IL SONNO UNIEMISFERICO NEL MODELLO ANIMALE DEL PULCINO DOMESTICO (Gallus gallus) COME ASPETTO DEL SONNO LOCALE

RIASSUNTO DELLA TESI (Scuola di Dottorato in Scienze Psicologiche, Indirizzo Psicobiologia, XXII ciclo) TITOLO: Il sonno uniemisferico nel modello animale del pulcino domestico (Gallus gallus) come aspetto del sonno locale. Dottorando: Cristian Nelini Una delle principali caratteristiche del pulcino domestico (Gallus gallus) è la presenza di una marcata lateralizzazione delle funzioni cerebrali. Sono stati condotti numerosi esperimenti volti ad indagare la specializzazione emisferica nel pulcino. Complessivamente si considera l’emisfero destro principalmente coinvolto in comportamenti di attacco, copulazione, risposta alle novità e abilità spaziali, mentre l’emisfero sinistro risulta essere principalmente dominante per quanto riguarda la categorizzazione degli stimoli, e l’apprendimento in compiti di discriminazione visiva (Vallortigara, 1994). A livello anatomico la lateralizzazione delle funzioni cerebrali è favorita in questo animale dalla quasi completa decussazione delle vie visive a livello del chiasma ottico, dalla posizione laterale degli occhi e dalla presenza di movimenti oculari indipendenti (Rogers e Andrew, 2002; Vallortigara, 1994). Un'altra peculiare caratteristica del pulcino è la presenza, oltre al normale sonno biemisferico, di un particolare stato comportamentale ed elettrofisiologico definito sonno uniemisferico. Durante il sonno uniemisferico un emisfero cerebrale mostra il tracciato elettroencefalografico (EEG) tipico del sonno a onde lente (Slow Wave Sleep - SWS) mentre l’altro emisfero presenta il quadro EEG della veglia (Ball e coll., 1985; Rattenborg e coll., 2000a; 2000b). A livello comportamentale la chiusura di un occhio durante gli episodi di sonno uniemisferico si associata all’asimmetria interemisferica del tracciato EEG, ciò significa che l’occhio controlaterale all’emisfero che sta dormendo resta chiuso, mentre l’occhio controlaterale all’emisfero sveglio è aperto (Ball e coll., 1985). Questo fenomeno è principalmente diffuso negli uccelli ed è stato osservato anche in diverse specie di mammiferi marini e in alcune specie di rettili (Rattenborg e coll., 2000a). Basandosi sulle considerazioni descritte precedentemente, la chiusura degli occhi viene utilizzata come misura indiretta dello stato di veglia o di sonno dei due emisferi (Rattenborg e coll., 2000). Una prima spiegazione del fenomeno del sonno monoculare/uniemisferico (Mo-Un) sembra associare quest’ultimo: nei mammiferi marini, alla respirazione volontaria; mentre negli uccelli a funzioni di vigilanza antipredatoria (Rattenborg e coll., 2000b). Lesley Rogers nel 1995 ha descritto come durante la prima settimana di vita dei pulcini si osservi una chiara preferenza per il sonno Mo-Un destro (sonno nell’emisfero sinistro) mentre durante la seconda settimana una preferenza per il sono Mo-Un sinistro. Questo quadro di lateralizzazione del sonno sembra essere associato comportalmentale e cognitivamente ad un maggior coinvolgimento dell’emisfero sinistro durante la prima settimana nell’esaminare le caratteristiche ambientali a livello generale e nel processo di consolidamento dell’oggetto d’imprinting; mentre ad un maggior coinvolgimento dell’emisfero destro nell’analisi dei dettagli dello stimolo e delle caratteristiche topografico/spaziali dell’ambiente durante la seconda settimana (Rogers, 1995; 2002). Inoltre, diversi studi condotti nei nostri laboratori, hanno descritto come il Mo-Un possa essere modulato dalla stimolazione luminosa in ovo (Bobbo e coll., 2002), dalle condizioni di allevamento (Mascetti e coll., 1999, Bobbo e coll., 2006a) e dalle attività svolte dall’animale durante la veglia: ricerca e