Ritmi biologici: i ritmi ultradiani regolano il nostro cervello.

Qualsiasi cosa noi osserviamo, è sottoposta a mutazioni che si ripetono con processi ciclici. Il giorno e la notte, le stagioni, le maree e tutte le altre manifestazioni non sono che degli esempi di questi ritmi e della loro successione.

La struttura dei ritmi fisiologici dell'uomo, non sono che ulteriori esempi di questi processi. Così come alla notte segue il giorno, come al sonno segue il risveglio, alla fase di ricettività dei cicli bioritmici segue una fase di attività: in perfetta alternanza.

La cronobiologia è la scienza che studia i ritmi biologici, cioè le fluttuazioni periodiche di funzioni e parametri biologici degli organismi viventi.

A regolare in modo così preciso l'orologio del corpo provvede una speciale parte del nostro cervello denominata ipotalamo.

Questo timer interno interagisce con segnali di riferimento esterni.

Molti ritmi biologici sono collegati sia al movimento di rotazione della Terra (ritmi circadiani), sia al movimento della luna intorno alla Terra (ritmi infradiani), sia al movimento di rotazione della terra intorno al sole (ritmi circannuali).

Le nostre reazioni biologiche sono regolate da milioni di anni da questi ritmi e da questi orologi speciali, che seguono gli eventi ciclici della vita, del nostro pianeta e del sole. Tutti i ritmi sono una proprietà fondamentale della materia vivente. Si osservano non solamente negli organismi altamente specializzati, ma si possono trovare persino a livello cellulare e molecolare.

Il ritmo infradiano è quello più lungo di un giorno, precisamente di 28 ore ("infra" si riferisce a una periodicità che supera il tempo del giorno). Vi sono diversi cicli di questo tipo che prendono nomi differenti a seconda della loro durata, ma per semplicità li raggrupperemo tutti sotto questa denominazione comune.

Ciclo infradiano è quello annuale del succedersi delle stagioni, delle migrazioni degli animali, dei cicli di marea.

Il ritmo infradiano individuale più conosciuto è il ritmo del ciclo mestruale nella donna più o meno ogni 28 giorni.

E' noto che il ciclo annuale influisce sullo stato d'animo e sulla condizione fisica di molte persone: influisce sulla produzione di ormoni corticosteroidi il cui picco è elevato in autunno-inverno e il minimo in primavera.

Ben conosciuta è anche l'influenza del ciclo ormonale femminile sullo stato psicofisico della donna.

La notevole influenza di questi ritmi mensili sul funzionamento mentale e fisico è ben documentata. Di solito quando il livello degli estrogeni raggiunge il culmine mensile, poco prima dell'ovulazione, e nei dieci giorni che precedono l'inizio delle mestruazioni, le donne funzionano meglio a livello verbale e motorio, meno in termini di orientamento spaziale. Quando il livello degli estrogeni diminuisce, il modello si inverte.

Non altrettanto noto è il fatto che anche gli uomini reagiscono a ritmi mensili: studi condotti inizialmente presso la Univesity of Minnesota Medical School e la University of Pensylvania mettono in evidenza come anche negli individui di sesso maschile esista un ciclo regolare mensile che condiziona i livelli energetici e l'umore.

Le funzioni che seguono il ritmo giornaliero (circadiano) sono numerosissime: il succedersi di sonno e veglia, la temperatura corporea (che ha il massimo alle quattro del pomeriggio ed il minimo alle sei del mattino), la pressione del sangue, la distribuzione di cellule nei liquidi corporei, la funzione respiratoria e molte attività delle ghiandole surrenali e di altri ormoni.

Anche il nostro cervello segue i suoi ritmi di attività e di riposo: ogni 90-120 minuti le funzioni cerebrali presentano i loro naturali massimi e minimi ed il corpo segue questi ritmi che sono detti ultradiani. le funzioni cerebrali diminuiscono per 20 minuti almeno e l'efficenza mentale aumenta e diminuisce a seconda dei ritmi; sarà perciò utile concedere un intervallo di 20 minuti per ottenere una migliore funzionalità cerenrale.

Le capacità psico-attitudinali come l'attenzione, la capacità cognitiva, la destrezza manuale e la coordinazione neuromuscolare presentano il minimo nelle prime ore del mattino, ed il massimo nelle ore pomeridiane.

Il termine ultradiano indica il ritmo che si svolge ciclicamente più volte al giorno, e che sono misurati in termini di ore, minuti e persino secondi.

Per esempio il cuore pulsa secondo un ritmo ultradiano di circa 86.000 volte al giorno. Inspiriamo ed espiriamo circa 22.000 volte al giorno. Il ciclo REM dra 90 minuti, quello di produzione dell'ormone della crescita di 3 ore.

Un ritmo ultradiano che ci interessa particolarmente è quello che regola l'attività e il recupero di mente e corpo, dalle 12 alle 16 volte al giorno può venire chiamato ciclo fondamentale di attività-riposo (ipotesi BRAC: basic rest activity cycle)

          

Pertanto, le nostre reazioni biologiche sono regolate da milioni di anni da questi ritmi e da questi orologi speciali, che seguono gli eventi ritmati della vita, del nostro pianeta e del sole. Tutti i ritmi sono una proprietà fondamentale della materia vivente. Si osservano non solamente negli organismi altamente specializzati, ma si possono trovare persino a livello cellulare e molecolare.

