Il Sonno: Una Panoramica Complessa PDF

IL SONNO: UNA PANORAMICA COMPLESSA Questa lezione esplora il sonno, un fenomeno affascinante e multifattoriale, analizzandolo da diversi punti di vista: la distinzione tra coscienza e vigilanza, le strategie di sonno nel mondo animale, i ritmi biologici che lo regolano, e gli effetti della privazion...

IL SONNO: UNA PANORAMICA COMPLESSA Questa lezione esplora il sonno, un fenomeno affascinante e multifattoriale, analizzandolo da diversi punti di vista: la distinzione tra coscienza e vigilanza, le strategie di sonno nel mondo animale, i ritmi biologici che lo regolano, e gli effetti della privazione del sonno. Coscienza vs Vigilanza Coscienza: Consapevolezza di sé e del proprio stato. Vigilanza: Capacità di reagire in modo integrato agli stimoli esterni. La vigilanza è ridotta o assente nel sonno, mentre la coscienza può essere presente in forma alterata, come nel sonno REM. Il Sonno nei Cetacei: Una Sfida Evolutiva I cetacei, come i delfini, hanno dovuto adattare il loro sonno alla necessità di respirare in superficie: Sonno in Superficie: Nuotano mantenendo le vie aeree fuori dall'acqua, entrando in uno stato di sonno leggero. Sonno Uniemisferico: Alternano l'emisfero cerebrale attivo durante il sonno profondo. Un emisfero dorme mentre l'altro resta vigile, mantenendo il movimento della pinna per il galleggiamento. Questo tipo di sonno è comune tra le coppie e le madri con i cuccioli. Il Sonno nelle Foche: Immersione e Recupero Le foche combinano il sonno uniemisferico con un'altra strategia: Affondamento a Peso Morto: Si immergono senza attività per alcuni minuti. Risalita Periodica: Si muovono per tornare in superficie a respirare, legando le fasi di immersione e risalita alla saturazione arteriosa di ossigeno. Ritmi del Sonno: Omeostatico e Circadiano Analisi dei Periodi di Sonno: Un grafico mostra gli episodi di sonno di un gruppo di individui. I punti si raggruppano in: Periodi di sonno brevi Periodi di sonno lunghi (tipici del sonno notturno) Sonnolenza Circadiana e Omeostatica Sonnolenza Circadiana: (curva rossa): Regola la durata dei periodi di sonno e segue un ritmo simile al ciclo giorno-notte. È responsabile dell'alternanza tra sonno diurno e notturno. Sonnolenza Omeostatica: (curva blu): Regola la frequenza di addormentamento e segue un ritmo ultradiano, con picchi associati ai processi digestivi, con due picchi di sonnolenza durante la giornata, di cui uno dopo pranzo. Interazione dei Ritmi: Le prestazioni ottimali si hanno quando sia la sonnolenza omeostatica che quella circadiana sono basse, tipicamente al mattino e nel primo pomeriggio dopo un riposo post-prandiale.  Il consumo di caffeina nel pomeriggio può interferire con la sonnolenza circadiana e causare problemi di addormentamento. Ritmo Sonno-Veglia, Temperatura e Ormoni Ritmo della Temperatura Corporea: Il minimo termico si raggiunge 1-2 ore prima del risveglio. La temperatura sale al risveglio e può aumentare con l'esercizio fisico, per poi diminuire in stati di riposo. Variazioni Ormonali: Ormone della crescita: Picco di produzione durante la notte. Cortisolo: Aumenta la sua produzione prima del risveglio, contribuendo al cattivo umore mattutino. Ipnogramma L'ipnogramma mostra gli stati di veglia e i vari stadi del sonno. Lo stato REM è presentato come uno stato a parte, senza una posizione fissa nel ciclo del sonno. Effetti della Privazione del Sonno Esperimento di Privazione del Sonno: Un esperimento sui topi evidenzia le conseguenze della privazione del sonno: 1. Monitoraggio EEG e EMG: Un sistema registra l'attività cerebrale (EEG) e muscolare (EMG) dei topi. 2. Stimolazione Stressoria: Quando un topo (il "topo rosso") mostra segnali di addormentamento, una pedana lo fa cadere in acqua, svegliandolo. Il topo di controllo subisce lo stesso stimolo ma in modo indipendente dal suo stato di sonno. 