RICERCA ITALIANA     

Gli effetti della deprivazione di sonno sull'apprendimento di abilità procedurali e sulle performance cliniche e cognitive nei medici specializzandi: la funzione protettiva di brevi periodi di sonno

Università degli Studi di Bologna

Abstract

Il progetto prenderà in esame due dei più cruciali e diffusi problemi dei nuovi programmi di formazione medica post lauream, ossia le conseguenze del lavoro notturno sulle attività cliniche e i processi di apprendimento e la valutazione dell’efficacia delle strategie di napping negli specializzandi in medicina, la cui popolazione corrisponde in Italia a circa 5000 studenti per anno.
Il decremento della vigilanza durante un lungo periodo di veglia è un rilevante problema per le attività lavorative. Studi sul campo e in laboratorio hanno evidenziato come le alterazioni del ciclo sonno-veglia portino quasi inevitabilmente a un deterioramento delle performance cognitive e professionali e a un incremento del cosiddetto “errore-umano”.
Il lavoro notturno è una caratteristica centrale della formazione medica specialistica in quanto gli specializzandi esercitano assistenza ai pazienti per 24 ore continuative e sono nel contempo inseriti in programmi di apprendimento intensivo.
Numerosi studi hanno enfatizzato come la sonnolenza causi un elevato numero di errori in ambito medico e, in misura minore, omissioni delle opportune procedure. E’ stato dimostrato che tali errori sono dovuti a decrementi nella vigilanza, nelle abilità psicomotorie, nelle funzioni esecutive e nella flessibilità cognitiva (necessaria per correggere errori e modificare la pianificazione degli interventi), dipendenti dall’integrità funzionale della corteccia prefrontale, il cui funzionamento è in parte compromesso dopo 24 ore di veglia continuata. Inoltre, gli studi di laboratorio hanno evidenziato che la deprivazione di sonno per 24 ore o più influenza in modo duraturo (e forse permanente) la consolidazione di abilità percettive, motorie e spaziali recentemente apprese nonché l’acquisizione di nuove abilità.
I risultati sin qui ottenuti sulle conseguenze della deprivazione di sonno sui vari processi cognitivi sono tuttavia difficilmente generalizzabili, in quanto ottenuti da studi non omogenei per campionamento, compiti sperimentali, indici di apprendimento, valutazione della deprivazione di sonno e misure di sonnolenza e stress.
Il presente progetto intende studiare in modo sistematico tali fenomeni. Infatti, le cinque Unità di ricerca hanno pianificato i loro esperimenti utilizzando lo stesso disegno sperimentale, in modo che un campione ampio e omogeneo (da 200 a 400 partecipanti per ciascuna Unità con un totale complessivo di 1200 partecipanti) di medici specializzandi svolga, negli stessi orari e seguendo la stessa procedura, i diversi test e compiti sperimentali.
In tal modo sarà possibile raccogliere dati utili per valutare l’efficacia di tre strategie di napping (rispettivamente, i) un nap durante il lavoro notturno; ii) un nap nel pomeriggio successivo e iii) due naps, di cui uno durante il lavoro notturno e l’altro nel pomeriggio successivo) nel ridurre l’influenza negativa della deprivazione di sonno conseguente al lavoro notturno su:
a)i processi di apprendimento di abilità percettive e motorie (apprese prima o dopo il lavoro notturno), la vigilanza psicomotoria e le abilità di ragionamento (Unità di Bologna);
b)la flessibilità cognitiva, misurata attraverso un compito di switching (Unità de L’Aquila);
c)l’attenzione e ‘inibizione di una risposta dominante (funzioni esecutive di alto livello, Unità di Trieste);
d)flessibilità nell’adozione di strategie di problem solving e nell’inibizione di risposte automatiche (Unità di Napoli);
e)ragionamento diagnostico (misurato su casi clinici simulati) e performance cliniche (valutate dal tutor dello specializzando) (Unità di Pisa).
Il confronto statistico dei punteggi ottenuti ai diversi test e compiti, svolti nelle diverse fasi della procedura sperimentale (prima e dopo il lavoro notturno, dopo una notte di recupero, dopo una settimana) permetterà di stabilire:
a)quali funzioni e processi di apprendimento sono negativamente influenzati dalla deprivazione di sonno e se essi siano influenzati in modo transitorio o duraturo;
b)l’efficacia di ciascuna delle tre strategie di napping nel ridurre l’effetto della deprivazione di sonno;
c)se gli effetti della deprivazione di sonno e/o delle strategie di napping varino in funzione del genere e in base a un’eventuale strategia adattiva messa in atto dagli studenti del quarto anno rispetto a quelli del secondo
d)se una cronica deprivazione parziale del sonno (più probabile negli studenti del quarto anno rispetto a quelli del secondo) abbia un effetto additivo negativo.
I dati raccolti nel progetto forniranno utili e importanti indicazioni applicative su come pianificare i periodi di lavoro notturno dei medici specializzandi al fine di ridurne gli effetti negativi sulla performance e l’apprendimento. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Carlo Cipolli Università degli Studi di BOLOGNA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il progetto di ricerca esaminerà due dei più rilevanti problemi nel panorama internazionale dei programmi di formazione medica post lauream, ovvero i) la stima delle conseguenze sulle attività cliniche e sui processi di apprendimento della riduzione di sonno dovuta al lavoro notturno e ii) la valutazione dell’efficacia di differenti strategie di napping nel ridurre gli effetti della deprivazione di sonno e dell’affaticamento.
Il numero dei medici specializzandi in Italia può essere stimato in circa 5000 studenti per anno.
L’applicazione nel presente anno accademico del D.P.C. M. 6/7/2007, che prevede che gli studenti delle diverse scuole di specialità mediche siano inseriti nella pratica clinica delle diverse aree sanitarie, provocherà negli specializzandi un aumento dei rischi connessi all’esposizione prolungata al lavoro notturno; risulta dunque evidente la necessità di pianificare accuratamente i turni di lavoro notturno all’interno delle divisioni cliniche e di suggerire strategie per contrastare al meglio gli effetti negativi della riduzione di sonno.
