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Analisi del sonno: un tracker del benessere generale che può aiutarci a vivere meglio e a prevenire diverse malattie

IL SONNO E LE SUE FASI

Un uomo che dorme tiene in cerchio intorno a sé il filo delle ore, l’ordine degli anni e dei mondi”, così descriveva Marcel Proust – nella sua opera più importante [1] – il meraviglioso e affascinante meccanismo del sonno.

L’Enciclopedia Treccani definisce il sonno come uno “stato e periodo di riposo fisico-psichico caratterizzato dalla sospensione totale o parziale della coscienza e della volontà”, che comporta una ridotta risposta agli stimoli provenienti dall’ambiente esterno e adattamenti complessi e regolari della fisiologia di molti organi e apparati. Durante il sonno si verificano – in maniera del tutto involontaria – attività spontanee e coordinate dei sistemi nervosi centrale e periferico, variazioni della secrezione di ormoni e del tono muscolare.

Tale attività è caratterizzata da due fasi principali: sonno REM (Rapid Eye Movement, in italiano movimento rapido degli occhi), o sonno paradosso, e non-REM, o sonno ortodosso. Il sonno non-REM viene solitamente diviso in quattro stadi, durante i quali il sonno si fa via via più profondo; mentre nel sonno REM non si individuano fasi, se non per specifici scopi di ricerca.

Le fasi e gli stadi del sonno si registrano e si analizzano con un esame denominato polisonnografia, che prevede il posizionamento di rilevatori sulla pelle in vari punti del corpo come testa, viso, torace e gambe (cfr. figura 1). Questi rilevatori trasmettono, a un sistema di registrazione e archiviazione, impulsi relativi all’attività del cervello (onde cerebrali), di alcuni muscoli (movimenti oculari e degli arti superiori e inferiori) e degli apparati cardiovascolare (battito cardiaco) e respiratorio (respirazione). I dati raccolti dalla polisonnografia sono espressi sotto forma di un tracciato che riporta, in parallelo, i grafici relativi a tutte le attività sopra elencate che, opportunamente analizzate, permettono al medico di definire la struttura e l’andamento precisi del sonno.

Figura 1: paziente sottoposto a polisonnografia

Una sequenza ideale di fasi e stadi del sonno mostra – alla polisonnografia – il passaggio dallo stato di veglia alla fase di sonno non-REM a cominciare dal primo stadio, per proseguire con i successivi. Allo stadio 4 del sonno non-REM, segue la fase REM. Un normale grafico del sonno – ipnogramma – mostra le fasi non-REM e REM susseguirsi per 4-5 cicli di circa 90 minuti (cfr. figura 2). In corrispondenza dei passaggi dalla fase non-REM a quella REM, e viceversa, si verificano brevissimi risvegli durante i quali la persona che dorme è incosciente e, pertanto, non ne mantiene il ricordo.

Figura 2: esempio di ipnogramma

I MECCANISMI CHE REGOLANO IL SONNO E LA VEGLIA

La regolazione dell’alternanza di sonno e veglia si articola grazie a due sistemi biologici distinti che, lavorando in parallelo, contribuiscono a stabilire quando ci si deve addormentare e quando ci si deve svegliare. Tali meccanismi sono noti come ritmo circadiano, o processo C, e omeostasi sonno/veglia, o processo S (cfr. figura 3).

Figura 3: alternanza dei processi C e S, sentiamo la necessità di andare a dormire quando il distacco tra le due curve raggiunge il suo livello massimo

Il processo C è un ciclo di regolazione che modifica i livelli di allerta (wake drive) dell’individuo durante la giornata interagendo strettamente con gli stimoli provenienti dall’ambiente. Esso è influenzato dal funzionamento del nostro orologio biologico, un sistema situato in un’area del cervello denominata nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo. Al corretto funzionamento del ritmo circadiano contribuisce la liberazione di melatonina, un ormone prodotto dall’epifisi in funzione dell’intensità della luce (più è buio e più ne viene prodotta) che contribuisce anche a regolare lo stress come antagonista del cortisolo.

