Il sonno: teoria, funzione e fisiologia

Editrice principaleWanda van Niekerk

Contributori principaliWanda van Niekerk, Lucinda Hampton, Kim Jackson, Admin e Tarina van der Stockt

Introduzione(edit | edit source)

Il sonno è una parte importante della nostra routine quotidiana. Si stima che trascorriamo circa 1/3 del nostro tempo dormendo.

  • Un sonno di qualità è importante per la salute quanto un’alimentazione corretta e l’attività fisica.
  • Il sonno è importante per molte funzioni cerebrali, abbiamo bisogno di dormire per imparare in modo efficace ed è stato dimostrato che la mancanza di sonno influisce negativamente sui nostri livelli di concentrazione.
  • È inoltre dimostrato che il sonno influisce su quasi tutti i tessuti e i sistemi dell’organismo e che una carenza cronica di sonno può aumentare il rischio di malattie non trasmissibilicome ipertensione, diabete, malattie cardiovascolari e obesità.

Il sonno è fondamentale per la salute!

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Cos’è il sonno?( modifica | modifica fonte )

Il sonno può essere definito come “uno stato attivo di incoscienza prodotto dal corpo, in cui il cervello si trova in un relativo stato di riposo ed è reattivo principalmente agli stimoli interni”.(2) Il sonno è caratterizzato da:

  • bassi livelli di attività fisica
  • ridotta consapevolezza sensoriale

Il sonno è regolato anche dal ritmo circadiano e da meccanismi omeostatici. Inoltre, alcuni schemi di attività cerebrale e le diverse fasi del sonno possono essere visualizzati con l’elettroencefalogramma (EEG).

Diverse aree cerebrali lavorano insieme per controllare i cicli sonno-veglia. Alcune di queste aree includono:

  • Talamo
  • Ipotalamo – contiene il nucleo soprachiasmatico (SCN) – l’orologio biologico dell’organismo e, insieme al talamo, regola il sonno a onde lente(3)
  • Pons – importante nella regolazione dei movimenti oculari rapidi (REM) del sonno

Durante il sonno, diverse ghiandole endocrine secernono e regolano ormoni quali:

  • Melatonina – coinvolta nella regolazione dei ritmi biologici e del sistema immunitario(4)
  • Ormone follicolo-stimolante (FSH) – secreto dalla ghiandola pituitaria e fondamentale per la regolazione del sistema riproduttivo(5)
  • Ormone luteinizzante (LH) – secreto dalla ghiandola pituitaria e fondamentale per la regolazione del sistema riproduttivo(5)
  • Ormone della crescita – secreto dall’ipofisi, ha un ruolo nella crescita e nella maturazione fisica(6)

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Storia della scienza del sonno( modifica | fonte edit )

La scienza del sonno ha fatto molta strada ed è cambiata in modo significativo nel corso degli anni. Inizialmente, il sonno era considerato un’esperienza di pre-morte.

  • Aristotele studiò il concetto di sonno e ne scrisse in “Sul sonno e la sonnolenza”. Aristotele riteneva che l’addormentamento comportasse la digestione di particelle di cibo. Queste particelle di cibo creavano poi dei vapori che salivano dallo stomaco e si accumulavano nel cervello. Questi vapori portavano all’inizio del sonno.
  • Altre scuole di pensiero del XVIII e XIX secolo sostenevano che il sonno fosse il risultato di una mancanza di apporto di sangue al cervello o il contrario e che il sonno fosse causato da un eccesso di sangue nel cervello.(8)

Il sonno inizialmente era considerato anche uno stato passivo, ma la creazione dell’elettroencefalogramma (EEG) da parte di Hans Berger alla fine degli anni ’20 ha dimostrato il contrario.(9)

  • L’EEG consente di misurare oggettivamente l’attività cerebrale durante il sonno e ha dimostrato che esistono diversi schemi di attività cerebrale durante i periodi di sonno e di veglia.(10)
  • La nozione di sonno come stato passivo è stata quindi ignorata.
  • L’EEG mostra anche chiaramente che la mente rimane attiva durante il sonno e che durante alcune fasi del sonno i livelli di attività aumentano.

Concetti sul sonno( modifica | modifica fonte )

Sonnolenza – “propensione al sonno, difficoltà a mantenersi svegli, essere assonnati, sonnolenti” o “sonnolenza, propensione al sonno e diminuzione della vigilanza”(11)

  • Le sensazioni soggettive del sonno possono includere:
    • difficoltà a tenere gli occhi aperti
    • tendenza a rimanere a riposo
    • essere più lenti

Fatica – “senso opprimente di stanchezza, mancanza di energia e sensazione di esaurimento, associato a una compromissione del funzionamento fisico e/o cognitivo”.

