di sonno dipendono principalmente da due processi: il processo C ed il processo S. Il ritmo circadiano di propensione al sonno (processo C) presenta una curva caratteristica che vede la crescita continua della propensione al sonno dalle ore 22.00 o alle ore 3.00 del mattino, una propensione crescente verso la veglia attiva nel corso della mattinata, un picco secondario di propensione  al sonno nelle ore pomeridiane ed una zona di scarsissima propensione al sonno (zona proibita) tra le ore 17.00 e 21.00.

La curva di propensione al sonno

La curva di propensione al sonno appare in stretta relazione con l’andamento della temperatura interna, essendo la massima propensione al sonno coincidente con i valori minimi di temperatura. Il ritmo circadiano di propensione al sonno si armonizza normalmente con un secondo importante fattore di regolazione, quello omeostatico (processo S). L’entità del bisogno di dormire è correlata alla durata della veglia precedente.

Viene ipotizzata l’esistenza di un fattore omeostatico (processo S) esponenzialmente crescente ed in grado di accumularsi nell’organismo durante la veglia, capace di indurre un bisogno di sonno crescente.

Nel corso del sonno avverrebbe lo scarico progressivo ed esponenziale del processo S. L’intensità del sonno sarebbe funzione della quantità di processo S accumulato nel corso della veglia. Questa intensità avrebbe un correlato elettroencefalografico evidente nel numero e nell’ampiezza delle onde lente, sincronizzate e registrabili durante il sonno NREM.

Il ruolo del sistema del Rafe dorsale serotoninergico nella regolazione sonno-veglia.

Il sistema del Rafe dorsale, serotoninergico, gioca un ruolo complesso nella regolazione dello stato di veglia e di sonno. Infatti i neuroni serotoninergici sono attivi durante la veglia ma, paradossalmente, la loro inattivazione determina insonnia. Si ritiene che la serotonina prepari il sonno, favorendo l’addormentamento attraverso la sintesi di sostanze ipnogene che a loro volta inibirebbero, con un meccanismo a feedback, la produzione di serotonina.

L’intensità della luce è fondamentale nel modulare la sintesi di serotonina.

Durante il sonno ad onde lente l’attività neuronale serotoninergica si riduce ed è totalmente inibita in sonno REM. Con l’addormentamento il rafe dorsale insieme al locus coeruleus (noradrenergico) diventano i principali centri coinvolti nel’avvio e nella modulazione del sonno NREM.

Su queste strutture agiscono inoltre altri neuroni di controllo ad azione GABAergica originanti dalla parte reticolare della sostanza nigra, dall’area grigia periaqueductale, dal nucleo dorsale paragingantocellulari, dal nucleo di Meynert.

Queste afferenze inibirebbero i neuroni colinergici, principalmente quelli dell’ipotalamo posteriore. L’attivazione dei neuroni GABAergici faciliterebbe inoltre la comparsa dei fusi del sonno (spindles) e l’attività lenta corticale.

L’attività spindling è generata a livello dei nuclei retiicolari talamici e risulta modulata dall’interazione fra i neuroni GABAergici del nucleo di Meynert ed i neuroni talamo-corticali. L’attività delta è conseguente all’iperpolarizzazione dei neuroni talamo-corticali ed all’inibizione delle influenze colinergiche provenienti dal tronco cerebrale.

I principali meccanismi di regolazione del sonno REM sono relativamente ben conosciuti.

Due strutture principali intervengono nella regolazione: neuroni REM-on, colinergici e colinocettivi, attivi durante la fase REM e neuroni REM-off monoaminergici, la cui attività si riduce durante il sonno REM. I neuroni REM-on sono situati nel nucleo magnicellulare, nel tegmento peduncolare pontino, nel tegmento latero-dorsale pontino e nel Locus Coeruleus.

Il locus coeruleus

Il Locus Coeruleus, innerva la corteccia cerebrale attraverso proiezioni noradrenergiche ubiquitarie. E’ implicato nei sistemi di attivazione corticale e riceve afferenze dall’ipotalamo posteriore e dai sistemi adrenergici bulbari.

Le cellule REM-off, monoaminergiche, sono disposte più diffusamente a livello del tronco encefalico e sono rappresentate principalmente dai neuroni noradrenergici del Locus Coeruleus e dai neuroni serotoninergici del rafe.

È stata individuata, infatti, all’interno delle diverse fasi del sonno NREM, una microstruttura del sonno.

Vale a dire la presenza di un particolare tipo di tracciato, costituito dall’alternanza di sequenze caratterizzate da:

  • una superficializzazione del sonno
  • rappresentata da onde al vertice
  • complessi K
  • intrusione di alfa e “delta burst” (fase A o fase di attivazione)
  • subito seguita da periodi di ripristino dell’attività EEG propria di quella fase del sonno (fase B o fase di quiescenza).