3. Conseguenze: Il topo rosso, privato del sonno, muore dopo circa quattro settimane per esaurimento, aumento del consumo di cibo e perdita di peso, evidenziando il bisogno di riposare per mantenere l'equilibrio orto-parasimpatico. Privazione Selettiva del Sonno: Se non c'è privazione totale del sonno, le ore perse vengono recuperate, anche se l'individuo arriva ad un plateau di circa 7-8 ore. Compensazione: La privazione selettiva di sonno REM o di sonno lento porta a una "compensazione" nelle fasi di sonno successive, con un aumento proporzionale del tempo trascorso nella fase di sonno deprivata. Questo indica che non è importante solo la quantità di sonno totale, ma anche le proporzioni tra le diverse fasi del sonno. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio del sonno. SONNO E CAPACITÀ COGNITIVE: UN'INTERAZIONE COMPLESSA Questa lezione approfondisce come la privazione del sonno influisce sulle capacità cognitive e come il sonno, in particolare il sonno REM, gioca un ruolo attivo nel consolidamento della memoria. Ritmi Circadiani e Privazione del Sonno Ritmi Fisiologici: L'immagine a sinistra mostra i ritmi circadiani di diversi parametri, tra cui: Temperatura corporea Secrezione di melatonina (ipnogeno) Secrezione di cortisolo Secrezione di urina Secrezione di TSH, ormone della crescita, prolattina e paratormone Attività del polso Effetti della Privazione del Sonno: Il tracciato a destra mostra come questi ritmi vengono mantenuti anche in condizioni di privazione di sonno, sebbene con alcune alterazioni: La secrezione di urina non è limitata alle ore di veglia. Gli ormoni come l'ormone della crescita e la prolattina sono influenzati. La temperatura corporea non raggiunge il minimo che si osserva normalmente. Impatto Cognitivo della Privazione del Sonno Performance Cognitiva: I grafici mostrano una stretta correlazione tra la temperatura corporea, il livello di "subjective alertness" (sensazione soggettiva di vigilanza) e la performance cognitiva. Durante il periodo in cui il corpo dovrebbe dormire, la capacità cognitiva (memoria a breve termine e calcolo) e la sensazione di vigilanza diminuiscono notevolmente. Effetto del Cambio dell'Ora Legale: Il grafico mostra un aumento degli incidenti stradali nel lunedì successivo all'inizio dell'ora legale (quando si dorme un'ora in meno) e una riduzione quando finisce (con un'ora in più di sonno). L'aumento degli incidenti dopo l'inizio dell'ora legale è dovuto alla privazione del sonno. L'aumento degli incidenti quando finisce l'ora legale (grafico verde), invece, è dovuto al fatto che diminuiscono le ore di luce e aumentano le ore di buio. Importanza del Sonno per il Cervello Sonno Non-REM: Durante il sonno non-REM, l'attività metabolica del cervello diminuisce, suggerendo un periodo di riposo. Sonno REM: Contrariamente a quanto si possa pensare, il cervello rimane molto attivo durante il sonno REM. Studi con PET mostrano che l'attività cerebrale durante il sonno REM è simile a quella dello stato di veglia. Il Ruolo del Sonno REM nel Consolidamento della Memoria Attivazione di Aree Cerebrali: Studi sugli animali e sull'uomo dimostrano che durante il sonno REM si attivano aree cerebrali che mimano quelle attive durante compiti cognitivi svolti durante la veglia. Questo suggerisce che il sonno REM ha un ruolo nel consolidamento della memoria. Esperimenti sull'Ippocampo: L'ippocampo è una sede cruciale della memoria a lungo termine. In un esperimento sui ratti, le cellule dell'ippocampo mostrano una maggiore attività correlata durante il sonno dopo l'esplorazione e la ricerca di cibo. Questo suggerisce un processo di consolidamento della memoria dell'esperienza avvenuta durante la veglia. Attività Cerebrale durante il Sonno REM: La PET mostra che le stesse aree attive durante task complessi di reazione vengono riattivate durante il sonno REM. Conclusione: Il sonno REM ha un ruolo attivo nel consolidamento della memoria e nel processo di apprendimento. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio del sonno e delle sue implicazioni cognitive. SISTEMI ATTIVANTI E STATI DI COSCIENZA: UN'ANALISI APPROFONDITA Questa lezione esplora i meccanismi neurali che regolano gli stati di veglia, sonno a onde lente e sonno REM, con un focus sui sistemi attivanti del tronco encefalico e sul ruolo di specifiche strutture cerebrali nella generazione dei sogni. Esperimenti di Sezione Encefalica: Encéphale Isolé vs Cerveau Isolé Encéphale Isolé (Encefalo Isolato): Sezione a livello del ponte, sconnettendo i centri superiori dal resto del corpo. Si osserva l'alternanza tra veglia, sonno a onde lente e sonno REM nella parte rostrale (anteriore) dell'encefalo. Cerveau Isolé (Cervello Isolato): Sezione tra il ponte/bulbo e il prosencefalo basale, interrompendo la connessione con la formazione reticolare pontina e mesencefalica. L'animale si blocca nello stato di sonno a onde lente, evidenziando il ruolo della formazione reticolare nell'attivazione cerebrale. Formazione Reticolare: Il Sistema di Attivazione La formazione reticolare proietta al prosencefalo basale e da lì a tutto l'encefalo.  La sua stimolazione desincronizza l'EEG (stato di veglia), mentre una lesione causa sonno a onde lente. Sistemi Attivanti del Tronco Encefalico Quattro principali sistemi attivanti, ognuno con un ruolo specifico: 1. Noradrenergico del Locus Ceruleus: Aumenta la concentrazione sugli stimoli importanti e riduce le distrazioni. 2. Dopaminergico del Tegmento Ventrale e della Sostanza Nera Compatta: Accelera la reazione e potenzia i rinforzi positivi. 3. Serotoninergico del Rafe: Riduce l'impulsività e i movimenti non necessari. 4. Colinergico del Basal Forebrain: Aumenta l'attenzione sugli stimoli rilevanti e riceve le proiezioni della formazione reticolare. Correlazione Neurotrasmettitori-Attività EEG Il prosencefalo basale rilascia acetilcolina e la sua attività è correlata al passaggio dal sonno alla veglia attenta. L'attività del sistema serotoninergico del rafe è correlata al passaggio dalla veglia al movimento. Il sistema colinergico è legato all'attenzione, mentre il sistema serotoninergico alla prevenzione di risposte rapide e movimenti non coordinati. Generazione del Sonno REM Area Peribrachiale e Formazione Reticolare Pontina (mediale): Iniziatori del sonno REM. Proiezioni: 1. Ponto-Genicolo-Occipitali (PGO Waves): Proiettano al corpo genicolato laterale del talamo e al lobo occipitale, potenzialmente correlate alla componente visiva dei sogni. Attivano la desincronizzazione dell'EEG tramite il basal forebrain. 2. Proiezioni al Midollo Spinale: Provocano atonia muscolare distale (inibizione dei motoneuroni somatici). La soppressione dei motoneuroni durante il sonno REM previene l'attuazione dei movimenti che si verificano nel sogno. Atonia Muscolare nel Sonno REM La lesione delle proiezioni dalla formazione reticolare pontina e bulbare ai motoneuroni causa movimento durante il sonno REM. Questo è ciò che avviene nel sonnambulismo. Controllo del Movimento nel Sonno REM La formazione reticolare pontina e bulbare, il lateral-dorsal tegmentum e il nucleo peduncolopontino giocano un ruolo fondamentale nell'inibizione dei motoneuroni spinali. I gangli della base eccitano il nucleo