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• oscillazione
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• Sonno
• visuomotorio

Il concetto di “Oscillazione Lenta del Sonno” (“Sleep Slow Oscillation” –SSO) è stato introdotto da Mircea Steriade (1993) mediante tecniche di registrazione intracellulare. La SSO è stata studiata attraverso approcci in computo ed in vivo sia nel modello animale che nell’uomo. Nell’uomo alcuni lavori hanno identificato le caratteristiche spazio-temporali dell'onda che corrispondono a specifici meccanismi molecolari: (i) picco negativo (downstate); (ii) picco positivo (upstate); (iii) Slope1 (sincronizzazione di apertura dei canali al potassio attività-dipendenti nel downstate); (iv) Slope2 (sincronizzazione dell’attività di scarica dei neuroni all’uscita dal downstate); (v) viaggio corticale, (Massimini et al. 2004, Menicucci et al. 2009, Piarulli et al. 2010). Recentemente alcuni lavori hanno posto l’attenzione su un'eccitazione (deflessione positiva) precedente al cosiddetto "silenzio elettrico" (downstate). Tale deflessione gioca un ruolo cruciale per tutta la dinamica dell'onda (esito e propagazione) in associazione con la "proneness" (massiva apertura dei canali al potassio in modo sincronizzato) alla bistabilità (Menicucci et al. 2013, Laurino et al. 2014). Oltre ad interessare alcune funzioni del sonno (downscaling sinaptico, incoscienza), la SSO rappresenta il comportamento cellulare e di network alla base del consolidamento delle memorie (Born e Rash, 2013). L’oscillazione lenta permette il replay della traccia mnestica inducendo interazioni cortico-ippocampali, mediate principalmente dall'attività dei fusi del sonno e dall’attività gamma sull’upstate. In sintesi, l’oscillazione lenta del sonno è un fenomeno complesso caratterizzato da origini, detezioni, caratteristiche morfologiche, dinamiche e da modulazioni di ritmi rapidi coalescenti con l’upstate. Queste caratteristiche rendono la SSO l’onda pivotale per i meccanismi dell’assenza di coscienza durante il sonno e per il consolidamento delle tracce mnestiche.
Lo scopo di questa tesi sperimentale è modulare la plasticità loco-regionale mediante nuovi apprendimenti al fine di identificare le regioni “trigger” della SSO e di conseguenza anche il suo ruolo funzionale. In quest’ottica l’oscillazione lenta del sonno diventa “tout court” una finestra di osservazione elettiva per mappare i meccanismi di
consolidamento dei nuovi engrammi mnestici durante il sonno.


The concept of Sleep Slow Oscillation (SSO) was introduced by Mircea Steriade (1993) using intracellular recording techniques. SSO was studied adopting both in computo and in vivo techniques, and both in animal models and in humans. In humans, some works have identified the spatio-temporal characteristics of the wave, corresponding to specific molecular mechanisms: (i) negative peak (downstate); (ii) positive peak (upstate); (iii) Slope1 (potassium-channels opening synchronization); (iv) Slope2 (synchronization in firing activity of neuron exiting the downstate), and (v) cortical travel (Massimini et al. 2004, Menicucci et al. 2009 Piarulli et al. 2010). Some recent papers have focused on an excitation (positive deflction) preceding the so-called "electrical silence": this early peak is crucial to the whole dynamic of the wave (outcome and propagation) in association with the "proneness" (massive synchronized opening of potassium channels) to bistability (Menicucci et al. 2013, Laurino et al. 2014). Beside playing a role on some sleep functions (synaptic downscaling, unconsciousness), SSO represents the cellular and network mechanism at the basis of the consolidation of memories (Born and Rash, 2013). In fact, SSO allows the replay of the mnestic engram inducing cortico-hippocampal interactions, mostly mediated by the activity of sleep spindles and by gamma activity crowned upon the upstate.
In summary, SSO is a complex phenomenon characterized by sources, detections, morphologies, dynamic modulations of rapid rhythms coalescing with the upstate. All these features make the SSO wave pivotal to the mechanisms of the absence of consciousness during sleep and for memory consolidation.
The purpose of this thesis is to modulate the loco-regional plasticity via new learnings, in order to determine regions triggering SSO and its functional role. In this perspective, the SSO becomes "tout court" the most important observation window to map the mechanisms of consolidation of new memories during sleep.