Meccanismi autonomi di consolidamento della memoria dipendente dal sonno (MemS)

Il sonno scarso è associato a un significativo declino della salute cognitiva. Recentemente, i disturbi del sonno sono emersi come notevoli fattori predittivi ed esacerbanti nell'insorgenza e nello sviluppo di malattie neurodegenerative. Decenni di ricerca hanno implicato che il sonno gioca un ruolo fondamentale nel consolidamento della memoria (cioè la trasformazione delle esperienze recenti in ricordi stabili a lungo termine), il cui declino è fondamentale nelle prime fasi della demenza. Questa letteratura sostiene che il sonno, un periodo di ridotta interferenza esterna, fornisce una finestra ottimale per il consolidamento della memoria e che le caratteristiche elettrofisiologiche che emergono durante il sonno sono integralmente coinvolte nel processo di consolidamento. La maggior parte di questa letteratura si è concentrata sul sistema nervoso centrale e su tecnologie come l'elettroencefalografia (EEG) per decomprimere i correlati neurali coinvolti nell'elaborazione della memoria. Tuttavia, lo scarso impatto di questo lavoro si è tradotto in trattamenti pratici e recenti revisioni della letteratura mettono in dubbio queste associazioni sonno-memoria. Questa mancanza di chiarezza suggerisce che potrebbero esserci altri fattori critici per la nostra comprensione del consolidamento della memoria dipendente dal sonno che non sono stati presi in debita considerazione. Questa proposta suggerisce che il sistema nervoso autonomo (ANS) durante il sonno può riflettere un percorso critico, sebbene poco studiato, che collega il sonno e la memoria.

Un vasto corpo di ricerca ha sostenuto il ruolo del SNA per la formazione della memoria. Studi sui roditori hanno scoperto che l'archiviazione di nuove informazioni nella memoria è arricchita o compromessa in seguito all'acquisizione dell'apprendimento modificando direttamente l'attività periferica attraverso il nervo vago. Il nervo vago è responsabile della comunicazione di informazioni sull'eccitazione periferica e l'eccitazione tramite proiezioni al tronco cerebrale, che quindi proietta alle aree legate alla memoria tra cui il complesso dell'amigdala, l'ippocampo e la corteccia prefrontale. Infatti, nell'uomo, i ricercatori hanno dimostrato che la stimolazione diretta del nervo vago, tramite impianti chirurgici, può migliorare la memoria dichiarativa nei pazienti epilettici e nei pazienti con malattia di Alzheimer. Recentemente, in un campione di anziani sani, la stimolazione del nervo vagale non invasiva (transcutanea) durante la veglia ha potenziato la memoria per le associazioni faccia-nome. È importante sottolineare che la ricerca precedente ha dimostrato la predominanza dell'attività parasimpatica/vagale durante il sonno, in particolare durante il sonno a onde lente, che ha ricevuto l'attenzione critica per il suo ruolo causale nel consolidamento della memoria dichiarativa. Inoltre, il lavoro del PI ha dimostrato che il sonno agisce come un'influenza regolatrice sull'attività vagale e che l'attività vagale mediata durante il sonno può predire il miglioramento della memoria post-sonno. Tuttavia, poche indagini hanno esaminato l'impatto causale dell'attività vagale durante il sonno per gli esiti della memoria, che è l'obiettivo centrale di questa applicazione.

In questo progetto, i ricercatori utilizzeranno un design controbilanciato all'interno del soggetto, controllato da sham per determinare l'impatto della stimolazione del nervo vagale transcutaneo (tVNS) attiva (all'interno dell'orecchio sinistro) rispetto a quella simulata (lobo dell'orecchio sinistro) su: 1) sonno architettura, 2) attività autonomica durante il sonno e 3) prestazioni della memoria dopo il sonno. A tal fine, gli investigatori utilizzeranno un protocollo di pisolino diurno, uno strumento metodologico comune utilizzato per valutare il ruolo del sonno per la cognizione. Un approccio pisolino consente un rigoroso controllo circadiano della cognizione e prevede un esame dell'impatto di tVNS su un ciclo completo di sonno che include sia le fasi NREM che REM. I ricercatori valuteranno le prestazioni della memoria dichiarativa, utilizzando un compito associato a una coppia di parole, prima e dopo il periodo di pisolino sia per le condizioni di stimolazione attiva che fittizia. La fisiologia autonomica, inclusa l'elettrocardiografia e la cardiografia dell'impedenza, sarà raccolta al basale prima del compito delle coppie di parole e continuamente durante il sonno per esaminare il tono vagale (es. variabilità della frequenza cardiaca) e attivazione simpatica (es. periodo di pre-eiezione) in risposta sia alle condizioni di stimolazione attiva che fittizia. La polisonnografia sarà raccolta anche durante il pisolino per esaminare l'architettura del sonno.