apprendimento di discriminazione visiva (Mascetti e coll., 2007), consolidamento della traccia mestica relativa all’oggetto d’imprinting (Bobbo e coll., 2006b), apprendimento di evitamento passivo (Bobbo e coll., 2007). I risultati ottenuti hanno permesso di descrivere una relazione diretta tra sonno uniemisferico e lateralizzazione delle funzioni cerebrali nel pulcino. Recentemente, Tononi e Cirelli (2006) basandosi sull’ormai consolidata teoria proposta da Borbely nel 1982 relativamente ai due processi regolatori del sonno - il processo circadiano e il processo omeostatico - hanno avanzato un’ipotesi volta a delucidare i possibili meccanismi sinaptici alla base di tali processi. Secondo gli autori una delle principali funzioni del sonno sarebbe quella di operare un downscaling dei pesi sinaptici nella corteccia cerebrale. I numerosi risultati proposti da Tononi e Cirelli (2003; 2006) mostrano come i processi di apprendimento, di potenziamento a lungo termine (LTP) e di plasticità neuronale portino ad un aumento delle forza delle connessioni sinaptiche intracorticali in particolari network neuronali durante la veglia. Questo aumento delle forze di connessione sinaptica, raggiungerebbe un massimo verso sera e sarebbe alla base di una ri-organizzazione sinaptica durante il SWS. Tale riorganizzazione consisterebbe appunto in un attivo downscaling sinaptico volto ad ottimizzare nuovamente il funzionamento cerebrale per il successivo periodo di veglia. I meccanismi di downscaling quindi, sarebbero strettamente connessi al SWS e più precisamente a quella che viene definita Slow Wave Activity (SWA) nella banda di potenza tra 0.75 Hz e 4 Hz. Huber e collaboratori (2004) grazie a registrazioni EEG ad alta densità (hd-EEG) hanno potuto osservare come il SWS e la SWA non si distribuiscano uniformemente sullo scalpo durante il sonno, ma si rilevino in corrispondenza di quelle regioni che sono state maggiormente attivate durante la veglia. Queste nuove osservazioni e le successive evidenze scientifiche (Buchmann e coll., 2009; Ringli e coll., 2009) sulla distribuzione topografica cerebrale del SWS, hanno permesso di avanzare l’ipotesi che il SWS possa essere un fenomeno locale del funzionamento cerebrale, direttamente collegato al downscaling sinaptico a sua volta connesso alle attività svolte dal soggetto durante la veglia. Evidenze di sonno locale sono state anche riportate in studi condotti su bambini e adolescenti e sembrano essere legate a processi di maturazione cerebrale e cognitiva (Huber, 2008; Kurth e coll., 2009; Ringli e coll., 2008). Anche nei ratti è stato possibile osservare un aumento della SWA nelle regioni cerebrali principalmente stimolate durante la veglia sia quando la stimolazione consisteva in compiti di apprendimento che a seguito di stimolazione passiva prodotta dal taglio delle vibrisse (Vyazovskiy e coll., 2000; Vyazovskiy e Tobler, 2008). Alla luce di quanto fin’ora illustrato l’ipotesi avanzata in questo lavoro è che il sonno Mo-Un (SWS) possa essere una forma di sonno locale presente in un organismo con un assetto cognitivo molto semplice e filogeneticamente lontano dall’uomo. Allo scopo di validare questa ipotesi, sono stati utilizzanti alcuni dei più solidi paradigmi scientifici per lo studio del sonno e della lateralizzazione cerebrale. Effetti della deprivazione di sonno sul quadro di sonno Mo-Un I primi due esperimenti di seguito descritti, hanno utilizzato il paradigma sperimentale della deprivazione di sonno, che è una procedura ampiamente utilizzata per studiare le funzioni del sonno stesso. In un primo lavoro (Bobbo e coll., 2008) sono stati indagati gli effetti della deprivazione di sonno su pulcini di sesso femminile all’undicesimo giorno di vita. Durante la seconda settimana