La natura di sonno e sogno Sonno e sogni come ritmi biologici Quando si dorme e quando ci si sveglia? Perché in quel momento ? Sonno e sogni come stati psico-fisiologici Come funziona l’organismo durante sonno e sogno? Quali parti del cervello sono attive e quali inattive durante sonno e sogno ? Sonno e sogni come impulsi/istinti Quale/i é/sono la funzione/i di sonno e sogno ?

Il giorno e la notte Star svegli o dormire, e dormendo sognare Gufi e/o allodole

Come si studia il sonno? Metodi fisiologici Metodi psicologici Metodi comportamentali

Tecniche fisiologiche POLISONNOGRAFIA Elettroencefalogramma Elettrooculogramma + Elettromiogramma Elettrocardiogramma Movimenti respiratori Temperatura corporea Ossimetria Actimetria C EOG Frontale Parietale Occipital EEG Registrazioni invasive multicellulari Registrazioni unicellulari in animali Lesioni, Stimolazioni Interventi farmacologici Tecniche psicofisiche (Potenziali evocati) Tecniche di neuroimmagine (PET, MRI) ed inoltre:

POLIGRAFIA Tecnica di registrazione simultanea di molteplici attività fisiologiche scelta degli indici da misurare varia a seconda del fenomeno da osservare Esempio: Attivazione, ansia ----> EEG, ECG, conduttanza cutanea, EMG + manometria arteriosa

Elementi base della polisonnografia “Brainstorm” (Arctic Monkeys) Elementi base della polisonnografia

ELETTROENCEFALOGRAMMA (EEG) Tracciato che mostra l’attività elettrica del cervello POTENZIALI D’AZIONE+POTENZIALI POSTSINAPTICI+altri segnali elettrici (da PELLE, OCCHI, MUSCOLI) Può essere: MONOPOLARE: elettrodo attivo -----> elettrodo di riferimento BIPOLARE: elettrodo attivo -------> elettrodo attivo CLINICO (diagnosi di epilessia, coma, sofferenze focali, accertamento di morte cerebrale) SPERIMENTALE (ricerca psicofisiologica, a.e. su attivazione, sonno, vigilanza)

PRINCIPALI CARATTERISTICHE DELLE ONDE EEG (1) 1. AMPIEZZA: Si misura in microVolts, dipende in larga misura anche dalla distanza fra gli elettrodi 2. FREQUENZA: Si misura in Hertz (Hz), ossia il numero di onde nell’unità di tempo (cicli/sec). L’inverso della frequenza è il periodo (P = 1/F) 3. FORMA: E’ l’elemento base per il riconoscimento visivo di alcuni pattern EEG fisiologici o patologici. Può essere aguzza, arrotondata o presentare una configurazione particolare come nel caso di alcuni grafoelementi tipici del sonno.

PRINCIPALI CARATTERISTICHE DELLE ONDE EEG (2) 4. SINCRONIZZAZIONE: Onde sincronizzate = raggruppate, allineate nel tempo Onde desincronizzate = in successione causale 5. SIMMETRIA: sono simmetrici quei segnali che si presentano su entrambi gli emisferi, con le stesse caratteristiche di frequenza, ampiezza, durata e morfologia 6. TOPOGRAFIA: definizione delle aree cerebrali in cui un evento elettrico si manifesta.

CARATTERISTICHE FREQUENZE EEG Ritmo Delta (ONDE LENTE) 0 CARATTERISTICHE FREQUENZE EEG Ritmo Delta (ONDE LENTE) 0.5-4 Hz, Tipico di: sonno profondo Ritmo Theta 4-8 Hz, Tipico di: Sonno REM, sonno superficiale, stati di sofferenza focale Ritmo Alfa 8-12 Hz, Tipico di : Veglia rilassata ad occhi chiusi Ritmo Sigma 12-16 HzTipico di: Stadio 2 del sonno Ritmo Beta (ONDE RAPIDE) 16-50 Hz, Tipico di: veglia attiva

ANALISI AUTOMATICA EEG Analisi nel dominio delle frequenze es., analisi spettrale 2. Analisi nel dominio del tempo es., analisi zero-crossing, periodo-ampiezza, trasformata wavelet, pattern analysis

POTENZIALI EVOCATI Tecnica attraverso la quale l’EEG rileva il modo in cui il cervello risponde ad eventi esterni. Le modificazioni dipendono dal tipo di stimolo e dallo stato di coscienza (veglia, sonno NREM, sonno REM) in cui il soggetto si trova. Esse variano da eventi EEG e comportamentali osservabili “a occhio nudo” (arousals, risvegli) a risposte di debole intensità (potenziali evocati) nelle rispettive sedi cerebrali di ricezione

Risposte a stimoli “semplici” BAEP - Brainstem Auditory Evoked Potentials Latenza: 10msec CAEP - Cortical Auditory Evoked Potentials Latenza: 35 e 50 msec NREM < REM e Wake N100 / P200 = risposte a “click” Latenza: 100 e 200 msec N100: riduzione ampiezza all’addormentamento P200: aumento ampiezza all’addormentamento

