Precedenti risultati hanno dimostrato che gli astronauti esposti alla microgravità, simulata tramite 60 giorni di riposo a letto costante con un angolo di inclinazione a testa in giù di 6°, sperimentano cambiamenti nella fisiologia, tra cui la soppressione immunitaria, un aumento dell’infiammazione e una riduzione della massa muscolare e della densità ossea. Tuttavia, un aspetto meno studiato della fisiologia riguardante gli effetti della microgravità è il sonno e i ritmi biologici.

L'autrice principale, la Dott.ssa María-Ángeles Bonmatí-Carrión, ricercatrice post-dottorato presso l'Università del Surrey (attualmente presso CIBERFES (Istituto di Salute Carlos III), Università di Murcia e ricercatrice principale presso l'Istituto di ricerca biosanitaria di Murcia, ha affermato:"Questo è è la prima volta che il sonno e i vari ritmi biologici sono stati valutati da una prospettiva integrativa in un protocollo di riposo a letto inclinato a testa in giù per così lungo tempo (60 giorni).

"Siamo fiduciosi che questi risultati serviranno a progettare nuovi protocolli volti a migliorare il sonno e la robustezza ritmica nello spazio. Inoltre, i nostri risultati possono essere applicati anche ad altri processi come l'invecchiamento o l'impatto della postura costante sul nostro sonno e sui nostri ritmi. "

In uno studio coordinato dall'Agenzia spaziale europea presso la clinica spaziale MEDES di Tolosa, 20 uomini hanno completato un protocollo di 90 giorni consistente in due settimane di riferimento, prima di 60 giorni di riposo a letto costante con un angolo di inclinazione a testa in giù di 6°, simulando gli effetti della microgravità sperimentati dagli astronauti. Il protocollo si è concluso con due settimane di recupero.

Per valutare l’impatto della microgravità simulata, il gruppo di ricerca ha analizzato la temperatura della pelle del polso, l’attività motoria, l’esposizione alla luce e la sonnolenza diurna durante il protocollo di 90 giorni. Il sonno è stato valutato tramite elettroencefalogramma (EEG) su una serie temporale di 24 ore durante due giorni al basale, tre giorni a riposo a letto e una volta durante il recupero. Durante quelle sessioni, il campionamento della saliva ha consentito di misurare la fase e l'ampiezza della melatonina, un ormone che regola i cicli sonno-veglia e la secrezione di cortisolo, il principale ormone dello stress del corpo.

I ricercatori hanno osservato una diminuzione dell’ampiezza della temperatura, dell’attività e dei ritmi della sonnolenza durante il riposo a letto. La durata del sonno è diminuita all'inizio del riposo a letto e, in media, i partecipanti hanno dormito meno di 6,5 ore durante la notte durante lo studio.

I ricercatori notano che è stato scoperto che una deprivazione parziale del sonno di entità simile provoca cambiamenti nella funzione del sistema immunitario e nello stato infiammatorio sia durante il riposo a letto che durante il volo spaziale. Il contrario è stato riscontrato per il sonno diurno (pisolini), con un aumento dei sonnellini, in particolare all'inizio dello studio.

I risultati hanno inoltre confermato l’associazione temporale tra la temperatura cutanea periferica e la secrezione di melatonina, anche in condizioni di riposo a letto. Tuttavia, l'associazione della temperatura periferica con le diverse fasi del sonno (la temperatura della pelle del polso aumenta man mano che il sonno diventa più profondo) veniva persa durante il riposo a letto, il che potrebbe indicare un'interruzione dei processi di termoregolazione legati al sonno.

L’autore senior, il professor Simon Archer, professore di biologia molecolare del sonno presso l’Università del Surrey, ha dichiarato:“I ritmi biologici sono interrotti e il sonno è limitato durante il volo spaziale e questo ha un impatto sulla fisiologia e sulle prestazioni. Il normale ciclo di postura è un segnale di rinforzo significativo”. per la ritmicità biologica e la sua rimozione in questo protocollo e l'assenza nel volo spaziale probabilmente contribuiscono alla riduzione delle ampiezze ritmiche di molte delle variabili studiate qui.

"Questi risultati hanno importanti implicazioni per i futuri voli spaziali ma anche per le condizioni in cui gli individui sono costretti al riposo a letto a lungo termine."

Il professor Derk-Jan Dijk, direttore del Surrey Sleep Research Center, ha affermato:"La ricerca condotta in grandi gruppi, come la biobanca britannica, ha precedentemente fornito prove del valore predittivo dell'ampiezza della ritmicità nelle 24 ore per la salute futura. L'attuale i dati sottolineano che questo importante aspetto della fisiologia e del comportamento umano può essere interrotto da condizioni come il riposo a letto prolungato e il volo spaziale."

Questo studio è stato pubblicato sulla rivista npj Microgravity .

Ulteriori risultati relativi all'interruzione dell'espressione genetica in questo studio sono stati recentemente pubblicati su iScience .