Come isole che spuntano dalla superficie liscia dell'oceano, i sogni perforano il nostro sonno con episodi incoerenti di coscienza. Dove questi frammenti di pensieri appaiono in un cervello addormentato - questa domanda ha a lungo turbato scienziati e filosofi. Per decenni, gli scienziati hanno collegato i sogni al Rapid Eye Movement (REM), quando il cervello a riposo paradossalmente produce onde cerebrali ad alta frequenza che sono molto simili a quelle nate durante la veglia.
Eppure vediamo sogni non solo durante la fase REM. Diversi studi bizzarri hanno trovato segni di sognare durante il sonno non REM, quando nel cervello regna l'attività a onde lente, l'opposto di uno stato ansioso, attivo e cosciente. E così, grazie alla ricerca pubblicata su Nature Neurosciece, sembra che abbiamo iniziato a cercare una risposta a un dilemma malvagio.
Monitorando attentamente le onde cerebrali dei volontari addormentati, un team di scienziati dell'Università del Wisconsin ha individuato un "punto caldo" locale nel cervello che si attiva quando dormiamo, indipendentemente dalla fase del sonno in cui si trova la persona.
"Si può effettivamente identificare la firma del cervello addormentato", afferma l'autrice dello studio, la dott.ssa Francesca Siclari.
Inoltre, utilizzando un algoritmo sviluppato sulla base delle sue osservazioni, un gruppo di scienziati è stato in grado di prevedere con precisione quando una persona dorme, con una precisione del 90% e altro ancora …
… ed ecco il più interessante …
… per smontare grossolanamente il contenuto dei sogni.
"Abbiamo scoperto che il cervello addormentato e il cervello in stato di veglia possono essere molto più simili di quanto immaginato", dice Siclari.
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Questa ricerca non solo apre la porta alla modellazione dei sogni per la terapia del disturbo da stress post-traumatico, ma può aiutare gli scienziati a trovare un indizio sul mistero della coscienza.
"L'importanza di questo articolo è sorprendente", afferma il dott. Mark Blagrov della Swansea University in Galles, che non è stato coinvolto nello studio.
Anatomia del sonno
Durante un ciclo di sonno notturno completo, attraversiamo varie fasi caratterizzate da schemi cerebrali distintivi. Gli scienziati utilizzano spesso gli EEG per acquisire con precisione ogni fase del sonno, il che comporta il posizionamento di 256 elettrodi sul cranio di una persona e il monitoraggio del numero e della dimensione delle onde cerebrali a frequenze diverse.
Quando ci addormentiamo, il nostro cervello mostra un'attività a bassa frequenza che viaggia su tutta la superficie. Queste onde segnalano che i neuroni sono in uno "stato di quiescenza" e non sono in grado di comunicare tra le aree del cervello, pertanto l'attività a bassa frequenza è spesso associata alla perdita di coscienza.
Queste lente fluttuazioni nel sonno non REM si traducono infine in attività ad alta frequenza, segnalando il passaggio a un rapido movimento oculare. Questa fase del sonno è spesso associata a sogni vividi - e questa connessione è così profondamente radicata nella ricerca sul sonno che i casi di RHD senza sogni o sonno non REM sono stati spesso ignorati come stranezze.
Si scopre che questi strani casi ci hanno fatto capire che la nostra attuale comprensione della neurobiologia del sonno è incompleta.
Cattura sogni
Per riconsiderare questi risultati paradossali, Siclari e il suo team hanno monitorato l'attività cerebrale di 32 volontari utilizzando l'EEG e li hanno svegliati durante la notte a intervalli casuali. Gli scienziati hanno quindi chiesto ai partecipanti assonnati se sognavano qualcosa e, in tal caso, cosa avevano esattamente sognato. In totale, questo è successo 200 volte a notte.
Ma invece di vedere un cambiamento globale nell'attività associata al sonno, gli scienziati sono rimasti sorpresi di trovare un'area del cervello nella parte posteriore della testa che ha spostato dinamicamente la sua attività sulla base dei sogni emergenti.
