Psicologia del sonno: Neurochimica

NEUROCHIMICA DEL SONNO

Fino agli anni ‘60 il cervello è stato oggetto soprattutto di ricerca da parte di fisiologi e anatomisti che

indagavano la connessione tra cellule nervose, mappe anatomiche per trarre conclusioni su come

funzionasse.

Abbiamo visto che i metodi più utilizzati erano o la stimolazione o la lesione di certe aree cerebrali.

Successivamente, si passa ad analizzare l’attività delle singole cellule nervose , e si scoprì all’interno del

tronco, cellule nervose che utilizzavano la noradrenalina per comunicare tra loro.

Nasce quindi quella branca che viene chiamata , e che studia quali sostanze

NEUROCHIMICA DEL SONNO

sono implicate nella regolazione del sonno e della veglia.

La prima domanda che si fanno i ricercatori è:”quali sono le sostanze prodotte dal nostro organismo in

grado di produrre sonno?”.

A questa domanda cerca di rispondere Pieron (1913): “se lo stato di veglia viene mantenuto a lungo, il

bisogno di dormire si fa sempre più impellente fino a diventare insostenibile. Questo fenomeno si

accompagna ad un avvelenamento di una ipotetica sostanza che ha le stesse caratteristiche delle tossine”.

Pieron ipotizza, quindi, l’esistenza di una IPNOTOSSINA, cioè una sostanza tossica che si accumulerebbe

durante la veglia e che non è altro che una sostanza che rappresenta il nostro bisogno di sonno che

progressivamente accumuliamo. In quest’ottica, tale tossina che progressivamente si accumula, verrebbe

smaltita nel corso del sonno.

Pieron verificò questa ipotesi tenendo svegli per più giorni (paradigma di deprivazione totale di sonno) dei

cani, prelevando poi dal loro cervello il liquor e iniettandolo in animali che invece avevano riposato

normalmente. Dopo l’iniezione osservo che gli animali effettivamente si addormentavano.

Alcuni contemporanei di Pieron furono un po’ scettici su questi risultati, affermando che forse

l’addormentamento a seguito di iniezione, non era il risultato della ricezione del liquor, ma dovuto al fatto

che questi animali erano stati sottoposti a stress causato dalla procedura sperimentale.

Su questa scia però, le ricerche continuarono:

Pappennheimer (1967), ripropone il paradigma di Pieron e mette a punto un sistema per estrarre questo

liquor con cannule permanenti per ridurre lo stress all’animale. Deprivò capre, poi iniettò il loro liquor dopo

la deprivazione nei ratti. Scelse i ratti perchè erano di piccole dimensioni ed erano sufficienti poche

quantità di liquor per riscontrare gli effetti che si ipotizzavano essere dovuti alla sostanza ricevuta. Altro

accorgimento utilizzato fu il “gruppo di controllo”.

Risultati: i ratti che avevano ricevuto il liquor dalle capre deprivate di sonno dormivano di più dei ratti che

avevano ricevuto il liquor da capre non deprivate di sonno.

Quindi viene ad essere identificata una specifica sostanza che prende il nome di “FATTORE S”, un peptide

composto da 5 amminoacidi (muramilpeptide). Se iniettato nell’animale ha la capacità di indurre più sonno

e aumentare la quantità di sonno NREM.

Un’altra cosa interessante è che questo muramilpeptide è una sostanza nota anche nell’ambito

immunologico, implicata nelle reazioni di difesa per esempio quando ci ammaliamo e abbiamo la febbre.

E quindi questa sostanza ipnoinducente è anche coinvolta nelle reazioni di difesa dell’organismo.

Ci sono poi anche altre sostanze che vengono identificate come sostanze ipnoinducenti, per esempio in

Svizzera, un allievo di Hess, Monnier scopre il DSIP (peptide che fu isolato da questo ricercatore nel

sangue e fu visto che produceva sonno nell’animale, composto da 9 amminoacidi) E’ un peptide che

produciamo spontaneamente ma è stato anche sintetizzato.

Non tutti i ricercatori hanno confermato l’effetto ipnotico di questa sostanza e ci sono stati anche risultati

discordanti:

- studi su conigli: aumento sonno a onde lente

- sui ratti: aumento sonno REM

- nell’uomo: sembra che questa azione ipnotica si verifichi solo dopo molto tempo che questa sostanza è

stata assunta.

Infine un’altra sostanza chiamata in causa è stata estratta dal tronco dell’encefalo dei ratti che erano stati

privati di sonno, e sembrerebbe in grado di aumentare la quantità di sonno REMVIP,anch’esso peptide

costituito da amminoacidi. E’ un peptide che sembra agire non solo come ipnoinducente ma anche sui vasi

sanguigni e a livello intestinale. Presente anche a livello cerebrale, sempre implicato nell’aumento del

sonno REM

Conclusioni:

a)Il “fattore s” e il DSIP sembrano principalmente implicati nel sonno a onde lente

b)Il VIP sembra essere più specifico per il sonno REM.

Il vero approccio neurochimico che cerca neurotrasmettitori implicati inizia negli anni ‘50 con Jouvet.

Lo ricordiamo soprattutto per la teoria delle monoammine, cioè l’identificazione di certi neurotrasmettitori

implicati nel sonno e nella veglia. Jouvet identificò la presenza di monoammine (dopamina,adrenalina,

noradrenalina, serotonina) all’interno delle strutture del sistema reticolare.

