Fig. 1: Hans Berger, che nel 1924 fu il primo a registrare l'attività elettrica del cervello nell'uomo

La registrazione dell'elettroencefalogramma ha aperto la via allo studio approfondito del sonno. Grazie a questa tecnica è stato possibile dare evidenza al fatto che il sonno evolve in modo continuo mostrando in regolare successione aspetti bioelettricamente diversi.

Fig. 2: a) L'elettroencefalogramma mostra le variazioni nel tempo (sec.) dell'attività elettrica dei neuroni, espressa in μV (10-6 V), nelle diverse zone del cervello. Queste variazioni generano onde di diversa frequenza e ampiezza nelle diverse fasi del ciclo veglia-sonno. b) L'analisi dell'elettroencefalogramma consente di riconoscere il ciclico alternarsi delle fasi del sonno (sonno NREM, fasi I-IV; sonno REM, indicato dal rettangolo nero) nel corso di un'intera nottata (ipnogramma). (Credit: G. Tononi, C. Cirelli. Sonno. In "Fisiologia Medica". Edi. Ermes, 2005.)

L'elettroencefalogramma registrato durante il sonno è contraddistinto nella specie umana da fasi, denominate I, II, III e IV e caratterizzate da un aumento progressivo del numero delle onde di bassa frequenza e grande ampiezza (attività bioelettrica neuronale sincronizzata) che costituiscono le onde di alta frequenza e di piccola ampiezza (attività bioelettrica neuronale desincronizzata) tipiche dello stato di veglia (fig. 2a).

Complessivamente questo periodo del sonno è denominato sonno privo di movimenti oculari rapidi (non rapid eye movement sleep in inglese, da cui l'acronimo NREM sleep, cioè sonno NREM in italiano) o "sonno a onde lente" per distinguerlo dall'ultima fase del sonno, la quinta, che è caratterizzata da un elettroencefalogramma con onde di alta frequenza e piccola ampiezza e da movimenti oculari rapidi (rapid eye movement sleep in inglese, da cui l'acronimo REM sleep, cioè sonno REM in italiano), o "sonno paradosso" a causa dell'attività elettroencefalografica simile a quella della veglia (fig. 2a). Questa fase conclude il ciclo ultradiano di sonno (sonno NREM + sonno REM), ciclo che normalmente compare in successione da quattro a cinque volte nell'uomo durante il riposo notturno con una periodicità di 90-120 minuti (fig. 2b).