Sleep Science · Ritmo circadiano
L'orologio dentro
Alle tre di notte e alle quattro del pomeriggio la vigilanza cala, anche se hai dormito. Non è un caso e non è una debolezza. È un orologio che il corpo porta con sé, e che la forza di volontà non sposta. Scegli un'ora e guarda che cosa succede.
OnlineScenario
La tua giornata
Margine ampio Oltre la soglia Dormi Picchi degli incidenti legati al sonno
Sveglia alle 7, a letto alle 23. Il colore dell'anello dice quanto margine ti lascia il corpo, ora per ora.
01La luce
Il mattino rimette l'orologio all'ora giusta
L'orologio interno non gira esattamente in 24 ore. Misurato in laboratorio, con una luce molto debole, il suo giro dura poco di più: in media 24 ore e 11 minuti. Senza correzioni resterebbe indietro un po' ogni giorno. Czeisler et al. 1999
Chi lo rimette all'ora giusta è la luce. Nella retina, oltre alle cellule con cui vediamo, ce ne sono altre che contengono una sostanza chiamata melanopsina. Scoperte nei ratti e nei topi, si trovano anche nella retina umana. Non servono a vedere: misurano quanta luce c'è, soprattutto luce blu, e mandano il segnale direttamente all'orologio del cervello. Berson et al. 2002 Hattar et al. 2002 Hannibal et al. 2017
La luce entra, l'orologio si rimette in ora
Al volante
La luce della sera fa slittare l'orologio più tardi. In uno studio, chi leggeva per ore su un tablet prima di dormire si è addormentato più tardi e la mattina dopo era meno vigile. Uno studio di Basilea ha visto che uno schermo a LED, più ricco di luce blu, la sera abbassa la melatonina più di uno schermo tradizionale. Chang et al. 2015 Cajochen et al. 2011
02Il cervello
Il direttore d'orchestra
Il segnale della luce arriva a un piccolo gruppo di neuroni alla base del cervello, sopra il punto in cui i nervi ottici si incrociano. Questo gruppo si chiama nucleo soprachiasmatico ed è l'orologio principale. Mohawk et al. 2012
Da lì dà il tempo al resto del corpo: alla temperatura, agli ormoni, alla fame e alla vigilanza. Di sera avvia la produzione di melatonina, l'ormone della notte biologica. Di giorno spinge per tenerti sveglio. Mohawk et al. 2012 Arendt & Skene 2005
Dall'orologio al corpo
Al volante
L'orologio non sa che stai guidando. Alle tre di notte segna notte, anche in macchina, anche con la radio accesa. Mohawk et al. 2012
03Le due forze
Due forze, una sola sonnolenza
La sonnolenza che senti nasce da due forze. La prima è la pressione del sonno: cresce a ogni ora in cui sei sveglio e si scarica solo dormendo. Una delle molecole che la segnalano è l'adenosina: negli studi sugli animali si accumula nel cervello durante la veglia e cala dormendo. Porkka-Heiskanen et al. 1997 Landolt 2008
La seconda è l'orologio, che fa da soglia: di giorno la alza e ti tiene sveglio anche con molta pressione, di notte la abbassa, qualunque cosa tu abbia fatto. Il modello che mette insieme le due forze è nato a Zurigo, con Alexander Borbély, e da oltre quarant'anni aiuta a capire come funziona il sonno. Daan et al. 1984 Borbély et al. 2016
In laboratorio lo si vede bene: otto uomini hanno vissuto per oltre un mese senza sapere che ora fosse, con giornate di 28 ore. Sonno e veglia hanno seguito tutte e due le forze insieme. Dijk & Czeisler 1995
Una notte corta lascia più pressione già al risveglio, e il margine si stringe fin dal mattino. In autostrada, dopo una notte di sole due ore di sonno, i giovani conducenti dello studio hanno sconfinato oltre le linee di corsia molto più spesso, fin dal primo tratto di guida. Philip et al. 2005
La pressione del sonno contro la soglia dell'orologio
Al volante
Nel cuore della notte le due forze spingono dalla stessa parte: la pressione è alta e l'orologio scende verso il minimo, che tocca prima dell'alba. Il caffè aiuta per un po' perché impedisce all'adenosina di agire, non perché la toglie. Landolt 2008 Philip et al. 2006
04La cellula
Un orologio in quasi ogni cellula
