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Perché sentiamo il bisogno di dormire?

Dormire è un atto universale che apporta enormi benefici. Dalle mosche ai vermi e alle meduse, il sonno ripristina il corpo, aiuta l'apprendimento e la memoria. Ma nonostante approfondite ricerche, lo scopo del sonno è ancora misterioso.

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Nel momento in cui il nostro corpo è nella fase di sonno, il suo assetto biochimico cambia e si attivano una serie di funzioni vitali fondamentali per il mantenimento del benessere psicofisico. In questo contesto gioca un ruolo fondamentale il nostro cervello che, nonostante la sensazione di perdita di coscienza che associamo al sonno, resta in parte vigile. Diciamo che è come se, non dovendo prestare attenzione a tutto ciò che abbiamo intorno, il nostro cervello riuscisse, nel dormire, a concentrarsi su tutte quelle piccole e grandi azioni che richiedono calma, pazienza e silenzio.

Quali sono i benefici del dormire?

Dormire è una necessità e il sonno apporta i seguenti benefici:

  • Eliminazione delle tossine: Durante il sonno, l’attività metabolica rallenta e il sistema glinfatico (una sorta di sistema linfatico che garantisce il funzionamento dei neuroni nel sistema nervoso) si attiva per drenare ed espellere le proteine tossiche prodotte dal cervello nella fase di veglia. Questi scarti vengono drenati attraverso gli spazi intercellulari che aumentano durante il sonno proprio per permettere il drenaggio. Verranno poi indirizzati al fegato che provvederà al loro smaltimento.
  • Rigenerazione cellulare e dei tessuti: Con le attività metaboliche rallentate e l’attività cerebrale più libera dalle incombenze della veglia, anche l’attività cellulare si concentra maggiormente su se stessa e sulla propria rigenerazione e riparazione. Questo accade ad esempio ai muscoli che, mentre dormiamo, si rilassano e hanno modo di rigenerarsi riparando le microlesioni che le attività della giornata hanno comportato. Anche la pelle è coinvolta in questo processo: durante il giorno il nostro corpo rilascia proteine ed enzimi in quantità minore alla pelle rispetto alla notte. Mentre riposiamo, le attività metaboliche si riducono e c’è una maggior disponibilità di questi elementi da dedicare al rinnovamento cellulare epidermico.
  • Riorganizzare e consolidare la memoria: Il cervello approfitta della “pausa” notturna per rielaborare ciò che ci è successo durante la giornata. Attraverso il monitoraggio dell’attività cerebrale durante il sonno, infatti, si è scoperto che il tipo di onde prodotte dal cervello e le aree cerebrali che si attivano sono le stesse di quando ricordiamo eventi passati che ci sono capitati. In più, rielaborando l’accaduto e memorizzandolo, il cervello apprende.
dormire rigenera la mielina
A sinistra si osservano neuroni avvolti da mielina correttamente. A destra si osservano neuroni avvolti da mielina danneggiata. Dormire rigenera la mielina. Credits: The Journal of Neuroscience.

Uno studio condotto da Michele Bellesi, Giulio Tononi e Chiara Cirelli pubblicato su “The Journal of Neuroscience”, dimostra che, durante il sonno, aumenta la produzione delle cellule che vanno a formare la mielina, una guaina protettiva isolante che consente la corretta veicolazione degli impulsi nervosi: questo spiegherebbe perché un sonno ristoratore e la giusta quantità di riposo ci permettono di essere più lucidi e reattivi durante il giorno.

Insomma, anche se durante il sonno viviamo una situazione di non-coscienza, non si può dire lo stesso del cervello. Ernest Hemingway apprezzava il sonno per una buona ragione. Lo scrittore percepiva il sonno come una forma di limitazione del danno. L’osservazione dell’autore potrebbe essere più vera di quanto immaginasse.

Perché sentiamo la necessità di dormire? Ce lo spiega la scienza

Gli scienziati dell’Università Bar-Ilan in Israele hanno scoperto che il DNA danneggiato si accumula nelle cellule cerebrali durante il giorno e il lavoro di riparazione nei neuroni inverte il danno solo durante il sonno. Il movimento dei cromosomi quando il cervello è a riposo consente alle cellule di riparare il DNA.

“Un periodo offline ci dà il tempo di ripulire tutto per il giorno successivo, per darci un nuovo inizio prima di essere di nuovo impegnati con la veglia. Penso che questo sia uno dei motivi principali per cui dobbiamo dormire.”

