Ogni 1 - 4 secondi un'onda di attività neurale va da un punto all'altro nella corteccia cerebrale. (Fonte: Penn State)

Durante il sonno profondo, grandi popolazioni di neuroni nella corteccia cerebrale e nelle strutture cerebrali subcorticali scaricano contemporaneamente degli impulsi elettrici. Sono oscillazioni lente, che viaggiano come 'onde' di attività neurale da un punto all'altro nella corteccia ogni 1 - 4 secondi.

"Questa attività ritmica globale, controllata dalla corteccia cerebrale, è associata a una mancanza di coscienza", ha dichiarato Mavi Sanchez-Vives, direttrice del gruppo Neuroscience Systems dell'Istituto Ricerca Biomedica (IDIBAPS, Barcellona), il cui team di ricerca ha suggerito che è l'attività predefinita dei circuiti corticali.

Queste oscillazioni consolidano la memoria e la plasticità sinaptica e mantengono la funzione metabolica e cellulare, tra le altre. Nell'ambito del progetto europeo SloW Dyn (Slow Wave Dynamics) che la neuroscienziata sta guidando, i ricercatori hanno ora scoperto delle differenze in questa attività cerebrale tra topi sani e topi con declino cognitivo simile all'Alzheimer, causato da invecchiamento precoce.

"Abbiamo rilevato un calo della frequenza delle oscillazioni, che oltretutto erano più irregolari e avevano un contenuto ad alta frequenza minore, da 15 a 100 hertz", rimarca la Sanchez-Vives, che fa parte anche dell'Istituto Catalano per la Ricerca e gli Studi Avanzati (ICREA).

Lo studio, pubblicato nella rivista Frontiers in Aging Neuroscience, evidenzia come alcuni di questi cambiamenti sono stati registrati anche nei pazienti con Alzheimer, per cui, secondo gli autori, il modello animale potrebbe aiutare a studiare la malattia.

Causa o effetto delle malattie

Il rapporto tra oscillazioni lente e malattie neurodegenerative è duplice. Quando ci sono patologie che disturbano i circuiti corticali, spesso sono riflessi nella rottura delle onde lente. "Stiamo studiando cosa ci dicono questi cambiamenti sui meccanismi sottostanti alterati", dice la ricercatrice.

Inoltre, le alterazioni delle onde sono probabilmente associate a problemi di sonno, che possono influenzare lo sviluppo di una malattia. "Ad esempio, se si interrompono i periodi di sonno in onda lenta, le funzioni cognitive come l'attenzione e la memoria possono essere influenzate negativamente", osserva la Sanchez-Vives.

Per misurare queste oscillazioni, gli scienziati utilizzano elettroencefalogrammi, che registrano l'attività cerebrale di una persona durante il sonno. In tutto il progetto SloW Dyn, gli esperti misureranno le onde di migliaia di persone e accerteranno come cambiano con l'età. Gli attrezzi che hanno sviluppato per questo scopo sono uno strumento che registra l'attività del cervello e un'applicazione.

"Questo fornirà moltissime informazioni sulla composizione del sonno, sulla sincronizzazione dell'attività del cervello e sulle anomalie che possono verificarsi in conseguenza dell'invecchiamento o di patologie specifiche", sottolinea la scienziata. I ricercatori sperano che queste registrazioni forniscano anche indicazioni sul potenziale terapeutico del ripristino delle onde lente, quando sono compromesse.

Scollegare la coscienza

Il programma SloW Dyn ha avuto finanziamenti per oltre 660.000 euro e dura 36 mesi. Attualmente, il consorzio internazionale è a metà strada di questo periodo. Uno degli obiettivi ultimi è sviluppare un modello che descriva matematicamente queste oscillazioni e che quindi sia in grado di fare previsioni.

"Stiamo cercando di capire un fenomeno che, anche se apparentemente molto semplice, ha il potere di scollegare la coscienza", riassume la Sanchez-Vives.