Da un punto di vista strettamente neurofisiologico, il sonno e la veglia possono essere considerate come funzioni diverse, ma correlate, del Sistema Nervoso Centrale.

I sistemi che organizzano e regolano il ciclo sonno-veglia, possono essere identificati con due fondamentali processi: quello che controlla il ritmo circadiano (processo C), e quello che regola le varie fasi del sonno (processo S).

Il processo C è collegato ad un pacemaker localizzato nel nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo anteriore, che organizza i ritmi biologici circadiani, tra cui, appunto, il ciclo sonno-veglia. Tale struttura è sensibile a segnali esterni (scansione del tempo da parte del ciclo luce-buio), a fattori interni (fluttuazioni ormonali o della temperatura corporea) e a fattori genetici.

Il processo S, invece, che induce e regola il sonno, è influenzato da fattori umorali (per esempio, il fattore S, una sostanza ipnoinducente), dalla temperatura ambientale, da fattori nervosi (come stimoli condizionati e incondizionati), genetici, psicologici, ambientali e socioculturali.

Processo S e processo C, operano solitamente in modo sinergico e ciò permette al sonno ed alla veglia di manifestarsi ad intervalli prevedibili, in sincronia con il ciclo ambientale luce-oscurità. Tuttavia, i due processi possono anche operare separatamente.

I ritmi circardiani sono variazioni cicliche d’ attività biologiche che si compiono in un periodo di circa 24 ore. Tra i parametri che hanno una periodicità circardiana vi sono il metabolismo basale, la temperatura corporea, la frequenza cardiaca, molte funzioni endocrine e il ciclo sonno-veglia. La maggior parte dei comportamenti umani e dei processi fisiologici è caratterizzata da una struttura temporale sincronizzata con il ciclo giorno/notte delle 24 ore (“circadiani”: circa = quasi, dies = giorno) che rappresenta un adattamento all’alternanza luce/oscurità dei nostri ritmi biologici. I ritmi biologici sono strettamente legati allo stato di salute e di malattia, infatti, molte malattie risentono dell’influenza cronobiologia.

In condizioni normali questi ritmi sono pressoché sincronizzati (giacché la maggior parte delle funzioni vegetative segue un ciclo di circa 25 ore) ma allorquando il ciclo sonno-veglia subisce delle variazioni i vari ritmi si desincronizzano e assumono periodicità diverse (Guilleminault 1987; Bruni 2000).

Bach V., Telliez F., Leke U, Chiorri C., Libert JP. (2001) per esempio studiarono la relazione tra temperatura corporea e ciclo sonno-veglia: alcuni neonati furono osservati per un periodo in un ambiente più fresco e fu evidente che anche se l’ ambiente più fresco non danneggiava l’ omeotermia del corpo, il sonno fu alterato dato che il bisogno di mantenere la temperatura corporea era più importante.

Nella nostra società l’individuo si è adattato alle esigenze sociali assumendo un sonno monofasico e nel corso delle 24 ore il livello di vigilanza oscilla in maniera ciclica ed è correlato direttamente alla curva della temperatura corporea.

Quando la temperatura corporea si alza, l’organismo si prepara ad una fase di elevata vigilanza e di attività: quando si abbassa la vigilanza tende a diminuire e favorisce il sonno. In condizioni normali il nostro ritmo è strutturato in questo modo; una fase attiva tra le 5 e le 8 del mattino con aumento della temperatura, una fase di riposo con riduzione delle performance fisiche tra le 11 e le 14, una nuova fase di vigilanza tra le 17 e le 20, e una fase di estrema riduzione della vigilanza e dell’attività tra le 23 e le 5 del mattino.

