Effetti della privazione di sonno nell’animale

Utilizzare degli animali come soggetti sperimentali permette di avere alcuni vantaggi nella ricerca sulla privazione del sonno. infatti, oltre a fornire un campione numericamente più ampio,consente di studiare i reperti autoptici dopo il periodo sperimentale. I limiti riguardano: la difficoltà a discriminare gli effetti dovuti dallo stress (fattore più controllabile negli studi sull’uomo) rispetto a quelli dovuti dalla privazione di sonno e le differenze tra il sistema nervoso animale e quello umano.

Tra le prime ricerche di privazione totale di sonno troviamo quella di M. de Manacéine (1894) che durante la condizione sperimentale mantenne svegli fino a 6 gg dei cuccioli di cane. I risultati principali degli esami autoptici hanno indicato una diminuzione della temperatura di circa 4°C, una diminuzione complessiva dei globuli rossi e la presenza di piccole emorragie a livello della corteccia cerebrale . Purtroppo questo studio presenta numerosi limiti. I ricercatori, infatti non hanno predisposto un gruppo di controllo a cui, invece, era consentita la possibilità di dormire liberamente. Questo avrebbe consentito di controllare l’effetto di altre variabili come ad esempio l’effetto della dell’attività fisica; infatti per evitare che si addormentassero gli animali erano tenuti costantemente in movimento mediante contatto fisico da parte degli sperimentatori, che li facevano camminare e giocavano con loro. Inoltre, nel protocollo sperimentale non sono state usate le tecniche EEG perché ancora all’epoca non scoperte.

Più tardi nel 1946 Licklider e Bunch (1946) hanno condotto 2 studi con scopi differenti.

Nel primo, l’obiettivo è stato quello di determinare la quantità minima di sonno necessaria per la sopravvivenza. A tal fine predisposero un protocollo sperimentale che prevedeva 4 condizioni:

Condizione A: privazione totale; ai ratti non era consentito dormire.
Condizione B: erano permesse 8 ore di sonno.
Condizione C: erano permesse 4 ore di sonno.
Condizione D: nessuna privazione di sonno.

Durante l’esperimento gli sperimentatori per poter mantenere i  ratti svegli utilizzarono degli speciali “tapis roulant” sui cui gli animali dovevano correre e perciò mantenere la vigilanza.

Tra i risultati occorre menzionare che sebbene i ratti erano estremamente irritabili  il gruppo a cui era stato permesso di dormire 4 ore di sonno riusci a soppravvivere mentre i ratti privati totalmente di sonno morirono fra il 3° e  il 14° giorno.

Nel secondo studio, Licklider and Bunch hanno cercato di determinare quali sono gli effetti sullo sviluppo fisico e cognitivo di una privazione parziale di sonno per un periodo prolungato.
Nella condizione sperimentale ad un gruppo di ratti giovani era permesso dormire 4 ore per un periodo che poteva durare 18 settimane (gruppo sperimentale) I ricercatori, inoltre hanno predisposto un gruppo di controllo a cui, invece, era consentita la possibilità di dormire liberamente

I risultati hanno evidenziato che dopo pochi giorni i ratti del gruppo sperimentale hanno iniziato ad esibire una diminuzione della crescita rispetto al gruppo di controllo.

Dopo 50 giorni  di privazione parziale di sonno nei ratti il peso si era stabilizzato a un livello inferiore rispetto ai i ratti del gruppo di controllo che invece continuavano a crescere. Eccetto questo deficit i ratti del gruppo sperimentale erano sani,  sebbene irritabili e sorprendentemente apprendevano leggermente meglio del gruppo a cui era permesso dormire.

Gli esperimenti più famoli e metodoligicamente eleganti sugli animali sono stati contati negli anni 80 dal gruppo di ricerca condotto da Rechtschaffen.
I ricercatori,infatti, hanno eseguito una serie di ricerche attraverso cui hanno studiato gli effetti della:

A) privazione totale di sonno
B) privazione selettiva di sonno REM e
C)privazione selettiva di sonno NREM (SWS)

piattaforma_esempio

Variante della piattaforma utilizata negli studi di Rechtschaffen.

