I ricercatori dell’Università del Texas ad Austin hanno sviluppato un cerotto morbido e indossabile in grado di influenzare in modo specifico la fase REM del sonno. Il dispositivo, denominato NEUSLeeP, combina una stimolazione ultrasonica delicata e mirata con elettrodi che registrano contemporaneamente l’attività elettrica del cervello. Ciò che lo rende unico è che il cerotto viene indossato direttamente sulla pelle ed è progettato per raggiungere regioni più profonde del cervello durante il sonno naturale. Allo stesso tempo, è in grado di monitorare l’attività cerebrale.

In uno studio iniziale condotto su 28 partecipanti, questi ultimi sono entrati nella fase REM in media circa 43 minuti prima dopo la stimolazione e hanno trascorso circa 16 minuti in più in quella fase. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications. I ricercatori considerano questa tecnologia principalmente come un potenziale nuovo approccio per studiare meglio i processi del sonno e, a lungo termine, aiutare eventualmente le persone affette da determinati disturbi del sonno o di salute mentale. Tuttavia, per un’applicazione medica sono ancora necessari studi su scala significativamente più ampia.

Cosa rende speciale il cerotto per il sonno?

NEUSLeeP è un sistema non invasivo che combina misurazioni elettrofisiologiche e ultrasuoni focalizzati in un cerotto indossabile. Mentre i sistemi convenzionali per l’esame o l’influenza sulle regioni cerebrali profonde richiedono spesso dispositivi di grandi dimensioni, NEUSLeeP è stato progettato per essere indossato direttamente sulla pelle durante il sonno.

Il cerotto è dotato di elettrodi che, tra le altre cose, registrano i segnali EEG. Ciò consente ai ricercatori di determinare in quale fase del sonno si trovi una persona. Allo stesso tempo, un modulo a ultrasuoni appositamente sviluppato genera onde sonore focalizzate che possono essere utilizzate per stimolare in modo specifico una regione cerebrale più profonda.

Lo studio si è concentrato sul nucleo subtalamico (STN), una struttura situata in profondità nel cervello che fa parte di reti complesse ed è associata, tra le altre cose, al controllo motorio e a varie funzioni dei gangli della base. I ricercatori ipotizzano che la stimolazione mirata di quest’area possa influenzare le reti coinvolte nella regolazione del sonno REM.

Secondo i ricercatori, il dispositivo pesa circa 103 grammi ed è stato progettato specificamente per l’uso notturno. Il suo design flessibile è pensato per adattarsi alla pelle e consentire di indossarlo anche durante il sonno.

Il sonno REM inizia in modo significativamente più precoce

Il primo studio ha coinvolto 28 partecipanti. Sulla base di un questionario standardizzato sul sonno, 16 partecipanti sono stati classificati come soggetti con sonno sano, mentre 12 partecipanti hanno mostrato punteggi elevati relativi a problemi di sonno. I partecipanti avevano un’età compresa tra i 19 e i 38 anni.

Lo studio è stato condotto nell’arco di due notti consecutive. La prima notte è stato somministrato un trattamento placebo; la seconda notte è stata utilizzata la stimolazione a ultrasuoni. Ciò ha permesso ai ricercatori di confrontare i cambiamenti all’interno degli stessi individui.

I risultati sono stati particolarmente evidenti per quanto riguarda il sonno REM. Il tempo necessario per il primo inizio della fase REM si è ridotto complessivamente di circa 43 minuti. Allo stesso tempo, la percentuale di sonno REM rispetto al tempo totale di sonno è aumentata di circa il 4,6%, ovvero di circa 16 minuti. Questi cambiamenti sono stati osservati sia nei partecipanti sani sia nel gruppo con problemi di sonno.

Secondo i ricercatori, la stimolazione non ha alterato in modo sostanziale l’architettura complessiva del sonno. Le fasi del sonno come N1, N2 e N3, così come l’efficienza complessiva del sonno, non hanno mostrato cambiamenti significativi. Anche il numero di risvegli notturni è rimasto sostanzialmente invariato. I risultati suggeriscono quindi che la stimolazione possa essere in grado di influenzare il sonno REM in modo relativamente mirato senza alterare in modo significativo il ritmo complessivo del sonno.

Perché il sonno REM è così importante?

Il sonno REM è la fase del sonno durante la quale si verificano con particolare frequenza sogni vividi. Allo stesso tempo, è ben più che la semplice fase in cui sogniamo. Durante il sonno REM, il cervello è attivo in molti modi. La ricerca collega questa fase del sonno, tra le altre cose, all’elaborazione delle esperienze emotive, ai processi di memoria e all’adattamento allo stress.

Ecco perché gli scienziati sono sempre più interessati a capire se i cambiamenti nel sonno REM siano correlati anche alla salute mentale. Disturbi del sonno REM si osservano in condizioni quali la depressione, i disturbi d’ansia e il disturbo da stress post-traumatico (PTSD).

Tuttavia, il nuovo studio non dimostra che prolungare il sonno REM curi automaticamente la depressione, i disturbi d’ansia o il PTSD. Piuttosto, fornisce una prima prova tecnica del fatto che questa fase del sonno possa essere influenzata in modo specifico utilizzando un sistema indossabile e non invasivo.