Le ricerche condotte sull’orologio biologico [2] hanno rilevato che tale sistema è influenzato da geni, i quali possono determinare impostazioni che cambiano da una persona all’altra. In particolare è stato dimostrato che il gene Period è in grado di produrre una proteina che si accumula nella cellula durante la notte e poi viene degradata durante il giorno. È noto, infatti, che ci sono individui che si svegliano presto senza difficoltà, addormentandosi altrettanto presto alla sera, e altri che tendono a stare svegli fino a tardi, avendo comunque un sonno normale e alzandosi più tardi al mattino. I primi, nel linguaggio degli esperti del sonno, si definiscono allodole e i secondi gufi, per associarli a specie di uccelli che sono, rispettivamente, mattinieri e notturni. Avere un ritmo sonno/veglia “da allodola” o “da gufo” dipende dalla programmazione genetica dell’orologio biologico, ma quest’ultima può anche subire modifiche nel tempo in base alle nostre abitudini di vita.

Il processo S, invece, riflette l’azione di fattori omeostatici che incrementano il bisogno di sonno (sleep drvie) in maniera esponenziale con il trascorrere del tempo di veglia. Tale meccanismo fa in modo che quando si è svegli l’organismo proceda all’accumulo di molecole ipnogeniche che fanno crescere progressivamente la tendenza dell’individuo ad addormentarsi, finché non si raggiunge un livello in cui diviene praticamente impossibile mantenere la veglia. Quando il corpo riposa, durante la notte, queste molecole vengono smaltite e la loro produzione comincia nuovamente solo quando l’orologio biologico fa scattare la nostra “sveglia” interna.

Sulla base di quanto abbiamo visto nei due sistemi sopra descritti, una complessa rete di nuclei di neuroni e di vie di stimolazione/inibizione regola i passaggi dalla veglia al sonno, “spegnendo” o “accendendo” alcune aree del cervello; in particolare, sono coinvolti in questo processo mediatori come acetilcolina, dopamina, noradrenalina, serotonina, orexina, glutamina e istamina. Tali vie sono integrate fra loro e ciascuna può compensare, entro certi limiti, le carenze di un’altra, contribuendo a regolare il meccanismo sonno-veglia attraverso un processo a “flip/flop” che ricorda quello degli interruttori elettrici.

LE MALATTIE LEGATE AI DISTURBI DEL SONNO

La mancanza di sonno può comportare gravi problemi di salute ed il legame tra disturbi del sonno e sviluppo di malattie croniche è cresciuto in modo significativo negli ultimi anni. Secondo il Center for Disease Control (CDC), tali patologie includono diabete, malattie cardiovascolari, obesità e depressione.

L’insonnia (difficoltà di addormentarsi o di dormire senza interruzioni nel corso di tutta la notte), in particolare, può aumentare il rischio di sviluppare tali condizioni e comportare sintomi come stanchezza, sonnolenza, deficit di concentrazione e memoria nonché ansia e disturbi dell’umore. Un dato allarmante se si pensa che oltre 9 milioni di italiani soffrono di insonnia cronica e oltre il 45% della popolazione soffre di insonnia acuta o transitoria [3].

Diabete

La ricerca ha dimostrato che la mancanza di sonno è collegata allo sviluppo del diabete di tipo 2 poiché modifica le modalità con cui l’organismo rilascia il glucosio nel sangue [4]. Generalmente gli adulti che non dormono più di cinque ore a notte hanno un rischio maggiore di avere il diabete. Inoltre, secondo la ricerca, aumentare la qualità del sonno può essere un modo efficace per migliorare il controllo della glicemia nelle persone con diabete di tipo 2.

Malattie cardiovascolari

Le persone con disturbi del sonno hanno maggiori probabilità di soffrire di malattia coronarica, ictus, battito cardiaco irregolare e ipertensione [5]. Addirittura, una sola notte insonne può aumentare i livelli di pressione sanguigna nei soggetti ipertesi la mattina seguente. Ci sono prove, inoltre, che l’apnea notturna e le malattie cardiache siano collegate tra loro. L’apnea notturna è un arresto della respirazione durante il sonno della durata di almeno 10 secondi o superiore, che può portare chi ne soffre a svegliarsi più volte e in maniera brusca durante la notte.