  • La fatica è associata allo sforzo fisico e mentale e all’incapacità di continuare a svolgere un compito.(11)

La fatica fisica è un fenomeno fisiologico, caratterizzato dal “tempo sul compito” (cioè il tempo trascorso a svolgere un compito specifico a casa o al lavoro).

  • La fatica fisica è anche associata a una diminuzione delle prestazioni in un compito specifico e spesso viene alleviata cambiando il compito.(8)

La fatica mentale è strettamente legata a un riposo sufficiente – questo include il sonno, ma non solo, anche solo il riposarsi un po’ o il fare una pausa da un compito specifico.(8)

  • La teoria del carico cognitivo si riferisce alla quantità di informazioni che la memoria di lavoro può contenere contemporaneamente. La memoria di lavoro ha una capacità limitata. La teoria del carico cognitivo è quindi l’idea che non si stia lavorando oltre la propria capacità del carico di lavoro cognitivo e che quindi si stia lavorando entro una capacità sufficientemente stimolante da non annoiare.(12)

Stanchezza – si riferisce alla mancanza di energia e di iniziativa e può essere migliorata, ad esempio, con il riposo e un’adeguata alimentazione.(8)

Regolazione del sonno( modifica | fonte edit )

Il sonno è regolato da due sistemi, il ritmo circadiano e l’omeostasi sonno/veglia.

  1. Il ritmo circadiano sincronizza i ritmi biologici, compreso il sonno, su un ciclo di 24 ore.
  2. L’omeostasi sonno/veglia descrive l’impulso neurofisiologico interno del corpo verso il sonno o la veglia.(13)

L’omeostasi si riferisce a principi di equilibrio e l’organismo è spinto verso un equilibrio tra sonno e veglia, ossia un impulso neurofisiologico al sonno è evidente dopo lunghi periodi di veglia e c’è un impulso neurofisiologico alla veglia dopo lunghi periodi di sonno.

Funzione del sonno( modifica | modifica sorgente )

Sono state proposte diverse teorie per spiegare la funzione del sonno e perché è necessario. Queste teorie includono la teoria riparativa del sonno, la teoria cognitiva del sonno, la teoria della conservazione dell’energia del sonno e la teoria adattativa del sonno.

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Teoria riparativa( modifica | fonte edit )

Questa teoria sostiene l’idea che il sonno sia necessario per rivitalizzare e ripristinare i processi fisiologici che aiutano a ringiovanire il corpo e la mente. Secondo questa teoria, si ipotizza che il sonno NREM sia importante per il ripristino delle funzioni fisiologiche e che il sonno REM sia importante per il ripristino delle funzioni mentali.(15)

I risultati di molte funzioni biologiche che si verificano principalmente durante il sonno supportano la teoria riparativa del sonno. Alcune di queste funzioni includono:

  • Riparazione muscolare
  • Riparazione cellulare
  • Crescita dei tessuti
  • Sintesi proteica
  • Rilascio di molti ormoni importanti per la crescita

Il sonno permette quindi all’organismo di riparare e ricaricare diversi componenti cellulari necessari per le funzioni fisiologiche e che si esauriscono durante il giorno. Ciò supporta il concetto di consentire ai nostri pazienti di riposare a sufficienza dopo gli interventi chirurgici, al fine di promuovere processi di recupero efficienti.

Teoria delle funzioni cognitive( modifica | fonte edit )

Il sonno è importante per le funzioni cognitive e la formazione della memoria. Studi sulla privazione del sonno mostrano disturbi della cognizione e deficit della memoria.(16) Questi disturbi portano a(16):

  • Compromissione della capacità di mantenere l’attenzione
  • Compromissione dei processi decisionali
  • Difficoltà a richiamare i ricordi a lungo termine

Questi tipi di disturbi sono anche correlati positivamente alla quantità di privazione del sonno e le compromissioni diventano più gravi con l’aumentare del tempo di privazione del sonno.(16)

È stato anche dimostrato che il sonno a onde lente (NREM N3) dopo l’apprendimento di un nuovo compito ha la capacità di migliorare le prestazioni risultanti in quel compito. Stickgold (2005) ha anche dimostrato che il sonno a onde lente è fondamentale per una formazione efficace della memoria.(17) Non è quindi una buona idea stare svegli tutta la notte a studiare per un esame, perché potrebbe non essere efficace e potrebbe essere addirittura controproducente.

