Riepilogo: I ricercatori del Walter Reed Army Institute of Research (WRAIR) dell'US Army Medical Research and Development Command stanno esplorando l'uso della stimolazione elettrica transcranica (TES) per migliorare le proprietà ristoratrici dei brevi periodi di sonno per i militari. Studi preliminari indicano che delicati impulsi elettrici possono stimolare onde cerebrali lente durante il sonno, migliorando l'attenzione e le prestazioni cognitive nonostante la privazione del sonno.
Punti chiave:
- Impatto della privazione del sonno: Due terzi dei militari non dormono a sufficienza, il che influisce negativamente sulle loro prestazioni, con conseguenti potenziali errori, infortuni e perdita di vite umane.
- Stimolazione elettrica transcranica (TES): Studi preliminari dimostrano che la TES può indurre onde cerebrali lente durante i periodi di sonno brevi, aumentandone il valore ristoratore e migliorando le prestazioni durante la successiva veglia.
- Ricerca e applicazioni future: Lo Sleep Research Center sta progettando studi di follow-up per perfezionare le tecniche TES, con l'obiettivo di sviluppare strumenti pratici che i militari possano utilizzare sul campo, contribuendo in ultima analisi a una rivoluzione neurotecnologica nella scienza del sonno.
Per la maggior parte delle persone dormire bene la notte è una cosa scontata, ma per i soldati la privazione cronica e acuta del sonno è una parte fin troppo familiare della loro routine.
La mancanza di sonno ha un impatto negativo sulle prestazioni, il che può portare a errori, infortuni e potenzialmente anche alla perdita della vita. Per aiutare a superare questo problema, i ricercatori del Walter Reed Army Institute of Research (WRAIR) dell'US Army Medical Research and Development Command stanno studiando modi per aiutare i militari a ottenere il massimo dal loro sonno.
“Due terzi dei militari non dormono abbastanza ogni notte, una percentuale doppia rispetto alla popolazione civile”, afferma Tracy Jill Doty, PhD, capo del Centro di ricerca sul sonno di WRAIR. “I militari si trovano spesso in situazioni in cui non riescono a dormire per lunghi periodi. C'è bisogno di uno strumento che possano usare sul campo per rendere più ristoratori i brevi periodi di sonno. Se riescono a dormire solo due ore, c'è un modo per migliorare il loro sonno?”
Esplorare la stimolazione elettrica per dormire meglio
Doty e il ricercatore senior del sonno WRAIR Giovanni D. HughesMD, stanno studiando l'uso di impulsi elettrici delicati per stimolare la produzione di onde cerebrali ristoratrici che si verificano durante il sonno. Le prove preliminari suggeriscono che questo approccio aiuta a potenziare l'attenzione e le prestazioni cognitive dei combattenti quando sono svegli.
Durante il sonno profondo, lo strato esterno del cervello, chiamato corteccia cerebrale, ronza con attività elettrica che oscilla tra 0,5 e 4,5 Hz, una frequenza molto più bassa rispetto alle onde che si verificano nel cervello quando una persona è sveglia. Per anni, i ricercatori hanno creduto che le cosiddette “onde lente” associate al sonno fossero semplicemente un'indicazione del ritorno del cervello a uno stato predefinito in assenza di pensiero cosciente.
Tuttavia, 20 anni fa, una coppia di ricercatori dell'Università del Wisconsin ha proposto l'ipotesi che le onde lente consentano in realtà ai neuroni del cervello di ripristinare la loro plasticità, consentendo a una persona di rispondere in modo più rapido e preciso a ciò che accade intorno a lei quando è sveglia.
Ricerche successive hanno confermato l'ipotesi che le onde lente migliorino le prestazioni del cervello. Uno studio del 2006, ad esempio, ha scoperto che solo 25 minuti di stimolazione con onde lente nella prima mezz'ora di una notte di sonno completa hanno migliorato la capacità dei soggetti del test di ricordare coppie di parole che avevano imparato prima di andare a dormire.
Risultati promettenti e direzioni future
Queste scoperte hanno aperto un campo completamente nuovo di ricerca neurologica e hanno suggerito a Hughes che se si potessero indurre onde lente rigenerative, anziché aspettare che sia il cervello a generarle da solo, allora le persone potrebbero comunque sperimentare gli stessi benefici di un sonno notturno completo anche se riescono a dormire solo per poche ore.
Per testare la sua ipotesi, Hughes ha progettato uno studio preliminare in cui correnti elettriche positive impercettibilmente deboli sarebbero state trasmesse tramite sensori posizionati sul cuoio capelluto, una tecnica chiamata stimolazione elettrica transcranica, o TES, per indurre il cervello a iniziare a generare onde lente. I partecipanti allo studio sono stati sottoposti a 46 ore di privazione continua del sonno, durante le quali i ricercatori hanno valutato periodicamente le loro prestazioni con test di attenzione.
I ricercatori hanno scoperto che i partecipanti che avevano ricevuto TES durante la finestra di sonno di due ore avevano prestazioni significativamente migliori durante il successivo periodo di deprivazione del sonno rispetto a quelli che non l'avevano ricevuto, il che suggerisce che TES aveva migliorato il valore di recupero del breve periodo di sonno. Inoltre, i soggetti che avevano ricevuto TES si erano ripresi molto più rapidamente dalla loro deprivazione del sonno una volta che era stato loro concesso di dormire di nuovo per una notte intera.
“Non siamo i primi ad utilizzare il TES nella ricerca sul sonno, ma credo che siamo i primi ad aver dimostrato che ha un effetto positivo sulle proprietà ristorative del sonno”, afferma Hughes in un comunicato.
Il futuro della tecnologia del sonno
Utilizzando i risultati dello studio preliminare, lo Sleep Research Center è ora impegnato nella progettazione di studi di follow-up che li aiuteranno a restringere il campo di variabili quali il momento ottimale durante il sonno per iniziare a indurre la produzione di onde lente, la durata di tempo in cui TES dovrebbe essere utilizzato per ottenere i migliori risultati e l'efficacia relativa delle onde lente durante periodi di sonno più lunghi e più brevi. Il team ha anche in programma di verificare se una tecnica simile possa essere utilizzata durante la veglia per aiutare a ridurre l'impulso biologico a dormire, chiamato pressione del sonno.
Una volta comprese meglio queste variabili, Doty e Hughes ritengono che sarà possibile iniziare a progettare dispositivi e tecniche che i militari potranno utilizzare sul campo e in altri ambienti in cui è difficile dormire, come all'interno di un aereo rumoroso.
“Siamo sull'orlo di una rivoluzione neurotecnologica”, afferma Doty in un comunicato. “Penso che nei prossimi cinque anni vedremo prodotti commerciali che utilizzano TES per tutti i tipi di applicazioni interessanti. È un momento entusiasmante per essere coinvolti in questo campo”.