Prove degli effetti sullo stress e sull’elaborazione emotiva

I ricercatori non hanno quindi limitato la loro indagine al sonno in sé. Nei partecipanti sani, hanno osservato anche cambiamenti nella variabilità della frequenza cardiaca (HRV) a seguito della stimolazione. La variabilità della frequenza cardiaca descrive le fluttuazioni temporali tra i singoli battiti cardiaci. Viene spesso utilizzata come misura della flessibilità con cui il sistema nervoso autonomo è in grado di rispondere a diverse sollecitazioni. Nel gruppo di soggetti sani, la HRV è aumentata dopo la stimolazione. Al contrario, questo effetto non era chiaramente evidente nei partecipanti con problemi di sonno. Inoltre, i ricercatori hanno condotto studi di imaging cerebrale a seguito dello studio sul sonno. Questi hanno rivelato cambiamenti nell’attività di specifiche regioni cerebrali coinvolte nell’elaborazione degli stimoli emotivi.

Questi risultati sono interessanti ma devono essere interpretati con cautela. Lo studio era di piccole dimensioni e non era stato progettato per dimostrare che NEUSLeeP possa trattare i disturbi di salute mentale. Gregory Fonzo, uno dei co-ricercatori principali, ha descritto il sonno REM come una componente importante dell’elaborazione emotiva e dell’adattamento allo stress. I ricercatori sperano quindi che influenzare in modo specifico questa fase del sonno possa aprire nuove possibilità per il trattamento di determinate patologie in futuro.

Senza farmaci e senza interventi chirurgici

Un potenziale vantaggio di questa tecnologia è che non richiede farmaci né interventi chirurgici. I metodi convenzionali per la stimolazione mirata di regioni cerebrali profonde comportano talvolta l’uso di elettrodi impiantati. Tali procedure possono essere molto precise, ma richiedono un intervento chirurgico. NEUSLeeP, invece, adotta un approccio non invasivo: l’energia ultrasonica viene focalizzata dall’esterno su una specifica regione cerebrale.

A lungo termine, ciò potrebbe risultare particolarmente interessante per applicazioni che richiedono trattamenti ripetuti. Allo stesso tempo, questa stimolazione altamente non invasiva è uno degli aspetti che dovrà essere esaminato più da vicino in studi futuri.

Nello studio attuale, i partecipanti hanno riferito che il cerotto era confortevole e sono stati osservati solo pochi effetti collaterali. Tuttavia, lo studio era di piccole dimensioni ed è durato solo due notti. Non è ancora possibile trarre conclusioni in merito alla sicurezza dell’uso a lungo termine o regolare.

Cosa devono ancora scoprire i ricercatori

I risultati vanno quindi interpretati innanzitutto come una prima prova di fattibilità. I ricercatori devono ora verificare se gli effetti osservati possano essere confermati in gruppi di pazienti più ampi e eterogenei. Di particolare interesse è la questione se un miglioramento mirato del sonno REM porti effettivamente a benefici per la salute a lungo termine. Per rispondere a questa domanda, non è sufficiente dimostrare semplicemente che le persone entrino più rapidamente nella fase REM o vi rimangano leggermente più a lungo.

Gli studi futuri dovranno quindi esaminare anche se ciò comporti miglioramenti, ad esempio, nella qualità del sonno, nel benessere diurno, nella gestione dello stress o in determinati sintomi dei disturbi di salute mentale. Il team prevede ulteriori studi, anche su persone affette da insonnia cronica, depressione e disturbo da stress post-traumatico (PTSD). Gli scienziati intravedono inoltre potenziali applicazioni nel monitoraggio del sonno a domicilio, nella ricerca neuroscientifica e nei trattamenti personalizzati per il sonno.

Il cerotto non è ancora un rimedio pronto all’uso per il sonno

Per quanto promettenti siano i risultati iniziali, NEUSLeeP non dovrebbe essere considerato, al momento, un trattamento pronto all’uso per i disturbi del sonno. Lo studio ha coinvolto solo 28 partecipanti e l’intervento sul sonno è stato testato nell’arco di una singola notte utilizzando la stimolazione a ultrasuoni rispetto a una condizione placebo. Inoltre, non è ancora del tutto chiaro perché la stimolazione alteri il sonno REM. I ricercatori ipotizzano che l’effetto sia mediato da complesse reti cerebrali. Tuttavia, il meccanismo esatto è ancora oggetto di ulteriori indagini.

Ciononostante, lo studio dimostra che le moderne tecnologie indossabili stanno andando sempre più oltre la semplice misurazione del sonno. In futuro, potrebbero potenzialmente essere utilizzate anche per influenzare in modo specifico determinate attività cerebrali durante il sonno. Per le persone con problemi di sonno, il dispositivo non rappresenta ancora un trattamento disponibile. Per la ricerca sul sonno, tuttavia, NEUSLeeP rappresenta un nuovo approccio interessante, in particolare perché combina la misurazione e la stimolazione mirata in un unico sistema indossabile. Studi futuri dovranno ora determinare se questa innovazione tecnica possa effettivamente portare a un trattamento sicuro ed efficace per le persone affette da disturbi del sonno o da patologie di salute mentale.