di vita è noto che i pulcini mostrano normalmente una netta preferenza per il sonno Mo-Un sinistro (emisfero destro) (Bobbo e coll., 2002). La deprivazione di sonno aveva la durava di 8 ore e consisteva nel costringere gli animali a camminare su un tapis roulant mosso da un motore elettrico ad una velocità di 0.06 m/s. Il disegno sperimentale prevedeva tre gruppi: un primo gruppo di controllo (N=8, N-DEP1) restava nelle gabbie di stabulazione/osservazione del sonno (dove gli animali venivano stabulati dopo la schiusa e che fungevano anche da gabbie di osservazione), un secondo gruppo di controllo (N=8, N-DEP2) veniva inserito per 8 ore nel tapis roulant spento e infine un terzo gruppo sperimentale (N=8, DEP-8H) veniva sottoposto a 8 ore di deprivazione di sonno all’interno del tapis roulant acceso. Subito dopo il periodo di deprivazione di sonno, veniva osservato per 6 ore consecutive il sonno a livello comportamentale, registrando il numero e la durata degli episodi di sonno binoculare/biemisferico e Mo-Un e distinguendo tra sonno Mo-Un destro (sonno emisfero sinistro) e sonno Mo-Un sinistro (sonno emisfero destro). Dall’analisi dei dati è emerso come i pulcini deprivati di sonno, durante la successiva fase di recupero, dormivano significativamente di più rispetto ai pulcini non deprivati (Fig. 1) e come gli episodi di sonno dei pulcini deprivati avessero una durata media significativamente più lunga rispetto ai controlli (Fig.2) (non sono stati inseriti nelle analisi i pulcini del gruppo N-DEP2 in quanto non mostravano differenze significative rispetto ai pulcini del gruppo N-DEP-1). I risultati sul sonno binoculare possono essere interpretati come un probabile effetto di rebound dovuto alla necessità di ottenere un miglior recupero di sonno dopo la deprivazione. Per quanto riguarda il sonno monoculare (Fig.3) l’effetto principale osservato riguardava una preferenza significativa per la chiusura dell’occhio-sinistro (sonno emisfero destro) durante gli episodi di sonno Mo-Un nei pulcini di controllo N-DEP1 (in linea con i dati in letteratura). Come sottolineato precedentemente i pulcini all’undicesimo giorno di vita mostrano una preferenza significativa per il sonno Mo-Un sinistro (Bobbo e coll., 2002), preferenza che è stata osservata anche nei controlli N-DEP1, ma che svaniva nei pulcini sottoposti a deprivazione. Non è stata osservta nel gruppo DEP-8H alcuna preferenza significativa per il sonno Mo-Un destro o sinistro. Questo risultato, assieme ai dati ottenuti sul sonno binoculare, potrebbe essere interpretato come una necessità da parte di entrambi gli emisferi di recuperare il sonno perso durante la deprivazione a prescindere dalla iniziale lateralizzazione del sonno osservata nei controlli, che è noto essere associata allo sviluppo cognitivo di questo animale. In un secondo esperimento di deprivazione di sonno (Bobbo e coll., 2009) sono stati indagati gli effetti della deprivazione di sonno di diversa durata (4 e 8 ore), a differenti giorni di sviluppo dell’animale. Sono stati utilizzati 48 pulcini di sesso femminile al quinto (N=24) e all’ottavo (N=24) giorno di vita. Per ciascun giorno, sono stati costituiti tre gruppi: un gruppo di controllo che restava nelle gabbie di stabulazione/osservazione del sonno (N=8, N-SD), un altro gruppo che subiva 4 ore di deprivazione di sonno all’interno del tapis roulant (N=8, SD-4H) e un ultimo gruppo che subiva 8 ore di deprivazione (N=8, SD-8H). Anche in questo caso veniva registrato il sonno a livello comportamentale. Dall’analisi dei dati è emerso che anche i pulcini al quinto e all’ottavo giorno deprivati di sonno sia per 4 che per 8 ore, durante la successiva fase di recupero dormivano di più rispetto ai controlli e mostravano eventi di durata media