Le forze che regolano il sonno forse hanno un perché

Come fa il cervello a sapere quando ha dormito abbastanza è una domanda ricorrente negli ambienti nei quali si studiano i cicli circadiani e ora una possibile risposta arriva da un gruppo di ricercatori della Washington University di Saint Louis (Missouri) e dell’Università dell’Arkansas, che ha osservato nel cervello dei topi un segnale chimico capace di tenere traccia del tempo trascorso dormendo e dei brevi risvegli avvenuti durante il riposo.

Lo studio, intitolato A molecular integrator of sleep duration and interruption, è stato pubblicato l’8 luglio 2026 sulla piattaforma bioRxiv e citato da Nature.

Si tratta quindi di ciò che viene definito un preprint, ovvero un lavoro reso pubblico prima della revisione tra pari, il procedimento attraverso il quale altri scienziati controllano metodi, analisi e conclusioni prima della pubblicazione definitiva su una rivista scientifica.

Due forze regolano il sonno

Il sonno non dipende soltanto dall’orologio circadiano, il sistema biologico che sincronizza l’organismo con l’alternanza tra giorno e notte. A questo si affianca la cosiddetta omeostasi del sonno, il meccanismo attraverso il quale il bisogno di dormire aumenta durante la veglia e diminuisce durante il riposo.

In parole spicce, più a lungo rimaniamo svegli, maggiore diventa la pressione che ci spinge a dormire. Il modello utilizzato da decenni per descrivere questo fenomeno presuppone che il cervello disponga di qualche sistema capace di registrare il sonno accumulato e quello ancora necessario.

Tuttavia, finora non era mai stato individuato un segnale molecolare che cambiasse progressivamente durante un singolo episodio di sonno.

I ricercatori si sono concentrati sulla proteina chinasi A (PKA), enzima che facilita diverse reazioni chimiche. La PKA aggiunge a diverse proteine piccoli gruppi contenenti fosforo modificandone l’attività. Questo processo prende il nome di fosforilazione e altri enzimi, chiamati fosfatasi, compiono l’operazione inversa e rimuovono questi gruppi.

La fosforilazione non riguarda soltanto il sonno. Infatti, è uno dei sistemi utilizzati dalle cellule per regolare comunicazione, metabolismo e attività delle proteine. Nel cervello può modificare il funzionamento delle sinapsi, ossia i punti nei quali i neuroni si scambiano informazioni.

Un segnale che scende durante il sonno

Per osservare il fenomeno in tempo reale, gli studiosi hanno impiegato un sensore fluorescente chiamato FLIM-AKAR. Il sensore cambia le proprie caratteristiche luminose quando viene fosforilato e permette quindi di seguire l’andamento del segnale legato alla PKA.

I topi sono stati dotati di una sottile fibra ottica mediante la quale i ricercatori hanno misurato il segnale mentre i roditori si muovevano, dormivano e si svegliavano liberamente.

Durante la veglia, la fosforilazione delle proteine situate vicino alla membrana dei neuroni è rimasta relativamente elevata e stabile. Con l’inizio del sonno, il segnale ha invece cominciato a diminuire seguendo un andamento regolare.

Il segnale sembra quindi integrare due informazioni, la durata complessiva del sonno e il numero delle sue interruzioni. Non registra soltanto quanto tempo è passato dall’addormentamento, ma anche quanto quel riposo è stato frammentato.

Cosa indica il segnale (e cosa non indica)

Il segnale non indica il momento esatto nel quale il topo si sveglierà. Le analisi svolte dai ricercatori mostrano invece che il valore del segnale è associato alla probabilità di un risveglio imminente. Quanto più cambia durante il sonno, tanto più varia la predisposizione fisiologica dell’animale a tornare sveglio.

Gli stessi ricercatori hanno inoltre osservato che i cambiamenti dell’attività elettrica cerebrale precedono i cambiamenti del segnale molecolare. Questo significa che la fosforilazione associata alla PKA sembra essere una conseguenza del passaggio tra sonno e veglia, o comunque un indicatore della storia recente del sonno, anziché la causa diretta del risveglio.

Che cosa succede dopo avere dormito poco

Per verificare se il segnale fosse sensibile alla mancanza di sonno, i ricercatori hanno mantenuto svegli alcuni topi per quattro ore, introducendo nella gabbia oggetti nuovi che ne stimolassero l’esplorazione. Durante il riposo successivo, il segnale ha raggiunto livelli più bassi alla fine di ogni episodio di sonno rispetto a quelli misurati negli animali non privati del riposo.

Lo studio non dimostra che osservando la PKA è possibile calcolare quante ore di sonno manchino a un individuo. Mostra che, nei topi, il segnale cambia in modo coerente con la durata e la frammentazione del riposo e con la precedente privazione di sonno.

Un’ipotesi costruita in anni di ricerca

Questa nuova ricerca si inserisce in una linea di studi avviata da tempo. Una revisione pubblicata nel 2020 su Frontiers in Psychology ha raccolto gli indizi a sostegno della cosiddetta ipotesi della fosforilazione del sonno.

Ancora prima, siamo nel 2018, uno studio condotto su topi privati del sonno ha individuato un gruppo di proteine sinaptiche il cui livello di fosforilazione cresceva insieme alla necessità di dormire. La ricerca era stata raccontata in Italia da Le Scienze, che aveva sottolineato l’importanza di studiare il sonno non soltanto attraverso l’attività elettrica del cervello, ma anche attraverso i processi biochimici che avvengono all’interno delle cellule.

Da un esperimento sui topi a un test per gli esseri umani

Secondo Ketema Paul, neuroscienziato dell’Università della California a Los Angeles non coinvolto nella ricerca, il segnale potrebbe contribuire in futuro allo sviluppo di una misura oggettiva della privazione di sonno. Un test del genere sarebbe utile soprattutto nei lavori nei quali la stanchezza può provocare conseguenze gravi, come la guida professionale, il controllo dei trasporti o l’attività nei reparti di emergenza.

Il passaggio dall’esperimento a un’applicazione umana rimane però lontano. Il segnale è stato osservato introducendo nei neuroni dei topi un sensore prodotto attraverso modificazioni genetiche e misurandolo con una fibra ottica impiantata nel cervello. Non appare essere una procedura utilizzabile per controllare la stanchezza di un automobilista o di un medico alla fine di un turno.

Prima di parlare di un biomarcatore, cioè di un indicatore biologico misurabile e collegato in modo attendibile a una determinata condizione, sarà necessario dimostrare che il meccanismo esiste anche negli esseri umani, trovare un modo non invasivo per rilevarlo e verificare che corrisponda realmente alla capacità di restare vigili e svolgere un compito in sicurezza.

Il possibile ‘timer’ molecolare, per ora, non è quindi una sveglia nascosta nel cervello né un contatore universale delle ore perdute. È un segnale osservato nei topi che accompagna il sonno, ne registra durata e interruzioni e riflette la probabilità di risveglio.