Il presente progetto di ricerca si propone di indagare sistematicamente queste tematiche, attraverso un’indagine condotta su un ampio campione (più di 1200) di medici specializzandi. Le cinque Unità di Ricerca utilizzeranno lo stesso disegno sperimentale al fine di valutare la performance degli specializzandi in compiti diversi, svolti negli stessi orari e con la medesima procedura.
L’obiettivo è quello di raccogliere dati utili a comprendere meglio gli effetti negativi della deprivazione di sonno dovuta al lavoro notturno sulla performance professionale (misurata attraverso compiti clinici simulati), cognitiva (misurata attraverso un ampio spettro di compiti che indagano le funzioni esecutive complesse) e sui processi di apprendimento di nuove abilità percettive e motorie.
In particolare, l’Unità di Bologna stabilirà: a) quanto la deprivazione di sonno conseguente a lavoro notturno diminuisca la vigilanza psicomotoria e le abilità di ragionamento rispetto alla condizione di non deprivazione di sonno (cioè, rispetto alla performance dei gruppi di controllo) e quanto siano efficaci le strategie compensatorie che prevedono uno o due nap; b) quanto la deprivazione di sonno riduca, rispetto alla condizione di sonno normale, in modo transitorio o persistente (o addirittura permanente) la consolidazione di abilità procedurali (percettive e motorie) acquisite prima o dopo la deprivazione.
L’Unità de L’Aquila stabilirà: a) se la deprivazione di sonno durante i turni notturni influenzi selettivamente specifiche componenti (endogene o esogene) dei processi di controllo coinvolti nel passaggio da un compito ad un altro (task switching) e quanto siano efficaci uno o due nap nel ridurre gli effetti della deprivazione di sonno; e b) quali processi implicati nei task switching siano maggiormente danneggiati dalla deprivazione di sonno e quanto questi processi siano sensibili all’influenza congiunta di deprivazione di sonno e affaticamento dovuti al lavoro notturno.
L’Unità di Trieste stabilirà: a) quanto la deprivazione influenzi in modo transitorio o duraturo la performance in compiti non familiari che misurano l’efficienza del sistema attentivo e delle funzioni esecutive; b) quanto siano utili le diverse strategie di napping nel contrastare gli effetti negativi della deprivazione, considerando non solo il numero di nap ma anche la collocazione oraria durante il giorno.
L’Unità di Napoli stabilirà, attraverso l’analisi degli errori di perseverazione e lo studio dei processi di pensiero astratto: a) se e quanto la deprivazione di sonno diminuisca la flessibilità cognitiva durante i processi di problem solving (che sono fortemente implicati nelle attività cliniche, soprattutto nel trattamento delle emergenze); e b) quanto la deprivazione di sonno diminuisca le abilità di monitorare costantemente l’esecuzione di compiti ripetitivi e di decidere rispetto al mantenimento/cambiamento di una strategia d’azione.
L’Unità di Pisa stabilirà a) quale sia il rapporto tra deprivazione di sonno e performance clinica, analizzando in particolare la relazione delle misure oggettive e soggettive dell’affaticamento e della sonnolenza con le misure oggettive della performance clinica (ottenute valutando la prestazione in compiti clinici simulati); e b) quanto le strategie di napping siano efficaci nel ridurre l’influenza della deprivazione di sonno sull’abilità di ragionamento diagnostico, sul decision making e sulla performance clinica.
Tutte le Unità applicheranno il medesimo disegno sperimentale e le stesse procedure di campionamento, svolgendo le proprie indagini su campioni di specializzandi bilanciati per genere ed esperienza clinica (definita in termini di anno di corso frequentato nella scuola di specialità). Tutte le Unità adotteranno le medesime procedure e gli stessi strumenti per controllare i cicli sonno-veglia (usando registrazioni attigrafiche), per valutare la percezione soggettiva di sonnolenza, ansia e stress e per rilevare le abitudini di sonno dei partecipanti (attraverso diari del sonno). In tal modo, sarà inoltre possibile stabilire: a) se ci siano differenze legate al genere e/o all’esperienza clinica rispetto all’entità dell’effetto della deprivazione di sonno sulla performance in uno o più compiti utilizzati dalle singole Unità; b) se ci siano differenze legate al genere e/o all’esperienza clinica rispetto all’efficacia delle strategie di napping nel contrastare gli effetti della deprivazione sulla performance in uno o più compiti utilizzati dalle singole Unità; c) se vi siano degli effetti additivi positivi (in termini di sviluppo di strategie di compensazione) o negativi (dovute alla deprivazione parziale prolungata) della durata di esposizione al lavoro notturno (presumibilmente maggiore negli specializzandi del quarto anno).
Queste evidenze empiriche permetteranno di ottenere indicazioni attendibile su quali performance siano più frequentemente ridotte negli specializzandi maschi e femmine, su quale sia la strategia di napping ottimale, e su quanto siano efficaci le strategie di compensazione della riduzione del sonno. Queste indicazioni possono inoltre essere utili nella programmazione dei turni di lavoro notturno degli specializzandi al fine di ridurre gli effetti della deprivazione del sonno sulla performance e sull’apprendimento.
In conclusione, il presente progetto presenta diversi aspetti innovativi e si propone di indagare sistematicamente i quesiti sopra descritti mediante le competenze complementari dei ricercatori delle cinque Unità di ricerca, che consentono di esaminare, su un ampia parte della popolazione di specializzandi inserita nei più avanzati programmi di formazione medica, tutte quelle abilità che si suppone possano essere influenzate dalla riduzione di sonno. <<<