superiore (Fig.4 e Fig.5). Per quanto riguarda il tempo trascorso dormendo in sonno monoculare sono state condotte analisi statistiche sui tempi in secondi (Mo-Un totale, Mo-Un sinistro e Mo-Un destro) e sui tempi monoculari in percentuale trasformati utilizzando un indice di lateralità {[(Mo-Un sinistro - Mo-Un destro)/(Mo-Un sinistro + Mo-Un destro)]*100}. Relativamente al tempo trascorso in sonno Mo-Un in secondi non state osservate modificazioni della quantità di sonno Mo-Un totale (Mo-Un sinistro eMo-Un destro) dopo 4 ore di deprivazione al quinto giorno, mentre, sempre al quinto giorno, è stata osservata una diminuzione di sonno Mo-Un totale dopo 8 ore di deprivazione. I pulcini all’ottavo giorno mostravano invece un effetto inverso; è stata infatti osservata una maggior quantità di sonno Mo-Un nei pulcini sottoposti a 4 ore di deprivazione rispetto ai pulcini sottoposti a 8 ore di deprivazione. Questo risultato potrebbe essere dovuto ad un effetto del nuovo ambiente nel quale il pulcino è stato inserito (tapis roulant); è noto infatti che a partire dall’inizio della seconda settimana di vita il pulcino si dedica all’osservazione e categorizzazione degli stimoli ambientali ed è più reattivo alle nuove stimolazioni che gli vengono presentate (Vallortigara, 1992; Freire e Rogers, 2007). L’analisi effettuata sul tempo trascorso dormendo calcolato in indice di lateralità ha fornito un chiaro quadro della lateralizzazione del sonno dopo la deprivazione (Fig. 6). I pulcini di controllo al quinto giorno N-SD mostravano una preferenza significativa per la chiusura dell’occhio destro (sonno emisfero sinistro) mentre i pulcini N-SD all’ottavo giorno mostravano una preferenza per il sonno Mo-Un sinistro. Questi risultati sono concordi con la letteratura di riferimento. Per quanto riguarda gli animali dei gruppi sottoposti a deprivazione di sonno, ne al quinto ne all’ottavo giorno per i pulcini dei gruppi SD-4H e SD-8H è stata osservata una preferenza significativa per il sonno Mo-Un destro o sinistro. In conclusione, i risultati ottenuti in questo esperimento hanno mostrano lo stesso quadro di lateralizzazione del sonno osservato nel precedente esperimento di deprivazione: una maggior quantità di sonno binoculare e nessuna preferenza per il SWS in un emisfero piuttosto che nell’altro a seguito di deprivazione. Questi risultati potrebbero indicare, anche in questo caso la necessità di un recupero del sonno perso per entrambi gli emisferi a prescindere dalle tappe di sviluppo cognitivo (associate ad un preciso quadro di lateralizzazione del sonno). Effetti della deprivazione monoculare sul quadro di sonno Mo-Un In un successivo esperimento sono stati indagati gli effetti della deprivazione monoculare sul quadro di sonno del pulcino (Bobbo e coll., In preparazione). La procedura sperimentale della deprivazione monoculare (DM) è solitamente utilizzata per indagare la plasticità del sistema visivo durante il periodo critico dello sviluppo delle vie visive e consiste nella chiusura selettiva di un occhio. Dalla letteratura è noto come il periodo critico per quanto riguarda le vie visive del pulcino, duri fino al terzo giorno dopo la schiusa (Deng e Rogers, 1998). Nel pulcino, a seguito di DM condotta durante il periodo critico, si rovescia la lateralizzazione della risposta in compiti di attacco e copulazione (Rogers, 1990). Gli effetti della DM sul sonno sono stati indagati in pulcini di sesso femminile. Lo studio è stato condotto su 72 pulcini di sesso femminile testati al secondo giorno di vita le cui uova erano state incubate al buio (n=48) o alla luce (n= 24) nei nostri laboratori, al fine di controllare le condizioni di incubazione. E’ stato osservato infatti che la stimolazione luminosa in ovo durante gli