Il neurotrasmettitore che ha avuto più importanza in tutta questa storia è la Serotonina, prodotta nei nuclei

del Rafe. Per capire il suo ruolo i ricercatori sono andati a lesionare i nuclei del rafe nell’animale o a

bloccare la produzione della serotonina:

a)Ablazione dei nuclei del rafe nelle capre  riduzione sonno o addirittura insonnia;

b)Bloccante della serotonina  agendo sul precursore della serotonina che è il Triptofano, ovvero

somministrando un bloccante dell’enzima(PCPA) che trasforma il Triptofano in serotonina. =>iniezioni di

PCPA nel ratto provocano insonnia. Mentre se vado a iniettare 5-idrossi-triptofano ristabilisco il sonno.

Con questi primi studi si era convinti di aver trovato nella Serotonina il vero responsabile del sonno.

Ma le evidenze smentirono le ipotesi di partenza:

nei primi 4 gg l’animale non subisce trattamento e ha un tot di quantità fisiologico di sonno REM e non

REM.

Al 5° gg viene somministrata PCPA, quindi progressivamente queste quantità di REM e NREM calano

precipitosamente, fino addirittura per il REM ad esser quasi scomparsa.

La cosa strana è che dopo una serie di giorni i due ritmi di sonno cominciano a ricomparire!

=>Subito dopo l’inizio del trattamento i due tipi di sonno si riducevano drasticamente ma a partire dall’8 gg i

due tipi di sonno ritornano ai livelli normali. Al contrario i livelli di Serotonina rimanevano a 0 per tutta la

durata del trattamento. La teoria che la serotonina fosse la vera responsabile del sonno comincia a

tentennare.

Inoltre si osservano anche altre evidenze che contribuiscono a sgretolare questa teoria sulla serotonina :

- se blocco la produzione di serotonina l’animale dopo un po’ ricomincia a dormire,

- la produzione di serotonina nel rafe non è massima durante la notte come ci si potrebbe aspettare, ma è

massima durante la veglia e durante il sonno si riduce!

- la stimolazione elettrica dei nuclei del Rafe non induce sonno ma induce veglia! Se vengono aumentati i

livelli di serotonina si ha riduzione del sonno e aumento della veglia.

Conclusione: L’ipotesi di Jouvet viene riformulata e si ipotizza che la serotonina è una SOSTANZA

del sonno, perché in qualche modo induce la sintesi di altri fattori, i quali inducono realmente il

PERMISSIVA

sonno.

Questa concezione viene ad esser formalizzata in modo più preciso da altri due autori degli anni ‘90:

Ipotesi di Benington e Heller: secondo questi autori succedono cose diverse in veglia e in sonno però le

cose che succedono durante la veglia contribuiscono poi alla genesi del sonno.

Il sonno diventa una conseguenza di quello che è successo durante la veglia.

Veglia: liberazione di serotonina, noradrenalina, istamina, VIP,aumento dell’AMPc, soprattutto la deplezione

del glicogeno cerebrale ma soprattutto l’aumento della produzione di una sostanza probabilmente

responsabile del sonno che è l’adenosina. Tutto questo insieme di processi permette la sincronizzazione

EEG e quindi la riproduzione di glicogeno cerebrale che era stato smaltito durante la veglia.

La serotonina fa parte di quei fattori che fanno parte dell’aumento dell’attività metabolica

 cerebrale durante la veglia, questo aumento dell’attività metabolica porta alla deplezione

(riduzione) del glicogeno cerebrale, e questo va a produrre un aumento del rilascio di

adenosina che sarebbe lei la responsabile dell’induzione della sincronizzazione EEG e sonno

comportamentale. Il sonno poi riconsentì la sintesi di nuovo glicogeno

La storia sentimentale incompiuta della serotonina:

Nel 1999 Jouvet pubblica un articolo in cui descrive le alterne fortune della storia sentimentale incompiuta

che ha come protagonisti la serotonina e il sonno:

Grazie agli studi di bloccaggio della serotonina grazie a PCPA si credeva che la serotonina fosse la vera

responsabile del sonno (Ipotesi serotoninergica,1955)

La serotonina potrebbe agire inibendo i neuroni della formazione reticolare ascendente e i neuroni del

locus coeruleus. Jouvet nel 1975 formula così la sua ipotesi monoamminergica nella regolazione del sonno

(serotoninasonno; catecolammine(dopamina e noradrenalina)veglia)

Ma la storia continua perché questa teoria viene contraddetta dal cosiddetto “silenzio del Rafe” durante il

sonno, e da una vivace attività presente invece durante la veglia. La teoria monoaminergica viene così

dimenticata, ma come una fenice risorge dalle ceneri con l’ipotesi di Beninghton e Heller che ci dice che la

serotonina contribuisce insieme ad altri fattori ad aumentare l’attività metabolica cerebrale,questo permette

la deplezione del glicogeno e quindi la produzione di Adenosina la quale induce sincronizzazione EEG che

riforma il glicogeno.

Parliamo ora di altre sostanze:

Neuroni GABA: sono soprattutto neuroni di natura inibitoria diffusamente presenti nel SNC. Parlando di

GABA parliamo di neuroni che inducono sincronizzazione EEG. I neuroni che usano il GABA e che sono

distribuiti nelle aree preottiche possono partecipare, facilitando le sequenze talamiche, l’induzione del

sonno sincrono.

Sono soprattutto implicati nella genesi del sonno NREM.

Neuroni Colinergici (ACH): sono implicati soprattutto nella regolazione del sonno REM e nella veglia. In

questo caso questi neuroni vanno a rompere le sequenze talamiche regolate dai neuroni Gabaergici

portando a desincronizzazione EEG. Sono soprattutto neuroni presenti nel PONTE, che abbiamo detto

essere molto implicata nella formazione del sonno REM.

Ci sono neuroni Colinergici anche nel Prosencefalo basale in particolare nel nucleo basale di Meynert e

nella sos