Iritmi circadiani, per definizione, sono cambiamenti fisici e comportamentali che seguono un ciclo di circa 24 ore e che possono persistere in assenza di indicazioni da parte dell’ambiente. I ritmi circadiani persistono in un costante stato di oscurità, ma la luce può resettarli e di solito si adattano all’ambiente. Questi ritmi si adattano all’assunzione di cibo, alla perdita di calore e alla ritenzione di calore, che fanno parte della regolazione energetica di base dell’organismo e dell’attività comportamentale. I ritmi circadiani possono essere suddivisi nei seguenti cicli durante un periodo di 24 giorni:

– Diurno – Attivo durante le ore diurne (esempio: gli esseri umani)
– Notturno – Attivo durante le ore notturne (esempio: gatti)
– Crepuscolare – Attivo durante le ore dell’alba e del tramonto (esempio: cervo dalla coda bianca).

Esistono anche altri cicli che sono stati studiati. Tra questi vi sono:

– Ritmi infradiani – Cicli che durano più di 24 ore, come i cicli annuali di riproduzione o migrazione di alcuni animali.
– Ritmi di marea – La transizione tra l’alta e la bassa marea.
– Ritmi lunari – Seguono il mese lunare, che è rilevante per la vita marina.
– Ritmi ultradiani – Cicli più brevi di 24 ore. Come il ciclo nasale o il ciclo REM

All’interno di ogni ciclo, c’è un periodo di tempo in cui un certo processo può essere più attivo di altri. Questo periodo è chiamato “acrofase”. Se un processo non è altrettanto attivo, si parla di “batifase”. A governare i ritmi circadiani che costituiscono il principale ciclo biologico è il SCN, o nucleo soprachiasmatico. Il SCN ha le dimensioni di un chicco di riso e si trova proprio sopra il nervo ottico nell’ipotalamo. Il SCN è collegato al nervo ottico e riceve le informazioni sul buio e sulla luce dai recettori luminosi situati nella retina dell’occhio. Queste informazioni vengono inviate all’ipofisi e a diverse aree dell’ipotalamo. Ormoni come il cortisolo e la melatonina vengono quindi rilasciati nel sangue per controllare le risposte comportamentali e fisiologiche, come la pressione sanguigna e la temperatura corporea.

Ritmi lunari

Iritmi lunari possono influenzare l’orologio interno modificando i modelli di sonno negli esseri umani quando vengono misurati nelle condizioni altamente controllate di un protocollo di studio circadiano di laboratorio senza indicazioni temporali. I ritmi lunari sono un fenomeno che si allinea al ciclo di un mese lunare. In alcuni casi, questi ritmi possono dipendere da indizi esterni, come una maggiore o minore quantità di luce lunare dovuta alle fasi lunari. I ritmi lunari possono contribuire alla privazione del sonno di un individuo. Tuttavia, la perdita di sonno è solo un pezzo del puzzle, poiché anche la dieta può essere influenzata.

Cronobiologia e dieta

L’ingestione di cibo al momento sbagliato può portare all’obesità. L’obesità può contribuire alla deprivazione cronica di sonno, che può portare a una serie di problemi oltre alla stanchezza e all’irrequietezza. L’alterazione dell’orologio biologico interno altera la segnalazione dei lipidi nel plasma che vanno ai centri di alimentazione del cervello e altera il comportamento, con conseguente aumento di peso significativo. I risultati sono coerenti con le correlazioni che sono state fatte in precedenza tra i disturbi del sonno e il lavoro a turni notturni. Gli studi dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) mostrano anche un rischio maggiore di cancro alla prostata e al seno negli esseri umani che fanno i turni di notte.

Un altro aspetto dell’orologio molecolare legato al metabolismo è una molecola chiamata Rev-Erb, che esiste in due forme: Rev-ErbA e Rev-ErbB. Fa parte di una famiglia di molecole chiamate recettori nucleari. Sono considerati i “regolatori principali” dello sviluppo e del metabolismo. Gli scienziati hanno scoperto che le variazioni dei livelli di Rev-Erb con il ciclo circadiano influiscono sulla sintesi dei lipidi nel fegato. L’interruzione di Rev-Erb ha causato un drastico aumento del grasso epatico nei topi di laboratorio. Poiché il grasso nel fegato può essere sia una causa che una conseguenza del diabete, può anche essere un problema per il fegato stesso.

Aspetti sociali ed economici

La cronobiologia è radicata nel nostro sistema, ma i vincoli sociali ed economici degli esseri umani moderni la provocano costantemente, sia a causa del lavoro, dei disturbi o degli incontri sociali. Uno degli obiettivi della cronobiologia, oltre alla semplice comprensione dei dettagli relativi alle forze che controllano i nostri orologi interni, è quello di trovare modi migliori per adattarsi e convivere con le interruzioni garantite che il mondo di oggi impone ai nostri antichi e naturali ritmi biologici.

I nostri orologi interni non si trovano solo nel cervello. Si trovano in tutto il corpo umano. Ne sono un esempio il fegato, i reni, il cuore e il pancreas. Tutti questi organi contengono i propri orologi biologici interni, che controllano le funzioni locali specifiche dei tessuti. Ma l’orologio principale risiede nel SCN. Controlla tutti gli orologi del corpo.

Sviluppi recenti

Lo studio della cronobiologia ha portato a una serie di sviluppi, tra cui la scoperta che la somministrazione di melatonina e la terapia della luce possono resettare i ritmi circadiani sia nell’uomo che negli animali. Inoltre, la presenza di luce a basso livello durante la notte può accelerare il riallineamento circadiano nei criceti. Si ritiene che ciò sia dovuto alla simulazione della luce lunare.

Esistono diversi marcatori biologici e strumenti di valutazione che possono essere utilizzati per determinare il proprio cronotipo, ovvero se si è “allodole” mattutine o “gufi” notturni. Può dipendere da ciò che una persona è abituata a fare o da ciò che preferisce per gestire uno specifico momento della giornata. La ricerca in questo campo è ancora in corso.

Nel complesso, la cronobiologia o biologia circadiana ha fatto molta strada dagli anni Sessanta. Quella che un tempo era una scienza difficile da promuovere e insegnare, oggi è diventata un campo molto importante che comprende la biologia molecolare, l’endocrinologia, la fisiologia, la psichiatria, la genetica, la neurologia, gli studi sul sonno e persino l’astronomia quando si tratta delle origini cosmiche dei nostri orologi biologici e dei ritmi lunari che hanno un impatto sulla Terra.