L’attività cerebrale durante il sonno differisce nei giovani con rischio genetico di disturbi psichiatrici

I modelli di attività cerebrale durante il sonno fanno luce sulla neurobiologia alla base di una condizione genetica chiamata sindrome da delezione 22q11.2 (22q11.2DS) e potrebbero essere utilizzati come biomarcatore per rilevare l’insorgenza di disturbi neuropsichiatrici nelle persone con 22q11.2DS.

La 22q11.2DS è causata da una delezione genica di circa 30 geni sul cromosoma 22 e si verifica in 1 caso su 3000 nascite. Aumenta il rischio di disabilità intellettiva, disturbo dello spettro autistico (ASD), disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD) e crisi epilettiche. È anche uno dei maggiori fattori di rischio biologico per la schizofrenia. Tuttavia, i meccanismi biologici alla base dei sintomi psichiatrici nella 22q11.2DS non sono chiari.

“Abbiamo recentemente dimostrato che la maggior parte dei giovani con 22q11.2DS presenta problemi di sonno, in particolare insonnia e frammentazione del sonno, che sono collegati a disturbi psichiatrici”, afferma la co-autrice Marianne van den Bree, professore di medicina psicologica presso l’Università di Cardiff, Regno Unito. “Tuttavia, la nostra precedente analisi si basava sui resoconti dei genitori sulla qualità del sonno dei loro figli, mentre la neurofisiologia – ciò che accade all’attività cerebrale – non è ancora stata esplorata”.

Un metodo consolidato per misurare l’attività cerebrale durante il sonno è l’elettroencefalogramma (EEG). Questo misura l’attività elettrica durante il sonno e presenta modelli chiamati fusi e oscillazioni a onde lente (SW). Queste caratteristiche sono caratteristiche del sonno NREM (non-rapid eye movement) e si pensa che favoriscano il consolidamento della memoria e lo sviluppo del cervello. “Poiché l’EEG del sonno è noto per essere alterato in molti disturbi del neurosviluppo, le proprietà e la coordinazione di queste alterazioni possono essere utilizzate come biomarcatori di disfunzioni psichiatriche”, ha spiegato l’autore principale Nick Donnelly, docente di psichiatria generale degli adulti presso l’Università di Bristol, Regno Unito.

Per esplorare questo aspetto nel 22q11.2DS, il team ha registrato l’EEG del sonno per una notte in 28 giovani di età compresa tra i 6 e i 20 anni con la delezione cromosomica e in 17 fratelli non affetti, reclutati nell’ambito dello studio ECHO (Experiences of Children with copy number variants) dell’Università di Cardiff, guidato dal Prof. van den Bree. Hanno misurato le correlazioni tra i modelli EEG del sonno e i sintomi psichiatrici, nonché le prestazioni in un test di richiamo la mattina successiva.

Hanno scoperto che il gruppo con 22q11.2DS presentava alterazioni significative nei modelli di sonno, tra cui una proporzione maggiore di sonno N3 NREM (sonno a onde lente) e proporzioni inferiori di sonno N1 (il primo e più leggero stadio del sonno) e di sonno a movimento rapido degli occhi (REM), rispetto ai loro fratelli. I portatori della delezione cromosomica presentavano anche una maggiore potenza EEG sia per le oscillazioni a onde lente che per i fusi. Nel gruppo 22q112.DS si è registrato anche un aumento della frequenza e della densità dei modelli di fuso e un più forte accoppiamento tra i fusi e le caratteristiche EEG a onde lente. Questi cambiamenti possono riflettere alterazioni nelle connessioni all’interno e tra le aree del cervello che generano queste oscillazioni, la corteccia e il talamo.

I partecipanti hanno anche preso parte a un compito di localizzazione di oggetti 2D prima di dormire, in cui dovevano ricordare dove si trovavano le carte corrispondenti su uno schermo. Al mattino sono stati sottoposti a un nuovo test sullo stesso compito e il team ha scoperto che nei soggetti con 22q11.2DS, ampiezze più elevate di fuso e SW erano associate a una minore accuratezza. Al contrario, nei partecipanti senza la delezione cromosomica, ampiezze più elevate erano collegate a una maggiore accuratezza nel test di richiamo mattutino.

Infine, il team ha stimato l’impatto delle differenze nei modelli di sonno sui sintomi psichiatrici nei due gruppi utilizzando un metodo statistico chiamato mediazione. Hanno calcolato l’effetto totale del genotipo sulle misure psichiatriche e sul QI, l’effetto indiretto (mediato) delle misure EEG e quindi la percentuale dell’effetto totale che può essere mediata dai modelli EEG. Hanno scoperto che gli effetti sull’ansia, sull’ADHD e sull’ASD determinati dalla delezione 22q11.2 erano parzialmente mediati dalle differenze EEG del sonno.

“I nostri risultati EEG suggeriscono un quadro complesso della neurofisiologia del sonno nella 22q11.2DS ed evidenziano differenze che potrebbero servire come potenziali biomarcatori per le sindromi del neurosviluppo associate alla 22q11.2DS”, ha concluso l’autore co-senior Matt Jones, Professorial Research Fellow in Neuroscienze, Università di Bristol, Regno Unito. “Ulteriori studi dovranno ora chiarire la relazione tra i sintomi psichiatrici, le misure EEG del sonno e lo sviluppo neurologico, con l’obiettivo di individuare i marcatori della disfunzione del circuito cerebrale che potrebbero informare i medici su quali siano i pazienti più a rischio e supportare le decisioni terapeutiche”.