Da sveglio la corteccia è mantenuta in uno stato attivo da influenze ascendenti eccitatorie, prevalentemente dell'ipotalamo posteriore, proencefalo basale, talamo aspecifico e nuclei monoaminergici del tronco cerebrale, tutte che ricevono gli input del risveglio dall‟attivazione del sistema reticolare ascendente della formazione reticolare pontina e mesencefalica. Le lesioni del ponte rostrale o del core mesencefalico reticolare risultano, con sequenzialmente, in una perdita prolungata di veglia e di comportamento cosciente, anche quando la corteccia sensoriale e lo input dai sistemi visivi e olfattivi sono intatti. Lo stesso vale se le lesioni interessano l'ipotalamo posteriore, le quali, sia negli animali sia nell‟uomo, producono uno stato prolungato di aresponsività. La formazione reticolare, com‟è noto, è filogeneticamente antica e comprende nuclei che ricevono input dai sistemi sensoriali, sia esterni sia interni. Questi nuclei comunicano rostralmente, in un modello di sovrapposizione, con l'ipotalamo, il talamo, il proencefalo basale e la corteccia cerebrale.
Le vie, coinvolte nel mantenimento dello stato di veglia, sono prevalentemente eccitatorie. Le vie ascendenti dell‟eccitazione cerebrale comprendono i neuroni del glutammato della formazione reticolare, i noradrenalinici del locus coeruleus, i serotoninergici del rafe mesencefalico, i colinergici acetilcolinici dei nuclei pontini e i dopaminergici della complessa area della sostanza tegmentale nigra-ventrale. Tutti questi gruppi neuronali proiettano l‟eccitazione alle aree del prosencefalo basale e del diencefalo, mentre quelli monoaminici del tronco cerebrale, del locus coeruleus, del rafe mesencefalico e dell‟area tegmentale della sostanza nigra ventrale, la proiettano direttamente al proencefalo limbico e alla corteccia cerebrale. La principale via del prosencefalo basale è costituita dai neuroni colinergici del nucleo basale, che proiettano l‟eccitazione sull‟intera corteccia. Anche i neuroni di glutammato dei nuclei intralaminari della linea mediana-talamica partecipano al risveglio e al mantenimento del comportamento di veglia. Un gruppo importante di queste proiezioni, dirette dall‟ipotalamo alla corteccia cerebrale, individuati da Saper C.B. nel nucleo tuberomammillare, produce l'istamina (Prog Brain Res. 2000;126:39-48). In via collaterale, il gruppo di Abrahamson E.E. ha scoperto un insieme interessante di neuroni dell'ipotalamo posteriore che partecipano, anch‟essi, ai meccanismi di eccitazione (Neuroreport. 2001;12:435-440) nella zona adiacente perifornicale e posteriore dell'ipotalamo. Essi producono glutammato e ipocretina, proiettando l‟eccitazione sia alle aree corticali sia a quelle sottocorticali con un ruolo importante nella regolazione comportamentale. A riprova dell‟importanza di questi gruppi diencefalici nell‟eccitazione e nel mantenimento dello stato di veglia, si deve riportare che la degenerazione patologica dei neuroni dell'ipotalamo posteriore ipocretinici e delle loro proiezioni determina la narcolessia. Il comportamento tipico dell‟uomo è di svegliarsi la mattina, dopo circa otto ore di sonno, e di rimanere attivo per circa 16 ore, secondo una ripetizione periodica di un ritmo biologico di 24 ore, per l‟appunto circadiano, generato da un orologio intrinseco con un meccanismo molecolare unico, regolato geneticamente. Come già precisato, anche se è provato che il sonno è un comportamento necessario, la sua funzione non è ancora chiaramente delucidata, pur essendo convinti che, almeno in parte, costituisca un processo di riparazione. Nello stato di veglia per tutta la giornata, si avverte una propensione crescente a dormire, che si esprime come stanchezza o sonnolenza, condizioni che rappresentano la conseguenza della pulsione del sonno omeostatico. Quest‟ultimo si contrappone all‟impulso circadiano di veglia e inizia a comporsi la mattina, con il tempo del risveglio, per continuare a crescere per tutta la giornata, venendo contrastato dall‟output in aumento del pacemaker circadiano, il nucleo soprachiasmatico (SCN) dell'ipotalamo, che promuove l'eccitazione. Mentre l‟unità omeostatica cresce nella tarda giornata, la produzione dello SCN aumenta e mantiene, così, lo stato di veglia, ma, avvicinandosi il tempo del sonno, si riduce l‟output circadiano, permettendo all‟impulso omeostatico di indurre l'insorgenza del sonno.
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