Indici di complessità del segnale EEG sonno-veglia: uno studio longitudinale postnatale

Introduzione: Quando ci addormentiamo, l'elaborazione cosciente di uno stimolo sensoriale svanisce. Per questo motivo, il confronto tra sonno e veglia è stato ampiamente utilizzato come modello per studiare l'elaborazione sensoriale cosciente e non cosciente. L'affievolimento della coscienza durante il sonno è correlato a risposte EEG più ampie, ma che si estinguono rapidamente, e questo meccanismo è dovuta all’interruzione della connettività corticale. Di conseguenza, mentre i potenziali evento-correlati (o ERPs) risultano maggiori in ampiezza durante il sonno, la risposta alla stimolazione somatosensoriale determina una risposta più diffusa e duratura durante la veglia. La segregazione delle risposte cerebrali è stata proposta come un meccanismo evolutivo fondamentale per impedire l'elaborazione cosciente degli stimoli sensoriali e preservare il sonno. L'indice di complessità perturbativa (PCIst) è stato recentemente proposto come misura oggettiva della complessità delle risposte cerebrali. Lavori precedenti negli adulti hanno dimostrato in modo convincente che valori diversi di PCIst sono associati a diversi stati di coscienza (cioè, veglia/sonno). Precedenti studi sullo sviluppo hanno evidenziato che lo stadio del sonno influisce sui potenziali evocati somatosensoriali (SEP), con SEPs più grandi nel sonno rispetto alla veglia, già alla nascita. Obiettivi: L’obiettivo del nostro studio è stato quello di indagare l'emergere della complessità delle risposte cerebrali legate alla coscienza, utilizzando un approccio recentemente ideato, basato sul calcolo di PCIst sulle risposte elicitate da stimolazioni periferiche. Materiali e Metodi: Sono stati reclutati 16 neonati sani nati a termine e 9 bambini sani di età compresa fra i 3 e 4 mesi, consultando le cartelle cliniche dell'ospedale Sant'Anna di Torino. Risultati: Le risposte EEG alla stimolazione del nervo mediano durante la veglia e il sonno sono state raccolte sia in neonati sani nati a termine (N=16; età=12-36 ore) sia in bambini altrettanto sani (N=9; età=3-4 mesi). In linea con gli studi precedenti, nei SEPs dei neonati, la media dell’ampiezza dei potenziali è risultata maggiore nel sonno rispetto alla veglia, sia in una componente precoce (125-200 ms), in un cluster di elettrodi centro-parietali (t15=3.2; p=0.006), sia in una componente tardiva (200-400 ms) in un cluster di elettrodi fronto-centrali (t15=2.29; p=0.037). Coerentemente, i risultati dei bambini hanno mostrato lo stesso pattern dei neonati nelle componenti dei SEPs, sia precoci (10-50 ms) in un cluster di elettrodi centrali (t8=4.19; p=0.003) e centro-parietali (t8=2.96; p=0.02), sia tardive (200-400 ms) in un cluster di elettrodi parietali (t8=2.31; p=0.049). Al contrario, confrontando i valori di PCIst, è stato riscontrato un pattern invertito tra i due campioni. Mentre i neonati hanno mostrato valori PCIst significativamente più alti nel sonno rispetto alla veglia (t15=4.23; p=0.0007), i bambini, analogamente agli adulti, hanno mostrato valori PCIst più alti nella veglia rispetto al sonno (t8=3.82; p=0.005). Discussione e conclusioni: Quindi, mentre il pattern degli ERPs suggerisce, già alla nascita, una maggiore segregazione delle risposte cerebrali durante il sonno, i valori di PCIst indicano che l'architettura funzionale che permette alla complessità legata alla coscienza di emergere durante la veglia si sviluppa completamente solo nel periodo postnatale, entro i primi tre mesi. Infatti, i neonati di tre mesi mostrano già un modello di risposte cerebrali simile a quello degli adulti, caratterizzato da una maggior complessità del segnale durante la veglia.