L’andamento costante dei fenomeni biologici ciclici e dei ritmi circadiani suggerisce l’esistenza di generatori interni dell’oscillazione sonno-veglia, localizzati nel sistema nervoso centrale e sincronizzati con diversi segnali ambientali, i cosiddetti datori del tempo o zeitgebers, i più importanti dei quali sono il ritmo luce-buio (giorno-notte), i ritmi sociali e gli orari dei pasti. Tra questi fattori il ritmo luce-buio è l’elemento fondamentale per regolare il ritmo sonno-veglia sulle 24 ore. Nel bambino gli “orologi interni” che regolano il ciclo sonno-veglia si sincronizzano sia con determinati segnali interni quali la fame, l’ansia e il dolore, sia con specifici segnali ambientali, quali il ciclo giorno-notte, i cambiamenti di temperatura e di rumore dell’ambiente e i momenti predisposti all’interazione sociale (Sadeh, Anders, 1999; Anders, Goodlin-Jones, Sadeh,. 2000). Poiché il bambino piccolo dipende per la regolazione dei suoi bisogni fisiologici (fame-sazietà, sonno-veglia, stato di benessere fisico) dal caregiver, si dovrebbe sempre valutare, in presenza di disregolazioni precoci dei ritmi biologici, se i problemi del sonno nell’infanzia derivino da un’insufficiente o inadeguata regolazione reciproca tra bambino e caregiver (Sameroff, Emde 1991; Anders, Goodlin-Jones, Sadeh, 2000). Ad esempio, un’alimentazione inadeguata e non soddisfacente può essere associata a disturbi del sonno ed è possibile che l’alimentazione non congrua rifletta difficoltà nelle interazioni caregiver-bambino che, a loro volta, potrebbero influenzare la regolazione e il consolidamento dei pattern sonno-veglia (Sadeh, Anders, 1999). Inoltre, alcune caratteristiche del temperamento infantile, quali ritmicità, regolazione di stato, attività, arousal, irritabilità, capacità di calmarsi da solo, influenzano i pattern di sonno dei bambini, Alcune nostre funzioni biologiche tuttavia rimangono indipendenti dalle influenze ambientali e per spiegare questo fenomeno i ricercatori hanno ipotizzato che il nostro ritmo dipenda da due orologi biologici: un oscillatore forte (localizzato a livello della regione ventro-mediale dell’ ipotalamo), che segue un ritmo endogeno poco soggetto alle influenze ambientali da cui dipende la modulazione di alcune funzioni biologiche quali la termoregolazione, la frequenza cardiaca e respiratoria, la pressione arteriosa, la secrezione del cortisolo; e un oscillatore debole (nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo) dipendente dalle influenze esterne e sensibile agli zeitgebers, rispetto ai quali sincronizza il nostro ritmo sonno-veglia, regolando anche alcune secrezioni ormonali come quelle dell’ormone della crescita e della prolattina, dell’ormone luteinizzante e del follicolo-stimolante. L’organizzazione del comportamento in due pattern (veglia diurna e sonno notturno) dipende, quindi, dall’interazione degli zeitgebers con il nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo.

Il sistema circadiano probabilmente già attivo alla nascita, inizia a manifestarsi a 6 settimane e si stabilizza dai 3-4 mesi e nasce da quell’ interazione sincrona che si ha fra il genitore che risponde ai segnali del bambino soddisfacendone le esigenze fisiologiche ed emotive e il bambino che impara a regolare i propri ritmi sulla base delle interazione regolari e prevedibili che ha con il caregiver. Tuttavia similmente ad altri sistemi, anche quello circadiano può funzionare male. Ciò può dipendere da una predisposizione ereditaria e dalle differenze interindividuali nei parametri cronofisiologici, che determinano le cosiddette tipologie circadiane del “gufo” e dell’ “allodola” altrimenti dette “tipo mattutino” e “tipo serale”, in base al momento della giornata in cui i soggetti forniscono una migliore prestazione intellettiva e motoria. Le allodole vanno a dormire presto e si svegliano altrettanto presto, mantenendo un livello di attenzione massima nelle prime ore del mattino, mentre i gufi vanno a dormire tardi, si svegliano tardi e sono più attivi la sera. Tenere conto di queste tipologie è importante per evitare errori come mettere a letto presto un bambino “gufo” determinando probabilmente una difficoltà di inizio del sonno o definire un bambino “allodola” come un bambino con risvegli precoci.

I disordini del ritmo sonno/veglia possono essere transitori (se durano meno di 3 settimane) o persistenti (se durano più di 3 settimane). Questi disturbi dipendono da una mancata coordinazione tra il ciclo sonno/veglia dell’individuo e le esigenze della società in cui vive. La causa può essere endogena o esogena, la qualità e la quantità di sonno non è di per sé alterata, non sono necessariamente presenti difficoltà nell’inizio o mantenimento del sonno e la veglia è normale. La disfunzione può essere a livello dell’orologio ipotalamico per tumori o malformazioni, oppure ci può essere una mancata risposta agli zeitgebers, per cecità o ancora il ciclo sonno/veglia del bambino non è coordinato con quello dei genitori.

