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Sognare potrebbe essere molto più faticoso di quanto sembri. Durante il sonno REM, la fase più legata ai sogni, il cervello riceve più sangue e quindi più “carburante”, ma allo stesso tempo i neuroni vedono calare l’energia di cui dispongono subito. È il curioso paradosso emerso da una ricerca della Tohoku University, pubblicata su Communications Biology, secondo cui l’attività onirica richiederebbe un lavoro interno così intenso da consumare energia più in fretta di quanto l’organismo riesca a reintegrarla.
Il cervello è un organo notoriamente affamato e consuma una quantità di energia fuori scala rispetto alla maggior parte degli altri organi. Eppure riesce a continuare a elaborare informazioni anche quando le risorse scarseggiano, semplicemente riorganizzando il modo in cui le usa. Come gestisca questo bilancio energetico mentre attraversa stati interni diversi è però ancora in gran parte da capire. Il sonno offre un banco di prova ideale, perché il corpo riposa mentre la mente resta tutt’altro che spenta. Vale soprattutto per il sonno REM, associato ai sogni e all’elaborazione dei ricordi e spesso chiamato “sonno paradosso” proprio perché il corpo resta quasi immobile mentre l’attività cerebrale somiglia a quella della veglia.
“Vi è mai capitato di sentirvi esausti dopo un sogno particolarmente vivido?” chiede il professor Ko Matsui. “Il sonno può sembrare tranquillo, ma il cervello è estremamente attivo, soprattutto quando sogna. Questo paradosso ci ha incuriositi e volevamo indagare le basi scientifiche del perché sognare sia in qualche modo stancante.”
Il cervello si prepara alla fase dei sogni
Per osservare cosa accade all’energia cerebrale durante il riposo, il gruppo di ricerca ha utilizzato una resina che indurisce con la luce ultravioletta per mantenere trasparente il cranio di alcuni topi, così da poterne seguire il cervello nel corso di un sonno del tutto naturale. Con una tecnica di imaging a fluorescenza ad ampio campo sono stati monitorati i cambiamenti nel volume del sangue cerebrale, considerato un segnale dell’arrivo di nuovo combustibile. In parallelo gli studiosi hanno misurato l’ATP neuronale, la molecola che alimenta direttamente i neuroni, e il piruvato degli astrociti, un composto chiave che collega il glucosio presente nel sangue al metabolismo energetico del cervello.
Nel sonno non REM, già noto per la forte attività nella banda delta, compaiono anche oscillazioni più piccole nella banda theta. Proprio queste variazioni riuscivano a prevedere i cambiamenti nel flusso sanguigno cerebrale alcuni secondi dopo, segno che il cervello addormentato regola i propri vasi in base all’attività dei neuroni e alla domanda metabolica. Il quadro cambia però nel passaggio verso il sonno REM. Circa 50 secondi prima dell’inizio classicamente definito di questa fase, il volume di sangue comincia a salire. L’aumento parte dalla corteccia posteriore e si sposta poi in avanti, come se fosse in corso un processo su larga scala per preparare il cervello dal punto di vista metabolico. Una volta entrati nella fase REM cresce anche il piruvato negli astrociti, un dato compatibile con una maggiore disponibilità di carburante o con un’attività glicolitica più intensa in queste cellule. Nello stesso momento, però, l’ATP dei neuroni cala.
Perché i neuroni restano a corto di energia
Le spiegazioni possibili sono diverse. Durante il sonno REM i neuroni potrebbero bruciare grandi quantità di ATP per sostenere la riorganizzazione sinaptica legata alla memoria, la comunicazione tra ippocampo e corteccia o le ampie transizioni che coinvolgono interi circuiti cerebrali. Un’altra ipotesi riguarda il trasferimento di risorse metaboliche dagli astrociti ai neuroni, che in questa fase potrebbe funzionare in modo diverso. Anche la produzione di ATP da parte dei mitocondri potrebbe cambiare. Qualunque sia il meccanismo, il cervello che sogna sembra lavorare sotto una domanda energetica insolitamente alta pur ricevendo più carburante.
Lo studio offre anche uno spunto più ampio sul funzionamento dell’intelligenza biologica. A differenza dei computer tradizionali, il cervello degli animali deve operare entro limiti metabolici molto rigidi e, invece di distribuire l’energia in modo uniforme, potrebbe spostarla a seconda dello stato comportamentale, delle esigenze della memoria e di altri bisogni interni. “Capire come il cervello bilancia rifornimento e consumo di energia potrebbe aiutare a spiegare cosa rende così efficiente l’intelligenza biologica”, spiega il ricercatore principale Yusuke Takahashi. “Il sonno REM ci offre un esempio naturale di come il cervello riorganizza la propria economia energetica per sostenere un’elaborazione interna complessa.”
Il riposo notturno ha un ruolo decisivo nel consolidamento dei ricordi e nel mantenimento delle prestazioni mentali del giorno successivo. Mostrando come cambiano rifornimento e consumo di energia durante il sonno REM, la ricerca aggiunge un altro tassello alla comprensione del perché dormire sia così importante non solo per il corpo ma anche per il cervello.
Fonte: TecnoAndroid