Risultati parziali attesi

Il presente progetto porterà a raccogliere una grande quantità di dati di potenziale interesse per approfondire la conoscenza degli effetti negativi temporanei e duraturi (forse permanenti) della deprivazione di sonno sull’apprendimento di nuove abilità da parte degli specializzandi (e quindi, da un punto di vista applicativo, sulle conseguenze che ciò può determinare nel raggiungimento di alcuni degli obiettivi della formazione medica post-lauream). Inoltre, i dati raccolti permetteranno per la prima volta di valutare in modo sistematico l’efficacia di tre strategie di napping nel contrastare gli effetti negativi della riduzione di sonno, fornendo così informazioni utili rispetto alla funzione dei nap, alla loro durata e collocazione temporale ottimale.
Indicazioni importanti saranno fornite dai dati raccolti singolarmente da ciascuna Unità, ma anche dall’analisi congiunta di tutti i dati raccolti nell’intero progetto. In termini generali, le analisi dei dati soggettivi e oggettivi sulla sonnolenza, l’affaticamento e lo stress, raccolti da tutte le Unità del progetto, forniranno utili suggerimenti per comprendere meglio la relazione tra deprivazione di sonno (in condizioni controllate dal punto di vista sperimentale) e performance in ambito clinico. In particolare, i dati raccolti saranno utili per valutare il potere predittivo delle misure soggettive di sonnolenza e deprivazione di sonno e l’affaticamento legato allo stress rispetto al deterioramento delle performance cognitive e cliniche e dei processi di apprendimento e all’efficacia compensatoria delle strategie di napping.
In tal modo, si potranno ricavare alcune indicazioni attendibili e generalizzabili circa l’organizzazione del lavoro e della formazione degli specializzandi, più o meno esperti, indicazioni utili agli Enti preposti alla programmazione e al monitoraggio del sistema formativo delle scuole di specialità mediche italiane.
I principali risultati attesi dalle singole Unità di ricerca sono qui di seguito riportati.