peduncolopontino, che a sua volta ha un effetto inibitorio sui motoneuroni. Optogenetica e Sonno REM L'espressione di channel rhodopsin (canali fotosensibili) nel lateral-dorsal tegmentum e nel nucleo peduncolopontino permette di stimolare selettivamente queste aree con la luce. La stimolazione di queste strutture induce il sonno REM, dimostrando il loro ruolo chiave nella sua attivazione. I Sogni: Contenuti e Meccanismi Neurali Attivazione Cerebrale Durante i Sogni (Sonno REM): Nuclei del Ponte: Attivi durante il sonno REM, legati alle PGO waves. Lobo dell'Insula e Ippocampo: Responsabili dei contenuti emotivi e mnemonici nei sogni. Gangli della Base: Coinvolti nel movimento nei sogni. Talamo e Corteccia Acustica e Visiva: Responsabili della rievocazione di determinate attività sensoriali. Giro del Cingolo (Sistema Limbico): Coinvolto nella gestione delle emozioni. Inattività della Corteccia Frontale: La corteccia frontale, associata al pensiero razionale, è inattiva durante il sonno REM, il che può spiegare la natura illogica dei sogni. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio dei sistemi attivanti, del sonno REM e dei sogni. RITMI BIOLOGICI: UN'ANALISI OLTRE IL CIRCADIANO Questa lezione esplora i vari tipi di ritmi biologici che influenzano gli organismi, non solo quelli circadiani legati alla rotazione terrestre, ma anche quelli circannuali (rivoluzione terrestre) e circalunari (rivoluzione lunare). Tipi di Ritmi Biologici Ritmi Circadiani: Legati alla rotazione della Terra, con un ciclo di circa 24 ore (es. ritmo sonno- veglia). Ritmi Circannuali: Legati alla rivoluzione della Terra intorno al Sole, con un ciclo di circa un anno (es. migrazione, letargo). Ritmi Circalunari: Legati alla rivoluzione della Luna intorno alla Terra, con un ciclo di circa un mese (es. ciclo mestruale). Ritmi Circamaree: Legati alle maree (presenti in alcuni organismi, come i molluschi). Ritmi Circannuali Migrazione e Letargo: Esempi di ritmi circannuali negli animali. Letargo: Periodi di forte depressione metabolica, con abbassamento della temperatura corporea, alternati a brevi picchi di risveglio per mantenere attive le strutture corporee. Variazioni Ormonali nell'Uomo: Il cortisolo ha un picco tra inverno e primavera, mentre l'ormone della crescita e il testosterone hanno un picco alla fine dell'estate. Ritmi Circalunari Ciclo Mestruale: Esempio di ciclo circalunare nella donna, legato al ciclo ovarico. Il metodo Ogino-Knaus (basato sulla temperatura basale) non è un metodo contraccettivo affidabile. Formicaleone: Il formicaleone associa la sua attività di scavo alle fasi lunari, poiché le formiche, sue prede, si orientano in base al ciclo lunare. Ritmi Circadiani Piante: Le foglie di fagiolo mostrano un ritmo circadiano nel loro movimento. Cianobatteri: Di giorno producono zuccheri tramite fotosintesi; di notte bruciano glucosio per la fissazione dell'azoto. Ritmi Circadiani nell'Uomo Variazioni Fisiologiche: Aumento della pressione arteriosa poco prima del risveglio. Cessazione della secrezione di melatonina e stimolo di andare in bagno al mattino. Massima allerta e tensione intorno alle 10:00. Miglioramento della coordinazione e dei tempi di reazione nel primo pomeriggio (anche riduzione della sensibilità al dolore). Fase di "down" con alta pressione arteriosa e temperatura nel tardo pomeriggio. Inizio della secrezione di melatonina, soppressione dei movimenti intestinali e avvio del sonno verso le 21:00. Andamenti:  La temperatura corporea ha un minimo durante la notte. La pressione arteriosa sale durante il giorno e scende durante la notte. Il cortisolo ha un picco durante la notte. La sensibilità al dolore e l'efficacia dell'anestesia hanno un