ultimi giorni di incubazione influenza la lateralizzazione delle vie visive e modula la direzione del sonno Mo-Un (Bobbo e coll., 2002). Sulla base della considerazione che, anche durante il primo giorno di vita, la stimolazione luminosa può influenzare la lateralizzazione delle vie visive, un gruppo di pulcini è stato allevato alla luce, mentre un altro gruppo è stato allevato al buio. Subito dopo la schiusa, sono stati allevati alla luce i pulcini provenienti da uova incubate alla luce (luce-luce) e metà dei pulcini provenienti da uova incubate al buio (buio-luce), mentre i restanti pulcini le cui uova erano state incubate al buio, sono stati allevati al buio (buio-buio). La procedura di DM aveva una durata di 12 ore, dalla mezzanotte del primo giorno di vita fino a mezzogiorno del secondo giorno di vita, e consisteva nell’occlusione selettiva di un occhio mediante un cappuccio di stoffa nero fissato con una pellicola adesiva. Per ognuna delle condizioni di incubazione e di allevamento descritte, ad un gruppo di pulcini è stato deprivato l’occhio destro (DX), ad un altro gruppo l’occhio sinistro (SX) e un terzo gruppo non veniva sottoposto ad alcuna procedura di DM (CONTROLLO). Successivamente alla DM è stato osservato il sonno a livello comportamentale per 6 ore consecutive. Inoltre, durante la DM e nelle successive sei ore di osservazione del sonno, abbiamo deciso di indagare l’attività motoria dell’animale, utilizzando una apposita apparecchiatura, la activity cage. I risultati ottenuti hanno evidenziato come la DM non ha avuto alcun effetto sul tempo trascorso in sonno binoculare, mentre il sonno Mo-Un è stato profondamente influenzato (Fig.7). Come dimostrato da studi condotti precedentemente (Bobbo e coll. 2002), la stimolazione asimmetrica in ovo influenza il quadro di lateralizzazione del sonno. I pulcini del gruppo di controllo, le cui uova erano state incubate al buio, mostrano una chiara preferenza per la chiusura dell’occhio destro (sonno emisfero sinistro), mentre i pulcini le cui uova erano state incubate alla luce mostrano una preferenza per la chiusura dell’occhio sinistro (sonno emisfero destro)(Fig.8). I pulcini SX, a cui è stato deprivato l’occhio sinistro, mostrano, a prescindere dalle condizioni di incubazione e di allevamento, una marcata preferenza per la chiusura dell’occhio destro (sonno emisfero sinistro) durante gli episodi di sonno Mo-Un. I pulcini DX, a cui è stato deprivato l’occhio destro, sembrano essere influenzati in modo differente dalla DM in base alle diverse condizioni di incubazione e allevamento: solo i pulcini buio-buio (cioè pulcini le cui uova sono state incubate al buio e che anche al primo giorno di vita sono stati allevati al buio) mostrano una chiara preferenza per la chiusura dell’occhio sinistro durante il sonno monoculare, mentre gli altri due gruppi non mostrano alcuna preferenza. E’ plausibile supporre che l’emisfero controlaterale all’occhio deprivato dorma durante la DM e, quindi, al termine della DM l’altro emisfero (quello ipsilaterale all’occhio deprivato) necessiti di un maggior recupero di sonno a causa di un aumento dell’attività compiuta da tale emisfero durante la veglia. Ulteriori studi che stiamo pianificando e che prevedono la registrazione del tracciato EEG, potranno aiutarci a capire cosa accade all’emisfero “deprivato”. Un’altra ipotesi che può essere avanzata è che, malgrado la stimolazione luminosa in ovo moduli la direzione della lateralizzazione del sonno, così come abbiamo dimostrato nei pulcini del gruppo di controllo, la DM possa avere un effetto più forte rispetto a ciò che accade durante l’incubazione. Un ulteriore aspetto emerso è che l’emisfero sinistro dei pulcini che hanno ricevuto luce o durante l’incubazione o durante il