Lior Appelbaum (Università Bar-Ilan,Israele)
Perchè dormire? Danni al DNA da deprivazione del sonno
A sinistra si osservano i danni che si accumulano nel DNA durante la veglia. A destra si osservano i movimenti dei cromosomi che riparano il DNA mentre si dorme. Fonte: Nature Communications.

Dormire riduce il danno al DNA nei neuroni: lo studio condotto su zebrafish

Appelbaum e il suo studente, David Zada, hanno pensato che dato che il sonno si è evoluto in tutti gli organismi dotati di sistema nervoso, allora avrebbero potuto condurre uno studio a livello dei singoli neuroni con successo.

Per scoprirlo, hanno ingegnerizzato degli esemplari di zebrafish (animali modello trasparenti) in modo che i cromosomi nei loro neuroni portassero etichette chimiche colorate. I ricercatori hanno quindi utilizzato un potente microscopio specializzato per osservare come si muovevano i cromosomi nei neuroni e quanto spesso il DNA si rompeva, sia quando i pesci erano svegli, sia quando erano addormentati.

Quando i pesci erano svegli, i cromosomi non si muovevano molto e nei neuroni si accumulavano filamenti rotti di DNA, come succede normalmente nella vita quotidiana. Si è osservato che i pesci privati ​​del sonno, ad esempio picchiettando sulla loro vasca, possedevano dei neuroni che avevano accumulato così tanti danni genetici che avrebbero rischiato di morire.

Quando i pesci dormivano, si osservavano immagini molto differenti. Gli scienziati hanno notato che i cromosomi cambiavano forma molto più spesso nei pesci addormentati e che il danno al DNA nei loro neuroni era minore. Lo stesso è accaduto quando i ricercatori hanno aggiunto alla vasca un farmaco che induce il sonno, facendo addormentare il pesce durante il giorno ed escludendo che la riparazione dei danni al DNA fosse legata ai ritmi circadiani.

Mentre dormiamo i cromosomi cambiano forma

Appelbaum ha osservato che i cromosomi cambiano costantemente forma per consentire ai meccanismi di riparazione naturali delle cellule di riparare i danni al DNA in punti diversi. Quando si è svegli, il lavoro di riparazione non può tenere il passo con la velocità con cui si accumulano i danni, ma nelle ore tranquille del sonno, i meccanismi di riparazione hanno la possibilità di ottenere il massimo dal lavoro.

“È sorprendente, perché il cervello entra in uno stato di riposo, ma i cromosomi si muovono circa il doppio durante il sonno. Ci sono riparazioni in corso durante il giorno, ma il sonno ti permette di recuperare.”

Lior Appelbaum (Università Bar-Ilan, Israele)

Appelbaum afferma che quando siamo molto stanchi, i neuroni accumulano così tanti danni da segnalare a tutto il cervello che dobbiamo andare a dormire per riparare il danno ed evitare di entrare in una “zona pericolosa”. Per semplificare il concetto, il processo è simile a quello che avviene durante la manutenzione del manto stradale: si preferisce riparare le buche di notte, quando il traffico è diminuito.

Dormire e i medici. Lo studio.
Medico mentre esegue un’operazione. Fonte: Pixabay

Gli studi condotti sui mammiferi e sull’ uomo

Avendo individuato l’effetto in zebrafish, i ricercatori volevano studiare i topi per vedere se il movimento dei cromosomi e la riparazione del DNA corrispondessero all’attività cerebrale legata alle diverse fasi del sonno anche nei mammiferi. Anche in questo caso, i risultati ottenuti con zebrafish sono stati confermati. Al lavoro di Appelbaum segue uno studio di Gennaio 2019 di Siu-Wai Choi dell’Università di Hong Kong che ha utilizzato campioni di sangue per dimostrare che la privazione del sonno porta danni maggiori al DNA nei neuroni dei medici (a causa dei turni notturni).

È chiaro dallo studio di Appelbaum che la dinamica dei cromosomi durante il sonno ha un ruolo essenziale nella riparazione del DNA danneggiato. Sebbene questi risultati siano stati ottenuti in un modello animale, insieme ad altri studi condotti sugli esseri umani, ci danno spunti di riflessione per quanto riguarda le nostre scelte di vita, i modelli di lavoro a turni e la salute a lungo termine.

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