FUNZIONE DEL SONNO
Paradigma “estirpazione”utilizzato in scienze biologiche apportato
con successo allo studio del sonno
Un metodo efficace per determinare in maniera indiretta le funzioni di un organo, di un sistema o di un comportamento è quello
di rimuovere l’organo o il sistema o impedire quel dato
comportamento osservandone le modificazioni intervenute
DEPRIVAZIONE DI SONNO
TOTALE
PARZIALE
SELETTIVA
DEPRIVAZIONE TOTALE(DTS)
RINUNCIARE TOTALMENTE A DORMIRE
Completa assenza di qualsiasi tipo di sonno per studiarne le conseguenze su variabili:•fisiologiche•prestazioni cognitive•comportamentali e motorie•tono dell’umore
LUNGHEZZA DELLA VEGLIA
Durata della veglia indice fondamentale per gli effetti della deprivazione di sonno:
Pilcher e Huffcut, (1992) DTS a lungo termine > 45 ore
Durata minima non in totale accordo
Babkoff et al., (1985) peggioramenti anche dopo DTS < 45h
VARIABILI IN GRADO DI DETERMINARE L’IMPATTO DELLA DTS SULLE PRESTAZIONI COGNITIVE E SUI LIVELLI DI SONNOLENZA
Lunghezza veglia
Influenze circadiane
Variabili situazionali
Caratteristiche soggetti
Caratteristiche dei test
Fatica
Rumore, esercizio fisicoTemperatura, farmaci
Interesse, motivazione, esperienza,età, personalità, tipologia circadiana,
Brevi\lunghi dormitori
Durata del test, complessità,livello di abilità,
memoria a breve termine, misure ogg. e soggEEG
CONCLUSIONI
Assicurarsi che i soggetti siano stati realmente deprivati di sonno
Tener conto dell’andamento circadiano delle prestazione
Variabili situazionali
Differenze psicofisiologiche
DEPRIVAZIONE PARZIALE DI SONNO(DPS)
Riduzione della durata complessiva del sonno non limitata ad uno specifico stadio del sonno
Esistenza di una quantità ottimale di sonno?
Differenze inter-individuali
DURATA DPS
•DPS breve termine = 1-2 notti
•DPS lungo termine = es. 60 gg
•DPS acuta: restrizione improvvisa da 8 a 4 ore di sonno per notte
•DPS progressiva: da 8 a 7 a 6 a 5 a 4ore nel corso di notti successive
DEPRIVAZIONE SELETTIVA DI SONNO
Deprivazione sonno REM
Deprivazione sonno NREM
Deprivazione di uno specifico stadio del sonno che permetta di ridurre al minimo o abolire la fase di
sonno stessa senza modificare il TTS ed evitando di alterare la normale architettura della notte di sonno
TECNICHE E CRITERI DI DEPRIVAZIONE SELETTIVA
Tecniche non invasiveInvio di stimoli sonoriBrevi scosse elettriche
Tecnica dei risvegli Generalmente usato per deprivazione di sonno REM
Svegliare il soggetto ogni volta chela registrazione poligrafica indica l’esordio
del sonno REM
DS REM
Tecnica risveglio impatto notevole:•Sul tempo totale di sonno, •Sull’architettura del sonno•Aumento veglia intrasonno•Aumento stadio 1•Frammentazione del sonno
Tecnica non invasiva per DS sonno REM non impedisce il risveglio
Criteri in base ai quali applicare la tecnica di deprivazione selettiva
a)Criteri che sottostimano la durata del sonno REM
b)Criteri che sovrastimano la durata del sonno REM
c) Criteri che stimano correttamente la durata del sonno REM
d)Criteri non valutabili
DS sonno onde lente
Pochi studi
Notevoli problemi metodologici
Non utilizzabile tecnica del risveglio
TECNICHE E CRITERI DI DS SWS
STIMOLI ACUSTICI:
Somministrazione di toni di intensità variabile incrementata nei casi in cui il soggetto mostri abitudine
Stimolazione uditiva mantenuta fino all’occorrenza di un arousal o al cambiamento di stato
Somministrazione di tono a partire da una certa intensità sogliare, incrementata se il soggetto non si sveglia e diminuita nella prova successivaquando il soggetto si sveglia
Criteri di sovrastima e sottostima SWS generalmente sovrastimato
STUDI SU ANIMALI
Tecnica di deprivazione totale di sonno nei rattiRechtshaffen anni ’80
Piattaforma rotante circolare di c.a45cm
RISULTATI
•CONSUMO MAGGIORE DI CIBO•PERDITA DI PESO•AUMENTO CORTISOLO•DIMINUZIONE TEMPERATURA CORPOREA•ARRUFAMENTO DEI PELI•LESIONI CUTANEE•MORTE
DEPRIVAZIONE SONNO REM
RISULTATI
EFFETTI SIMILI ALLA DEPRIVAZIONE TOTALECON ALLUNGAMENTO DEL PERIODO DI
MANIFESTAZIONE
LA MORTE SOPRAGGIUNGEVA DOPO CIRCA 40-60 GIORNI
ESPERIMENTI SULL’UOMO
PRIMI STUDI SU UN SOLO SOGGETTO
PATRICK & GILBERT, (1896)
DTS PER 90 ORE CONSECUTIVE
MISURE
Temperatura corporea, ritmo cardiaco, peso corporeo, forza del pugno,forza di trazione
Tempi di reazione a tasto del telegrafo Morse in risposta a “click” sonori
Test di vigilanza usando tasto del telegrafo Morse rispondendo a “click” forti e non ai deboli
Stanchezza muscolare misurata attraverso la pressione con un dito in un minuto
Sensibilità al dolore, pressione sul polpastrello attraverso un algometro
Acuità visiva (leggendo alla luce di una candela posta a 25cm di distanza)
Memoria di sillabe senza senso e somma di serie di numeriil più velocemente possibile per 3 min.