Questi disturbi infantili derivano per lo più da abitudini errate: è il caso del bambino che fa più sonnellini durante il pomeriggio o un sonnellino troppo lungo e di conseguenza va a letto più tardi la sera. Oppure è il caso in cui al bambino è permesso di guardare la televisione fino a tardi. Anche far mangiare il bambino di notte può far sì che il cibo diventi un zeitgebers.

Sindrome da fase di sonno anticipata

E’ un disordine persistente non comune nell’infanzia. Si verifica nei bambini molto piccoli e tende a scomparire con la crescita quando le attività serali, come la televisione e le interazioni familiari ritardano l’ orario di addormentamento. Il bambino si addormenta e di conseguenza si risveglia prima dell’ orario desiderabile e il risveglio precoce disturba i genitori. Per risolvere il problema occorre ricostruire i ritmi circadiani del bambino, in quanto tutte le attività del giorno sono anticipate (i sonnellini diurni, l’orario dei pasti serali ecc.). Se invece il bambino viene costretto a rimanere sveglio la sera, diviene inquieto, iperattivo e si instaurano disturbi comportamentali.

Sindrome da fase di sonno posticipata

Anche questo è un disturbo persistente e consiste in uno slittamento verso le ore notturne del normale orario d’ addormentamento.

Il bambino si addormenta tardi e si sveglia nel tardo pomeriggio. Per alcuni bambini anche ritardare occasionalmente l’ora di andare a letto può essere sufficiente a scatenare il disturbo. Questi bambini sono vivaci e attivi la sera e una volta addormentati, solitamente non si risvegliano durante la notte. Presentano una struttura del sonno normale, e il tempo totale di sonno è normale (se non viene svegliato il mattino). Talvolta può svegliarsi spontaneamente la mattina, ma in realtà non è completamente sveglio, il segnale di un completo risveglio avviene solo quando esprime, molto più tardi, il bisogno di mangiare. Il risveglio anticipato e la perdita di sonno vengono compensato con i sonnellini diurni.

Questi bambini tendono ad essere deprivati di sonno, soprattutto in età scolare quando devono essere svegliati per andare a scuola e possono essere iperattivi e aggressivi. Il trattamento consiste in un’ anticipazione lenta e progressiva della fase di sonno.

Ritmi regolari ma orari inappropriati con slittamento delle fasi

Questi disturbi circardiani sono il risultato di abitudini errate e dell’ incapacità dei genitori di regolare i ritmi del proprio bambino oppure di capirne la tipologia circadiana (gufo o allodola). Il bambino viene messo a letto troppo presto e non si addormenta prima di 1-2 ore, oppure si sveglia per 2 ore durante la notte; oppure i sonnellini diurni sono troppo lunghi e frequenti o mal distribuiti (troppo tardi/troppo presto). Il trattamento consiste nell’educare i genitori ad una corretta igiene del sonno.

Pattern irregolari del ritmo sonno/veglia

Una causa rilevante dei disturbi del sonno nei bambini è l’ irregolarità nei ritmi sonno-veglia. Perché questi si stabiliscano occorrono degli zeitgebers costanti e prevedibili che aiutino il bambino a regolarizzare i propri ritmi: gli orari dei pasti, dei sonnellini, l’ ora di andare a letto e di svegliarsi dovrebbero essere mantenuti costanti dai genitori. I bambini che vivono in famiglie nelle quali gli orari dei pasti non sono regolari e il bambino viene fatto dormire ad orari diversi durante il giorno possono trovarsi con i ritmi sonno-veglia ma anche con i ritmi biologici desincronizzati.

Questo stile di vita può essere dovuto a fattori culturali o ad una mancanza di istruzione dei genitori.

Clinicamente sono presenti difficoltà d’ addormentamento, risvegli notturni, risveglio precoce, sonnolenza diurna, disturbi comportamentali. Il sonno è frammentato in brevi periodi ma nelle 24 ore il tempo totale di sonno è normale. Occorre ristabilire orari ed abitudini più regolari e educare i genitori ad una corretta igiene del ritmo sonno-veglia.

Problemi di pacemaker circadiano

In alcuni bambini con ritardo mentale, disfunzioni o lesioni ipotalamiche e/o cecità si può instaurare un ritmo free-ruuning perché i pacemaker centrali possono non essere capaci di ricevere o di rispondere agli zeitgerbers. In questi casi è efficace l’utilizzo della melatonina poiché è molto difficile stabilire i ritmi attraverso abitudini comportamentali.