Il sonno (dal latino somnus) è uno stato di coscienza contrapposto alla veglia, caratterizzato da una riduzione dell'attività fisica e mentale e dall'inibizione dell'esperienza sensoriale.
Varie definizioni indicano il sonno come "una periodica sospensione dello stato di coscienza", durante la quale l'organismo recupera energia; stato di riposo fisico e psichico, caratterizzato dal distaccamento temporaneo della coscienza e della volontà, dal rallentamento delle funzioni neurovegetative e dall'interruzione parziale dei rapporti sensomotori del soggetto con l'ambiente, indispensabile per il ristoro dell'organismo.
Come la veglia, il sonno è un processo fisiologico attivo che coinvolge l'interazione di componenti multiple del sistema nervoso centrale e autonomo. Il sonno è inoltre una necessità fisiologica, e la privazione del sonno può portare a gravi conseguenze cliniche, finanche alla morte.
Descrizione
Benché il sonno sia rappresentato da un apparente stato di quiete, durante questo stato avvengono complessi cambiamenti a livello cerebrale che non possono essere spiegati solo come un semplice stato di riposo fisico e psichico. Ad esempio, ci sono alcune cellule cerebrali che in alcune fasi del sonno hanno un'attività 5-10 volte maggiore rispetto a quella che hanno in veglia.
Due caratteristiche fondamentali distinguono il sonno dallo stato di veglia: la prima è che nel sonno si crea una barriera temporanea percettiva fra mondo cosciente e mondo esterno, la seconda è che uno stimolo sensoriale di un certo livello (ad esempio un rumore forte) può superare questa barriera e far svegliare, ossia far passare in stato di veglia, chi dorme.
Un adeguato sonno è biologicamente imperativo per la maturazione cerebrale infantile e per il sostenimento della vita. Dalla qualità e dalla durata del sonno dipende lo stato di salute psicofisico dell'individuo. I disturbi del sonno, come ad esempio l'insonnia sono presenti in molte patologie psichiatriche, nelle quali la privazione del sonno ha un notevole impatto sulla qualità della vita della persona.
Definizione e differenza da altri stati di alterazione di coscienza
È difficile dare una definizione precisa e univoca del sonno. Una delle più calzanti è quella data nel 1985 da Fagioli e Salzarulo, che lo presentano come «uno stato dell'organismo caratterizzato da una ridotta reattività agli stimoli ambientali che comporta una sospensione dell'attività relazionale (rapporti con l'ambiente) e modificazioni dello stato di coscienza: esso si instaura autonomamente e periodicamente, si autolimita nel tempo ed è reversibile».
Un'altra definizione comunemente accettata lo definisce «un distaccamento temporaneo e reversibile della mente dal corpo, indispensabile per il corretto funzionamento di entrambe».
Ancora un'altra definizione lo indica come: «Stato prontamente reversibile di ridotta attività e interazione con l'ambiente circostante». La dizione «prontamente reversibile» non si può quindi associare al coma o all'anestesia che sono, rispettivamente, una patologia e uno stato di quiete indotto farmacologicamente.
Il sonno quindi si differenzia da altri stati di alterazione di coscienza: Col sonno l'abolizione dello stato di vigilanza è, come già detto, reversibile. Quindi il soggetto può risvegliarsi dopo uno stimolo anche non doloroso. Lo stupor, diversamente, è un'alterazione dello stato di coscienza dal quale ci si può risvegliare solo dopo somministrazione di uno stimolo doloroso. La sincope è una perdita di coscienza transitoria (PdCT), a insorgenza rapida, da ipo-perfusione cerebrale globale, di breve durata e a risoluzione spontanea Lo stato comatoso è un'alterazione dello stato di coscienza dal quale non ci si può risvegliare neanche dopo somministrazione di uno stimolo doloroso. Ben più grave è la morte cerebrale con la cessazione irreversibile di tutte le attività encefaliche.