Lo studio più lungo:264 ore senza dormire
Randy Gardner,1965Secondo giorno:
SonnolenzaDifficoltà di accomodazione visiva (occhi pesanti e stanchi)Terzo giorno:Cambiamenti d’umore, disturbi di coordinazioneDisturbi del linguaggio (in particolare nella ripetizione di scioglilingua)Quarto giorno:Irritabile non cooperanteDisturbi di memoriaDifficoltà di concentrazione“Sogni ad occhi aperti”Giorni successiviProgressivo peggioramento del linguaggio, flusso del pensiero frammentatoPeggioramento disturbi visivi
Ore del mattino particolarmente difficili per tutti gli 11 giorni in corrispondenza dell’aumento della sonnolenza
RISULTATI FISIOLOGICI
NORMALE PRESSIONE SANGUIGNAECG NELLA NORMAEEG NELLA NORMA A PARTE L’ECCESSIVA SONNOLENZADIMINUZIONE TEMPERATURA cutanea dovuta alla vasocostrizione per ridurre la dispersione di calore
VISITA NEUROLOGICA: GRAVE DETERIORAMENTO DELL’ATTENZIONEDEL LINGUAGGIO E DELLA MEMORIA
EFFETTI DELLA PERDITA DI SONNO RELATIVAMENTE MODESTI ECCETTO CHE PER LA CORTECCIA CEREBRALE
CHE SEMBRAVA LA PIU’COLPITA
NOTTI DI RECUPERO
PRIMA NOTTE DURATA DI SONNO 14 ORE E 45 MIN.
Disturbi precedentemente manifestati (memoria, linguaggio..)erano scomparsi del tutto
Due notti successive dormì circa 6 ore in più del solito
Recupero globale 24% del sonno perso
NOTTI DI RECUPERO
Quantità di stadio 4 quasi 5 volte superiore al normale
Sonno REM più di tre volte superiore ai valori di base
Solo una piccola parte di stadio 1 e 2 venne recuperata
CONCLUSIONI
Effetti negativi limitati al cervello e al comportamento
Diminuzione della temperatura corporea macon contromisure per ridurre la dispersione di calore
Ritmo circadiano della sonnolenza molto evidente
Prolungato periodo di sonno nel recupero con maggiore quantità di sonno ad onde lente e REM
Nelle successive notti di recupero solo alcuni tipi specifici di sonno venivano recuperati
In particolare la maggior parte di sonno ad onde lente e la circa la metà di sonno REM
CONCLUSIONI
Deprivazione su più soggetti205 ore
•Dati fisiologici•Endocrinologici•Neurologici•EEGgrafici•Psicologici•Comportamentali•Sonno di recupero
9 giorni di deprivazione (8 notti)
RISULTATI
AUMENTO CONSUMO DI CIBO
SONNOLENZA ESTREMA A PARTIRE DAL TERZO GIORNO CON IMPOSSIBILITA’ DI LETTURA
DIFFICOLTA’ A RIMANERE SVEGLI IN PARTICOLARE TRA LE 2 E LE 4 DEL MATTINO
Alterazioni percettive, IRRITABILITA’, PEGGIORAMENTO ALLE PRESTAZIONI
AL QUINTO GIORNO MIGLIORAMENTO GENERALE
“SVOLTA DEL QUINTO GIORNO”
RISULTATI (2)
Risultati fisiologici non hanno mostrato anomalie dal punto di vista clinico
Valori del sangue e delle urine non hanno mostrato alterazioni rilevanti
No cambiamenti sensibili della frequenza respiratoria, cardiaca ed EEG (oltre l’eccessiva sonnolenza)
Diminuzione temperatura corporea (risalita al 5 giorno)
RECUPERO
3 NOTTI DI RECUPERO DOVE GLI è STATO CONSENTITO DI DORMIRE
12 ORE PER LAPRIMA NOTTE E 9 NELLE 2 SUCCESSIVE
SENSAZIONE DI BENESSERE GIA’ DOPO LA PRIMA NOTTENORMALIZZAZIONE PRESTAZIONI
NO RECUPERO STADIO 1 E 2RECUPERO MAGGIORE STADIO 4
SOLO UN TERZO DEL SONNO REM PERDUTO ERA STATO RECUPERATO
DUE TIPI DI SONNO
SONNO NUCLEARE
Ripara gli effetti del logorio della veglia sul cervello si concentra nelle prime ore di sonno durante il quale predomina lo SWS stadio 4, comprende anche una parte del sonno REM
SONNO OPZIONALE Riempie le ore noiose di buio fino all’alba,influenzato dal ritmo circadiano molto più del sonno nucleare, sotto il controllo di un comportamento impulsivo a dormire.
