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Il sonno è un bisogno fondamentale dell’uomo, proprio come il cibo o l’acqua. Senza non si potrebbe sopravvivere. Ma qual è esattamente la sua funzione? Per anni gli scienziati si sono interrogati sulla questione non riuscendo a fornire risposte esaustive.
Un team di ricercatori della Washington University è partito da studi nel campo della fisica e della biologia per arrivare ad elaborare una teoria che potrebbe spiegare come il sonno agisce sull’organismo e in particolare sul cervello. Come riportato in un nuovo articolo pubblicato su Nature Neuroscience, gli scienziati hanno monitorato l’attività cerebrale dei ratti dormienti per dimostrare che il cervello ha bisogno di ripristinare regolarmente il suo sistema operativo per raggiungere uno stato che ottimizza il pensiero e l’elaborazione delle informazioni.
«Il cervello è come un computer biologico», ha detto Keith Hengen, coautrice dello studio. «La memoria e l’esperienza durante il risveglio modificano il codice a poco a poco, allontanando lentamente il sistema da uno stato ideale. Lo scopo centrale del sonno è ripristinare uno stato computazionale ottimale».
I coautori dell’articolo includono Ralf Wessel , professore di fisica, Yifan Xu, uno studente laureato in biologia che studia neuroscienze, e Aidan Schneider, uno studente laureato nel programma di biologia computazionale e dei sistemi. Wessel ha affermato che i fisici pensano alla criticità da più di 30 anni, ma non avrebbero mai immaginato che il lavoro avrebbe avuto implicazioni sul sonno. Nel mondo della fisica, la criticità descrive un sistema complesso che esiste nel punto critico tra ordine e caos. «A un estremo, tutto è completamente regolare. All’altro estremo, tutto è casuale», ha detto Wessel.
La criticità massimizza la codifica e l’elaborazione delle informazioni e il cervello lavora attivamente per mantenere la criticità. Attraverso lo studio il team fornisce una prova diretta che il sonno ripristina la potenza computazionale del cervello. Si tratta di un cambiamento radicale rispetto alle attuali conoscenze che ritenevano avesse la funzione di ricostituire sostanze chimiche esaurite nel corpo durante le ore di veglia.
Hengen e Wessel hanno teorizzato che imparare, pensare ed essere svegli allontana il cervello dalle criticità e che il sonno ripristina il sistema. «Ci siamo resi conto che questa sarebbe stata una spiegazione davvero interessante e intuitiva per lo scopo principale del sonno», ha detto Hengen. «Il sonno è una soluzione a livello di sistema per un problema a livello di sistema».
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Per testare la loro teoria, i ricercatori hanno monitorato il picco di molti neuroni nel cervello di giovani ratti mentre svolgevano le loro normali routine di sonno e veglia. «I risultati suggeriscono che ogni momento di veglia spinge i circuiti cerebrali rilevanti lontano dalla criticità, e il sonno aiuta il cervello a resettarsi», ha detto Hengen.
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