I sogni erano associati a una diminuzione delle onde a bassa frequenza nella "zona calda" e ad un aumento delle onde ad alta frequenza, riflettendo alti tassi di attivazioni neurali e attività cerebrale. Era una sorta di risveglio, indipendente dallo stadio del sonno o dall'attività cerebrale generale.
"Tutte le indicazioni sono che è necessaria un'attivazione cerebrale molto limitata e ben definita per generare un'esperienza cosciente", afferma Siclari. "Fino ad ora, abbiamo pensato che ampie aree del cervello dovessero essere attivate per generare esperienze coscienti".
Ha senso che la zona calda si connetta all'azione durante il sonno. Precedenti lavori hanno dimostrato che stimolare queste aree del cervello con un elettrodo può creare la sensazione di essere "in un mondo parallelo". Questa zona calda contiene anche aree che integrano le informazioni sensoriali per costruire un modello virtuale del mondo che ci circonda. Questo tipo di simulazione pone le basi per molti dei nostri mondi immaginari, e questa zona calda è adatta a questo”, affermano gli autori.
Se una zona calda attiva è in effetti una "firma del sonno", la sua attività dovrebbe essere in grado di dire se una persona sta dormendo in un dato momento. Gli autori hanno creato un algoritmo basato sui loro risultati e ne hanno testato l'accuratezza su un gruppo specifico di persone.
"Li abbiamo svegliati ogni volta che l'algoritmo ci ha detto che stavano dormendo, 84 volte in totale", scrivono i ricercatori.
In totale, questo algoritmo ha mostrato un'accuratezza del 90% nell'analisi della presenza del sonno, anche nei casi in cui i partecipanti non ricordavano il contenuto dei loro sogni, ma erano sicuri di essere addormentati.
Leggere i sogni
Poiché la zona calda contiene aree che elaborano le informazioni visive, gli scienziati si sono chiesti se fosse possibile accedere ai contenuti dei sogni dei soggetti utilizzando le letture EEG.
I sogni possono essere estremamente tangibili, con eventi in corso, o completamente astratti, come la fantasia libera, dicono gli scienziati. Volti, luoghi, movimenti e parole sono tutti componenti familiari dei sogni che vengono elaborati da regioni facilmente identificabili della zona calda, quindi i ricercatori hanno deciso di concentrarsi su questi aspetti.
Sorprendentemente, i volontari che hanno raccontato ciò che hanno detto nei loro sogni hanno mostrato attività nelle aree del cervello responsabili della parola; e quelli che sognavano persone mostravano attività nei centri di riconoscimento facciale.
"Questo suggerisce che i sogni utilizzano tutte le stesse aree cerebrali delle esperienze coscienti durante la veglia per determinati contenuti", dice Siclari, osservando che la ricerca precedente poteva mostrarlo solo nella "zona crepuscolare", la transizione tra il sonno e veglia.
Infine, gli scienziati sono interessati a ciò che accade quando dormiamo, ma non ricordano i dettagli specifici. Si è scoperto che questo strano stato ha una firma EEG separata: la memorizzazione dei dettagli del sonno era associata a un'esplosione di attività ad alta frequenza nelle regioni anteriori del cervello.
Sorgono domande interessanti, ad esempio, se i lobi frontali del cervello siano responsabili dei sogni lucidi, uno stato speciale in cui le persone capiscono che stanno dormendo e possono modificare il contenuto del sonno.
Risveglio della vita
Gli scienziati non possono ancora spiegare cosa attiva la zona calda durante il sonno, ma le risposte possono dirci se il sonno ha uno scopo biologico, ad esempio, elaborare i ricordi in grandi concetti del mondo.
Mappare l'attività del cervello addormentato può anche portare a modi per manipolare direttamente i nostri sogni utilizzando procedure non invasive come la stimolazione elettrica transcranica. L'induzione del sonno può aiutare le persone con insonnia e interrompere il sonno disturbato può aiutare i pazienti con disturbo da stress post-traumatico a dormire meglio.
Il dottor Giulo Tononi, autore principale dello studio, ritiene che le implicazioni di questo studio vadano ben oltre il sonno.
“Siamo stati in grado di confrontare il comportamento del cervello addormentato rispetto a quello della veglia. Questa ricerca può essere un modello prezioso per lo studio della coscienza , dice.
ILYA KHEL