All’inizio della notte sia sonno nucleare che opzionale sono attivi: il sonno nucleare declina dopo poche ore per lasciar progredire il sonno opzionale.
Due tipi di sonnolenza
Nucleare:espressione della necessità di reintegrazione tissutale del cervello
Opzionale:fenomeno di tipo appetitivo con significato analogo ai crampi da fame
Il modo in cui la vigilanza e la sonnolenza fluttuano nel corso della giornata dipende in parte, dai fattori
che regolano l’alternanza sonno-veglia, (processo S e processo C).
Alcuni studi, però, hanno dimostrato che l’arousal fisiologico e la spinta al sonno possono essere
considerati due processi relativamente indipendenti (Jones, 2000; Sangal et al., 1992)
Bonnet e Arand (1998), sonnolenza, misurata attraverso il MSLT, variava in funzione dell’attività precedente. Comportamenti attivanti, prima di andare a letto, come ad esempio guardare la tv per 25 minuti o camminare per 5 minuti, induceva un’attivazione fisiologica seguita da una maggiore latenza di sonno.
Le misure oggettive della sonnolenza sembrano dunque essere il risultato della combinazione della spinta al sonno e dell’arousal
Edgar et al., (1993):l’arousal fisiologico potrebbe mascherare la sonnolenza, scavalcando
l’accumulata spinta al sonno. La spinta al sonno potrebbe non esprimersi perché ad essa si opporrebbe
un processo attivante modulato dal nucleo soprachiasmatico. Verosimilmente, possiamo pensare che tra i vari indicatori di sonnolenza,
potrebbero esservene alcuni come ad esempio la frequenza di ammiccamento oculare, particolarmente sensibili a cogliere questo
aspetto, come mostrato da Barbato et al.,
Rapporto fra ammiccamento oculare e sistema dopaminergico confermato da evidenze di tipo clinico in patologie che mostrano alterazioni di tale sistema.
DIAGNOSI BLINK RATE
Pazienti Controlli AUTORI
Parkinson 11 blink/min < 23 blink/min Karson, 1983
Parkinson e levodopa 21 blink/min = 23 blink/min Karson, 1983
Huntington 36 blink/min > 24 blink/min Karson, 1984
Schizophrenia 31 blink/min > 23 blink/min Karson, 1983
Schizophrenia in visuo-motor task 16.6 blink/min > 9.3 blink/min Mackert et al., 1990
Myotonic Dystrophy 7.6 blink/min < 17.5 blink/min Nakayama et al., 1998
Generalised dystonia 36.9 blink/min > 11.3 blink/min Deuschl e Goddemeier, 1998
Anorexia nervosa 20 blink/min > 11 blink/min Barbato et al., 2005
VARIAZIONE DIURNA EYE-BLINK-RATE
GIOVANI
Andamento diurno costante con aumento in tarda serata (h 20,30), parallelamente ad un aumento della sonnolenza soggettiva.
Aumento attività centrale dopaminergica per contrastare la sonnolenza. (Barbato et al, 2000)
ANZIANI
l’ammiccamento oculare non mostra una significativa variazione diurna.
appiattimento del ritmo circadiano dell’attività dopaminergica centrale
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
10.00 13.30 17.00 20.30
Bli
nk
/min
Andamento diurno ammiccamento oculare nei giovani
Andamento diurno ammiccamento oculare negli anziani
VARIAZIONE DIURNA EBR IN GIOVANI ADULTI
FATTORE CIRCADIANOBarbato et al., 2000
Andamento diurno costante con aumento in tarda serata (h 20,30), parallelamente ad un aumento della sonnolenza
soggettiva.
Aumento attività centrale dopaminergica per contrastare la sonnolenza. (Barbato et al, 2000)
CIRCADIANO E OMEOSTATICOBarbato et al., 2006