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Teoria della conservazione dell’energia( modifica | fonte edit )

Il sonno è stato chiamato in causa come mezzo di conservazione dell’energia. La teoria della conservazione dell’energia suggerisce che la funzione principale del sonno è quella di ridurre la domanda di energia durante una parte del giorno e della notte. A sostegno di questa teoria c’è il fatto che durante il sonno il metabolismo dell’organismo diminuisce fino al 10%. La temperatura corporea e il fabbisogno calorico si abbassano durante il sonno e aumentano al risveglio, anche questo a sostegno dell’ipotesi che il sonno svolga un ruolo importante nella conservazione delle risorse energetiche.(19)

Teoria adattativa( modifica | fonte edit )

La teoria adattativa viene anche chiamata teoria evolutiva del sonno o teoria dell’inattività. È una delle prime teorie che spiegano la funzione del sonno. Questa teoria suggerisce che il sonno è un comportamento che aumenta la nostra sopravvivenza complessiva. È stato ipotizzato che gli esseri umani si siano evoluti più velocemente rispetto alle altre specie grazie alla nostra attenzione al riposo.

  • Questa teoria suggerisce che tutte le specie si sono adattate a dormire durante i periodi di tempo in cui la veglia le mette più a rischio di pericolo, ad esempio che il sonno è un comportamento adattivo per tenerci lontani dalla notte e dall’oscurità, quando le specie predatrici godono di un vantaggio nella visione e nella furtività.(15)
  • Come la fame e la sete, la sonnolenza potrebbe rappresentare un bisogno fisiologico sottostante che viene soddisfatto solo dal sonno ed è parte integrante della sopravvivenza degli individui.(8)

Fisiologia del sonno( modifica | fonte edit )

Valutazione del sonno( modifica | fonte di modifica )

Metodi di assistenza medica( modifica | fonte edit )

Nei laboratori del sonno si possono utilizzare diversi studi per valutare il sonno. I vantaggi di questi metodi includono:

  • L’uso di tecnologie avanzate (non possono essere utilizzate a casa)
  • Metodi precisi e discreti – possono distinguere le diverse fasi del sonno
  • Gold standard per la valutazione del sonno

Gli svantaggi sono:

  • Metodi costosi
  • Metodi che richiedono tempo
  • Necessità di assistenza professionale
  • Possono essere effettuati solo per un breve periodo di tempo (uno o due giorni)
  • Un altro importante svantaggio funzionale è che la valutazione in un laboratorio del sonno non viene effettuata nel contesto abituale del paziente a casa, quindi non misura realmente una situazione di sonno normale.

Polisonnografia (PSG): procedura medica composta da diversi test concomitanti ma indipendenti che monitorano diverse funzioni corporee durante il sonno e che vengono registrate per il loro successivo studio utilizzando canali diversi(20)

I test e le informazioni raccolte in una polisonnografia possono includere(20):

  • Elettroencefalogramma (EEG) – misura e registra l’attività delle onde cerebrali – usato per identificare le fasi del sonno e rilevare l’attività convulsiva
  • Elettrooculogramma (EOG) – registra i movimenti oculari. Importante per identificare le diverse fasi del sonno, in particolare la fase REM
  • Elettromiogramma (EMG) – registra l’attività muscolare, come il digrignamento dei denti, le contrazioni del viso e i movimenti degli arti. L’EMG del mento è necessario per differenziare la fase REM dalla veglia e l’EMG degli arti identifica i movimenti periodici degli arti durante il sonno (PLMS)
  • Elettrocardiogramma (ECG) – frequenza e ritmo cardiaco
  • Pulsossimetria – saturazione di ossigeno (SaO2)
  • Monitoraggio respiratorio – sforzo respiratorio
  • Capnografia – misura e visualizza le concentrazioni di CO2 inspirata ed espirata all’apertura delle vie aeree
  • Monitoraggi transcutanei – diffusione di O2 e CO2 attraverso la pelle
  • Microfono – registra il volume e il tipo di russamento
  • Videocamera – ottima per identificare i movimenti e la posizione del corpo
  • Termometro – temperatura corporea e variazioni
  • Light Intensity Tolerance Test – studia l’influenza dell’intensità luminosa sul sonno
  • Test esofagei
  • Sensore di flusso d’aria nasale e orale – registra il flusso d’aria e la frequenza respiratoria
  • Monitoraggio della pressione sanguigna – misura la pressione sanguigna e le sue variazioni

L’elenco di cui sopra è un elenco esaustivo di test che possono essere utilizzati; in genere, solo alcuni test specifici vengono selezionati per ogni caso specifico. L’EEG, l’EOG e l’EMG, tuttavia, sono le misure di outcome principali.

