Sonno REM: a cosa serve?

Tradotto dall’inglese da Roberta Colapietro

Tutti dormiamo. Su questo possiamo essere tutti d’accordo. Tuttavia, sebbene dall’esterno il sonno sembri più o meno lo stesso, all’interno ci sono parecchie differenze. Durante un episodio di sonno continuo, il cervello attraversa diverse fasi, contraddistinte da tipi diversi di attività. Non solo la loro impronta elettrica è diversa, ma il cervello svolge attività specifiche in ciascuna fase. Meno chiaro, purtroppo, è quali siano esattamente queste attività.

Per oggi, ci concentreremo su una singola fase del sonno: il sonno con movimenti rapidi degli occhi o, in breve, sonno REM (dall’inglese: rapid eye movement = movimenti rapidi degli occhi). Tutti ne abbiamo sentito parlare. Tuttavia, sebbene il concetto sia così noto, la sua reale funzione è tutt’altro che chiara. Il sonno REM è solitamente associato al sogno e all’apprendimento, ma, come vedremo in questo articolo, ci sono molte sfumature e sicuramente questo non è il quadro completo.

Come distinguiamo il sonno REM?

Il sonno REM viene identificato sulla base di alcuni criteri: attività cerebrale ad alta frequenza nell’elettroencefalogramma (EEG), simile a quella dello stato di veglia; movimenti rapidi degli occhi; e atonia muscolare, ossia la perdita di tono muscolare che porta alla paralisi muscolare (presumibilmente per non “mettere in atto” i nostri sogni).

Sulla base di queste caratteristiche, il sonno REM è facilmente distinguibile dal resto del sonno, chiamato sonno non-REM (lo so, molto originale, vero?): in quest’ultimo osserviamo onde a bassa frequenza e grande ampiezza, senza movimenti rapidi degli occhi e senza atonia muscolare. In pratica, nel sonno non-REM sembra che tutto il cervello esegua all’unisono la stessa nota, mentre nel sonno REM sembra che tutti parlino uno sopra l’altro.

Prima di entrare nei dettagli relativi alla funzione del sonno REM, vorrei chiarire una cosa: sulla base delle attuali evidenze scientifiche, non possiamo affermare che un tipo di sonno sia più benefico di un altro. Pertanto, non possiamo affermare che adulti sani dovrebbero avere più sonno REM o più sonno non-REM. Infatti, è possibile che il rapporto tra i due tipi di sonno e l’ordine in cui si verificano siano più importanti per un buon funzionamento del cervello.

Cosa fa il sonno REM?

Si sente spesso dire che tutti gli animali dormono. Sebbene ciò potrebbe non essere vero (in primo luogo, non abbiamo studiato ancora tutti gli animali; in secondo luogo, esistono alcune specie per le quali si discute se quello che osserviamo sia sonno o semplicemente un periodo di veglia “tranquilla”), molti degli animali che abbiamo osservato finora dormono davvero, e molti di essi presentano anche un sonno simile al sonno REM.

Tuttavia, da un punto di vista evolutivo, il sonno sembra piuttosto pericoloso: si perde coscienza per alcune ore, rimanendo vulnerabili ai predatori. E se lo scopo del sonno è quello di conservare energia, allora il sonno REM non è particolarmente efficace nemmeno in questo, perché il fabbisogno metabolico è più elevato rispetto al sonno non-REM (in alcuni casi, quasi pari a quello dello stato di veglia). Quindi è logico pensare che, dato che il sonno (e il sonno REM) sono così diffusi, questi debbano avere un ruolo maledettamente importante. Ma quale?

Teoria # 1: apprendere

Abbiamo appurato che l’attività cerebrale durante il sonno REM è molto simile a quella del cervello da sveglio. Le persone risvegliate dal sonno REM riferiscono, per esempio, sogni molto vividi. Prese insieme, queste due osservazioni hanno probabilmente alimentato la più antica teoria sul ruolo del sonno REM, ossia che consolidi i ricordi dello stato di veglia.

Ma cosa dicono le prove? Entro certi limiti è così, ma la situazione è più complicata. Studi effettuati sui ratti hanno dimostrato che l’apprendimento di alcuni compiti durante il giorno era talvolta seguito da un aumento del tempo trascorso in fase REM. La parola chiave qui è talvolta. In alcuni casi, non c’è stato solo un aumento del sonno REM, ma anche del sonno non-REM. Altre volte, invece, non c’è stato alcun effetto.