Obesità

Chi non dorme per lunghi periodi di tempo o ha problemi a dormire tutta la notte sperimenta cambiamenti metabolici che potrebbero causare obesità [6]. Mentre dormiamo, il nostro corpo secerne ormoni che regolano l’appetito, il metabolismo e l’elaborazione del glucosio, il cui equilibrio può essere sconvolto se non ci concediamo il giusto numero di ore di sonno.

Ad esempio, dormire poco porta ad un aumento della produzione di cortisolo (l’ormone dello stress) e della secrezione di insulina dopo un pasto. L’insulina regola l’elaborazione del glucosio e favorisce l’accumulo di grasso: livelli più elevati di questo ormone sono associati ad aumento di peso, il fattore di rischio numero uno nello sviluppo del diabete.

La mancanza di sonno, inoltre, può causare bassi livelli di leptina, un ormone che serve a segnalare al cervello che il corpo ha avuto abbastanza cibo, così come livelli più alti di grelina, una sostanza che stimola l’appetito. Uno squilibrio ormonale di questo tipo può provocare voglie di cibo anche quando si è assunto un numero adeguato di calorie. Senza contare, infine, che una scarsa qualità del sonno incide inevitabilmente sulla nostra carica energetica, lasciandoci troppo stanchi per praticare del sano esercizio fisico.

Depressione

Dormire male può rendere le persone irritabili e lunatiche ed è concepibile che disturbi del sonno cronici possano portare a cambiamenti dell’umore a lungo termine. Chi dorme poco spesso riferisce di sentirsi stressato (ricordate l’aumento del cortisolo come incide sullo stress?), arrabbiato e meno ottimista del solito. Tutto ciò può portare le persone a sviluppare forme di depressione che, però, possono diminuire una volta che il sonno è stato correttamente ripristinato: quando si sviluppa un piano di trattamento per la depressione, è assolutamente necessario considerare la qualità del sonno.

Tutto ciò ha impatti inevitabili sulla nostra salute e non è un caso che le persone che dormono troppo poco hanno un’aspettativa di vita più corta rispetto a chi riposa correttamente. Ma quante ore al giorno bisogna dormire per concedersi un sonno ristoratore?

Beh, come abbiamo visto in precedenza dipende da persona a persona. In generale, però, è l’età la variabile che spiega maggiormente le differenze individuali nella durata e nella qualità del sonno [7]. I neonati necessitano di circa 16-18 ore di sonno, distribuite in numerosi episodi per tutto il giorno e la notte. Dalla prima alla seconda infanzia, il ciclo sonno-veglia si organizza progressivamente in un singolo episodio di sonno notturno, della durata di circa 9 ore. Successivamente, il periodo totale di sonno si riduce gradualmente, per stabilizzarsi in età adulta intorno a una media di 7 – 8.5 ore per notte [8].

MONITORARE IL SONNO: GLI SLEEP TRACKER

Oggigiorno non abbiamo bisogno per forza di un test diagnostico avanzato come la polisonnografia per effettuare un’analisi del sonno. L’evoluzione tecnologica degli smartwatch e di altri dispositivi indossabili (smartband, anelli, caschetti, tappetini per il materasso) ha reso possibile monitorare un gran numero di dati relativi alla qualità del nostro sonno.

La maggior parte di questi dispositivi riesce a ricostruire il nostro ipnogramma partendo dal battito cardiaco e dai movimenti del corpo che sono prodotti durante il sonno; alcuni hanno anche a disposizione un ossimetro per misurare la quantità di ossigeno nel sangue, i cui picchi durante la notte possono segnalare la presenza di un’apnea notturna. In questo modo, dispositivi prodotti da Fitbit, Oura, Garmin, Withings, Apple, Samsung, Xiaomi, Huawei e Whoop permettono di avere visione del numero di ore di sonno totale, leggero e profondo, del battito a riposo e della saturazione arteriosa notturna, definendo anche un punteggio della qualità del sonno che ci permette di capire se sta migliorando o peggiorando nel tempo.

Interessante citare a parte il Withings Sleep Analyzer, un tappetino intelligente che si posiziona sotto il letto (cfr. figura 4), il quale permette di analizzare la qualità del sonno e la presenza di apnea notturna partendo da dati sul movimento molto accurati in quanto raccolti da sensori che sono a stretto contatto con il materasso. Esso permette anche di analizzare il russare evidenziando il tempo in cui il soggetto è stato interessato dal fenomeno acustico durante la notte.