Altri test di assistenza medica includono(20):

  • Test di latenza multipla del sonno (MLST)
  • Test di mantenimento della veglia (MWT)
  • Test di titolazione CPAP (CTT)
  • Home Sleep Test (HTS)

Metodi di autovalutazione( modifica | modifica fonte )

  • Questionari sul sonno(20)
  • Diari del sonno
  • Dispositivi hardware come le app per il rilevamento del sonno

Fasi del sonno( modifica | modifica fonte )

Grafico che mostra il passaggio attraverso le quattro fasi principali del sonno nel corso di una notte. Le parti segnate in rosso indicano il sonno REM

Il sonno può essere suddiviso in due stati o tipi di sonno e vi è una rotazione sequenziale tra questi due stati di sonno diverse volte (da 5 a 6 volte) durante una notte. Queste rotazioni sono generalmente comprese tra 90 e 100 minuti per ciclo. Le due fasi principali del sonno sono:

  • Il sonno con movimenti oculari rapidi (Rapid Eye Movement, REM)
  • Sonno con movimenti oculari non rapidi (Non-Rapid Eye Movement, NREM)

Le fasi REM, sempre più lunghe e profonde, si verificano generalmente nell’ultima parte del ciclo del sonno.

  • Non esiste una divisione in fasi del sonno REM
  • Il sonno NREM è composto da tre o quattro suddivisioni principali.
    • Rechtschaffen e Kales hanno pubblicato criteri standardizzati per la stadiazione del sonno nel 1968.(21)
    • L’American Academy of Sleep Medicine ha rivisto questi criteri e ha pubblicato la versione rivisitata nel 2007.(22)
    • Cambiamento principale: combinazione delle fasi 3 e 4 in un unico stadio, definito ora come sonno a onde lente o sonno profondo (ai fini di questa pagina, si farà riferimento alla classificazione dell’American Academy of Sleep).

La polisonnografia viene utilizzata per identificare e classificare i diversi stati del sonno.(23)

  • Il sonno con movimenti oculari non rapidi (NREM) è suddiviso in tre stadi (N1, N2 e N3) di profondità del sonno crescente.(2)(24)

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Fase 1 del sonno NREM (N1)( modifica | modifica fonte )

  • Fase di transizione tra la veglia e il sonno (il periodo durante il quale ci si addormenta)
  • Fase superficiale del sonno
  • Riduzione della frequenza respiratoria
  • Riduzione del battito cardiaco
  • Attività delle onde cerebrali (EEG)(23)
    • Associata alle onde alfa e theta
    • All’inizio della fase N1 – onde alfa, schemi di attività elettrica a bassa frequenza (8-13 Hz) e grande ampiezza (onde) che diventano sincronizzati
    • Questo schema di attività delle onde cerebrali è simile a quello di una persona molto rilassata, ma sveglia
    • Più avanti nella fase N1 – aumento dell’attività delle onde theta
    • Onde theta – onde cerebrali di frequenza più bassa (4-7 Hz) e ampiezza maggiore
  • Facile risvegliare qualcuno dalla fase 1
  • Dura circa 5-10 minuti

Fase 2 del sonno NREM (N2)( modifica | modifica fonte )

  • Il corpo entra in uno stato di rilassamento profondo
  • Inizio del sonno
  • Calo della temperatura corporea
  • La frequenza cardiaca rallenta
  • Il cervello produce i fusi del sonno
  • Le persone sono meno consapevoli di ciò che le circonda
  • Dura circa 20 minuti
  • Attività delle onde cerebrali(23)
    • Le onde theta sono ancora dominanti, ma interrotte dai fusi del sonno (rapide scariche di onde cerebrali a frequenza più elevata – queste potrebbero essere importanti per l’apprendimento e la memoria)
    • Anche i complessi K sono presenti in questa fase (schema di attività cerebrale ad ampiezza molto elevata che potrebbe verificarsi in risposta a stimoli ambientali – potrebbe servire come ponte verso livelli più elevati di eccitazione in risposta a ciò che accade nel nostro ambiente)
    • I fusi del sonno e i complessi K aiutano a distinguere tra NREM N1 e N2.

