Perché gli esseri umani passano un terzo della loro vita dormendo? E perché tutti gli animali dormono?
Nel corso dell’evoluzione il sonno è rimasto universale ed essenziale per tutti gli organismi con un sistema nervoso, compresi gli invertebrati come le mosche, i vermi e perfino le meduse. Tuttavia, perché gli animali dormano nonostante la continua minaccia dei predatori, e come il sonno giovi al cervello e alle singole cellule rimane ancora un mistero.
In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Molecular Cell, i ricercatori della Bar-Ilan University di Israele hanno fatto un passo avanti verso la soluzione di questo mistero, scoprendo un meccanismo del sonno nel pesce zebra, con alcune prove a sostegno nei topi.
Lo studio è stato condotto da Lior Appelbaum, della Facoltà di Scienze della Vita Goodman di Bar-Ilan e del Gonda (Goldschmied) Multidisciplinary Brain Research Center, insieme al ricercatore post-dottorato David Zada.
Ebbene, i ricercatori hanno scoperto che quando siamo svegli, la pressione omeostatica del sonno (stanchezza) si accumula nel corpo. Questa pressione aumenta più a lungo rimaniamo svegli e diminuisce durante il sonno, raggiungendo un minimo dopo una notte di sonno pieno e buono.
Cosa fa sì che la pressione omeostatica aumenti al punto che sentiamo di dover andare a dormire, e cosa succede di notte che riduce questa pressione al punto che siamo pronti a iniziare un nuovo giorno? Durante le ore di veglia, il danno al DNA si accumula nei neuroni. Questo danno può essere causato da vari elementi, tra cui la luce UV, l’attività neuronale, le radiazioni, lo stress ossidativo e gli errori enzimatici. Durante il sonno e le ore di veglia, i sistemi di riparazione all’interno di ogni cellula correggono le rotture del DNA. Tuttavia, i danni al DNA nei neuroni continuano ad accumularsi durante la veglia, e un danno eccessivo al DNA nel cervello può raggiungere livelli pericolosi che devono essere ridotti. Lo studio ha rivelato che un sistema di riparazione del DNA di reclutamento del sonno promuove la riparazione efficiente in modo che il giorno può iniziare di nuovo.
In una serie di esperimenti, i ricercatori hanno cercato di determinare se l’accumulo di danni al DNA potrebbe essere il “driver” che innesca la pressione omeostatica e il successivo stato di sonno. Usando l’irradiazione, la farmacologia e l’optogenetica, hanno indotto danni al DNA nei pesci zebra per esaminare come influisce sul loro sonno. Con la loro assoluta trasparenza, il sonno notturno e un cervello semplice simile a quello umano, i pesci zebra sono un organismo perfetto in cui studiare questo fenomeno.
Man mano che il danno al DNA aumentava, aumentava anche la necessità di dormire. L’esperimento ha suggerito che a un certo punto l’accumulo di danni al DNA ha raggiunto una soglia massima, e ha aumentato la pressione del sonno (omeostatica) a tal punto che è scattata la voglia di dormire e i pesci sono andati a dormire. Il sonno risultante ha facilitato la riparazione del DNA, che ha portato a una riduzione dei danni al DNA.