Neuropsihologia stării de somn:teorii privind funcţiile somnului

- Seminar Neuropsihologie-04.11.2008

Cristina PopUniversitatea de Vest Timişoara

Facultatea de Psihologie şi Sociologie, Specializarea Psihologie

Neuropsihologia stării de somn: teorii privind funcţiile somnului

Ciclul veghe – somn

Una dintre caracteristicile şi condiţiile de desfăşurare normală a vieţii este reprezentată de alternanţa dintre starea de veghe şi starea de somn. Ciclul veghe-somn este un bioritm circadian (repetându-se la aproximativ 24 de ore) şi mai este numit ritm nictemeral, pornind de la noţiunea de nictemer – „unitate fiziologică de timp, cuprinzând o perioadă de veghe şi una de somn, ritmată de alternanţa zi-noapte” (Vintilă, 2007).

Pe parcursul vieţii unui individ, raportul dintre durata stării de veghe şi a celei de somn de-a lungul unei zile se modifică – la sugar raportul este de o oră de veghe la 2 ore de somn, iar la adult 2 ore de veghe la o oră de somn. Acest ritm este influenţat atât de ciclul lumină/întuneric, cât şi de aspecte ale vieţii sociale; totodată, el se află într-o continuă interdependenţă cu celelalte bioritmuri ale organismului, toate împreună determinând configuraţia „ceasului biologic”. Perturbarea acestui ceas biologic are, aşa cum arată Dănăilă (2000), implicaţii atât la nivel psihosomatic, cât şi la nivelul vieţii sociale a individului.

Starea de somn este „o stare fiziologică reversibilă caracterizată prin abolirea conştienţei, inactivitate comportamentală, somatomotorie, diminuarea metabolismului şi a reactivităţii” (Vintilă, 2007). La rândul ei, starea de somn are două faze distincte:

1. somnul lent, caracterizat prin modificări fiziologice cum ar fi:- scăderea frecvenţei respiratorii;- reducerea secreţiilor endocrine şi a metabolismului energetic;- hipotermie, etc.

2. somnul paradoxal (REM sau cu unde rapide) este somnul cu vise şi este caracterizat, la nivel fiziologic, printr-un set de modificări dintre care fac parte:- atonia musculară;- areflexia somatică;- mişcări rapide oculare;- tresăriri;- mişcări bruşte ale trunchiului şi membrelor etc.

Stadiile somnului normal

Starea de veghe şi diferitele faze ale stării de somn sunt adesea caracterizate prin EEG (electroencefalogramă), care prezintă frecvenţă ridicată şi voltaj mic în starea de veghe (precum şi în somnul paradoxal, dar nu sub aceleaşi tipare), cei doi parametri evoluând fiecare spre polul opus pe măsură ce se instalează somnul lent. Astfel, au fost distinse 4 stadii ale somnului lent (Dănăilă, 2000): – stadiul 1 este caracterizat de undele cu cel mai scăzut voltaj (deşi acesta începe să crească

faţă de starea de veghe);– stadiul 2 reprezintă aproximativ 50% din somnul total;– stadiile 3 şi 4 sunt caracterizate de undele lente (frecvenţă scăzută, voltaj ridicat) şi poartă

denumirea de somn delta; ele apar doar în prima jumătate a perioadei de somn.

Aceste stadii sunt parcurse în mod normal într-un timp de 35-40 de minute, după care ele sunt parcurse din nou, dar în ordine inversă, fiind urmate de o perioadă de somn paradoxal. Episoadele de somn REM au o durată medie de 20 de minute, fiind mai scurte în prima parte a nopţii şi lungindu-se către dimineaţă (Vintilă, 2007), când somnul delta nu mai este atins.

- 1 -

Neuropsihologia stării de somn: teorii privind funcţiile somnului

Stadiul 4 al somnului lent este de multe ori considerat drept cel mai profund somn, având cel mai ridicat prag de trezire la stimulii externi; în acelaşi timp, însă, pragul de trezire la stimulii interni este cel mai scăzut în acest stadiu. La polul opus se situează somnul paradoxal, cel mai vulnerabil la trezirea produsă de stimuli externi, dar cel mai puţin sensibil la stimulii interni. Aşadar, în funcţie de criteriul ales, fiecare dintre aceste două tipuri de somn poate fi definit drept cel mai profund. Este interesant de remarcat acest amănunt în contextul în care teoriile privind funcţiile somnului se referă de cele mai multe ori la aceste două stadii ale stării de somn.

