Schema delle ore di sveglia (awake)/sonno (sleep): le fasi del sonno sono divise tra REM (fase 1) e non-REM (fasi 2,3,4). Alle fasi REM corrisponde l'apparizione dei sogni (dreams). Fonte: Coon and Mitterer, 2007
Da decenni gli scienziati stanno discutendo animatamente se il sonno REM (Rapid Eye Movement - movimento rapido dell'occhio), la fase in cui compaiono i sogni, è coinvolta direttamente nella formazione della memoria.

Ora, uno studio pubblicato su Science da ricercatori del Douglas Mental Health University Institute (della McGill University) e dell'Università di Berna, fornisce la prova che il sonno REM ha veramente questo ruolo, perlomeno nei topi.

"Sapevamo già che le informazioni appena acquisite sono registrate in diversi tipi di memorie, spaziali o emotive, prima di essere consolidate o integrate", dice Sylvain Williams, ricercatore e professore di psichiatria della McGill, co-autore dello studio con Antoine Adamantidis, ricercatore del Dipartimento di ricerca clinica dell'Università di Berna e del Sleep Wake Epilepsy Center dell'Ospedale dell'Università di Berna. "Fino ad ora, però, questo meccanismo del cervello era rimasto confuso. Siamo riusciti a dimostrare per la prima volta che il sonno REM è in effetti fondamentale per la normale formazione della memoria spaziale nei topi".

Alla ricerca di un sogno

Centinaia di studi precedenti hanno tentato, senza successo, di isolare l'attività neurale durante il sonno REM, usando i metodi sperimentali tradizionali. In questo nuovo studio, i ricercatori hanno usato la optogenetica, una tecnologia di recente sviluppo che consente agli scienziati di puntare con precisione una popolazione di neuroni e controllare la sua attività attraverso la luce.

"Abbiamo scelto di puntare i neuroni che regolano l'attività dell'ippocampo, una struttura che è fondamentale per la formazione della memoria durante lo stato di veglia ed è anche chiamato 'sistema GPS' del cervello", dice Williams.

Per testare la memoria spaziale a lungo termine dei topi, gli scienziati hanno addestrato i roditori a individuare un nuovo oggetto posto in un ambiente controllato, dove stavano due oggetti di forma e volume simile. I topi passano spontaneamente più tempo ad esplorare un oggetto nuovo rispetto a uno familiare, mostrando il loro uso dell'apprendimento e del richiamo.

Quando questi topi erano nel sonno REM, tuttavia, i ricercatori hanno usato impulsi luminosi per spegnere i neuroni associati alla memoria, per determinare se questo danneggia il consolidamento dei ricordi. Il giorno dopo, gli stessi roditori non sono riusciti ad eseguire il ​​compito di memoria spaziale imparato il giorno prima. Rispetto al gruppo di controllo, la memoria sembrava cancellata, o almeno compromessa.

"Il silenziamento degli stessi neuroni, per durate simili, al di fuori degli episodi REM non ha avuto effetto sulla memoria. Ciò indica che, per il normale consolidamento della memoria, è necessaria l'attività neuronale specifica durante il sonno REM", dice l'autore dello studio Richard Boyce, studente di dottorato che, ironia della sorte, è rimasto sveglio spesso tutta la notte durante l'esecuzione degli esperimenti.

Implicazioni per le malattie del cervello

Il sonno REM è considerato una componente cruciale del sonno in tutti i mammiferi, compreso l'uomo. La scarsità di sonno di qualità è sempre più associata all'insorgenza di varie patologie cerebrali come l'Alzheimer e il Parkinson.

In particolare, il sonno REM è spesso notevolmente perturbato nell'Alzheimer (AD), ed i risultati di questo studio suggeriscono che l'alterazione del sonno REM può contribuire direttamente al deficit di memoria osservato in AD, dicono i ricercatori.

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Questo lavoro è stato finanziato in parte dal Canadian Institutes of Health Research, dal Natural Science and Engineering Research Council of Canada, dal Fonds de la recherche en Santé du Québec e da Alexander Graham Bell Canada.