Unità di Bologna
Basandosi sull’ipotesi generale che il sonno abbia un ruolo importante nel determinare una buona performance in compiti di vigilanza psicomotoria e di ragionamento, e nel consentire la consolidazione di abilità precedentemente acquisite (fase di consolidazione) e di nuove abilità procedurali (fase di acquisizione), sono attesi quattro risultati principali. La deprivazione di sonno conseguente ad un turno notturno dovrebbe infatti avere effetti negativi:
1)sulla vigilanza psicomotoria e sulle abilità di ragionamento, rispetto alla condizione di controllo (cioè alla performance del gruppo di controllo). Tali effetti negativi dovrebbero essere maggiori nei sottogruppi con deprivazione di sonno che non effettuano alcun nap, rispetto ai sottogruppi che effettuano un solo nap e, soprattutto, rispetto ai sottogruppi che effettuano due nap. Il decremento della performance dovrebbe essere transitorio e gli indici di performance dovrebbero raggiungere i livelli di baseline dopo la notte di recupero e, soprattutto, dopo sette notti di recupero.
2)sulla consolidazione delle abilità procedurali acquisite PRIMA della deprivazione di sonno, in modo maggiore rispetto alla condizione di controllo. Il decremento della performance dovrebbe essere minore negli specializzandi che hanno effettuato un nap notturno rispetto a quelli che hanno effettuato un nap pomeridiano, e ancora più basso negli specializzandi che hanno effettuato sia il nap notturno che quello pomeridiano. Si ipotizza che tali effetti negativi siano duraturi, e che la performance al Texture Discrimination Task (per misurare le abilità percettive) e al Finger Tapping Task (per misurare le abilità motorie) siano peggiori per i soggetti con deprivazione, rispetto ai controlli (assenza di deprivazione di sonno), anche dopo una o sette notti di recupero;
3)sull’acquisizione delle abilità procedurali apprese DOPO la deprivazione di sonno, rispetto alla condizione di controllo. Il decremento della performance dovrebbe essere minore negli specializzandi che hanno effettuato un nap notturno rispetto a quelli che hanno effettuato un nap pomeridiano, e ancora più basso negli specializzandi che hanno effettuato sia il nap notturno che quello pomeridiano. Si ipotizza che tali effetti negativi siano duraturi, e che la performance al Texture Discrimination Task (per le abilità percettive) e al Finger Tapping Task (per le abilità motorie) siano peggiori per i soggetti con deprivazione, rispetto ai controlli (assenza di deprivazione di sonno), anche dopo una o sette notti di recupero;
4)sui processi di apprendimento (e forse sulle performance che richiedono vigilanza psicomotoria e abilità di ragionamento), in modo maggiore negli specializzandi (soprattutto del 4 anno) che riportano una riduzione cronica del sonno (valutata attraverso diari) rispetto a chi non riporta tale riduzione cronica o che mette in atto strategie comportamentali (rilevate attraverso i diari e le interviste sulle abitudini di sonno) efficaci per fronteggiarla;
In generale, si ipotizza poi che tali effetti negativi della deprivazione di sonno siano meno pronunciati in presenza di nap abbastanza lunghi (circa 30 minuti) rispetto a nap più brevi (circa 10 minuti), valutati retrospettivamente attraverso l’analisi dei dati attigrafici.