Teorii privind funcţiile somnului

Înainte de a urmări argumentele ştiinţifice pentru diferitele teorii despre necesitatea somnului şi funcţiile acestuia, se cuvine menţionat că aceste teme se regăsesc şi în cultura populară. Proverbul „Noaptea e cel mai bun sfătuitor”, de exemplu, nu face decât să pregătească discuţia despre rolul somnului în reorganizarea memoriei. Un alt proverb, „Ziua caută-ţi de lucru iar noaptea de somn”, sugerează rolul somnului în refacerea organismului după consumul energetic din timpul stării de veghe.

Pe măsură ce mecanismele somnului au început să fie cunoscute, diferite ipoteze au fost emise şi testate. S-a observat, de exemplu, că scurtarea somnului paradoxal timp de câteva nopţi este urmată de iniţierea sa precoce, de prelungirea sa şi de creşterea frecvenţei perioadelor REM. Cu cât privarea e mai lungă, cu atât şi reboundul REM este mai lung şi mai amplu. Existenţa acestui mecanism compensator de recuperare a somnului paradoxal sugerează că somnul REM este o necesitate a organismului. Contrar acestei concluzii este argumentul că administrarea cronică a inhibitorului monoaminoxidază (folosit în unele forme de depresie şi în boala Parkinson) poate duce la dispariţia somnului REM şi a viselor timp de câţiva ani fără consecinţe psihologice (Dănăilă, 2000).

Literatura de specialitate conţine numeroase astfel de argumente şi contraargumente pentru teoriile emise până în prezent, dintre care niciuna nu a primit încă recunoaştere unanimă. În continuare vor fi prezentate principalele teorii privind funcţiile somnului.

1. Funcţii fiziologice

1. Teoria umorală

În 1913, Pièron sugera că activitatea fizică şi mintală din timpul zilei produce substanţe chimice care induc somnul şi că aceşti produşi chimici sunt distruşi în timpul somnului. Demonstraţia teoriei a realizat-o extrăgând lichid cefalorahidian de la câini ţinuţi treji timp de câteva zile, pe care l-a injectat apoi în sistemul ventricular al altor câini, aceştia fiind astfel adormiţi pentru o perioadă de 2-6 ore (Dănăilă, 2000).

Un contraargument pentru această ipoteză e cel prezentat de Canavan în 1986 (apud Hodgson, 1991), care arată că gemenii siamezi, având aceeaşi sursă de sânge, dorm la momente diferite şi au diferite tipare ale somnului.

Totuşi, descoperirea unor factori endogeni care induc somnul (peptide, prostaglandine, melatonina) lasă loc ideii că aceste substanţe, produse pe timpul stării de veghe, contribuie,

- 2 -

Neuropsihologia stării de somn: teorii privind funcţiile somnului

prin acumularea lor, la senzaţia de oboseală şi nevoia de somn (Turpin, 1986, apud Hodgson, 1991).

2. Teoria regenerării

Prin tehnicile de biochimie au fost identificate mai multe substanţe inductoare de somn: neuramil peptidele, lipopolizaharidele, prostaglandinele, interleukina-1, interleukina 2, factorul necrotic tumoral, peptidele delta inductoare de somn, peptidele vasoactive intestinale şi serotonina. Acestea mai acţionează şi asupra temperaturii corpului, precum şi asupra răspunsului imun (Kreuger şi Karnofsky, 1987, apud Dănăilă, 2000), fapt ce conduce la ideea că somnul ar putea avea rol de optimizare a proceselor antiinfecţioase.

Această teorie a apărut însă cu mai bine de un secol în urmă; în 1906, fiziologul Sherington afirma că somnul e o stare de creştere şi refacere a ţesuturilor, urmare a uzurii şi distrugerii din timpul stării de veghe (Hodgson, 1991). De atunci, ea a provocat şi continuă să provoace numeroase cercetări. Întrebarea esenţială este dacă procesele de refacere sunt doar o secvenţă normală a unui ciclu circadian sau dacă ele depind strict de starea de somn. Potrivit lui Fordham (1988, apud Hodgson, 1991), argumentele pro sau contra rolului regenerator al somnului sunt legate de interpretarea dată următoarelor subiecte:

– atingerea unui maxim în secreţia hormonului de creştere în timpul somnului cu unde lente;

– nivelul încărcării energetice a celulelor;– maximizarea mitozei în timpul ce corespunde perioadelor de somn obişnuite, dar

care se manifestă şi în condiţiile privării de somn;– efectele privării de somn.

