Fisiologia del sonno

In media, una persona trascorre un terzo della propria vita dormendo. Il sonno (o almeno l'alternanza di periodi di attività e riposo) è un meccanismo fondamentale di adattamento fisiologico in tutti gli esseri viventi. Ciò conferma la teoria secondo cui il sonno svolge funzioni importanti nel mantenere l'attività vitale a un livello ottimale. Sorprendentemente, la nostra comprensione di una questione così importante come lo scopo del sonno è primitiva e amorfa. Sono necessarie ulteriori ricerche per sviluppare concetti fondamentali in questo ambito. Tuttavia, di seguito viene fornita una panoramica di base della fisiologia del sonno, inclusi i principali meccanismi della sua regolazione e le ipotesi che ne spiegano le funzioni.

I pazienti spesso chiedono di quante ore di sonno hanno bisogno. Sebbene la risposta più comune sia 8 ore, alcuni individui necessitano di 4,5 ore di sonno, mentre altri di 10. Pertanto, 8 ore rappresentano solo una media e, in generale, questo valore è soggetto a significative variazioni individuali. Tuttavia, poiché le persone la cui durata del sonno si discosta significativamente dalla media costituiscono una minoranza assoluta, è necessario un esame approfondito per individuare eventuali disturbi del sonno.

L'ora di insorgenza, la durata e la struttura del sonno variano tra le diverse specie biologiche. Gli esseri umani tendono ad addormentarsi di notte e a svegliarsi dopo l'alba. Con l'avvento dell'illuminazione artificiale e la necessità di lavorare di notte, i ritmi del sonno e della veglia di molte persone si sono discostati significativamente dal ritmo abituale, caratterizzato da riposo notturno e attività fisica durante il giorno.

Studi di laboratorio dimostrano che il grado di veglia o sonnolenza dipende da almeno due fattori:

1. durata della precedente veglia e
2. ritmo circadiano.

Pertanto, il picco principale di sonnolenza si verifica nelle tarde ore serali, che coincidono con l'ora abituale di andare a letto. Un ulteriore picco di sonnolenza si verifica durante il giorno, che coincide con l'ora tradizionale della siesta, il riposo pomeridiano accettato in molti paesi. A causa della stanchezza pomeridiana e dei processi fisiologici circadiani, molte persone hanno difficoltà a mantenere una veglia attiva in questo momento.

La maggior parte delle informazioni accumulate fino ad oggi sulla struttura del sonno, le sue fasi e le sue caratteristiche temporali è stata ottenuta utilizzando un metodo speciale che registra i biopotenziali durante il sonno: la polisonnografia (PSG). Apparsa negli anni '40, la polisonnografia è oggi ampiamente utilizzata sia per la ricerca scientifica che per la diagnosi dei disturbi primari del sonno. Per la polisonnografia, i pazienti si presentano solitamente in un laboratorio di sonnologia la sera. La procedura standard per la polisonnografia prevede il posizionamento di almeno due elettrodi sul cuoio capelluto (il più delle volte sulla sommità della testa e sulla nuca) per la registrazione dell'elettroencefalografia. Due elettrodi sono progettati per registrare i movimenti oculari e un elettrodo viene posizionato sul muscolo mentale per valutare lo stato del tono muscolare durante la transizione dal sonno alla veglia e durante le varie fasi del sonno. Inoltre, vengono utilizzati sensori per misurare il flusso d'aria, lo sforzo respiratorio, la saturazione di ossigeno nel sangue, registrare l'ECG e i movimenti degli arti. Per risolvere alcuni problemi, vengono utilizzate diverse varianti della polisonnografia. Ad esempio, vengono utilizzate derivazioni EEG aggiuntive per diagnosticare le crisi epilettiche notturne. In alcuni casi, il comportamento del paziente durante il sonno viene registrato su videocassetta, consentendo di registrarne i movimenti e diagnosticare disturbi come il sonnambulismo o il disturbo comportamentale del sonno REM (rapid eye movement). Inoltre, questa tecnica può essere ulteriormente modificata per risolvere specifici problemi diagnostici. Ad esempio, in alcuni casi è necessario studiare la secrezione di succo gastrico durante il sonno, e per diagnosticare l'impotenza è importante ottenere informazioni sullo stato del pene durante il sonno.

Il soggetto va a letto a un'ora normale (ad esempio alle 23:00). L'intervallo tra lo spegnimento delle luci e l'addormentamento è chiamato periodo di latenza del sonno. Sebbene alcune persone si addormentino entro pochi minuti, la maggior parte si addormenta entro 15-30 minuti. Se il soggetto non riesce ad addormentarsi entro 45 minuti, diventa irrequieto. La difficoltà ad addormentarsi è spesso dovuta al noto fenomeno della prima notte in laboratorio. Sia per il paziente con insonnia che per il volontario sano, la prima notte in laboratorio causa stress, che porta a un significativo prolungamento del periodo di latenza dell'addormentamento. Un fenomeno simile si osserva in molte persone che trascorrono la notte in un ambiente non familiare, come una camera d'albergo. Il prolungamento del periodo di latenza dell'addormentamento può essere causato da vari fattori: stress, una sensazione di disagio dovuta a un letto o a un ambiente non familiare, uno sforzo fisico o una cena pesante poco prima di coricarsi.