Unità de L’Aquila
I primi tre esperimenti che saranno condotti dall’Unità hanno come obiettivo principale di accrescere le nostre conoscenze rispetto alle variazioni di specifiche funzioni del lobo frontale nell’arco delle 24 ore e in condizione di vigilanza ridotta.
a)I primi due studi pilota serviranno a stabilire la sensibilità del paradigma di task switching rispetto alla riduzione del sonno in un setting di laboratorio. Tale studi sono particolarmente rilevanti rispetto alla scelta di un compito di switching che sia molto sensibile agli effetti di una notte di deprivazione totale di sonno. In base ai risultati ottenuti, la versione più appropriata del compito di switching sarà somministrata nello studio “sul campo”. Se la deprivazione del sonno avrà effetti negativi sulle componenti endogene di riconfigurazione del compito, si evidenzierà un aumento dei costi dello switching dopo la deprivazione. Al contrario, se la riduzione del sonno influenzera negativamente la componente di decadimento della performance nel compito di switching, allora i costi dello switching aumenteranno dopo la sessione di deprivazione del secondo studio pilota. Non è possibile escludere che la manipolazione sperimentale possa influenzare entrambe le componenti del compito di switching. Inoltre, il confronto tra gli effetti della deprivazione osservati negli studi pilota (condotti in un tipico setting di laboratorio, con i soggetti in una condizione controllata di inattività) e quelli osservati nello studio “sul campo” permetterà di distinguere l’effetto specifico della riduzione del sonno dagli effetti cumulativi della deprivazione accompagnata da affaticamento dovuto al lavoro notturno.
b) L’esperimento inerente l fattore “orario della giornata” consentirà di valutare se vi siano variazioni circadiane e ultradiane delle funzioni esecutive implicate nel compito di switching; in tal caso, i costi dello switching mostreranno una variazione circadiana, ad esempio evidenziando un cambiamento nelle ore post prandiali.
In conclusione, lo studio principale “sul campo” permetterà di valutare la sensibilità del paradigma di task switching nell’evidenziare gli effetti di interazione tra riduzione del sonno e affaticamento in una condizione ecologica in ambito medico. Tale esperimento avrà dunque un interesse principalmente applicativo, permettendo di aumentare le nostre conoscenze sulle funzioni esecutive in un setting lavorativo reale, specificatamente sul decision making in ambito medico in condizioni di riduzione di sonno e affaticamento.

Unità di Trieste
I risultati dello studio permetteranno di valutare:
a) quanto la deprivazione di sonno influenzi la performance e l’apprendimento di compiti nuovi che misurano l’efficienza dei sistemi attentivi e delle funzioni esecutive.
b) la presenza di eventuali effetti ritardati e durevoli (dopo una sola notte di recupero o un’intera settimana di ciclo sonno-veglia normale);
c) la (differente) efficacia delle strategie di napping nel ridurre gli effettive negativi della riduzione del sonno considerando non soltanto la presenza/assenza di nap, ma anche la loro dislocazione oraria;
d) gli effetti del genere e della prolungata esposizione ad una condizione di deprivazione di sonno.
Inoltre, i risultati dello studio permetteranno di stabilire se la deprivazione comporta un generalizzato decremento dell’efficacia dei processi attentivi (come indicato dagli studi sperimentali che hanno utilizzato quasi esclusivamente test di vigilanza) o un decremento selettivo di specifiche componenti.
Le possibili implicazioni di carattere applicativo dei risultati attesi potrebbero riguardare la riorganizzazione degli orari nella formazione degli specializzandi e la formulazione di linee guida e raccomandazioni sulle strategie più efficaci per contrastare gli effetti negativi della deprivazione di sonno durante i percorsi di specializzazione medica.

Unità di Napoli
In sostanziale accordo con la letteratura riguardante gli effetti della deprivazione di sonno su indici metabolici e neurofisiologici del Sistema Nervoso Centrale, ci aspettiamo che le funzioni esecutive siano significativamente influenzate da lunghi turni di lavoro. Più precisamente, ci aspettiamo che ad essere maggiormente compromesse siano le performance a compiti inaspettati, nuovi e complessi, così come un incremento dell’incapacità nell’adattare le proprie strategie alle variazioni e alle richieste dell’ambiente.
In tale quadro, si ipotizza che uno o due nap di durata appropriata (tra i 20 ed i 45 minuti), così come diversamente manipolati nei sottogruppi del campione complessivamente valutato, possono almeno parzialmente contrastare gli effetti negativi della deprivazione di sonno sull’efficienza delle funzioni esecutive. Alla luce dei risultati ottenuti, eventuali aspetti applicativi riguardano la possibilità di apportare miglioramenti alla programmazione dei turni di lavoro degli specializzandi che vengono sempre più coinvolti in delicati compiti di crescente responsabilità anche durante l’assistenza notturna.