Tale tracciato è stato definito Tracciato Alternante Ciclico o CAP (Cyclic Alternating Pattern) in quanto è caratterizzato dalla successione più o meno regolare di cicli CAP (fase A + fase B) e non-CAP.

Il tracciato ciclante si ritrova soprattutto nellefasi di transizione, attorno ai cambiamenti di stadio e può essere indotto somministrando al soggetto opportuni stimoli capaci di superficializzare il sonno e di richiedere una risposta omeostatica. La Fase A ha un potere attivante sui parossismi epilettici, sulle crisi notturne, sui movimenti periodici e sulle parasonnie, mentre la Fase B svolge funzioni opposte di inibizione.

Che cos’è il CAP rate

Il CAP rate (quantità percentuale di CAP rispetto al sonno NREM) è un indicatore della qualità del sonno (maggiore è il CAP rate peggiore è la qualità del sonno).

Dal punto di vista fisiologico è possibile che il CAP rivesta significati diversi a seconda dell’età considerata, infatti:

  • il CAP rate è elevato nell’infanzia (nel neonato occupa il 100% del sonno quieto)
  • diminuisce fino al 40% nell’adolescenza
  • si riduce al 25-30 % nei giovani adulti
  • risale fino al 40% nella mezza età
  • aumenta fino al 50-60% negli anziani.

Differenze tra sonno stabile e sonno instabile: il ruolo dei micro-risvegli

All’interno del sonno NREM è possibile identificare una condizione di sonno instabile ed una condizione di sonno stabile.

Al sonno instabile, che può essere presente in tutti gli stadi, si riconosce per la comparsa di ripetuti micro-risvegli che corrispondono ad alleggerimenti transitori (10-15 secondi) del sonno.

Quando compaiono nel sonno NREM, i micro-risvegli tendono a raccogliersi in cluster ripetitivi ricorrendo con un periodismo di 20-40 secondi.

La loro comparsa sull’EEG costituisce un tracciato alternante ciclico o CAP (cyclic alternating pattern) secondo un pattern bifasico composto da micro-risvegli (fase A) interrotto periodicamente dal ripristino delle attività di fondo (fase B). L’indice di CAP può essere considerata una misura della qualità del sonno.

Sonno REM e NREM sono stati dinamici non solo nel loro alternarsi reciproco e per il possibile ritorno verso la veglia da entrambi gli stati del sonno ma anche per un numero elevato di cambiamenti fisiologici a livello del sistema nervoso periferico ed ormonale.

Vari fattori esterni ed interni possono influenzare l’equilibrio tra stati del sonno e la veglia.

La soglia di risveglio cresce progressivamente dal sonno 1 al 4 del sonno NREM per scendere nel sonno REM e progressivamente abbassarsi nel corso della notte, di ciclo in ciclo in parallelo con la potenza delle onde delta. E’ noto da molto tempo che la temperatura corporea scende durante il sonno.

Durante il sonno, il calo della temperatura si registra prevalentemente nel periodo di sonno NREM e lo stesso avviene per la frequenza cardiaca ed il respiro, che in questo periodo divengono più lenti e regolari.

Cosa succede nel tuo corpo quando dormi

Il flusso ematico cerebrale, il consumo d’ossigeno, il metabolismo del glucosio è notevolmente ridotto in tutto il cervello durante il sonno NREM.

Durante il sonno REM, invece, il metabolismo è uguale a quello che si registra nello stato di veglia13. Nella fase REM tendono ad essere attivate le funzioni nervose vegetative.

  • Il respiro è più irregolare
  • la pressione e la frequenza cardiaca tendono a fluttuare
  • aumentano il flusso ematico cerebrale ed il metabolismo basale.
  • Circa ogni 90 minuti, solitamente nella fase REM, si verifica un’erezione del pene o del clitoride.

Il ciclo sonno-veglia è correlato ad un certo numero di variazioni ormonali.

La secrezione di cortisolo e in particolare il rilascio d’ormone tireo-stimolante diminuiscono all’inizio del sonno. Alte concentrazioni di cortisolo sono caratteristiche della fase di risveglio.

Le variazioni ormonali nel sonno

La melatonina, elaborata dall’epifisi, è prodotta di notte e cessa di essere secreta quando la retina viene stimolata dalla luce.

Durante le prime due ore di sonno vi è aumento dell’increzione d’ormone della crescita, principalmente in relazione alle fasi 3 e 4.

Articolo su sonno (definizione) di Natascia Chiechio

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