Macrostruttura e microstruttura del sonno Tradizionalmente, tre misure principali sono state usate per definire la fisiologia del sonno: l'elettroencefalogramma (convenzionalmente abbreviato come "EEG") che traduce l'attività cerebrale in onde elettriche; l'elettrooculogramma (convenzionalmente abbreviato come "EOG") registra i movimenti oculari e li traduce in onde elettriche; l'elettromiogramma (convenzionalmente abbreviato come "EMG") che registra l'attività muscolare (solitamente in polisonnografia quella del muscolo miloioideo). Per un esame approfondito del sonno si usa la polisonnografia, con la quale si registra, durante un'intera notte, una serie di parametri fisiologici, come il movimento della cassa toracica e dell'addome, il flusso d'aria che transita nella cavita oronasale, la saturazione dell'ossigeno nel sangue e la frequenza cardiaca. Nel 1953 Eugene Aserinsky e Nathaniel Kleitman scoprirono la presenza dei movimenti oculari rapidi (REM) durante il sonno. Questa semplice osservazione permise di differenziare il sonno in una fase REM (con movimenti oculari rapidi) e in una fase non REM (fase NREM). Nel 1963 Kleitman e Dement descrissero per la prima volta l'alternanza, durante il periodo di sonno, del sonno REM e NREM in cicli, introducendo il concetto di architettura del sonno.
Alla fine degli anni sessanta, dopo la scoperta del sonno REM e NREM e del concetto di ciclicità di queste due fasi all'interno del sonno è nata la necessità di classificare in maniera standard le variazioni elettroencefalografiche che si verificavano durante il sonno in maniera macroscopica. Nel 1968 Rechtschaffen e Kales basandosi sull'analisi dei parametri elettroencefalografici, elettromiografici ed elettrooculografici classificarono il sonno in 5 stadi: 4 stadi NREM (stadio 1; stadio 2; stadio 3; stadio 4) e uno stadio REM.
Le fasi del sonno
Il sonno presenta un'alternanza regolare di fasi non-REM e REM costituita da cicli di durata simile tra loro. Dopo essersi addormentato il soggetto passa progressivamente dallo stadio 1 del sonno non-REM allo stadio 2, dopodiché passa allo stadio 3 o allo stadio 4 sonno ad onde lente e quindi, tra i 70 e i 90 minuti dopo l'addormentamento, si verifica la prima fase di sonno REM che dura circa 15 minuti. Alla fine della prima fase di sonno REM si conclude il primo ciclo che dura all'incirca dagli 80 ai 100 minuti.
Dopo il primo ciclo, se ne susseguono altri di durata piuttosto costante ma dove il sonno REM tende ad aumentare in durata a scapito del sonno non-REM, in particolare degli stadi 3 e 4 (sonno non-REM profondo) che si fanno più brevi. Durante la notte, alla fine, il sonno REM costituisce circa il 25% della durata totale del sonno. È possibile che tra i vari cicli vi siano momenti di veglia. Il periodo di sonno viene rappresentato graficamente mediante gli ipnogrammi che illustrano il succedersi delle fasi di veglia e sonno in rapporto al tempo.
Oggi al posto della suddivisione in quattro stadi è molto più comune la nomenclatura in tre fasi (N1, N2 e N3) adottata dall'American Academy of Sleep Medicine nel 2007 sulla base dell'aspetto e delle frequenze delle oscillazioni dell'EEG, nella quale la fase N3 riunisce gli stadi 3 e 4 ambedue caratterizzati dalle stesse grandi onde lente, anche se in percentuale diversa.
Veglia Durante la veglia l'EEG alterna fondamentalmente tra due pattern. Un pattern chiamato di "attivazione" (o pattern desincronizzato) caratterizzato da onde di basso voltaggio (10-30 microvolt) e alta frequenza (16–25 Hz) e un secondo chiamato "attività alfa" caratterizzato da onde sinusoidali di 8–12 Hz. L'attività alfa è tipicamente presente e abbondante quando il soggetto è rilassato a occhi chiusi. Il pattern di attivazione è presente quando il paziente è in stato di attenzione a occhi aperti. I movimenti oculari sono sia rapidi sia lenti e il tono muscolare è medio-alto.