Unità di Pisa
Ci si aspetta che i dati raccolti dall’Unità possano:
1)confermare la relazione tra deprivazione di sonno e la pratica clinica (includendo un confronto tra esperienza soggettiva della pratica stessa e una valutazione oggettiva), all’interno di un setting controllato sperimentalmente ma al contempo ecologico, come quello rappresentato dai turni di guardia notturna ospedaliera;
2)valutare l’effetto combinato del livello di professionalità (basso o alto) e di esperienza di lavoro notturno sulla pratica clinica. Questo tipo di indicazioni potrebbe essere utilizzato sia nella programmazione interna dei compiti di assistenza notturna che nell’organizzazione dell’intero percorso formativo;
3)stimare gli effetti dei nap sul recupero dell’efficienza nella pratica clinica e nei processi di ragionamento e decisione in essa coinvolti. Questo tipo di indicazioni potrebbero essere utili per la programmazione dei turni notturni non solo degli specializzandi ma anche degli specialisti.

In conclusione, il confronto sistematico dei dati complessivi raccolti dalle cinque Unità del progetto relativamente agli errori clinici, all’apprendimento e alle funzioni mnestiche, alle abilità di ragionamento e alle funzioni esecutive potrebbero fornire utili suggerimenti per migliorare la formazione interna alle scuole italiane di specialità medica, ridurre gli errori di assistenza e migliorare l’apprendimento degli specializzandi, superando le difficoltà frequentemente osservate in conseguenza a deprivazione di sonno(acuta e cronica). <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