picco nel primo pomeriggio. Efficacia dei Farmaci e Ritmo Circadiano L'efficacia dei farmaci può variare a seconda del momento della giornata in cui vengono assunti. Un grafico mostra come l'effetto di diversi farmaci chemioterapici nei topi varia a seconda del momento della giornata. Il timing migliore per ogni farmaco varia, e dipende dalla sua funzione e dalla sua interazione con i processi biologici. L'analisi del timing ideale per l'assunzione dei farmaci è cruciale per massimizzare l'efficacia terapeutica e minimizzare gli effetti collaterali. Misurazione dei Ritmi Biologici Indicatore di Attività: Si usa un indicatore che segnali l'attività dell'animale (es. girare sulla ruota). Rappresentazione Grafica: Raster: I dati vengono visualizzati in un raster, con il tempo sull'asse orizzontale e i giorni disposti verticalmente uno sotto l'altro. Double Raster: I dati vengono riproposti a destra, indietreggiati di un'unità di tempo, per visualizzare meglio l'andamento nel tempo. Triple Raster: Come il double raster, ma con un'ulteriore colonna spostata a sinistra. Ritmo Allineato e Ritmo Libero Ritmo Allineato: Quando le attività vengono svolte con regolarità ogni giorno, mantenendo una routine (es. sveglia, pasti, ecc.) Ritmo Libero: In assenza di segnali temporali esterni (es. luce/buio), i ritmi biologici diventano endogeni e possono modificarsi nel tempo. Esperimento sul Ritmo Libero Un esperimento mostra che, in assenza di riferimenti temporali, il ritmo circadiano di un individuo si "libera", accumulando lentamente un ritardo giornaliero. Se si reintroduce l'alternanza di luce e buio, il ritmo si riallinea con il ciclo esterno. Regola di Aschoff: L'inclinazione della retta che interpola i momenti di inizio della veglia permette di stimare la durata del ritmo endogeno. Nel lungo termine, il ritmo può saltare e diventare discontinuo, mostrando l'influenza della temperatura corporea. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio dei ritmi biologici. LEGAME TRA CICLO TERMICO E CICLO SONNO-VEGLIA: UN'ANALISI APPROFONDITA Questa lezione esplora la stretta relazione tra il ciclo termico e il ciclo sonno-veglia, analizzando come le variazioni di temperatura corporea influenzano i ritmi del sonno e come il jet lag e la socialità interagiscono con questi ritmi. Relazione tra Ciclo Termico e Ciclo Sonno-Veglia Ritmo Spontaneo e Ciclo Termico: Anche in assenza di riferimenti temporali esterni, il ciclo sonno- veglia mantiene una relazione con il ciclo termico. I picchi di temperatura corporea (massimi termici) sono allineati con l'inizio dell'attività e con la fine della fase di sonno. In uno stato di ritmo spontaneo, i risvegli tendono ad avvenire più spesso in concomitanza con i minimi termici, non con i massimi. Risveglio Spontaneo in Ritmo Libero Ciclo Libero: In assenza di riferimenti temporali, il ciclo di un individuo può avere una durata diversa dalle 24 ore, ad esempio, 24 ore e 18 minuti. Correlazione tra Risveglio e Minimo Termico: I risvegli spontanei sono più probabili quando la temperatura corporea è al minimo, evidenziando la stretta correlazione tra il ciclo termico e il ciclo sonno-veglia, anche quando quest'ultimo è alterato. Analisi della Temperatura, dell'Allerta e del Sonno  Rappresentazione Grafica: La temperatura corporea (normalizzata in gradi) segue un andamento ciclico, con un massimo intorno alle 18:00 e un minimo intorno alle 06:00. Il livello di allerta (capacità di reagire a uno stimolo) segue un andamento simile alla temperatura. La durata dell'episodio di sonno è rappresentata da un'onda a dente di sega, che è influenzata dal ciclo termico. Relazione tra Temperatura e Sonno: L'addormentamento è più facile verso