Fase 3 del sonno NREM (N3)( modifica | modifica fonte )

Combinazione rivisitata delle precedenti fasi 3 e 4 secondo Rechtschaffen e Kales(22), conosciuto anche come sonno a onde lente (SWS)

  • I muscoli si rilassano
  • La pressione sanguigna si abbassa
  • La frequenza respiratoria si riduce
  • Si ha il sonno più profondo
  • Le persone sono meno reattive
  • I rumori e le attività nell’ambiente circostante potrebbero non generare una risposta
  • Periodo di transizione tra sonno leggero e sonno molto profondo
  • Dura circa 20-40 minuti(26)
  • Onde cerebrali (23) – onde delta a bassa frequenza (fino a 4 Hz) e grande ampiezza

Sonno REM( modifica | modifica fonte )

  • Gli occhi si muovono rapidamente sotto le palpebre chiuse
  • Il cervello diventa più attivo
  • EEG a bassa ampiezza e frequenza mista (simile a un modello di veglia)
  • Attività EEG desincronizzata
  • Il corpo si rilassa e si immobilizza
  • Atonia o paralisi muscolare
  • Si sogna
  • Detto anche sonno paradossale, perché mentre il cervello e gli altri sistemi corporei diventano più attivi, i muscoli sono più rilassati(27).

Anatomia del sonno( modifica | fonte edit )

Il cervello 1.png

Le strutture cerebrali coinvolte nel sonno comprendono(28)(24):

  • Ipotalamo
    • Una piccola struttura in profondità all’interno del cervello
    • Contiene gruppi di cellule nervose che agiscono come centri di controllo del sonno e dell’eccitazione
  • Nucleo soprachiasmatico
    • Si trova all’interno dell’ipotalamo
    • Gruppi di migliaia di cellule che ricevono dagli occhi le informazioni sull’esposizione alla luce
  • Tronco cerebrale
    • Alla base del cervello
    • Comunica con l’ipotalamo per controllare la transizione tra veglia e sonno
    • Include il pons, il midollo allungato e il mesencefalo
    • Contiene cellule che favoriscono il sonno (sempre all’interno dell’ipotalamo) – queste cellule producono GABA (una sostanza chimica cerebrale) che agisce per ridurre l’attività dei centri di eccitazione nell’ipotalamo e nel tronco encefalico
    • Il pons e il midollo allungato svolgono un ruolo fondamentale nel sonno REM, inviando segnali per rilassare i muscoli necessari per la postura e i movimenti degli arti – questo assicura che non simuliamo ciò che succede nei nostri sogni.
  • Talamo
    • Agisce come un relè per le informazioni sensoriali alla corteccia cerebrale (parte del cervello che interpreta ed elabora le informazioni dalla memoria a breve a quella a lungo termine)
    • Tranquillo nella maggior parte delle fasi del sonno per sintonizzarsi con il mondo esterno
    • Attivo durante la fase REM
      • Invia immagini, suoni e altre sensazioni che riempiono i nostri sogni alla corteccia cerebrale
  • Ghiandola pineale
    • Situata all’interno dei due emisferi del cervello
    • Riceve i segnali dal SNC e aumenta la produzione di melatonina, che aiuta ad addormentarsi una volta spente le luci
  • Prosencefalo basale
    • Vicino alla parte anteriore e inferiore del cervello
    • Favorisce il sonno e la veglia
    • Le cellule del proencefalo basale rilasciano adenosina che favorisce l’impulso del sonno
  • Mesencefalo
    • Agisce come sistema di eccitazione
  • Amigdala e ippocampo
    • Strutture del sistema limbico
    • Coinvolti nell’elaborazione delle emozioni
    • Sempre più attivi durante il sonno REM
  • Corteccia prefrontale laterale
    • Coinvolta nel pensiero e nel giudizio, quindi nel ragionamento logico
    • Si disattiva durante la fase REM (questo potrebbe essere il motivo per cui facciamo sogni bizzarri e illogici e fatichiamo a comprenderne il motivo)
  • Giro cingolato anteriore
    • Controlla l’attenzione e la motivazione
    • Più attivo durante il sonno REM
    • Potrebbe essere una parte del motivo per cui abbiamo immagini così vivide e mutevoli nei nostri sogni

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Risorse(edit | edit source)

Citazioni(edit | edit source)

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  4. Hardeland R, Pandi-Perumal SR, Cardinali DP. Melatonin. The international journal of biochemistry & cell biology. 2006 Mar 1;38(3):313-6.
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  30. TED. Matt Walker. Sleep is your Superpower. Published 3 June 2019. Available from https://www.youtube.com/watch?v=5MuIMqhT8DM (last accessed 17 July 2020)


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