Figura 4: installazione del dispositivo Withings Sleep Analyzer

Inoltre, per concludere, riportiamo un dispositivo unico nel suo genere: Dreem. Trattasi di un caschetto dalle connotazioni futuristiche (cfr. figura 5) che forse è quanto di più oggi sul mercato si avvicini ad un polisonnigrafo: a differenza di Dreem, nessuno degli strumenti precedentemente illustrati è in grado di registrare l’attività cerebrale del soggetto che dorme. Tutto ciò è possibile alla presenza di un sensore EEG (elettroencefalografia) che permette di misurare l’attività elettrica dell’encefalo. Inoltre, il dispositivo è dotato di ossimetro, sensore di movimento, sonometro per la rilevazione del russare e un conduttore osseo per trasmettere i suoni senza utilizzare le cuffie: un vero e proprio gioiellino della tecnologia!

Figura 5: Dispositivo Dreem per l’analisi del sonno

In iCareX crediamo che tutti questi dati siano estremamente importanti e, per tale motivo, stiamo lavorando per integrarli tutti nella nostra applicazione mobile iTwinSense. Quest’ultima permette di collegare innumerevoli fonti per raccogliere tutte le informazioni relative al sonno ma anche a tantissime altre attività registrate tramite questi dispositivi.

In particolare, da Novembre 2020, sarà possibile visualizzare nella nostra APP tutti i dati relativi alle categorie salute dei principali sistemi operativi (Apple, Samsung, Huawei, etc.). Così facendo, ci impegniamo a fornire al paziente l’ecosistema dei suoi dati sanitari, che potranno essere continuamente aggiornati e inviati in maniera automatica e istantanea al proprio medico di fiducia, il quale potrà monitorarli e analizzarli in funzione del benessere del paziente. E non solo: tali dati verranno man mano integrati con tutti quelli presenti negli ospedali che adotteranno la nostra soluzione! Chi non ha mai sognato di avere tutta la sua storia medica in formato digitale in un’unica applicazione?

I nostri medici sono stati equipaggiati con una piattaforma all’avanguardia di analisi dei dati, iTwinDiscover, che permette di sviluppare trattamenti personalizzati valutando in anticipo gli effetti che produrranno sul paziente tramite l’utilizzo di analisi di scenario clinico avanzate. Con iTwinDiscover, il medico avrà la possibilità di avere una visione chiara e completa dei dati sulla qualità del sonno che il paziente ha raccolto da diverse fonti: potrà, pertanto, diagnosticare in anticipo malattie connesse ai suoi disturbi ma soprattutto aiutarlo a definire un programma del sonno personalizzato sulla base delle sue esigenze, malattie e peculiarità sanitarie.

Le nostre analisi di scenario, infatti, permettono di effettuare previsioni accurate sugli impatti che il sonno può avere sui biomarcatori del paziente: cosa potrebbe succedere al suo battito cardiaco qualora dormisse troppo poco o più del dovuto? Come potrebbero evolvere nel tempo i suoi livelli di glicemia? Potrebbe accumulare peso e registrare livelli più alti di colesterolo? Sono solo alcune delle domande alle quali il medico potrebbe trovare una risposta in grado di preservare e migliorare la salute del paziente.

BIBLIOGRAFIA

[1] Marcel Proust, À la recherche du temps perdu, First volume: Du côté de chez Swann

[2] Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash and Michael W. Young, Nobel Prize in Medicine 2017

[3] Eurodap, Associazione Europea Disturbi da Attacchi di Panico

[4] Michael A. Grandner, Azizi Seixas, Safal Shetty and Sundeep Shenoy (2016), Sleep Duration and Diabetes Risk: Population Trends and Potential Mechanisms

[5] Michiaki Nagai, Satoshi Hoshide and Kazuomi Kario (2010), Sleep Duration as a Risk Factor for Cardiovascular Disease- a Review of the Recent Literature

[6] S Taheri (2006), The link between short sleep duration and obesity: we should recommend more sleep to prevent obesity

[7] Carskadon e Dement (2000)

[8] Morin e Espie (2004)

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