Dentro quasi ogni cellula del corpo c'è un piccolo orologio fatto di geni e di proteine. Due proteine, CLOCK e BMAL1, accendono i geni PER e CRY. Le proteine PER e CRY si accumulano, entrano nel nucleo e spengono CLOCK e BMAL1. Poi vengono smontate, il blocco cade e il giro ricomincia. Takahashi 2017
Un giro dura circa un giorno. Il principio di questo anello è stato scoperto nel moscerino della frutta; nei mammiferi alcuni pezzi cambiano, ma l'anello funziona in modo molto simile. Takahashi 2017
A Ginevra, il gruppo di Ueli Schibler ha mostrato che, dopo uno stimolo, l'orologio gira anche in cellule di ratto coltivate in laboratorio, lontane dal cervello. Non è solo il cervello a sapere che ora è. Balsalobre et al. 1998
Il ciclo dei geni
C = CLOCK · B = BMAL1 · ◆ = proteine PER e CRY · linee = messaggi dei geni
- 1CLOCK e BMAL1 accendono i geni
- 2PER e CRY si accumulano
- 3entrano nel nucleo e spengono CLOCK e BMAL1
- 4vengono smontate: il giro riparte
Al volante
La sonnolenza della notte non è un pensiero da scacciare. Nasce dalla pressione del sonno e da un ciclo di geni che gira nell'orologio del cervello, anche mentre guidi. Takahashi 2017 Borbély et al. 2016
05La chimica
La chimica della notte
L'orologio si legge in tre curve. La melatonina sale la sera, quando la luce cala, e resta alta per tutta la notte biologica. La temperatura del corpo scende durante la notte e tocca il minimo prima dell'alba. Il cortisolo risale verso il mattino e prepara al risveglio. Arendt & Skene 2005 Hofstra & de Weerd 2008
Sono i segnali che la ricerca usa per sapere che ora segna l'orologio di una persona. Le forme sono quelle tipiche: i valori cambiano molto da persona a persona. Hofstra & de Weerd 2008 Dijk & Czeisler 1995
Tre curve, un orologio
Al volante
Prima dell'alba temperatura bassa e melatonina alta segnano la notte fonda. Al simulatore, verso le due e verso le sei, la guida è tra le peggiori della giornata. Dijk & Czeisler 1995 Lenné et al. 1997
06Il corpo
Gli orologi del corpo
Anche fegato, reni, cuore, pancreas e tessuto adiposo hanno il loro orologio. Seguono il cervello, ma ascoltano anche i pasti. Nei topi, mangiare solo di giorno, cioè nelle ore in cui di solito dormono, sposta l'orologio del fegato fino a dodici ore, mentre quello del cervello non si sposta. Damiola et al. 2000 Wehrens et al. 2017
Nell'uomo, ritardare i pasti di cinque ore ha spostato il ritmo dello zucchero nel sangue di quasi sei ore e l'orologio del tessuto adiposo di circa un'ora. L'orologio del cervello e la sonnolenza non si sono mossi. Wehrens et al. 2017
Anche la flora intestinale cambia nel corso della giornata, seguendo gli orari dei pasti, e il jet lag la altera. Lo si è visto soprattutto nei topi. Quando lavoro e scuola vanno contro l'orologio, come nel jet lag sociale, il corpo vive fra due orari. Thaiss et al. 2014 Wittmann et al. 2006
Pasti spostati di cinque ore
Al volante
Il calo del pomeriggio viene soprattutto dall'orologio, non dal pranzo. Ma al simulatore, dopo una notte corta, un pranzo abbondante ha peggiorato la guida. Reyner et al. 2012 Lenné et al. 1997
07La strada
Sulla strada
Gli incidenti in cui chi guida si è addormentato non sono distribuiti a caso nella giornata. In Inghilterra i dati della polizia mostrano tre picchi: verso le due di notte, verso le sei del mattino e verso le quattro del pomeriggio. Horne & Reyner 1995
Al simulatore la guida peggiora alle due e alle sei, e nel primo pomeriggio c'è un calo di entità simile. Lenné et al. 1997
Dopo un turno di notte il rischio è concreto. In un test su un circuito chiuso al traffico, chi tornava dal turno ha guidato molto peggio che dopo una notte di sonno, e molte prove di guida sono state interrotte per sicurezza. Lee et al. 2016
E di notte la strada non è vuota. Sull'A2, alle tre, nella galleria del Gottardo passano in media 185 veicoli l'ora, a Biasca 229, a Lugano 315 (dati USTRA, media 2022-2025).
