Uno dei grandi misteri irrisolti della scienza è esattamente il motivo per cui gli umani e gli altri animali dormono. Esistono molte ipotesi: si ritiene che il sonno sia importante per consentire ai nostri organi di ripararsi da soli ed è la chiave per sviluppare i ricordi. Ma non è chiaro perché quella tanto necessaria manutenzione avvenga solo dopo che cadiamo in uno stato inconscio, rendendoci vulnerabili ai predatori. Un modo per risolvere l'enigma del sonno è indagarne le origini e un nuovo studio sulla rivista Nature che coinvolge il pesce zebra rivela che il modello di sonno riscontrato nell'uomo e in molti altri animali si è evoluto almeno 450 milioni di anni fa.
I ricercatori hanno costruito uno speciale microscopio a foglio di luce fluorescente in grado di rappresentare l'intero piccolo pesce fino a singole cellule. Hanno anche ingegnerizzato geneticamente i pesci in modo che i loro muscoli e neuroni si illuminino in presenza di calcio, che viene rilasciato quando quelle cellule sono attive. Hanno quindi immobilizzato il pesce zebra di due settimane addormentato, che è trasparente, in una soluzione di agar. Sono stati anche in grado di catturare la frequenza cardiaca, il movimento degli occhi, il tono muscolare e altri dati usando un apparato di studio del sonno basato sulla fluorescenza che hanno sviluppato.
Hanno scoperto che i pesci hanno attraversato cicli di sonno simili agli umani, compresi i periodi in cui il team ha soprannominato "sonno a scoppio lento" e "sonno ad onde propaganti". Mentre non hanno mostrato movimenti oculari casuali (REM), che sono onnipresenti nei mammiferi, i loro occhi è tornato indietro nelle loro prese. Le loro firme cerebrali e muscolari, tuttavia, così come gli ormoni che regolano il sonno erano tutti simili a quelli trovati nei mammiferi. "Perdono il tono muscolare, i battiti del loro battito cardiaco, non rispondono agli stimoli: l'unica vera differenza è la mancanza di movimenti oculari rapidi durante il sonno REM", afferma in un comunicato stampa l'autore senior Philippe Mourrain dell'Università di Stanford.
Lo studio suggerisce che le basi del sonno sono emerse prima che mammiferi e pesci si discostassero da un antenato comune che abita nell'oceano 450 milioni di anni, circa 150 milioni di anni prima di quanto si credesse in precedenza. "Queste firme [del sonno] hanno davvero funzioni importanti - anche se forse non sappiamo cosa siano - che sono sopravvissute a centinaia di milioni di anni di evoluzione", dice il primo autore dello studio Louis Leung, ricercatore del sonno a Stanford, a Tina Hesman Saey a Science News .
"Non ci aspettavamo davvero di trovare così tante somiglianze con il sonno umano e dei mammiferi", dice Mourrain a Kashmira Gander a Newsweek . "Vedere, in un vertebrato vivo, la complessa coreografia dell'attività cerebrale e muscolare durante le transizioni sonno-veglia e il sonno è stato strabiliante".
La scoperta significa che i ricercatori potrebbero essere in grado di utilizzare il piccolo pesce - già un punto fermo nei laboratori scientifici - per esaminare i disturbi del sonno e testare i farmaci per il sonno. Attualmente, molti studi si basano su topi, che sono notturni, per studiare il sonno. Leung afferma nel comunicato stampa che il pesce potrebbe essere un miglior sostituto per l'uomo. "Poiché le firme neurali dei pesci sono essenzialmente le stesse delle nostre, possiamo usare le informazioni su di esse per generare nuovi contatti per le sperimentazioni sulle droghe", afferma. "Dato che i pesci zebra sono diurni come gli umani, forse è più biologicamente accurato confrontare il sonno dei pesci con quello umano per alcuni aspetti."
Mentre la nuova tecnologia utilizzata per immaginare il pesce che dorme viene ampiamente elogiata, Jenny Howard del National Geographic riferisce che non tutti pensano che i cicli del sonno nel pesce siano analoghi ai mammiferi. Per prima cosa, la scienziata del sonno Jerry Siegel presso l'Università della California, a Los Angeles, sottolinea che i ricercatori hanno esaminato pesci molto giovani e che i modelli di sonno nei giovani e negli adulti sono quasi universalmente diversi nel regno animale.
"Non si può semplicemente dire che il sonno è sonno", afferma, sottolineando che tra i mammiferi i modelli di sonno sono incredibilmente vari con alcune specie che ottengono tre ore di chiusura al giorno e altre che si allontanano per 20 ore. Alcuni animali hanno cicli REM, altri no.
Mourrain, tuttavia, è più ottimista sull'uso del piccolo nuotatore nella ricerca sul sonno, anche se le routine notturne del pesce zebra non sono esattamente le stesse degli umani. "La gente dimentica che i vertebrati sono tutti molto simili nella loro organizzazione corporea e negli organi", dice a Gander di Newsweek . "Non solo condividiamo una spina dorsale che protegge il nostro midollo spinale, il resto del cervello e la neurochimica che consente ai neuroni di comunicare è estremamente conservato."
Sottolinea che i pesci sono già utilizzati in molte ricerche mediche, comprese le ricerche cardiovascolari e sul cancro, e ritiene che questo studio dimostri che potrebbero essere utilizzati anche negli studi sul sonno e sulle neuroscienze.