Susţinătorii acestei teorii pleacă de la premisa că în timpul somnului sunt îndeplinite condiţiile optime pentru sinteza proteinelor: nivel energetic ridicat al celulelor, eliberarea hormonului de creştere (observată mai ales în primele 3 ore de somn) şi atingerea unor valori minime a hormonilor catabolici (se consideră că adrenalina, secretată mai puternic în timpul stării de veghe, împiedică producerea diviziunii celulare cu scop de vindecare).

Argumentul de mai sus e contestat prin acela că sinteza proteinelor e stimulată de absorbţia aminoacizilor din intestin, care atinge nivele minime pe durata somnului paradoxal. Totodată, stimularea dezvoltării celulare, care implică sinteza proteinelor, necesită rezerve substanţiale de insulină, dar acest hormon nu este secretat în primele ore de somn. Mai mult chiar, studii desfăşurate de Waterlow (apud Hodgson, 1991), au arătat că anumite ţesuturi se degradează în timpul somnului. Acestea nu făceau însă parte din creier, una dintre zonele în care regenerarea se manifesta.

3. Teoria învăţării şi a reorganizării memoriei

Încă din secolul XIX, neurologul Hughlings Jackson (apud Hodgson, 1991) propunea două funcţii conexe ale somnului: ştergerea din memorie a informaţiilor nerelevante de peste zi şi consolidarea în memorie a experienţelor celor mai importante.

Mergând chiar mai departe, Roffwarg şi colaboratorii au sugerat în 1966 (apud Dănăilă, 2000) că somnul paradoxal are un rol important în dezvoltarea sistemului nervos, rol asemănător cu

- 3 -

Neuropsihologia stării de somn: teorii privind funcţiile somnului

cel al exerciţiilor fizice în dezvoltarea muşchilor. Ipoteza lor se baza pe faptul că somnul REM provoacă o activitate intensă a circuitelor neuronale, iar substanţa cerebrală consumă în timpul somnului REM mai mult oxigen decât în timpul oricărui exerciţiu fizic sau mintal din timpul perioadei de veghe. Ei au postulat deci că somnul REM reprezintă o sursă potentă de stimulare internă necesară maturării propriului creier. Totuşi, această argumentaţie nu explică de ce visele continuă şi după dezvoltarea completă a creierului.

Numeroase date empirice susţin rolul somnului în consolidarea memoriei. Sumarizând rezultatele a multiple studii pe această temă, Rauchs et al (2005) conchid că această funcţie a somnului nu poate fi negată. Ce trebuie însă nuanţat e modul în care diferite stadii de somn influenţează diferite forme ale memoriei. Astfel, ei concluzionează că în consolidarea deprinderilor senzo-motorii este important somnul lent (atât prin prezenţa sa, cât şi prin caracteristici specifice), cu anumite dovezi în sprijinul rolului somnului REM pentru acest proces. Somnul paradoxal pare a avea rolul principal în dezvoltarea deprinderilor cognitive, precum şi în organizarea informaţiilor cu puternică încărcătură emoţională. În ceea ce priveşte consolidarea deprinderilor senzorio-perceptive, importanţa revine unei combinaţii între somnul lent şi somnul REM. Totuşi, în unele arii de cercetare, rezultatele studiilor analizate sunt contradictorii, lăsând multe semne de întrebare nerezolvate în cadrul acestei teorii.

Relevante pentru susţinerea rolului somnului pentru memorare sunt studii precum cel efectuat de Tononi (Young, 2008) asupra unor voluntari la care s-a observat că intensificarea sau diminuarea activităţilor de învăţare într-o anumită secţiune a creierului duc la intensificarea sau diminuarea undelor lente în respectiva secţiune în timpul somnului din noaptea următoare.

Unul dintre argumentele în favoarea teoriei de faţă este prezent în numeroase studii care arată că performanţele de memorare şi de extragere a regulilor şi tiparelor din experienţele trăite se îmbunătăţesc cu 15% după o noapte de somn. Pentru susţinătorii altor teorii (Siegel, apud Young, 2008), procentajul de 15% este unul prea mic pentru a impune această funcţie a somnului ca fiind cea mai importantă.

2. Funcţii ecologice

O abordare diferită, privind din punctul de vedere al evoluţiei speciilor, porneşte de la explicarea motivelor pentru care a fost dezvoltată această stare a conştienţei, şi se bazează pe studierea somnului nu doar la om, ci la o mare varietate de organisme vii. Această teorie (Siegel, apud Young, 2008) susţine că somnul a apărut ca mijloc de conservare a energiei şi de auto-protecţie în perioadele „neproductive” (perioadele care nu sunt oportune activităţilor necesare supravieţuirii şi perpetuării).

