La perdita di sonno acuta aumenta il rilascio di dopamina e riconfigura il cervello, secondo un nuovo studio della Northwestern University pubblicato su Neuron. Chiunque abbia mai passato una notte insonne è ben consapevole di quel tipico stato mentale in cui il corpo è fisicamente esausto, ma il cervello si sente quasi euforico, confuso e quasi ebbro. Ora, i neurobiologi dell’Università Northwestern negli Stati Uniti hanno scoperto per la prima volta cosa provoca questo stato. I ricercatori hanno indotto una leggera privazione acuta del sonno nei topi e hanno poi esaminato il loro comportamento e l’attività cerebrale. Non solo il rilascio di dopamina è aumentato durante il periodo di perdita acuta di sonno, ma anche la plasticità sinaptica è stata potenziata, riconfigurando letteralmente il cervello per mantenere l’umore euforico nei giorni successivi.
Queste nuove scoperte potrebbero aiutare i ricercatori a comprendere meglio come si verificano le transizioni degli stati d’animo in modo naturale. Potrebbero anche portare a una comprensione più completa di come funzionano gli antidepressivi ad azione rapida (come il ketamine) e aiutare i ricercatori a identificare nuovi obiettivi sconosciuti per i farmaci antidepressivi.
Mingzheng Wu, ricercatore post-dottorato presso l’Università del Northwestern, è il primo autore del lavoro, e la professoressa Yevgenia Kozorovitskiy è l’autrice corrispondente. “La perdita cronica del sonno è ben studiata, e i suoi effetti uniformemente dannosi sono ampiamente documentati”, ha dichiarato Kozorovitskiy. “Ma la perdita di sonno breve, come l’equivalente di uno studente che passa la notte in bianco prima di un esame, è meno compresa. Abbiamo scoperto che la perdita di sonno induce un potente effetto antidepressivo e riconfigura il cervello. Questo è un importante promemoria di come le nostre attività comuni, come una notte insonne, possano alterare radicalmente il cervello in poche ore”. Esperta in neuroplasticità, Kozorovitskiy è professore associato di neurobiologia e Irving M. Klotz professor presso il Weinberg College of Arts and Sciences dell’Università del Northwestern.Da tempo si sa che perturbazioni acute del sonno sono associate a stati mentali e comportamenti alterati. Alterazioni del sonno e dei ritmi circadiani nei pazienti, ad esempio, possono scatenare episodi di mania o invertire occasionalmente gli episodi depressivi. “In modo interessante, i cambiamenti nello stato d’animo dopo la perdita acuta di sonno sembrano così reali, anche in soggetti sani, come sperimentato da me e da molti altri”, ha detto Wu. “Ma i meccanismi esatti nel cervello che portano a questi effetti sono rimasti scarsamente compresi”.
Per esplorare questi meccanismi, Kozorovitskiy e il suo team hanno sviluppato un nuovo esperimento per indurre la perdita acuta del sonno in topi che non avevano predisposizioni genetiche legate ai disturbi dell’umore umano. L’impostazione sperimentale doveva essere abbastanza delicata da evitare di causare stress significativo agli animali, ma abbastanza scomoda da impedire agli animali di addormentarsi. Dopo una notte insonne, il comportamento degli animali è diventato più aggressivo, iperattivo e ipersessuale, rispetto ai controlli che hanno sperimentato una notte di sonno normale. Utilizzando strumenti ottici e geneticamente codificati, i ricercatori hanno misurato l’attività dei neuroni della dopamina, responsabili della risposta del cervello al piacere. E hanno scoperto che l’attività era più elevata negli animali durante il breve periodo di perdita di sonno. “Eravamo curiosi di sapere quali specifiche regioni del cervello fossero responsabili dei cambiamenti comportamentali”, ha spiegato Kozorovitskiy. “Volevamo sapere se si trattasse di un segnale ampio e diffuso che coinvolgeva l’intero cervello o se fosse qualcosa di più specializzato”. Kozorovitskiy e il suo team hanno esaminato quattro regioni del cervello responsabili del rilascio di dopamina: il cortex prefrontale, il nucleo accumbens, l’ipotalamo e il striato dorsale. Dopo aver monitorato queste aree per il rilascio di dopamina in seguito alla perdita acuta di sonno, i ricercatori hanno scoperto che tre delle quattro aree (il cortex prefrontale, il nucleo accumbens e l’ipotalamo) erano coinvolte. Ma il team voleva restringere ulteriormente i risultati, quindi hanno silenziato sistematicamente le reazioni della dopamina. L’effetto antidepressivo è scomparso solo quando i ricercatori hanno silenziato la risposta della dopamina nel cortex prefrontale mediale. Al contrario, il nucleo accumbens e l’ipotalamo sembravano essere più coinvolti nei comportamenti iperattivi, ma erano meno legati all’effetto antidepressivo.“L’effetto antidepressivo è persistito solo quando abbiamo silenziato le risposte della dopamina nel cortex prefrontale”, ha detto Kozorovitskiy. “Ciò significa che il cortex prefrontale è un’area clinicamente rilevante nella ricerca di obiettivi terapeutici. Ma ciò rafforza anche l’idea che si è sviluppata di recente nel campo: i neuroni della dopamina svolgono ruoli molto importanti ma molto diversi nel cervello. Non sono solo una popolazione monolitica che predice semplicemente le ricompense”.
Mentre la maggior parte dei comportamenti – come l’iperattività e l’aumento della sessualità – scomparivano entro poche ore dopo la perdita acuta di sonno, l’effetto antidepressivo perdurava per alcuni giorni. Ciò suggeriva che la plasticità sinaptica nel cortex prefrontale potesse essere potenziata.
Quando Kozorovitskiy e il suo team hanno esaminato i singoli neuroni, hanno scoperto proprio questo. I neuroni nel cortex prefrontale hanno formato piccole protrusioni chiamate spine dendritiche, caratteristiche altamente plastiche che cambiano in risposta all’attività cerebrale. Quando i ricercatori hanno utilizzato uno strumento geneticamente codificato per smontare le sinapsi, hanno invertito l’effetto antidepressivo. Anche se i ricercatori non comprendono appieno perché la perdita di sonno provochi questo effetto nel cervello, Kozorovitskiy sospetta che ci sia un ruolo dell’evoluzione.
“È chiaro che la privazione acuta del sonno attiva in qualche modo l’organismo”, ha concluso Kozorovitskiy: “Si possono immaginare situazioni in cui c’è un predatore o qualche tipo di pericolo in cui è necessaria una combinazione di una funzione relativamente elevata con la capacità di ritardare il sonno. Penso che possa essere qualcosa che stiamo vedendo qui. Se si perde il sonno regolarmente, si verificano diversi effetti cronici che saranno uniformemente dannosi. Ma in modo transitorio, si possono immaginare situazioni in cui è vantaggioso essere intensamente all’erta per un certo periodo”.
Kozorovitskiy avverte anche di non iniziare a passare la notte in bianco per migliorare l’umore. “L’effetto antidepressivo è transitorio, e conosciamo l’importanza di una buona notte di sonno”, ha detto. “Direi che è meglio andare in palestra o fare una bella passeggiata. Questa nuova conoscenza è più importante quando si tratta di abbinare il giusto antidepressivo a una persona”.