Stadio 1 Durante lo stadio 1 l'attività alfa diminuisce, il pattern di attivazione è scarso e L'EEG è costituito principalmente da onde di bassa tensione di frequenza mista tra 3–7 Hz. I movimenti degli occhi sono ancora presenti ma lenti, rotanti e oscillatori (non in opposizione di fase come nella fase REM). L'elettromiogramma mostra un'attività tonica persistente benché di intensità inferiore rispetto alla veglia.
Stadio 2 Nello stadio 2 è presente un'attività di fondo di tensione relativamente bassa, con frequenza variabile ma vicina alle onde theta (3–7 Hz). Lo stadio 2 è caratterizzato dalla presenza di due componenti, i cosiddetti complessi K e i fusi del sonno (o spindles). Questi ultimi, di provenienza talamica, mancano nell'insonnia familiare letale, malattia mortale per la privazione del sonno. I movimenti degli occhi sono lenti, mentre l'EMG si riduce ulteriormente.
Stadio 3
Nello stadio 3 il 20% - 50% di ogni epoca (convenzionalmente un periodo di registrazione EEG di 30 s) deve contenere attività Delta ovvero onde EEG di grande ampiezza (> 75 microvolt) e bassa frequenza (circa 0,5 – 4 Hz). Il tono muscolare in questo stadio è lievemente ridotto e i movimenti degli occhi praticamente assenti. I fusi del sonno possono presentarsi oppure no, mentre sono presenti i complessi K, sebbene spesso siano difficilmente distinguibili dalle onde delta.
Stadio 4 Lo stadio 4, o sonno non-REM profondo, è caratterizzato dalla presenza di onde delta, che qui raggiungono la massima ampiezza e la minima frequenza, per più del 50% di ogni epoca. Come per lo stadio 3, i fusi possono essere assenti o presenti mentre i complessi K sono presenti, ma pressoché irriconoscibili dal ritmo delta di fondo. I movimenti degli occhi non sono presenti mentre persiste uno stato di attivazione muscolare tonica molto basso. In questa fase l'attività metabolica del cervello è ridotta (minor consumo di ossigeno e glucosio). Se il soggetto si sveglia in questa fase può rimanere confuso per qualche secondo.
Stadio REM
Lo stadio REM è caratterizzato da un EEG a bassa tensione con frequenze miste. L'EEG del sonno REM ricorda molto quello dello stadio 1 se non per le caratteristiche scariche di onde con la caratteristica morfologia a dente di sega. Compaiono le onde PGO (ponto-genicolo-occipitali), l'attività dell'ippocampo si fa sincronizzata con la comparsa di onde theta. Lo stadio prende il nome dai movimenti oculari rapidi e per il basso tono dei muscoli mentonieri. Inoltre questa fase è quella in cui si verificano prevalentemente i sogni. Il cervello consuma ossigeno e glucosio come se il soggetto fosse sveglio e stesse svolgendo un'attività intellettuale. Se ci si sveglia in questa fase si è perfettamente orientati. Questo stadio è caratterizzato anche da un controllo più impreciso delle funzioni vegetative dell'organismo, infatti la pressione arteriosa aumenta e subisce sbalzi, la frequenza cardiaca aumenta e possono comparire extrasistoli, aumenta la frequenza respiratoria che si fa più irregolare, inoltre può essere in parte compromessa la termoregolazione. Salvo disfunzioni fisiologiche, si può verificare anche l'erezione del pene nell'uomo. Il sonno REM tende a ridursi con l'avanzare dell'età e raggiunge un picco all'età di 1 anno per poi diminuire in favore del sonno non-REM.
Periodo d'inerzia Il periodo d'inerzia è quel breve primo periodo del risveglio, soprattutto se forzato, nel quale la neurofisiologia del cervello è ancora più simile a quella del sonno.
Microstruttura del sonno Alterazioni dell'ultrastruttura sinaptica durante il ciclo sonno-veglia
Un recente studio ha evidenziato come il ciclo sonno - veglia generi delle vere e proprie alterazioni strutturali al livello sinaptico. Immagini in microscopia elettronica e ricostruzioni tridimensionali hanno mostrato come alla fine della veglia ci sia un aumento del volume delle spine dentritiche (HV: Spine Head volume) e della interfaccia spina-assone (ASI: axon-spine interface), mentre alla fine del sonno ci sia una riduzione di questi due parametri.