Tre picchi, e una strada che non si svuota
Al volante
L'orologio non si lascia ingannare: né dal finestrino, né dalla radio. Si può sapere a che punto è, e fermarsi. Su strada, di notte, un caffè forte (200 mg di caffeina) o trenta minuti di sonno hanno permesso alla maggior parte dei giovani conducenti di guidare quasi come di giorno. Dopo il sonno, prima di ripartire, lascia passare almeno un quarto d'ora: al risveglio, soprattutto di notte, si è meno pronti per un po'. Philip et al. 2006 Reyner & Horne 1998 Trotti 2017
Che cosa puoi fare
Il viaggio in sette frasi
- La luce del mattino rimette l'orologio all'ora giusta, attraverso cellule della retina che non servono a vedere.
- Un piccolo gruppo di neuroni alla base del cervello dà il tempo a tutto il corpo.
- La sonnolenza nasce soprattutto da due forze: la pressione del sonno, che cresce stando svegli, e l'orologio, che fa da soglia.
- In quasi ogni cellula un ciclo di geni e proteine gira in circa un giorno.
- Melatonina, temperatura e cortisolo seguono l'orologio e dicono al corpo se è giorno o notte.
- Gli organi hanno orologi propri, che rispondono anche agli orari dei pasti e possono sfasarsi rispetto a quello del cervello.
- Al volante la vigilanza cala soprattutto prima dell'alba e, in misura minore, nel primo pomeriggio. E l'orologio non si lascia ingannare.
Le parole
- Circadiano
- Dal latino circa diem, «circa un giorno»: un ritmo interno di circa 24 ore, che continua anche senza luce né orari.
- Nucleo soprachiasmatico
- L'orologio principale, alla base del cervello.
- Melanopsina
- Il pigmento di alcune cellule della retina: misura la luce per l'orologio.
- Adenosina
- Una delle molecole che segnalano la pressione del sonno. Negli animali si accumula in alcune zone del cervello durante la veglia prolungata.
- Pressione del sonno
- Il bisogno di dormire che cresce con le ore di veglia. Nel modello si chiama processo S.
- Melatonina
- L'ormone della notte biologica. L'epifisi lo produce di notte, su comando dell'orologio; la luce lo frena.
- Orologi periferici
- Gli orologi di fegato, intestino, pancreas e degli altri organi.
- Jet lag sociale
- La distanza fra gli orari dell'orologio e quelli imposti da lavoro e scuola.
Cosa sappiamo, e cosa non sappiamo ancora
Sappiamo
- La vigilanza segue un ritmo di circa 24 ore, con il punto più basso prima dell'alba e un calo nel pomeriggio.
- La sonnolenza dipende sia dalle ore di veglia sia dall'ora del giorno.
- La luce della sera fa slittare l'orologio più tardi.
Non sappiamo ancora
- Quanto ogni persona si discosti dalle curve medie: cronotipo, età e lavoro contano molto.
- Quanto gli orari dei pasti influiscano sulla sonnolenza alla guida. In laboratorio, in dieci giovani uomini, ritardare i pasti di cinque ore non ha spostato il ritmo della sonnolenza riferita (Wehrens e colleghi, 2017).
- Molte scoperte sugli orologi del corpo vengono da topi, ratti e gatti. Nell'uomo sono confermate solo in parte.
Fonti
Sul modello
Le curve della terza fermata vengono dal modello a due processi. Vengono dalla letteratura le costanti di tempo della pressione del sonno, pubblicate da Daan, Beersma e Borbély. La forma e l'ampiezza della soglia, i confini tra margine ampio, margine stretto e oltre la soglia, e gli effetti del caffè e del pisolino sono scelte nostre per rendere visibile il meccanismo: non vengono da un modello validato. Il pisolino, per esempio, non mostra il torpore dei primi minuti dopo il risveglio. Le curve mostrano l'andamento tipico per una persona che si sveglia alle 7 e va a letto alle 23. Non misurano la tua sonnolenza e non sostituiscono la domanda «ho sonno?». Puoi cambiare l'ora della sveglia, le ore di sonno e il cronotipo: le curve si ricalcolano con le stesse costanti. In base al cronotipo, l'orologio si anticipa o si ritarda di circa un'ora, come il minimo della temperatura corporea nei mattinieri e nei nottambuli (Baehr e colleghi, 2000). A seconda del cronotipo, anche le tre curve della fermata «La chimica» si spostano allo stesso modo.
01 · La luce
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07 · La strada
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- USTRA, conteggi orari A2, 2022-2025 · driveawake.ch
Drive Awake · Awareness Behind the Wheel