Nucleo soprachiasmatico e ciclo sonno-veglia

26 Febbraio 2019
Il nucleo soprachiasmatico è per i neuroscienziati il "maestro orologiaio" del nostro organismo. Grazie a esso, i nostri ritmi circadiani vengono regolati. Qualsiasi alterazione in quest'area porta a insonnia e perdita di memoria.

Il nucleo soprachiasmatico si trova nella regione dell’ipotalamo anteriore e contiene circa 20000 neuroni. La sua funzione è affascinante e indispensabile: è praticamente il nostro orologio interno e regola il ciclo sonno-veglia. Grazie agli stimoli ricevuti attraverso la retina, ci permette di essere più o meno attivi a seconda del momento della giornata.

Le persone, come gli animali, sono sensibili ai cambiamenti che si verificano nell’ambiente. La Terra e la sua rotazione stabiliscono quei modelli di luce e temperatura che condizionano i nostri livelli di attivazione. Tutto ciò facilita il nostro adattamento. Il nostro metabolismo è, in un certo senso, intimamente legato alla natura (anche se a volte può sembrare il contrario).

Questi ritmi circadiani sono mediati, a loro volta, dalle aree più interessanti del nostro cervello. Regioni come il nucleo soprachiasmatico sono veri e propri regolatori, centri di controllo in grado di favorire la coordinazione neurale e, quindi, gestire aspetti come il riposo, l’energia, la temperatura corporea o la fame.

“Osserva nel profondo della natura e allora comprenderai meglio ogni cosa.”

-Albert Einstein-

 

Nucleo soprachiasmatico

Nucleo soprachiasmatico: posizione e funzioni

In realtà, non esiste un singolo nucleo soprachiasmatico. Il corpo umano ne ha due, uno per emisfero cerebrale e molto vicini all’ipotalamo. Si trovano appena sopra il chiasma ottico per poter ricevere i segnali rilevati dalla retina e regolare un gran numero di processi biologici.

D’altra parte, alcuni studi, come quello pubblicato sulla rivista Frontiers in Neuroscience dal Dr. Joseph L. Bendot, definiscono il nucleo soprachiasmatico come un vero e proprio orologiaio del cervello. È noto che questa struttura cerebrale favorisce processi importanti come la memoria e l’apprendimento. Godere di un riposo adeguato e rigenerante è essenziale per il nostro cervello e ciascuno dei suoi processi.

Qualsiasi disfunzione del sistema circadiano è pertanto legata a malattie che vanno da disturbi del sonno alla perdita di memoria (particolarmente grave negli anziani).

Come funziona il nucleo soprachiasmatico?

Il funzionamento del nucleo soprachiasmatico è complesso. I processi biochimici che vengono messi in atto sono precisi e complicati. Tuttavia, è possibile capirne più facilmente lo sviluppo se li dividiamo in fasi:

  1. Il nucleo soprachiasmatico riceve le informazioni sulla luce ambientale attraverso la retina.
  2. La retina non dispone solo di fotorecettori per distinguere forme e colori. Presenta cellule gangliari, ricche di una proteina chiamata melanopsina.
  3. Questa proteina e le sue cellule trasmettono le informazioni direttamente al nucleo soprachiasmatico.
  4. Dopo aver analizzato le informazioni, il nucleo invierà un segnale al ganglio cervicale superiore affinché la ghiandola pineale (o epifisi)attivi o inibisca la produzione di melatonina.
  5. Se è notte e non c’è più lo stimolo della luce solare, la secrezione di melatonina aumenterà per ridurre il livello di attivazione e favorire il sonno.

 

Occhio aperto con colori dell'arcobaleno

Il nucleo soprachiasmatico coordina tutti gli orologi interni

Sono passati alcuni decenni da quando gli scienziati hanno approfondito la conoscenza del nucleo soprachiasmatico grazie al moscerino Drosophila. Questo insetto ha consentito all’umanità di ottenere preziose informazioni sui principi fondamentali della biologia e della genetica.

Oggi sappiamo che il nucleo soprachiasmatico ci aiuta a mantenere il nostro orologio biologico attraverso la sincronizzazione dei vari orologi circadiani interni. Il nostro corpo e il nostro cervello presentano centinaia di meccanismi che regolano infiniti processi e comportamenti.

Il nucleo soprachiasmatico si occupa di gestire, per esempio:

  • La sensazione di appetito.
  • I processi digestivi.
  • Favorisce il letargo negli animali.
  • Regola la temperatura corporea.
  • Equilibra anche la produzione di ormoni, come quello della crescita.
  • Incoraggia il cervello e il corpo a svolgere compiti di manutenzione e di ripristino. Lo fa durante la fase REM.

 

Donna dorme sospesa in aria

Alterazioni del nucleo soprachiasmatico

Il funzionamento del nucleo soprachiasmatico può essere modificato da molti fattori. Molti di questi derivano dalle nostre abitudini di vita:

  • Passare notti intere davanti ai dispositivi elettronici.
  • Orari sballati (pranzo, cena, sonno…).
  • Jetlag.
  • Vivere in città con un alto grado di inquinamento.

Inoltre, presenta una relazione diretta con l’ipofisi e la produzione di melatonina. Come possiamo immaginare, è normale che man mano che invecchiamo i livelli di questo ormone diminuiscano. Tutto ciò porta a disturbi del sonno, affaticamento, perdita di memoria, esaurimento, sensazione di stanchezza, ecc.

Allo stesso modo, è stato anche visto che le malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer, portano a una perdita progressiva dei neuroni che costituiscono il nucleo soprachiasmatico.

L’ideale sarebbe iniziare a seguire un programma con orari fissi e senza troppe variazioni, regolando in modo particolare l’esposizione alla luce blu dei comuni dispositivi tecnologici.

  • Benarroch, E. E. (2008). Suprachiasmatic nucleus and melatonin Reciprocal interactions and clinical correlations. Neurology, 71(8), 594-598.
  • Mirmiran, M., Swaab, D. F., Kok, J. H., Hofman, M. A., Witting, W., & Van Gool, W. A. (1992). Circadian rhythms and the suprachiasmatic nucleus in perinatal development, aging and Alzheimer’s disease. Progress in brain research, 93, 151-163.
  • Moore, R. Y. (2007). Suprachiasmatic nucleus in sleep–wake regulation. Sleep medicine, 8, 27-33.
  • Joseph L. Bedont (2014) Constructing the suprachiasmatic nucleus: a watchmaker’s perspective on the central clockworks. Frontiers in Neurology DOI 10.3389/fnsys.2015.00074