L’interruzione del sonno REM nei ratti ha in effetti portato a una peggiore memorizzazione dei compiti. Purtroppo, però, nella maggior parte degli studi la procedura di risveglio era molto stressante. I ratti cadevano in acqua appena entravano nella fase REM. Ed è noto che lo stress perturbi il consolidamento della memoria, per cui è difficile dire se l’effetto sia stato causato davvero dalla mancanza di sonno REM. Procedure più delicate, come il sollevamento del capo, hanno dimostrato che il consolidamento della memoria è compromesso quando ai ratti viene impedito di entrare nella fase REM. Questo offre un certo sostegno alla teoria (anche se personalmente ritengo che qualsiasi forma di risveglio prima di aver dormito a sufficienza sia di per sé stressante), così come la soppressione farmacologica della fase REM.

Negli esseri umani, i risultati sono stati meno coerenti che nei ratti. In breve, i risultati più coerenti sono stati ottenuti per compiti legati alla memoria procedurale, ossia alle abilità motorie, e alla memoria emotiva. Per quanto riguarda la prima, la mancanza completa di sonno REM, come nel caso di trattamenti con antidepressivi, non ha portato a una compromissione significativa. Questo significa che, per quanto il sonno REM potrebbe giocare un ruolo in questo caso, non è essenziale. Per quanto riguarda la seconda, uno studio recente suggerisce che non sia il sonno REM di per sé, quanto il susseguirsi di sonno non-REM e REM a contribuire al corretto immagazzinamento di questi ricordi.

Come ho detto all’inizio, ci sono parecchie sfumature, ma per riassumere fino a questo punto: il ruolo del sonno REM nel consolidamento della memoria sembra variare a seconda del tipo di memoria. Inoltre, tanto il sonno REM quanto quello non-REM potrebbero collaborare per garantire un immagazzinamento corretto dei ricordi.

Teoria # 2: dimenticare

Per quanto possa darci fastidio quando le informazioni si rifiutano di rimanere impresse nel nostro cervello, dimenticare è importante per un suo corretto funzionamento. Le persone che hanno una super memoria, conosciuta formalmente come memoria autobiografica altamente superiore, riferiscono spesso difficoltà come ricordi intrusivi o sovraccarico emotivo, il che suggerisce che dimenticare possa rivestire un’importanza psicologica cruciale. Inoltre, a livello cellulare, il rafforzamento e l’indebolimento costanti delle sinapsi è ciò che permette al nostro cervello di rimanere flessibile e imparare.

L’idea che il sonno REM possa avere qualcosa a che fare con il dimenticare è relativamente vecchia. È stata avanzata nel 1983, quando due ricercatori hanno suggerito che sognare durante il sonno REM agisca come una sorta di meccanismo di “apprendimento inverso”, che elimina “modalità parassitarie” di attività derivate da una sovrastimolazione. Purtroppo, le evidenze scientifiche attuali non supportano questa teoria. Al contrario, sembra che un indebolimento globale delle sinapsi abbia luogo durante il sonno non-REM.

Teoria # 3: difendere la corteccia visiva

Il terzo potenziale ruolo sulla nostra lista riguarda anch’esso la plasticità sinaptica, ma con una variante interessante. È ormai assodato da tempo che la corteccia cerebrale si riorganizza in base agli stimoli che riceve o alla loro assenza. In parole povere, se si perde uno dei sensi (per esempio, se si diventa cieco), l’area del cervello responsabile di quel senso (in questo caso, la vista) viene occupata da altri sensi. Ciò che sorprende è la velocità con cui questo avviene nella corteccia visiva: entro un’ora dall’aver bendato i partecipanti e chiesto loro di svolgere compiti tattili, i ricercatori hanno potuto riscontrare attività legate al tatto nella corteccia visiva primaria.

Dato che durante il sonno teniamo gli occhi chiusi molto più a lungo, dovremmo vedere peggio quando ci svegliamo rispetto a quando andiamo a dormire. Ma non è così. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno osservato un fenomeno noto come “onde ponto-geniculo-occipitali”. Queste sono onde di attività che si propagano dal ponte al nucleo genicolato laterale e poi alla corteccia occipitale (ossia la corteccia visiva) e che compaiono nel sonno REM. Questo ha portato alla nascita della teoria dell’attivazione difensiva: attraverso queste onde, il sonno REM mantiene attiva la corteccia visiva per impedire che venga occupata da altri sensi.