primo giorno di vita, possa essere meno sensibile alla DM in quanto le vie e le aree visive sono già state maggiormente “lateralizzate” verso sinistra. Nell’interpretare i dati deve essere tenuto in considerazione il ruolo che l’occhio destro riveste nell’analisi e nel processo d’imprinting che è considerato una forma di memoria di riconoscimento precoce che si sviluppa nelle specie nidifughe in seguito all’esposizione ad uno stimolo saliente in assenza di rinforzo. Il periodo critico per il processo d’imprinting si chiude nei primi giorni di vita, è quindi plausibile ritenere che la DM possa aver interferito con il processo d’imprinting stesso. Sappiamo che pulcini allevati in isolamento sociale e quindi non imprintati mostrano comportamenti solitamente indotti da situazioni stressanti (frequenti distress call e movimenti non finalizzati). A questo proposito l’attività motoria del pulcino rappresenta un indice indiretto del possibile effetto della DM sul consolidamento dell’oggetto d’imprinting. Le analisi condotte hanno mostrato come i pulcini a cui è stato deprivato l’occhio destro mostrino un generale significativo incremento dell’attività motoria rispetto ai pulcini del gruppo di controllo, e i pulcini buio-buio presentino un’attività motoria significativamente più alta rispetto agli altri due gruppi (Fig.9). Questo effetto potrebbe essere interpretato alla luce del fatto che la condizione buio-buio estende il periodo critico per il processo d’imprinting al secondo giorno di vita e di conseguenza i pulcini di questo gruppo, non avendo ancora elaborato il processo d’imprinting, mostrerebbero più attività motoria associata ad una situazione di distress. Anche i risultati di questo esperimento sembrano a favore dell’ipotesi che vede il sonno Mo-Un come un aspetto dinamico del sonno, che può essere modulato dalla stimolazione in ovo, dalla modificazione delle condizioni ambientali di allevamento e a seguito della DM alla quale l’animale è stato sottoposto. Apprendimento spaziale e sonno Mo-Un Numerose evidenze scientifiche, sia sull’uomo che sull’animale, sottolineano il possibile ruolo del sonno nei processi di consolidamento della traccia mestica, nello specifico il ruolo del sonno ad onde lente (SWS) nella banda di potenza tra 0,75 – 4,5 Hz (SWA) (Stickgold, 2005). E’ noto da diversi studi che, nel pulcini, l’emisfero destro è principalmente dominante nel controllo del comportamento e dell’apprendimento spaziale. Di conseguenza l’obbiettivo di questo esperimento è stato quello di indagare il quadro di sonno Mo-Un a seguito dell’apprendimento di un compito di tipo spaziale durante il quale gli animali potevano affidarsi solamente ad indizi di tipo geometrico/topografico (Nelini e coll., In preparazione). Il paradigma sperimentale utilizzato per la fase d’apprendimento è stato il paradigma dei moduli geometrici e nello specifico il paradigma dell’arena rettangolare, che permette di valutare le abilità di ri-orientamento di un animale basate esclusivamente su indizi geometrico/topografici (Vallortigara e coll., 1990; 2004). In un primo esperimento sono stati utilizzati 12 pulcini di sesso femminile all’ottavo giorno di vita incubati al buio ed allevati con oggetto d’imprinting. Gli animali dopo la schiusa, sono stati divisi in due gruppi, un gruppo sperimentale (N=6, Gruppo Sperimentale) è stato sottoposto ad un addestramento all’interno dell’arena durante il quale, basandosi solamente su indizi spaziali, gli animali dovevano imparare a discriminare l’angolo corretto nel quale si trovava il cibo (addestramento con apprendimento spaziale). All’undicesimo giorno, gli animali sono stati sottoposti al test per verificarne l’apprendimento (criterio di apprendimento fissato all’80% di scelte corrette). Un