Effetti della melatonina su sonno, controllo ventilatorio e cognizione in altitudine

La ricerca ha dimostrato che l'esposizione a bassi livelli di ossigeno in quota provoca danni neurocognitivi (elaborazione mentale compromessa, memoria, attenzione, apprendimento, ecc.). Questa compromissione delle prestazioni cognitive rappresenta un serio rischio per gli alpinisti e mentre tradizionalmente si pensava che le persone che vivono in alta quota si siano adattate ad essa, le prove dimostrano che vi sono ancora danni considerevoli al cervello e menomazioni nelle funzioni cognitive delle persone che vivono e lavorare in alta quota.

Poiché ogni cellula del corpo richiede ossigeno per sopravvivere e funzionare, si ritiene che il deterioramento delle prestazioni cognitive in quota sia dovuto principalmente alla ridotta disponibilità di ossigeno per il sistema nervoso centrale. Tuttavia, il basso livello di ossigeno in quota provoca anche una respirazione instabile durante il sonno che si traduce in brevi periodi in cui il cervello smette di inviare il segnale al respiro, chiamato apnea notturna centrale (CSA). Durante le apnee (pause nella respirazione) l'ossigeno nel sangue scende ancora più in basso e le persone in genere si svegliano brevemente e vanno in iperventilazione dopo le apnee. Pertanto, in quota le persone di solito dormono meno, il loro sonno è interrotto da periodi di veglia durante la notte e sperimentano ripetuti attacchi di bassi livelli di ossigeno nel sangue. Il sonno gioca un ruolo fondamentale nel modo in cui il cervello ripara e converte anche le informazioni appena acquisite in memoria a lungo termine. Pertanto, il sonno interrotto e ridotto può compromettere le prestazioni cognitive, la memoria e l'apprendimento. Ripetuti attacchi di grave carenza di ossigeno producono anche molecole altamente reattive che causano danni alle cellule, chiamato stress ossidativo. Lo stress ossidativo impedisce anche al cervello di formare ricordi a lungo termine e nei casi più gravi (come un'altitudine estremamente elevata e un'esposizione di lunga durata) può causare la morte dei neuroni nel cervello. Pertanto, anche se il basso livello di ossigeno in quota compromette probabilmente la funzione cognitiva, il sonno disturbato e ripetuti periodi di ossigeno gravemente basso possono anche contribuire a causare danni cerebrali e prestazioni cognitive compromesse.

La melatonina è un ormone prodotto nella ghiandola pineale del cervello durante la notte che segnala al cervello che è ora di dormire. La melatonina è anche un antiossidante molto potente che aiuta naturalmente a prevenire i danni nel corpo dallo stress ossidativo. Uno studio in precedenza riportava che la melatonina assunta 90 minuti prima di coricarsi a 4.300 m (14.200 piedi) riduceva il tempo necessario per addormentarsi, riduceva il numero di volte in cui le persone si svegliavano durante il sonno e migliorava le prestazioni cognitive il giorno successivo. Tuttavia, il modo in cui la melatonina ha causato questi effetti non è stato determinato. Pertanto questo studio mira a determinare in che modo la melatonina influisce sul controllo ventilatorio, sul sonno e sulle prestazioni neurocognitive durante l'ipossia sostenuta.