E’ stato valutato che nei paesi occidentali circa un sesto della forza lavoro opera al di fuori della giornata lavorativa standard, in particolare durante le ore notturne (Boivin et al., 2007). Gli effetti sociali ed economici del lavoro a turni atipici e con riduzione del periodo di sonno sono stati più volte sottolineati, in particolare l’aumento del rischio di incidenti, la riduzione della performance, gli effetti negativi sulla salute, sul benessere e sulla qualità della vita (Rosekind, 2005).
E' stato dimostrato che il lavoro a turni è associato con un aumento dell’affaticamento fisico e mentale percepito e, spesso, con disturbi del sonno quali eccessiva sonnolenza diurna e/o frammentazione del sonno (Am Acad Sleep Medicine, 2005, 2nd Ed, 2005).
In particolare, il decremento della vigilanza durante la veglia prolungata rappresenta un problema rilevante in ambiti lavorativi quali sanità pubblica e assistenza medica. Infatti, il lavoro notturno è una caratteristica centrale per la formazione medica specialistica, che prevede attività di assistenza ai pazienti lungo l’intero arco delle 24 ore e lo svolgimento di programmi di formazione da parte dei giovani medici specializzandi. Questa formazione comprende inoltre un progressivo coinvolgimento degli studenti nella reperibilità e nel trattamento delle emergenze nella struttura ospedaliera di formazione.
Nei medici specializzandi, l’aumento del rischio di errori (sia di esecuzione che di omissione) in seguito a riduzione di sonno è un fenomeno ben noto, per la prima volta descritto da Friedman e collaboratori (1971), che hanno evidenziato un tasso di errore quasi doppio nella lettura di tracciati elettrocardiografici degli specializzandi con turno continuativo di almeno 24 ore rispetto a quelli che avevano riposato la notte precedente.
Recenti indagini sul campo hanno inoltre confermato che internisti e specializzandi con turni di lavoro estesi e con reperibilità continuativa, oltre a mostrare un significativo aumento di deficit attentivi, provocano un maggior numero di incidenti potenzialmente evitabili e commettono un numero significativamente maggiore di errori gravi (Grantcharov et al., 2001; Eastridge et al., 2003; Lockley et al., 2004; Landrigan et al., 2004; Barger et al., 2006).
La scarsa efficienza in compiti diagnostici e procedure cliniche può essere coerentemente attribuita alla deprivazione di sonno conseguente alle alterazioni dei ritmi circadiani nel ciclo sonno/veglia. Infatti, la frequenza di errori commessi dagli specializzandi diminuisce dopo un periodo di sonno (Lockley et al., 2004; Landrigan et al., 2004). L’attribuzione di questi effetti negativi alla deprivazione di sonno acuta, intrinseca alla reperibilità e ai turni notturni degli specializzandi coinvolti in compiti clinici inaspettati e complessi, è stata dimostrata da numerosi studi. C’è un’evidenza sperimentale consistente sul fatto che anche una sola notte di deprivazione di sonno comporti un significativo deterioramento nelle abilità complesse, quali l’anticipazione delle conseguenze, la registrazione degli eventi, il trovare soluzioni innovative, l’evitare distrazioni. Diversamente dalle abilità logiche, di pensiero convergente e di ragionamento basate su regole, queate abilità cognitive complesse dipendono in modo rilevante dall’integrità funzionale della corteccia prefrontale (CPF), area particolarmente vulnerabile agli effetti della veglia prolungata.
Numerosi studi hanno recentemente dimostrato che i deficit funzionali della CPF sono associati a una ridotta efficacia delle abilità complesse di alto livello, in particolare le cosiddette funzioni esecutive.
Questi studi hanno contraddetto il punto di vista che a lungo ha prevalso nell’ambito della ricerca sul sonno, secondo il quale le abilità cognitive complesse sarebbero relativamente poco compromesse dalla deprivazione di sonno a causa della motivazione che esse suscitano nei soggetti e al conseguente utilizzo di strategie compensatorie per contrastare gli effetti della sonnolenza.
In contrasto con tale assunto, recenti studi di laboratorio hanno mostrato come la motivazione personale alla performance non sia sufficiente a garantire, dopo riduzione di sonno, il raggiungimento di un elevato standard di efficienza in un ampia gamma di abilità cognitive complesse (Jones &amp; Harrison, 2001). Infatti, tali abilità dipendono in larga parte dall’integrità funzionale della CPF, la cui attività metabolica può essere seriamente ridotta durante lo svolgimento di diversi compiti a seguito di veglia prolungata per almeno 24 ore (Muzur et al., 2002).
I risultati di queste ricerche spingono a focalizzare l’attenzione sia sui meccanismi attraverso i quali la deprivazione di sonno interferisce coi processi cognitivi, sia su quali funzioni cognitive complesse siano effettivamente compromesse causa la carenza di sonno. A tal fine, è necessario avvalersi di un quadro di riferimento teorico complessivo, all’interno del quale sia possibile interpretare i decrementi della performance cognitiva. Infatti, sebbene solitamente si sostenga che i deficit di performance dopo riduzione di sonno siano principalmente dovuti a generici deficit attentivi (Lamond et al., 2007; Quigley et al., 2000), l’attenzione è una funzione cognitiva complessa e multidimensionale (Demeyere &amp; Humphreys, 2007; Fan et al., 2005; Mirsky et al., 1991).
Non è dunque sufficiente stabilire una generica relazione tra riduzione di sonno e attenzione, ma occorre specificare se, in seguito a riduzione/deprivazione di sonno, ci sia un deficit attentivo generalizzato o selettivo (Fimm et al., 2006; Doran et al., 2001; Jennings et al., 2003; Vgontzas et al., 2004). Allo stesso modo, le cosiddette “funzioni esecutive” non dovrebbero essere considerate in modo unitario, bensì andrebbero distinte le diverse componenti implicate. Il termine “funzioni esecutive” deve essere correttamente attribuito a quelle funzioni che divengono operative quando le azioni di routine risultano inefficaci per l’esecuzione di un compito (Posner &amp; Di Girolamo, 1998).
Le funzioni esecutive complesse, tra cui il controllo esecutivo, la memoria di lavoro e il pensiero divergente, coinvolgono: a) l’abilità di pianificare e coordinare azioni deliberate quando ci si trova di fronte a diverse alternative; b) il controllo e, se necessario, l’aggiornamento dei piani d’azione; c) la soppressione (inibizione) delle informazioni non rilevanti e la focalizzazione dell’attenzione su quelle rilevanti (Sagaspe et al.,2006). Appare evidente che tra tutte le categorie di lavoratori, per i medici che devono rispondere alle chiamate notturne il preservare tali abilità risulta particolarmente rilevante.
Al di là della vigilanza e delle più semplici abilità operative, le funzioni cognitive complesse permettono di affrontare responsabilità e compiti clinici, spesso non familiari, attraverso i processi di decision making e problem solving.
Ciò risulta particolarmente vero nel caso degli specializzandi, che sono meno esperti e dunque maggiormente esposti ai rischi derivanti da una ridotta efficienza delle funzioni esecutive.
Alcune evidenze sperimentali sono coerenti nell’indicare che vi sia un impatto negativo della riduzione del sonno sulle funzioni cognitive complesse (Gottselig et al., 2006). Inoltre, gli studi neurofisiologici e sugli indici metabolici funzionali hanno dimostrato come un’area particolarmente sensibile alla riduzione del sonno sia la corteccia prefrontale, parte rilevante dei circuiti neurali che regolano le funzioni cognitive superiori (Durmer e Dinges, 2005).