Negarea unui rol esenţialmente fiziologic al somnului are la bază argumente extrase din studiile asupra diferite specii de mamifere. S-a descoperit, de exemplu, că în prima lună de viaţă a balenelor ucigaşe şi a unei specii comune de delfini, somnul nu apare nici la pui, nici la mamă, iar acest fapt nu afectează sănătatea lor (Siegel, apud Young, 2008). Acelaşi autor menţionează că studiile asupra somnului delfinilor sugerează că somnul paradoxal nu se produce în cazul lor. Acestor studii se alătură cele referitoare la somnul unor specii de foci, care, în perioada vânatului în ocean, pot rezista săptămâni întregi fără somn REM (la fel ca la delfini, şi în cazul lor se produce adormirea doar a unei emisfere cerebrale); la întoarcerea pe uscat, somnul lor revine la caracteristicile normale ale unui mamifer de mărime similară, dar

- 4 -

Neuropsihologia stării de somn: teorii privind funcţiile somnului

fără mecanismul de compensare observat la câini şi la oameni. Studierea unei anumite specii de broaşte a dus la concluzia că aceasta nu doarme niciodată, iar privarea de somn a unor specii de vrăbii şi porumbei în perioada migraţiei nu a influenţat negativ starea lor fizică.

În ultimul caz prezentat, cel al păsărilor private de somn, concluzia nu este însă stabilită cu precizie. Autoarea cercetării a observat că, deşi păsările aveau un comportament tipic stării de veghe, înregistrările lor EEG au prezentat unde lente, sugerând deci un mecanism compensatoriu.

În cadrul acestei teorii, se manifestă două orientări distincte. Cea reprezentată de Siegel consideră că factorii ecologici au stat la baza formării mecanismelor somnului. El arată că animalele care trăiesc în spaţii deschise dorm mai puţin decât cele care dorm în spaţii ferite sau că animalele care vânează rar şi rapid dorm mult mai mult decât cele care au nevoie de mult timp pentru a-şi procura hrana. Totuşi, autorul acceptă influenţa somnului asupra proceselor fiziologice, dar ca pe o funcţie auxiliară, dezvoltată ulterior (Young, 2008).

Cea de-a doua viziune este cea reprezentată de Capellini (apud Young, 2008), care consideră că factorii ecologici au o relevanţă mult mai mare decât cea care li s-a acordat în cercetările anterioare, dar că rolul fundamental al somnului este legat de procesele fiziologice. În plus, ea aduce un contraargument la ipoteza conservării energiei: în cazul oamenilor, energia economisită în 8 ore de somn este echivalentă cu energia dată de consumul unui pahar cu lapte.

Concluzii

Progresele făcute îndeosebi în ultimii 50 de ani în diferite domenii ştiinţifice au făcut ca în acest timp să fie făcuţi paşi importanţi spre înţelegerea mecanismelor de funcţionare a somnului şi a rolului pe care îl are pentru fiziologia şi psihologia umană. Totuşi, somnul rămâne un subiect despre care mai sunt încă multe de cunoscut. Faptul că nu există încă o teorie general acceptată privind funcţiile somnului va ajuta, cu siguranţă, la încurajarea a noi descoperiri pe acest subiect. Deşi concurenţa manifestată între unii dintre susţinătorii diferitelor teorii contribuie la impulsul necesar viitoarelor cercetări, consider că, în timp, concluziile vor duce spre o teorie care înglobează elemente din toate ipotezele prezentate aici.

- 5 -

Neuropsihologia stării de somn: teorii privind funcţiile somnului

Bibliografie

Dănăilă, L., Golu, M. (2000). Tratat de neuropsihologie, Vol. I. Bucureşti: Editura Medicală

Hodgson, L. A. (1991). Why do we need sleep? Relating theory to nursing practice. Journal of Advanced Nursing 16: 1503-1510

Rauchs, G., Desgrandes, B., Foret, J., Eustache, F. (2005). The relationships between memory systems and sleep stages. Journal of Sleep Research 14: 123-140

Vintilă, M. (2007). Compendiu de neuropsihologie. Timişoara: Editura Universităţii de Vest

Young, E. (2008). Sleep tight. New Scientist Vol. 197 Nr. 2647: 30-34

- 6 -