Se questo fosse vero, spiegherebbe perché i sogni tendono ad avere una componente visiva così importante. Ma si tratta di un grande se. Finora, gli scienziati hanno osservato alcune correlazioni tra il grado di plasticità (la velocità con cui cambiano le sinapsi e quindi la velocità con cui ci si aspetterebbe che avvenga l’insediamento degli altri sensi) e la quantità di sonno REM, sia quando si confrontano più specie, sia quando si confrontano gli adolescenti con gli adulti più anziani.

Ciononostante, c’è bisogno di test più approfonditi prima di giungere a una conclusione definitiva. Per esempio, cosa succede quando il sonno REM viene ridotto o soppresso? E questo si applica a tutte le specie che presentano il sonno REM?

Teoria # 4: tenere caldo il cervello

L’ultima teoria di oggi va in una direzione completamente diversa e suggerisce che il ruolo del sonno REM sia quello di riscaldare il cervello. E perché mai il cervello ne avrebbe bisogno, vi chiederete? Ho accennato all’inizio che il sonno è uno stato in cui il metabolismo è rallentato. Questo significa che il corpo, compreso il cervello, brucia meno energia, il che causerebbe un abbassamento della sua temperatura.

Il punto chiave della teoria del riscaldamento del cervello è che probabilmente esiste una certa temperatura al di sotto della quale il cervello non funzionerebbe più correttamente. Qui entra in gioco il sonno REM, con i suoi tipi di attività simili a quelli della veglia e con costi metabolici aumentati, a salvare la situazione. Durante il sonno REM, la temperatura cerebrale cresce, mentre il corpo rimane relativamente freddo. Quando il lavoro è concluso, il cervello può tornare al sonno non-REM e la temperatura può di nuovo scendere.

Questa teoria non è nuova (sebbene sia stata diffusa così nel 2022) e, se valida, offrirebbe una spiegazione interessante all’alternanza tra sonno non-REM e REM. La buona notizia è che ci sono alcune prove scientifiche a suo sostegno. Animali con basse temperature corporee trascorrono più tempo nella fase REM. Se si interrompono le connessioni tra il tronco cerebrale (dove ha inizio il sonno REM) e la corteccia nei gatti, questi trascorrono più tempo nel sonno REM se la camera è fredda e meno tempo se la camera è riscaldata.

La brutta notizia, come al solito, è che ci sono anche prove contrarie. In alcune specie, come ad esempio il drago barbuto, il cervello in realtà non si riscalda durante il sonno simile a quello REM. Ovviamente si potrebbe obiettare che la teoria si applica solo agli animali a sangue caldo e che non possiamo essere sicuri che in quelli a sangue freddo esistano le stesse fasi del sonno. Tuttavia nei piccioni l’aumento della temperatura è così ridotto da essere praticamente insignificante.

Per di più, sia gli uccelli sia i mammiferi che dormono in situazioni più rischiose possono sopprimere il loro sonno REM. In questo contesto, la mancanza di riscaldamento del cervello durante il sonno REM li renderebbe, di fatto, più vulnerabili alle minacce al risveglio. Quindi, anche se sicuramente in molti animali il cervello si riscalda durante il sonno REM, è possibile che il riscaldamento del cervello non sia la funzione principale del sonno REM.

E che fine fanno i sogni?

Il sonno REM è così strettamente legato ai sogni nell’immaginario pubblico, che questi meritano una menzione speciale, per quanto breve. La funzione dei sogni è un argomento a sé stante e altrettanto incerta, se non ancora più incerta, di quella del sonno REM.

Ma vorrei sottolineare alcuni punti essenziali: per quanto i sogni si verifichino nel sonno REM, non sono esclusivi di questa fase del sonno. I sogni hanno luogo anche nel sonno non-REM, ma rimane oggetto di disputa se siano qualitativamente uguali dal punto di vista di contenuto, intensità e struttura. Ancor più importante, la funzione principale del sonno REM non è quella di produrre sogni. Da quanto sappiamo e da quanto abbiamo discusso finora, il sogno sembra essere un sottoprodotto della funzione di base del sonno REM, piuttosto che il suo scopo.

A che punto siamo con la funzione del sonno REM?

Sicuramente lascia molte domande aperte e molto spazio per ulteriori ricerche. Finora, sembra che il sonno REM rifiuti di limitarsi a una sola funzione valida per tutte le specie. Man mano che spuntano nuove prove, è possibile che alcune delle teorie qui presentate vengano abbandonate, altre adattate, e altre completamente nuove possano essere proposte. Alla fine, è più probabile che ci ritroveremo con un mosaico di funzioni piuttosto che un’unica verità assoluta.

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