Lo stadio I del sonno è uno stato di transizione tra la veglia e il sonno. In questa fase, la persona avverte solo una leggera sonnolenza e riesce a rispondere al proprio nome anche se pronunciato a bassa voce. Questa fase non sembra favorire il riposo o il recupero e normalmente rappresenta solo il 5-8% della durata totale del sonno. Un aumento della presenza dello stadio I è caratteristico di un sonno agitato e intermittente, che può essere causato da apnea notturna, sindrome delle gambe senza riposo o depressione.

La fase II occupa in genere tra la metà e i due terzi del tempo totale di sonno. In un certo senso, è il "cuore" del sonno. È una fase singola e ben definita, caratterizzata sull'elettroencefalogramma dalla presenza di due fenomeni: i fusi del sonno e i complessi K.

In genere, il passaggio dallo stadio II agli stadi III e IV (stadi del sonno profondo) avviene piuttosto rapidamente.

Gli stadi III e IV sono solitamente raggruppati sotto i nomi di "sonno lento (a onde lente)" o "sonno delta". Sull'EEG, il sonno lento è caratterizzato da onde delta lente pronunciate e di elevata ampiezza. Durante il sonno lento, il tono muscolare diminuisce e gli indicatori vegetativi (polso, frequenza respiratoria) rallentano. È molto difficile svegliare una persona in questa fase del sonno e, se ciò accade, inizialmente si ritrova disorientata e confusa. Il sonno lento è considerato il periodo maggiormente "responsabile" del riposo e del recupero delle forze durante il sonno. Di solito, il primo episodio di sonno lento inizia 30-40 minuti dopo l'addormentamento, ovvero, di norma, a tarda notte. Il sonno lento è solitamente rappresentato in misura maggiore nel primo terzo del periodo di sonno totale.

L'ultima fase del sonno è la fase REM, o sonno con movimenti oculari rapidi. È noto che i sogni sono principalmente associati a questa fase del sonno. Solo il 10% dei sogni si verifica in altre fasi del sonno. La fase del sonno lascia il suo segno sulla natura dei sogni. I sogni durante il sonno a onde lente sono solitamente più vaghi e non strutturati, sia nel contenuto che nelle sensazioni provate da una persona. Mentre i sogni durante il sonno REM, al contrario, lasciano sensazioni vivide e hanno una trama chiara. Da un punto di vista neurofisiologico, il sonno REM è caratterizzato da tre caratteristiche principali:

1. attività di bassa ampiezza e alta frequenza che ricorda il modello EEG in uno stato di veglia intensa;
2. movimenti oculari rapidi;
3. atonia muscolare profonda.

La combinazione di un cervello "attivo" (attività EEG a bassa ampiezza e alta frequenza) e di un corpo "paralizzato" (atonia muscolare) ha dato origine a un altro nome per questa fase: "sonno paradosso". L'atonia muscolare che si sviluppa durante il sonno REM sembra essere un adattamento evolutivo che impedisce le risposte fisiche ai sogni. In genere, il primo episodio di sonno REM inizia 70-90 minuti dopo l'addormentamento. L'intervallo tra l'inizio del sonno e l'inizio del primo episodio di sonno REM è chiamato periodo di latenza del sonno REM. Normalmente, il sonno REM rappresenta circa il 25% della durata totale del sonno.

Il primo ciclo del sonno prevede una progressione sequenziale attraverso tutte le fasi descritte. Il secondo ciclo e i successivi, per il resto della notte, iniziano con la fase II, seguita dal sonno a onde lente e dal sonno a movimenti oculari rapidi (REM). Come accennato, gli episodi di sonno a onde lente sono più lunghi nel primo terzo della notte, mentre il sonno a movimenti oculari rapidi (REM) è più frequente nell'ultimo terzo della notte.

Nella valutazione dei risultati di uno studio di registrazione del sonno in laboratorio, vengono analizzati diversi parametri: il periodo di latenza dell'addormentamento, la durata totale del sonno, l'efficienza del sonno (il rapporto tra il tempo di sonno e il tempo totale di registrazione), il grado di frammentazione del sonno (il numero di risvegli completi o incompleti, il tempo di veglia dopo l'addormentamento) e l'architettura del sonno (il numero e la durata delle fasi principali del sonno). Vengono analizzati anche altri parametri fisiologici, come quelli relativi alla respirazione (apnea, ipopnea), alla saturazione di ossigeno nel sangue, ai movimenti periodici degli arti e alla frequenza cardiaca. Ciò consente di identificare l'influenza di determinati processi fisiologici sul sonno. Un esempio sono gli episodi di apnea, che portano alla frammentazione del sonno.

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