A cosa serve il sonno? Se lo sono chiesto generazioni di scienziati (e di persone comuni), senza riuscire a trovare una risposta definitiva. Un fatto, però, è emerso in modo chiaro da numerosi studi: il sonno svolge un ruolo fondamentale per il consolidamento della memoria. A dimostrarlo è una nuova ricerca condotta su topi geneticamente modificati che aggiunge alcuni tasselli fondamentali, mostrando come durante il sonno il cervello processi contemporaneamente i ricordi passati e si prepari per la formazione di nuove memorie.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Communications, ed è firmata da un gruppo di ricerca dell’Università di Toyama, Giappone. Si è basata su tecniche avanzate di imaging per monitorare l’attività delle cellule dell’ippocampo, in particolare un gruppo di neuroni specializzati chiamati engram cells, cellule della memoria, che codificano le nostre esperienze e ci permettono di ricordarle.
Cosa sapevamo finora sul ruolo del sonno nella memoria
Che la carenza di sonno abbia effetti deleteri è cosa risaputa: l’insonnia, nel tempo, può causare anche agli esseri umani problemi fisici e in particolare rischio cardiovascolari, infezioni, o patologie metaboliche come obesità e diabete, con tutte le conseguenze del caso sull’intero assetto dell’organismo. E nonostante il ruolo centrale del sonno per il benessere generale degli animali, i meccanismi associati a questo processo condiviso rimangono ancora troppo spesso poco chiari.
Diversi studi hanno indagato il sonno: alcuni lo hanno fatto studiando le modalità di riposo degli animali che viaggiano per lunghissime distanze durante le migrazioni: ricerche condotte sugli uccelli hanno dimostrato che questi animali possono dormire in volo, “addormentando” un singolo emisfero cerebrale alla volta.
Uno degli aspetti fondamentali delle indagini sul sonno, inoltre, è rappresentato dal suo ruolo ai fini della memoria. Gli studi hanno infatti dimostrato che durante il sonno il cervello riattiva le reti neuronali coinvolte nell’apprendimento recente, rafforzando i collegamenti sinaptici tra i neuroni che hanno codificato quell’esperienza. Questo processo di replay, o riattivazione, favorisce il trasferimento delle memorie dall’ippocampo (dove sono temporaneamente immagazzinate) verso altre aree corticali per la memorizzazione a lungo termine. Sappiamo anche che l’inibizione dei ritmi cerebrali del sonno influisce in modo negativo con la capacità di richiamare ricordi recenti.
Insomma, sul fatto che il sonno permetta di consolidare le esperienze passate non ci sono dubbi. Ma a cosa serve rispetto alle esperienze future?
Per rispondere a questa domanda il team di ricercatori dell’Università di Toyama ha preso in esame topi geneticamente modificati per rilasciare proteine fluorescenti, rendendo possibile il monitoraggio dell’attività neuronale dei roditori in tempo reale mediante un microscopio miniaturizzato posizionato sulla loro testa. In questo modo gli animali si comportano in modo normale.
A questo punto l’esperimento prevedeva lo spostamento dei roditori in un ambiente diverso, in modo da stimolarne la modalità “apprendimento” e l’attivazione dei circuiti della memoria nella regione dell’ippocampo, tracciando quindi i neuroni coinvolti nell’attività.
Lo studio ha quindi individuato i gruppi neuronali che si attivano in modo sincronizzato, alcuni dei quali già sincronizzati prima dell’esperienza di apprendimento. Proprio questi ultimi diventano cellule engram, mentre un altro gruppo di neuroni cambia durante il sonno post-apprendimento, predisponendosi alla formazione di nuovi ricordi: i cosiddetti neuroni engram-to-be. «Durante il sonno, le cellule engram-to-be mostrano un aumento di co-attività con le cellule engram, suggerendo che questa interazione aiuti a modellare nuove reti di memoria» ha spiegato Karou Inokuchi, il ricercatore giapponese alla testa dello studio. Questo significa che, se prima dell’apprendimento esistono reti neuronali preconfigurate, dopo l’apprendimento, e durante il sonno, il cervello riattiva i circuiti delle memorie passate e prepara nuovi circuiti per ricordi futuri.
Dormire? Un atto creativo
In sostanza, lo studio ha chiarito che il cervello, grazie al sonno, non si limita a rafforzare le memorie passate, ma si riorganizza, e prepara reti neuronali per il futuro. In questo senso, il sonno è anche un processo creativo e predittivo, che plasma le nuove strutture cerebrali in vista di esperienze ancora da compiere.
