Ritmo circadiano: l'orologio biologico nascosto nel cervello

Dentro ognuno di noi batte un orologio che nessuno ha mai caricato e che continua a funzionare anche al buio totale, scollegato dal mondo. È l'orologio biologico, il direttore d'orchestra invisibile che scandisce il nostro ritmo circadiano: il ciclo di circa ventiquattro ore che regola sonno e veglia, temperatura corporea, ormoni, fame e perfino l'umore. Capire come funziona è stato uno dei grandi traguardi della biologia moderna, premiato nel 2017 con il Nobel.

Un direttore d'orchestra nel cervello

Il cuore del sistema si trova in una minuscola struttura cerebrale chiamata nucleo soprachiasmatico, situata nell'ipotalamo, appena sopra il punto in cui si incrociano i nervi ottici. È composta da circa ventimila neuroni e funziona come un metronomo centrale che sincronizza tutti gli "orologi" periferici presenti nei nostri organi, dal fegato al cuore. Ogni cellula del corpo, infatti, possiede un proprio ritmo, ma è il nucleo soprachiasmatico a tenerli allineati come una sezione d'archi che segue il direttore.

Il segnale che mette a punto questo orologio arriva soprattutto dalla luce. Speciali cellule della retina, diverse da quelle che usiamo per vedere, rilevano la luminosità ambientale e inviano l'informazione direttamente al nucleo soprachiasmatico. È così che l'alternanza naturale di giorno e notte "regola le lancette" del nostro orologio interno, sincronizzandolo con il mondo esterno. Come spiega la scheda divulgativa degli Istituti Nazionali di Sanità statunitensi (NIH), questo processo coinvolge a cascata anche la produzione di ormoni.

La melatonina, l'ormone della notte

Quando cala la luce, il nucleo soprachiasmatico dà il via libera alla produzione di melatonina da parte della ghiandola pineale. Questo ormone, spesso chiamato "ormone del buio", segnala all'organismo che è tempo di prepararsi al riposo: la temperatura corporea si abbassa leggermente, il battito rallenta, la vigilanza diminuisce. Al contrario, con la luce del mattino la melatonina crolla e il corpo si predispone all'attività.

È proprio per questo che l'esposizione alla luce artificiale, soprattutto a quella ricca di componente blu emessa da schermi di smartphone e computer nelle ore serali, può ingannare l'orologio biologico, ritardando la comparsa della melatonina e rendendo più difficile addormentarsi. Il nostro orologio, perfezionato in milioni di anni sotto il sole e le stelle, non era progettato per un mondo illuminato a giorno a qualsiasi ora.

Il Nobel per i "geni dell'orologio"

Per molto tempo si è saputo che il ritmo circadiano esisteva, ma non come funzionasse a livello molecolare. La svolta arrivò studiando un organismo apparentemente lontanissimo da noi: il moscerino della frutta. Tre ricercatori americani, Jeffrey Hall, Michael Rosbash e Michael Young, identificarono i geni e i meccanismi che generano il ritmo interno, in particolare un gene chiamato period, la cui proteina si accumula durante la notte e si degrada durante il giorno, creando un'oscillazione regolare di circa ventiquattro ore.

Quel ciclo di accumulo e degradazione è una vera e propria clessidra molecolare che si ricarica da sola, presente con poche variazioni in quasi tutti gli esseri viventi, piante comprese. Per questa scoperta i tre scienziati hanno ricevuto il Premio Nobel per la Medicina nel 2017, un riconoscimento che ha consacrato la cronobiologia come disciplina centrale per la salute.

Cosa succede al buio totale

Una delle prove più affascinanti dell'esistenza dell'orologio interno arriva da chi si è isolato dal tempo. Nel 1962 il geologo francese Michel Siffre trascorse due mesi da solo in una grotta, senza orologi né luce naturale, per studiare i propri ritmi. Scoprì che il suo corpo continuava ad alternare sonno e veglia secondo un ciclo regolare, ma leggermente più lungo delle ventiquattro ore: senza i segnali esterni, l'orologio "andava per conto suo", confermando di essere un meccanismo autonomo e non una semplice reazione all'alternanza del giorno.

Esperimenti successivi hanno precisato che il ciclo umano "in libertà" dura in media poco più di ventiquattro ore, ed è la luce del giorno a riportarlo ogni mattina in perfetto accordo con il pianeta. Senza questa correzione quotidiana, andremmo lentamente fuori sincrono con il resto del mondo.

Quando l'orologio si rompe

Mantenere l'orologio biologico in salute non è un dettaglio. Il jet lag che proviamo dopo un volo intercontinentale non è altro che il disallineamento temporaneo tra il nostro orologio interno e l'ora locale. Ben più serio è il caso del lavoro a turni notturni, che costringe milioni di persone a vivere contro il proprio ritmo: studi epidemiologici hanno associato la cronica desincronizzazione a un aumento del rischio di disturbi metabolici, cardiovascolari e del sonno, al punto che l'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro ha classificato il lavoro a turni con forte alterazione circadiana come probabile fattore di rischio.

Rispettare i segnali naturali — esporsi alla luce del mattino, ridurre gli schermi la sera, mantenere orari regolari — significa assecondare un meccanismo antichissimo iscritto nei nostri geni. In fondo, prendersi cura del proprio orologio biologico è uno dei modi più semplici e sottovalutati per prendersi cura della propria salute.