l'ora del massimo termico, mentre il risveglio è più facile quando si raggiunge il minimo termico. Se ci si addormenta nella fase di massimo termico, il sonno sarà più lungo. Modello del Sommergibile per Comprendere la Durata del Sonno Analogia: L'addormentamento è paragonabile all'immersione di un sommergibile, mentre il risveglio è paragonabile alla sua emersione. La soglia del risveglio è rappresentata dalla superficie dell'acqua. Andamento della Durata del Sonno: Se la velocità di immersione è uguale a quella di emersione, la durata del sonno descriverebbe un'onda sinusoidale. Tuttavia, se la velocità di "emersione" (cioè di aumento della soglia di eccitazione) è maggiore di quella di "immersione", la durata del sonno assomiglia più a un'onda a dente di sega. Implicazioni: Se ci si addormenta nel momento ideale, la durata del sonno è massima. Se si ritarda l'addormentamento, la durata del sonno si riduce e si tende a svegliarsi sempre  alla stessa ora. Turni di Lavoro e Durata del Sonno I lavoratori con turni notturni che vanno a dormire nelle prime ore del mattino non riescono a raggiungere le 8 ore di sonno tipiche di una notte di riposo. Spesso, i lavoratori notturni recuperano il sonno perso durante i giorni di riposo. Jet Lag: Reset del Clock Interno Il jet lag è un esempio di come il ritmo circadiano viene alterato dai viaggi attraverso fusi orari. Viaggi verso Est: Più difficili da gestire, poiché il corpo deve anticipare la fase di sonno. Viaggi verso Ovest: Meno traumatici, perché il corpo può posticipare la fase di sonno. Necessità di Adattamento: Il ritmo circadiano deve riallinearsi alle 24 ore del luogo di destinazione. Relazione Ritmo-Socialità Influenza Sociale: La socialità contribuisce al riallineamento del ritmo circadiano, anche se non è sufficiente. Esperimento in Bunker: I ritmi di più individui in bunker tendono a coordinarsi, anche se ognuno mantiene un proprio ritmo endogeno.  Persone Cieche: Le persone cieche seguono il loro ritmo spontaneo se non hanno riferimenti sociali, ma tendono a sincronizzare il loro ritmo con quello del contesto sociale. In alcuni casi, tuttavia, si presentano episodi di sonno legati al proprio ritmo biologico spontaneo. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio del legame tra ciclo termico, sonno-veglia, jet lag e ruolo della socialità. SFASAMENTO DA LUCE, PACEMAKER CIRCADIANO E MELATONINA: UN APPROFONDIMENTO Questa lezione esplora come la luce influenza il ritmo sonno-veglia, il ruolo del nucleo soprachiasmatico come pacemaker circadiano, i meccanismi molecolari alla base della sua oscillazione e l'effetto della melatonina nella regolazione del ciclo sonno-veglia. Effetti della Luce sul Ritmo Sonno-Veglia del Criceto Criceto Notturno: I criceti sono animali notturni, quindi la luce inibisce la loro attività. Modulazione del Ritmo: Un lampo di luce durante la fase di riposo non disturba il ritmo. Un lampo di luce all'inizio della fase attiva rallenta il ritmo. Un lampo di luce durante la fase attiva, soprattutto verso la fine della notte, anticipa il ritmo. Instaurazione del Ritmo Sonno-Veglia nel Neonato Ritmo Spontaneo: Alla nascita, il ritmo sonno-veglia del neonato è di circa 26,5 ore (quindi un ritmo ritardato). Entrainment: Il ritmo si sincronizza con il ciclo luce-buio a 24 ore e si allinea con i ritmi sociali. Pacemaker Interno: Deve esistere un pacemaker interno con un ritmo maggiore di 24 ore, che deve essere resettato, simile al ruolo del nodo senoatriale nel cuore. Sede del Ritmo Circadiano: Nucleo Soprachiasmatico (SCN) SCN: Il ritmo circadiano è generato dal nucleo soprachiasmatico dell'ipotalamo. Attività Ritmica: L'SCN mostra attività circadiana anche in assenza