La maggior parte delle persone sa per esperienza che una sola notte insonne può portare alla difficoltà di padroneggiare i compiti mentali il giorno successivo. I ricercatori ritengono che il sonno profondo sia essenziale per mantenere l'efficacia di apprendimento del cervello umano a lungo termine.

Mentre siamo svegli, riceviamo costantemente stimoli dal nostro ambiente, a causa dei quali numerose sinapsi, le connessioni tra le cellule nervose, sono talvolta eccitate e intensificate. L'eccitazione delle sinapsi torna alla normalità sono quando ci addormentiamo. Senza una fase di recupero, molte sinapsi rimangono eccitate al massimo, il che significa che non sono più possibili cambiamenti nel sistema: l'efficacia dell'apprendimento è bloccata.

Collegamento causale tra il sonno profondo e l'efficienza di apprendimento

La connessione tra il sonno profondo e l'efficacia dell'apprendimento è conosciuta e dimostrata da lungo tempo. Ora, i ricercatori dell'Università di Zurigo (UZH) e dell'Istituto Federale di Tecnologia (ETH) di Zurigo sono riusciti a dimostrare per la prima volta una connessione causale all'interno del cervello umano.

Reto Huber, professore dell'Ospedale dei Bambini dell'Università di Zurigo e di Psichiatria Infantile e Adolescenziale all'UZH, e Nicole Wenderoth, professore del Dipartimento di Scienze e Tecnologie della Salute alla ETH di Zurigo, sono riusciti a manipolare in aree mirate il sonno profondo dei soggetti del test. "Abbiamo sviluppato un metodo che ci permette di ridurre la profondità del sonno in una certa parte del cervello e quindi dimostrare la connessione causale tra il sonno profondo e l'efficienza di apprendimento", afferma Reto Huber.

La qualità soggettiva del sonno non era compromessa

Nell'esperimento in due parti, con sei donne e sette uomini, i soggetti sottoposti a test dovevano padroneggiare tre compiti motori diversi. In pratica dovevano imparare varie sequenze di movimenti delle dita durante il giorno. Di notte, mentre dormivano, è stata monitorata con EEG la loro attività cerebrale.

Mentre i soggetti sottoposti a test sono riusciti a dormire senza disturbi dopo la fase di apprendimento del primo giorno, il loro sonno è stato manipolato in modo mirato il secondo giorno dell'esperimento - usando la stimolazione acustica durante la fase di sonno profondo. Per farlo i ricercatori localizzano proprio quella parte del cervello responsabile dell'apprendimento dei movimenti del dito sopra citati, cioè il controllo delle capacità motorie (corteccia motoria). I soggetti di prova non erano a conoscenza di questa manipolazione; per loro, la qualità del sonno di entrambe le fasi sperimentali era comparabile il giorno successivo.

I disturbi del sonno profondo compromettono l'efficacia dell'apprendimento

Nella seconda fase, i ricercatori hanno testato come la manipolazione del sonno profondo ha colpito i compiti di apprendimento motori il giorno successivo. Qui, hanno osservato come le curve di apprendimento e prestazione dei soggetti in prova sono cambiate nel corso dell'esperimento. Come previsto, i partecipanti erano particolarmente in grado di apprendere bene il lavoro motorio al mattino. Mentre il giorno andava avanti, tuttavia, il tasso di errori aumentava.

Dopo il sonno, l'efficienza di apprendimento migliorava notevolmente. Questo non succedeva dopo la notte con la fase di sonno manipolata. Qui erano evidenti perdite chiare di prestazioni e difficoltà nell'apprendimento dei movimenti delle dita. L'efficacia dell'apprendimento era debole proprio come la sera del primo giorno dell'esperimento.

Attraverso la manipolazione della corteccia motoria, l'eccitabilità delle corrispondenti sinapsi non si riduceva durante il sonno. "Nella regione fortemente eccitata del cervello l'efficienza nell'apprendimento è saturata e non può più essere cambiata, cosa che inibisce l'apprendimento delle competenze motorie", spiega Nicole Wenderoth.

In un esperimento controllato con le stesse attività assegnate, i ricercatori hanno manipolato un'altra regione del cervello durante il sonno. In questo caso, tuttavia, questa manipolazione non ha avuto alcun effetto sull'efficienza di apprendimento dei soggetti in esame.

La conoscenza appena acquisita è un passo importante nella ricerca sul sonno umano. L'obiettivo degli scienziati è usare questa conoscenza negli studi clinici. "Molte malattie si manifestano anche nel sonno, come l'epilessia", spiega Reto Huber. "Con il nuovo metodo, speriamo di poter manipolare quelle regioni del cervello specifiche che sono direttamente connesse con la malattia". Questo potrebbe contribuire a migliorare la condizione dei pazienti affetti.