A tale fine , gli autori hanno utilizzato una piattaforma circolare orizzontale di ca. 45 cm. di diametro,divisa a metà da una barriera in plastica: da una parte di essa era posto l’animale sperimentale, mentre dall’altra quello di controllo. La piattaforma, circondata da acqua poco profonda, era in grado di ruotare. In particolare, essa entrava in azione automaticamente quando l’animale sperimentale si addormentava (o a seconda del protocollo sperimentale entrava in REM o NREM); e per evitare di essere spinto in acqua il ratto era costretto a muoversi e quindi svegliarsi.

Nello stesso momento, però il ratto del gruppo di controllo poteva essere sveglio, o dormire e in quest’ultimo caso poteva perdere anche lui una parte del sonno. Per tale motivo  questa tecnica presenta dei limiti infatti  nella condizione di privazione totale il gruppo di controllo perdeva il 25% di sonno, mentre quello sperimentale  il 92%. Invece, nella condizione di privazione selettiva del sonno REM  il gruppo di controllo perdeva il 4% di sonno REM, quello sperimentale il 99%. .

Gli effetti della privazione totale di sonno, schematicamente sono:

  • Astenia generalizzata
  • Perdita di peso
  • Diminuzione della temperatura (in particolare durante i giorni precedenti la morte)
  • Assunzione di una maggiore quantità di cibo
  • Aumento di secrezione della noradrelina
  • Aumento del peso delle ghiandole surrenali e della quantità di cortisolo  rilevata (poco prima della morte)
  • Dopo circa una settimana i ratti privati di sonno mostrarono lesioni spontanee (ulcere cutanee) nelle parti non coperte dal pelo (coda e zampe)
  • MORTE dopo circa il 21° giorno

Secondo l’ipotesi del Prof. J.Horne la morte degli animali sarebbe dovuta a causa di una compromissione dei meccanismi termoregolativi. In particolare, nei ratti sperimentali vi sarebbe stata una alterazione nella capacità  di mantenere il calore che avrebbe comportato un aumento di dispersione termica attraverso la pelle. Questo sarebbe stato compensato con l’assunzione di una maggior quantità di cibo. Ma anche questo non sarebbe stato sufficiente poichè si sarebbe reso necessario l’utilizzo delle riserve energetiche dei grassi (tessuto adiposo) comportando la perdita di peso dell’animale. Le evidenze a favore di questa ipotesi sono: la diminuzione della temperatura corporea che sarebbe dovuta dalla  maggiore dispersione di calore; l’aumento di secrezione dell’ormone noradrenalina che tra i molteplici effetti, stimola il tessuto adiposo a bruciare una maggior quantità di riserve energetiche per produrre calore ed inoltre riduce il flusso sanguigno ai capillari.

Queste osservazioni però sono non generalizzabili all’uomo. Infatti, nel ratto la superficie corporea è relativamente grande rispetto al peso e un’alterazione nella capacità  di mantenere il calore è tanto più grave quanto l’animale è più piccolo.

Per quanto riguarda della privazione selettiva di sonno REM e NREM è suficiente dire che gli effetti sono molto simili a quelli osservati nella privazione totale di sonno eccetto che la morte nel caso della privazione di sonno REM soppraggiungeva dopo circa il 37° giorno, mentre il tempo di sopravvivenza nella condizione di privazione di sonno NREM è in media di circa 41 giorni.

Perciò riassumendo i due tipi di sonno (REM e “sonno ad onde lente”) sembrano essere essenziali per la sopravvivenza in quanto la loro privazione a lungo termine è letale.

Sorprendentemente i ratti possono sopravvivere abbastanza bene anche dormendo 1/3 meno di quanto facciano normalmente (vedi esperimento di Licklider and Bunch, 1946)

La vera o le vere cause della morte non sono ancora completamente conosciute (vedi ipotesi termoregolativa di Horne).

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Dott. S.Aboudan