Probabilmente hai sentito dire che gli piace divertirsi perché consente loro di spegnersi. Forse ti senti così da solo. Bene recente ricerca nei topi suggerisce che potrebbe esserci una base scientifica per questo, perché l'attività cerebrale diminuisce davvero quando si esegue un'azione semplice e ripetitiva. Inoltre, durante la corsa potrebbe affaticare il tuo corpo, tale esercizio potrebbe effettivamente ridurre il bisogno di sonno del tuo cervello.

Essere svegli e essere addormentati non sono due stati uniformi che si escludono a vicenda. A volte puoi essere più profondamente addormentato o più svegli rispetto ad altri, e il confine tra i due può essere sfocato. Il tuo comportamento normale, come la capacità di reagire rapidamente a eventi imprevisti, si deteriora mentre sei sveglio oltre la normale ora di andare a letto. Non sappiamo esattamente perché questo sia, ma potrebbe essere quella parte del tuo cervello Vai a dormire anche quando sei tecnicamente sveglio. Ma con la giusta motivazione, possiamo anche costringerci a rimanere svegli e persino a ripristinare temporaneamente le nostre prestazioni.

Per quanto tempo abbiamo bisogno di dormire o di rimanere svegli, dipende in una certa misura sui nostri geni, ma evidenza suggerisce sono anche influenzati da quali attività facciamo mentre siamo svegli. Sorprendentemente, non sappiamo ancora cosa si tratti di essere svegli che mette sotto pressione i nostri corpi a dormire, ma gli scienziati spesso si riferiscono a "Processo S". Come una clessidra, i livelli del processo S indicano per quanto tempo siamo stati svegli o addormentati e quanto è probabile che ci addormentiamo o ci svegliamo in un dato momento.

Prove recenti suggeriscono che il sonno non è iniziato dal cervello nel suo insieme ma da reti locali di neuroni che sono stati utilizzati più durante il risveglio. I miei colleghi e io mi chiedevo se alcune parti del cervello responsabili di determinati comportamenti avessero più influenza sulla nostra capacità di rimanere svegli rispetto ad altri.

Su tutta la notte con i topi

Per testare questa teoria, abbiamo fatto uso di una tendenza ben nota per i topi a correre spontaneamente su una ruota, a volte coprendo molti chilometri ogni notte. Quando i topi corrono così, spendono considerevolmente più tempo sveglio, come se il loro bisogno di dormire si accumulasse ad un ritmo più lento, o se qualcosa lo stesse scavalcando. Per far luce su questo misterioso processo, abbiamo studiato esattamente cosa succede nel cervello dei topi che corrono spontaneamente.

Nel nostro studio, abbiamo registrato l'attività elettrica delle singole cellule nervose nella neocorteccia di ciascun topo - lo strato esterno del cervello - mentre correvano su una ruota. Tipicamente, quando un topo (o un umano) è sveglio e attivo, i neuroni sparano ad una velocità elevata. Questo perché il cervello deve monitorare l'ambiente, coordinare i movimenti e prendere decisioni istantaneamente. Questa costante attività cerebrale richiede molta energia - an stimato 20% di tutta l'energia usato dal corpo.

Sorprendentemente, abbiamo scoperto che quando i topi correvano ad alta velocità, alcuni dei loro neuroni smettevano di sparare del tutto. E l'attività cerebrale complessiva nelle aree motorie e sensoriali della neocorteccia è diminuita in media di almeno 30%. Paradossalmente, questo suggerisce che, nel complesso, il comportamento fisico attivo e il movimento intenso non richiedono necessariamente un cervello più attivo.

Abbiamo anche notato che quando gli animali erano coinvolti in un comportamento molto diverso, i loro neuroni aumentavano in vari modi, dalla scarica lenta a rapida. Ma durante il monotono processo di corsa, le punte neurali divennero molto più coerenti. Ciò suggerisce che la corsa è associata non solo a una minore attività complessiva, ma anche all'emergere di uno stato cerebrale più stabile e uniforme.

La nostra prossima domanda era se questo avrebbe potuto fare la differenza per l'attività cerebrale complessiva durante periodi prolungati di veglia. Studi precedenti suggerito che più a lungo si rimane svegli, più diventa eccitabile il tuo cervello (più è probabile che i tuoi neuroni sparino). Abbiamo scoperto che i neuroni dei nostri topi producevano in media più punte prima di andare a dormire rispetto al periodo subito dopo il risveglio, poche ore prima. Ma se i topi hanno passato molto tempo a correre, questo aumento di spiking non è avvenuto. Questo suggerisce che se i neuroni non vengono utilizzati, allora non diventano più eccitabili.

Stato mentale in esecuzione

Sulla base di queste osservazioni, abbiamo concluso che se il giorno di un topo era dominato da compiti che richiedevano movimenti ripetitivi o ritmici (come la corsa), il suo cervello sarebbe in uno stato fondamentalmente diverso rispetto alla norma. Questo stato può anche permettere al cervello di riposare senza entrare nel sonno profondo e fornire alcuni degli stessi benefici. Prove recenti suggerisce coerentemente che brevi periodi di esercizio possono essere utili per le funzioni cognitive in un modo simile di dormire.

Altri esempi dalla natura supportano questa idea. Per esempio, gli uccelli dormono molto meno quando stanno volando senza sosta per molti giorni o migrazione. C'è anche qualche evidenza di un effetto simile negli esseri umani, come un legame tra meditazione e a ridotta necessità di dormire. Non sappiamo con certezza perché ciò accada, ma può darsi che la meditazione sia associata a uno stato cerebrale in cui il tempo scorre più lentamente. E potrebbe essere lo stesso per i topi sulla ruota.

Ci sono ancora molte domande a cui rispondere sul motivo per cui abbiamo bisogno di dormire e su come ha effetto il nostro cervello. Ma quello che sta diventando sempre più chiaro è che non possiamo comprendere il mistero del sonno senza capire cosa succede quando siamo svegli.

Circa l'autore

Vladyslav Vyazovskiy, professore associato di neuroscienze, Università di Oxford

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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