di luce, con periodi di alta e bassa attività metabolica. Forza del Ritmo del Nucleo Soprachiasmatico Ampiezza del Ritmo: Un nucleo soprachiasmatico sano e giovane ha un'ampia oscillazione nel suo ritmo. Lesioni: Una lesione parziale riduce l'ampiezza del ritmo. Invecchiamento: Il nucleo soprachiasmatico di un anziano mostra una riduzione di ampiezza e uno spostamento verso le ore più precoci. Dimostrazioni dell'Attività del Nucleo Soprachiasmatico Studi di Foster: Rimozione chirurgica dell'SCN porta alla perdita del ritmo spontaneo. Trapianto dell'SCN ripristina il ritmo dell'animale ricevente con il ritmo del donatore. Blocco dell'attività dell'SCN con tetrodotossina interrompe temporaneamente il ritmo, che riprende al termine dell'azione della tossina. Meccanismi Molecolari dell'Oscillazione nel Nucleo Soprachiasmatico Proteine Coinvolte: TIM, CLOCK e BMAL1: sono proteine la cui sintesi è alla base dell'oscillazione. PER1, PER2 e PER3: geni la cui trascrizione è indotta da luce e che hanno un ruolo nella retroazione negativa. Processo: 1. Sintesi di TIM, CLOCK e BMAL1: CLOCK e BMAL1 formano un eterodimero che attiva la trascrizione di PER1, PER2 e PER3. 2. Trascrizione dei Geni PER: PER1 e PER2 sono indotti dalla luce. 3. Formazione del Complesso PER1-TIM: PER1 forma un eterodimero con TIM. 4. Inibizione di CLOCK-BMAL1: Il complesso PER1-TIM inibisce l'attività di CLOCK-BMAL1, creando un feedback negativo. 5. Degradazione di PER1-TIM: Il complesso PER1-TIM viene fosforilato e degradato e il ciclo ricomincia. Sistema Feedback Negativo con Ritardo Intrinseco Modello del Circuito: Un circuito feedback con un ritardo intrinseco (simulato con un ritardo nel feedback negativo) genera un'autoscillazione. Ritardo vs Guadagno: Un piccolo ritardo rispetto al guadagno porta a una risposta stabile. Un ritardo significativo rispetto al guadagno porta a oscillazioni ampie che possono trasformarsi in un'onda quadra tra il massimo e il minimo. Controllo dell'Oscillazione: Per avere un'oscillazione regolare senza che l'ampiezza cresca in modo esponenziale, il guadagno nel sistema deve salire più lentamente rispetto al ritardo nel feedback. L'SCN funziona secondo questo principio. Ruolo delle Cellule Gangliari Melanopsiniche Fotorecettori: Le cellule gangliari retiniche melanopsiniche, sensibili alla luce blu, proiettano al nucleo soprachiasmatico tramite il tratto retinoipotalamico. Entrainment: L'entrainment (allineamento) del ritmo circadiano con il ciclo luce-buio avviene grazie all'attivazione dell'SCN da parte della luce. Effetto della Melatonina Secrezione: La melatonina è secreta dalla ghiandola pineale in seguito all'attivazione ortosimpatica. Meccanismo:  La fase notte dell'SCN disinibisce il nucleo paraventricolare dell'ipotalamo. Il nucleo paraventricolare attiva la ghiandola pineale attraverso il ganglio cervicale superiore nel midollo spinale. I pinealociti hanno recettori alfa e beta per la noradrenalina, che attivano una cascata biochimica che trasforma il triptofano in serotonina e poi in melatonina. Ruolo: Ipnotico endogeno: Regola il ciclo sonno-veglia. Influenza la secrezione ormonale: Stimola l'ipotalamo e l'ipofisi anteriore, che a sua volta promuove il rilascio di ormone della crescita, adrenocorticotropina e la successiva secrezione di IGF-1, cortisolo e deidroepiandrosterone. Spinalizzati Cervicali: Gli spinalizzati cervicali hanno problemi nel ritmo sonno-veglia poiché la circadianicità della melatonina è azzerata, per via del blocco della via ortosimpatica. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio dello sfasamento da luce, del ruolo del SCN, dei meccanismi molecolari e del ruolo della melatonina nel ritmo sonno-veglia.