Alberto Oliverio, uno dei maggiori studiosi in campo mondiale di cronobiologia, così puntualizza, nella sua prefazione a "Orologi biologici", a proposito delle ricerche e scoperte in questo campo così vasto, affascinante ed in parte ancora oscuro della scienza umana e biologica:

"Numerosi fenomeni biologici hanno un andamento ritmico: queste fluttuazioni cicliche possono essere sincronizzate da fattori ambientali come il ciclo giorno-notte, il ciclo lunare o l'alternarsi delle stagioni oppure possono essere regolate autonomamente da quelli che sono stati definiti orologi biologici, complessi meccanismi che influenzano in maniera ciclica numerose attività dell'organismo, secondo un ritmo interno, indipendente dai fattori esterni.

Per molto tempo gli orologi biologici dei vegetali o degli animali sono stati semplicemente descritti dai botanici o dagli zoologi in termini di meccanismi insondabili e meravigliosi: negli ultimi decenni, invece, lo studio degli orologi biologici ha costituito un importante capitolo delle scienze biologiche; si tratta di ricerche che spaziano dalla genetica alla neurofisiologia, dall'etologia e l'ecologia alla biochimica.

L'analisi dei ritmi biologici costituisce, infatti, un campo multidisciplinare della biologia in cui si è passati da aspetti prevalentemente descrittivi a ricerche analitiche che hanno permesso di chiarire i meccanismi di regolazione genica, la sede cerebrale di alcuni orologi biologici negli uccelli e nei mammiferi, le caratteristiche neurobiologiche dei centri nervosi responsabili di queste attività.

Il problema degli orologi biologici non riguarda però soltanto gli invertebrati o i mammiferi inferiori ma l'uomo stesso: le ricerche sull'uomo, centrate inizialmente sui meccanismi del sonno e delle alternanze sonno-veglia, si sono sviluppate verso diversi aspetti fisiologici, clinici e comportamentali.

È stato così osservato che molte attività fisiologiche umane - dalla secrezione di ormoni alla mitosi cellulare - sono organizzate in maniera ritmica, con periodo che si avvicina alle 24 ore.

Le ricerche sull'uomo hanno notevoli implicazioni cliniche in quanto indicano come la sensibilità ad alcuni farmaci sia diversa durante il giorno o la notte o come alcune prestazioni psicofisiche varino nell'arco della giornata, così come alcuni stati umorali presentino un andamento ciclico con " alti " e " bassi " di notevole entità.

Queste ricerche - che nulla hanno a che vedere con i fantasiosi bioritmi elaborati a partire dalla data di nascita - hanno anche importanti implicazioni per la medicina e l'igiene del lavoro; esse indicano anche che la macchina umana, benché dotata di una notevole plasticità ed adattabilità all'ambiente, ha pur sempre dei limiti che non è possibile sorpassare se non a prezzo di vere e proprie patologie.

Quest'ultimo punto, indicatoci dalla cronobiologia umana, va oltre il significato contingente dei ritmi nell'uomo e sottolinea che non è possibile ignorare la nostra natura biologica e logorare troppo la macchina umana se non a prezzo di malattie e disagi psicologici ".

La presentazione di Oliverio serve anche ad introdurre qualche nota sui ritmi biologici o stimoli ciclici.

Cosa si intende per sincronizzatore biologico? Un sincronizzatore biologico è ogni fattore ambientale che presenta variazioni cicliche capaci di modificare uno o più parametri che contribuiscono a caratterizzare un bioritmo. Abbiamo così un tempo circadiano umorale, cellulare e nervoso, completamente diverso dal tempo ambientale. Gli "oscillatori endogeni" più studiati ed importanti per l'organismo umano ed i vertebrati sono la retina, il complesso pineale (occhio/organo parietale) ed i nuclei soprachiasmatici dell'ipotalamo.

Per quanto riguarda la classificazione dei ritmi di particolare interesse è quella elaborata da Oliverio:

Ritmi ultradiani = meno di venti ore

Battito cardiaco con pacemaker dominante nel nodo senoatriale - Temperatura

Ritmi circadiani = venti +/- quattro ore

ritmo sonno-veglia, temperatura corporea, pressione arteriosa, attività surrenalica, ACTH, divisione cellulare, attività ipofisaria ed epifisaria (sintesi melatonina)

Ritmi diani = ventiquattro +- 2 ore

Esperimenti, reazioni e comportamenti. Se un ratto sincronizzato in precedenza sul ritmo delle 24 ore giornaliere, è tenuto o sempre alla luce o sempre al buio, svilupperà un ritmo sonno-veglia di ventiquattro ore e sedici minuti, con variazioni di uno o due minuti al massimo. A questo ritmo è stato assegnato il nome di Free running, ossia a decorso libero che persisterà con precisione notevole anche per parecchi mesi.

Ritmi infradiani = più di 28 ore

ciclo della formica nomade legionaria sudamericana, dal nome Egiton, che presenta un periodo nomade di 17 giorni ed un periodo sedentario di 20 giorni.

Ritmi circaseptani = 7 +/- 3 giorni

alcuni ormoni

Ritmi circadiseptani = 14 +- 3 giorni

alcune variabili urinarie

Ritmi circavigintani = 21 +- 3 giorni

alcune variabili urinarie

Ritmi circatrigintani = 30 +- 5 giorni

ciclo mestruale e ormoni della riproduzione

Ritmi circannuali = 12 +- 2 mesi

produzione di ormoni corticosteroidi con picco elevato in autunno-inverno e minimo in primavera.

Il Pacemaker che regola tutto questo, si trova molto probabilmente nel nucleo soprachiasmatico dell'ipotalamo e nei centri diencefalici preposti al controllo di attività ricorrenti ed indispensabili alla produzione di riserve energetiche. I più importanti tra tutti i ritmi sono quelli che regolano il sonno-veglia, la fame. la sete e la temperatura del corpo.