La privazione del sonno negli animali è un tema di grande interesse per la ricerca scientifica, in quanto permette di studiare gli effetti di questa condizione su diversi aspetti della salute e del comportamento.
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. Tuttavia, la sperimentazione animale presenta anche delle sfide etiche e metodologiche, come la gestione dello stress (fattore più controllabile negli studi sull’uomo) e le differenze tra il sistema nervoso umano e quello animale.I limiti riguardano la difficoltà a discriminare gli effetti dovuti dallo stress rispetto a quelli dovuti dalla privazione di sonno ; e le differenze tra il sistema nervoso animale e quello umano.
Le prime ricerche sulla privazione di sonno negli animali
Tra le prime ricerche di privazione totale di sonno troviamo quella di M. de Manacéine (1894). Egli durante la condizione sperimentale mantenne svegli fino a 6 giorni 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 gli animali si addormentassero erano tenuti costantemente in movimento mediante contatto fisico da parte dei ricercatori, facendoli camminare e giocare. Inoltre, nel protocollo sperimentale non sono state usate le tecniche EEG perché ancora all’epoca non scoperte.
Gli studi di Licklider e Bunch (1946)
Primo studio
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 i ricercatori per poter mantenere i ratti svegli utilizzarono degli speciali “tapis roulant”, sui cui gli animali erano posti e dovevano correre mantenendo 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.
Secondo studio
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.
Ricerche degli anni 80
Gli esperimenti più famosi 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)
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). Perciò, 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 questo motivo, questa tecnica presenta dei limiti. Iinfatti, 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
Interpretazioni dei risultati sugli effetti di privazione di sonno negli animali: l’ipotesi termoregolativa di Horne
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. Tale alterazione, 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. 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 gli effetti della privazione selettiva di sonno REM e NREM è suficiente dire che sono molto simili a quelli osservati nella privazione totale di sonno. L’unica differenza era 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).
Per informazioni sulla privazione totale di sonno nell’uomo.
Per informazioni sulla privazione selettiva di sonno nell’uomo.