gruppo di pulcini di controllo (N=6, Gruppo Controllo) è stato invece sottoposto alla medesima procedura sperimentale, ma all’interno dell’arena poteva trovare il cibo in qualsiasi dei quattro angoli e quindi non era sottoposto ad un processo di apprendimento (addestramento senza apprendimento spaziale). Subito dopo l’addestramento e il test è stato osservato a livello comportamentale il sonno per 3 ore consecutive. Per quanto riguarda l’apprendimento, i risultati ottenuti, mostrano come solo i pulcini del Gruppo Sperimentale avevano appreso il compito (Fig. 10) mentre i pulcini del Gruppo di Controllo sceglievano l’angolo dove cercare il cibo in modo casuale. Per quanto riguarda i dati relativi al sonno, si osserva come il Gruppo Sperimentale mostrava un aumento significativo di sonno binoculare complessivo rispetto al Gruppo Controllo e anche un aumento complessivo significativo di sonno Mo-Un sinistro (chiusura dell’occhio sinistro – sonno nell’emisfero destro) (Fig.11 e Fig. 12). I risultati relativi all’indice di lateralità hanno permesso di osservare come i pulcini del Gruppo Sperimentale mostravano una preferenza significativa per la chiusura dell’occhio sinistro e quindi una preferenza per il sonno uniemisferico destro già a partire dal primo giorno di addestramento, mentre non è stato osservato un chiaro quadro di lateralizzazione del sonno nei pulcini del Gruppo Controllo (Fig. 13). Occlusione monoculare, apprendimento spaziale e sonno Mo-Un Alla luce dei risultati ottenuti nel precedente studio, è stato condotto un ulteriore esperimento per osservare la relazione tra sonno uniemisferico e apprendimento spaziale. Anche in questo esperimento è stato utilizzato il medesimo paradigma sperimentale di apprendimento. Sono stati impiegati 12 pulcini di sesso femminile all’ottavo giorno di vita incubati al buio e allevati con oggetto d’imprinting. La procedura sperimentale adottata era la stessa dell’esperimento prima descritto ma veniva utilizzata sola la procedura relativa all’addestramento con apprendimento spaziale in condizioni di visione monoculare. Sono stati formati due gruppi di animali: il gruppo Dep-Dx (N=6) subiva l’occlusione selettiva dell’occhio destro (cfr. esperimento DM) durante il compito di apprendimento spaziale, il gruppo Dep-Sx (N=6) subiva l’occlusione selettiva dell’occhio sinistro durante l’apprendimento. L’ipotesi sperimentale considerava la possibilità che a seguito dell’occlusione selettiva di un occhio il solo emisfero controlaterale all’occhio aperto avrebbe svolto il compito di apprendimento e quindi si sarebbe potuto osservare un diverso quadro di sonno Mo-Un nei due gruppi. I risultati relativi all’apprendimento (Fig.14) mostrano come solo i pulcini del gruppo Dep-Dx, che utilizzano l’emisfero destro durante l’addestramento, avevano appreso il compito. I risultati hanno confermato le evidenze presenti in letteratura che vogliono l’emisfero destro principalmente coinvolto in compiti di apprendimento spaziale. I risultati relativi al sonno in indice di lateralità hanno evidenziato una preferenza significativa per la chiusura dell’occhio sinistro (sonno emisfero destro) nel gruppo Dep-Dx e una preferenza per la chiusura dell’occhio destro (sonno emisfero sinistro) nel gruppo Dep-Sx (Fig. 15). Questi dati sembrano associare il lavoro compiuto dai due emisferi al sonno nell’emisfero corrispondente anche in assenza di apprendimento. Dalle analisi condotte sul tempo trascorso in sonno Mo-Un calcolato in secondi è emerso però che i pulcini del gruppo Dep-Dx mostravano una quantità significativamente maggiore di sonno Mo-Un sinistro (sonno nell’emisfero destro) rispetto ai pulcini del gruppo Dep-Sx (Fig 16). I risultati di questo esperimento hanno quindi evidenziato in prima