Potenziale evocato P300 in veglia e nei diversi stadi di sonno Potenziale evocato P300 in veglia e nei diversi stadi di sonno. La linea continua rappresenta le componenti evocate dalla presentazione del nome del soggetto; la linea tratteggiata rappresenta le componenti evocate dalla presentazione di una parola. In alto a sx: Veglia - discriminazione del bersaglio. In alto a dx: REM - nome vs. parola. In basso a sx: stadio 2 - nome vs. parola. In basso a dx: stadio 3 - nome vs. parola. In ascissa: latenza (msec) delle risposte. In ordinata: ampiezza (μV). Derivazione parietale (Pz). Name = nome; Word = parola. Modificata da Pratt e coll.,

Potenziale evocato dalle coppie di stimoli prime-congruente (linea sottile) e prime-incongruente (linea spessa) durante la veglia e i diversi stadi di sonno. In alto a sx: veglia. In alto a dx: sonno REM. In basso a sx: stadio 2. In basso a dx: stadi 3 e 4. In ascissa: latenza (msec) delle risposte evocate. In ordinata: ampiezza (μV). Derivazione centrale (Cz). Related words = parole congruenti; Unrelated words = parole incongruenti. Tratta da Brualla e coll., 1998.

L’Elettrooculogramma (EOG) Tecnica basata sulla registrazione, tramite elettrodi applicati sulla cute periorbitale, della differenza di potenziale esistente tra cornea e retina (POTENZIALE CORNEO-RETINICO) Movimenti oculari importanti per lo studio del sonno e della sonnolenza/vigilanza REMs = Rapid Eye Movements = Movimenti Oculari Rapidi SEMs = Slow Eye Movements = Movimenti Oculari Lenti Eye Blinking = Ammiccamenti Oculari

Vari tipi di EOG

ELETTROMIOGRAFIA Tecnica per la misurazione del tono muscolare dei muscoli assiali antigravitazionari (cioè quelli che consentono di mantenere la posizione eretta). Si effettua applicando gli elettrodi sulla cute dei muscoli mentonieri e/o miloioidei.

Gli artefatti di movimento

ACTIGRAFIA (1) Tecnica di registrazione del movimento basata sull’applicazione di un sensore piezoelettrico (actigrafo) su taluni segmenti corporei di cui vengono registrate le escursioni. In genere l’actigrafo viene indossato al polso come un orologio, per il movimento dell’arto superiore, oppure come una cavigliera all’altezza del malleolo tibiale, per il movimento dell’arto inferiore.

ACTIGRAFIA (2) Il dato nell’unità di tempo sull’attività motoria dei distretti prescelti viene registrato digitalmente sulla memoria dell’actigrafo e quindi scaricato sul computer. Tramite specifici algoritmi, il software provvede poi a riferire l’intensità motoria ad un preciso stato comportamentale (veglia attiva, riposo, sonno). L’actigrafia, per tale motivo, è un’ottima tecnica per la registrazione dei ritmi sonno-veglia “on field” o in generale in tutte quelle situazioni cliniche o sperimentali che non consentano l’esecuzione di una polisonnografia completa

ACTIGRAFIA (3)

Tecniche neurovegetative Registrazione di variabili autonomiche Flusso respiratorio Muscoli respiratori Elettrocardiogramma

TECNICHE DI NEUROIMAGING (1) Permettono la visualizzazione del Sistema Nervoso in vivo 1. Radiografia Basata sul passaggio di un fascio di raggi X attraverso le strutture da visualizzare. Svantaggi: poco utile per il sistema nervoso, in cui c’è scarso contrasto di densità fra i tessuti 2. Radiografia con mezzo di contrasto Sostanza radioopaca (che assorbe molte radiazioni) in circolo e da qui nel sistema ventricolare (es., angiografia cerebrale, pneumoencefalografia) Svantaggi: tecnica molto invasiva 3. Tomografia Assiale Computerizzata (T.A.C.) Tubo a raggi X e rilevatore computerizzato, entrambi ruotanti Svantaggi: si ottengono unicamente sezioni trasversali

TECNICHE DI NEUROIMAGING (2) 1.Tomografia a emissione di positroni (PET) Fornisce informazioni sull’attività metabolica (funzionale) del cervello. Basata sull’iniezione in arteria carotide di 2-desossiglucosio marcato con un tracciante radioattivo 2.Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) Basata sul fatto che onde di radiofrequenza attivano gli atomi di idrogeno delle strutture cerebrali, che a loro volta determinano delle immagini attraverso un rilevatore 3.Risonanza magnetica funzionale Evidenzia, mutuando la tecnica della RMN, le aree in cui c’è maggiore flusso ematico e quindi maggiore apporto di ossigeno (H2O) Svantaggi: tecniche molto costose e non sempre disponibili. La PET è anche piuttosto invasiva

METODI PSICOLOGICI Diari del sonno Scale della sonnolenza Questionari sulle abitudini Sulle tipologie individuali Sulla percezione soggettiva