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Cellini, Nicola (2014) The Effects Of Sleep On Autonomic Regulation, Cardiovascular Activity, And Cognitive Processing. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

Sleep is a cyclical behaviour that occurs every day and we spend a significant portion of our life sleeping. While “why do we sleep” remains an unanswered question, we know that sleep is essential for life. Several aspects of our life are dependent on or strictly related to sleep, from molecular and hormonal levels to high-functional behaviours.
The main purpose of the present dissertation is to investigate through five experiments two of the most fundamental aspects of human life, cardiovascular regulation and cognitive function, in relation to different sleep situations such as healthy and pathological sleep (i.e. insomnia) as well as nocturnal and diurnal sleep. Specifically, the current thesis was aimed to shed further light on some debated aspects of the relationship between sleep and cardiovascular activity (Study 1 and 3) and cognitive abilities (Study 3 and 4) in young adults with insomnia. Moreover, the present dissertation aimed to investigate, to our knowledge for the first time, cardiac autonomic activity during daytime sleep (Study 2) and the effect of sleep on selective attention (Study 5).
During sleep, we observed a predominant control of the parasympathetic branch of the ANS and a reduction of sympathetic activity. Thus, during sleep the cardiovascular system “takes a break” and reduces its activity compared to wakefulness, when the sympathetic system is predominant. Interestingly, our results showed a similar cardiac autonomic pattern in diurnal sleep. Thus, it appears that it is sleep itself, rather than a specific moment of the day, that is responsible for this cardiovascular break and that daytime sleep can also act as a cardio-protective period. However, when sleep is disturbed, such as in insomnia, the autonomic balance becomes dysfunctional, with a continuously high sympathetic activity. This elevated cardiovascular activity in insomniacs occurs not only during sleep but also during daytime wakefulness. Indeed, we observed a dysfunctional cardiac autonomic profile during sleep and an elevated cardiovascular activity at rest and during the execution of cognitive tasks in young individuals with disturbed sleep. When this period is disturbed, such as in insomnia, the autonomic regulation becomes dysfunctional, leading to an elevated cardiovascular activity which expose individuals to possible long-term cardiovascular risk.
We also confirm the key role of sleep in cognitive functioning. In healthy individuals we observed a well-established “sleep effect”, i.e. the sleep-related enhancement of procedural memory. However, insomniacs did not show this effect. Also, in insomniacs we observed working memory impairments. Thus, it seems that a disturbed sleep can not only directly impact nighttime cognitive processing (i.e. the sleep-related memory consolidation), but can also affect daytime cognitive functions such as working memory. In addition, we documented the role of sleep in the improvement of attentional abilities, showing a relationship between light sleep and sleep spindles with the magnitude of improvement.

Abstract (italiano)

Ognuno di noi trascorre una parte significativa della propria vita dormendo. Tuttavia, ad oggi la domanda “perché si dorme?” è ancora senza risposta. Nonostante ciò sappiamo che il sonno è un elemento fondamentale della nostra vita. Lo scopo principale della presente tesi è indagare il rapporto tra sonno e due aspetti vitali della vita umana, la regolazione cardiovascolare e il funzionamento cognitivo. In particolare, nella presente tesi sono stati studiati alcuni aspetti ancora poco chiari del rapporto tra sonno, attività cardiovascolare (Studio 1 e 3) e capacità cognitive (Studio 3 e 4) in giovani adulti con insonnia. Inoltre, nella presente dissertazione è stata investigata l'attività autonoma cardiaca durante il sonno diurno (Studio 2 ) e l' effetto del sonno sull’attenzione selettiva (Studio 5 ).
I nostri risultati mostrano come durante il sonno l’attività autonoma prevalente sia quella parasimpatica, mentre l'attività simpatica tenda a ridursi. I risultati sembrano inoltre indicare come durante il sonno il sistema cardiovascolare "si riposi”, riducendo la sua attività rispetto alla veglia quando è il sistema simpatico a predominare. I nostri risultati hanno anche mostrato come durante il sonno diurno il profilo dell’attività cardiaca autonoma fosse simile a quello notturno. Questi dati indicano come sia il sonno stesso, piuttosto che uno specifico momento della giornata, a facilitare questo “rilassamento” cardiovascolare suggerendo come anche il sonno diurno possa fungere come periodo cardio-protettivo. Tuttavia quando il sonno è disturbato, come nell’insonnia, il bilanciamento autonomo diventa disfunzionale, in quanto caratterizzato da una costante ed elevata attività simpatica. Negli insonni questa elevata attività cardiovascolare sembra essere presente anche durante la veglia diurna. Abbiamo infatti osservato negli insonni sia un profilo autonomo disfunzionale durante il sonno sia un’elevata attività cardiovascolare a riposo e durante l'esecuzione di compiti cognitivi. Quindi quando il sonno è disturbato, come nell’insonnia, la regolazione autonoma diventa disfunzionale portando ad una elevata attività cardiovascolare che espone le persone a possibile rischi cardiovascolari a lungo termine.
Abbiamo inoltre confermato l’importanza del sonno nel funzionamento cognitivo. Abbiamo infatti osservato, in individui sani, come il sonno faciliti il consolidamento e il miglioramento di informazioni procedurali. Tuttavia questo effetto non è stato osservato negli insonni. Inoltre negli insonni abbiamo osservato difficoltà anche a carico della memoria di lavoro. Questi risultati suggeriscono che un sonno disturbato non solo influenzi direttamente l’elaborazione cognitiva durante la notte, come il consolidamento sonno-dipendente delle informazioni, ma influisca anche su altre funzioni cognitive come la memoria di lavoro. Infine, abbiamo descritto il ruolo del sonno nel miglioramento delle capacità attentive, osservando una relazione tra sonno leggero, fusi del sonno e miglioramento attentivo.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Stegagno, Luciano
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 26 > Scuole 26 > SCIENZE PSICOLOGICHE
Data di deposito della tesi:30 Gennaio 2014
Anno di Pubblicazione:30 Gennaio 2014
Parole chiave (italiano / inglese):Sleep, HRV, insomnia, autonomic nervous system, procedural memory, attention, working memory, daytime sleep
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 11 - Scienze storiche, filosofiche, pedagogiche e psicologiche > M-PSI/02 Psicobiologia e psicologia fisiologica
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Psicologia Generale
Codice ID:6741
Depositato il:06 Nov 2014 13:32
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