istanza come la preferenza per il sonno Mo-Un destro o sinistro si associ ad un processo uso/dipendente dei due emisferi a prescindere dal compito di apprendimento. Dalle analisi dei risultati sul sonno Mo-Un sinistro è stato possibile inoltre osservare un aumento significativo di sonno Mo-Un sinistro (emisfero destro) nei pulcini del gruppo Dep-Dx, che avevano utilizzato l’emisfero dominante per i compiti di apprendimento spaziale (emisfero destro), rispetto ai pulcini del gruppo Dep-Sx. Nel complesso i risultati sembrano nuovamente dare credito all’ipotesi di un coinvolgimento del sonno nei processi di apprendimento e nello specifico dei processi di apprendimento spaziale. Il sonno sembra poter essere modulato sia dal semplice coinvolgimento emisferico in assenza di processi di apprendimento, ma anche dai processi di apprendimento stesso che aumentano la quantità relativa di sonno Mo-Un nell’emisfero che è dominante per il compito. E’ stato pianificato e iniziato un ulteriore esperimento con la stessa metodologia e lo stesso disegno sperimentale del lavoro appena descritto, ma durante il quale gli animale venivano sottoposti al paradigma sperimentale senza apprendimento, allo scopo di osservare la sola influenza dell’ambiente e del compito in assenza di apprendimento sul sonno Mo-Un associato ai due emisferi cerebrali. I risultati di questo nuovo lavoro permetteranno di chiarire ancora meglio come si strutturi il quadro del sonno Mo-Un a seguito del compito di apprendimento spaziale svolto dagli animali con l’occlusione selettiva di un occhio. Conclusioni In conclusione gli esperimenti sopra descritti, portano ulteriori evidenze relative ad una stretta connessione tra il sonno uniemisferico e la lateralizzazione delle funzioni cerebrali nel pulcino, e permettono inoltre di sostenere l’ipotesi che il sonno uniemisferico sia un aspetto del sonno locale. I risultati riportati evidenziano come nel pulcino sia presente un quadro di sonno uniemisferico predeterminato e parallelo allo sviluppo delle funzioni cognitive in questa specie, ma anche, come lo stesso sonno uniemisferico possa essere modulato dalla stimolazione luminosa in ovo, dalla deprivazione monoculare e da compiti di apprendimento ai quali l’animale è sottoposto. E’ possibile inoltre avanzare l’ipotesi che il sonno uniemisferico come aspetto del sonno locale segua un andamento gerarchico dettato dalle priorità alle quali l’animale è sottoposto. Nell’esperimento in cui è stata utilizzata la DM emerge infatti chiaramente come il quadro di sonno uniemisferico sia influenzato in modo differente nei vari gruppi a seconda delle stimolazioni ambientali (incubazione luce o buio e allevamento luce o buio) ma anche dipendentemente dalla stato di sviluppo cognitivo al quale gli animali si trovano (avvenuto consolidamento o non consolidamento dell’oggetto d’imprinting). Allo stesso modo si può osservare un effetto simile della deprivazione di sonno sul quadro di sonno uniemisferico nei diversi giorni di sviluppo dell’animale. Questo effetto sembra indicare una preferenza per il recupero di sonno nei due emisferi che si sostituisce alla necessità di SWS in uno o nell’altro emisfero osservata normalmente durante le tappe di sviluppo cognitivo del pulcino (sonno monoculare sinistro al quinto giorno e sonno monoculare destro all’ottavo e all’undicesimo giorno di vita). Anche gli esperimenti relativi all’apprendimento spaziale sembrano sottolineare le caratteristiche locali del sonno uniemisferico e sembrano inoltre confermare l’ipotesi di un’organizzazione gerarchica associata ad un ruolo uso/dipendente del sonno uniemisferico che contemporaneamente viene però chiaramente modulata dal compito di apprendimento spaziale al quale gli animali sono stati sottoposti.