Il presente progetto di ricerca si basa dunque su un modello ampio e articolato dei processi cognitivi che riguardano le funzioni esecutive complesse, indagando non soltanto l’influenza della deprivazione di sonno sulle numerose e distinte funzioni esecutive (Unità de L’Aquila, Napoli e Trieste), sulla performance clinica (Unità di Pisa), sulle abilità di ragionamento e psicomotorie (Unità di Bologna), sui processi di apprendimento di nuove abilità acquisite prima o dopo la deprivazione di sonno (Unità di Bologna), ma anche l’efficacia di tre strategie di napping (cioè, brevi periodi di sonno) nel ridurre le conseguenze negative della deprivazione di sonno.
Questi due obiettivi principali vengono studiati congiuntamente in quanto è stato dimostrato che la riduzione del sonno conseguente a lavoro notturno produce su molte attività cliniche effetti negativi tanto rilevanti che negli Stati uniti è stato ridotto per legge il periodo di guardia e le società scientifiche di ricerca sul sonno hanno raccomandato di usare strategie di napping al fine di ridurre gli effetti negativi della riduzione del sonno degli specializzandi.
Tuttavia, mentre molti studi sul campo hanno dimostrato in modo abbastanza consistente che i nap sono efficaci nel ridurre l’affaticamento, la sonnolenza e il decremento della performance degli specializzandi (Howard et al., 2002), resta da chiarire se i nap possano prevenire e ridurre un altro effetto negativo della deprivazione di sonno, cioè le difficoltà di apprendimento di nuove abilità e tecniche mediche. Tale rischio aggiuntivo non è trascurabile, dato che gli studi sperimentali concordano nell’evidenziare che i processi di apprendimento di abilità percettive, motorie e spaziali risultano compromessi quando la loro acquisizione viene seguita da un periodo di deprivazione del sonno di 24 ore o più. (Stickgold et al., 2000; Walker et al., 2002; Fisher et al., 2002; Ferrara et al., 2006).
Infine, sembra che gli effetti della deprivazione di sonno sull’acquisizione di nuove abilità producano un deficit di apprendimento evidenziabile non solo limitato al giorno successivo alla deprivazione, bensì prolungato (dopo una settimana dalla loro acquisizione) o persino permanente (come evidenziato dagli studi sull’apprendimento percettivo: Stickgold et al., 2000; Walker et al., 2003).

Vi è quindi un sostanziale accordo circa la necessità di realizzare studi sistematici volti ad indagare: a) gli effetti della deprivazione di sonno sulle abilità coinvolte nell’attività clinica e b) l’eventuale funzione protettiva di strategie di napping.
Da una parte, la rapidità e la flessibilità di adattamento del comportamento (switching) è cruciale nel ragionamento e nella decisione in ambito clinico. Diversi studi neurofunzionali mostrano che compiti di switching comportano l’attivazione di varie regioni della corteccia prefrontal Tuttavia, nonostante il paradigma di switching venga largamente utilizzato, gli effetti della deprivazione di sonno e dell’alterazione dei ritmi circadiani sulle funzioni esecutive non sono state indagate in modo esaustivo.
Dall’altra, le indicazioni provenienti da una serie di studi non possono essere generalizzate a causa di diverse limitazioni metodologiche: in particolare gli effetti della deprivazione di sonno sull’attività clinica e sulle performance cognitive non sono state indagate nel rispetto di fattori come a) il genere (nonostante sia noto che nei turnisti le alterazioni del ciclo sonno/veglia abbiano effetti maggiormente negativi sulle donne le quali rappresentano inoltre la percentuale più elevata di specializzandi) e b) l’esperienza, con particolare riferimento alle eventuali strategie adattive sviluppatesi in specializzandi con una lunga esperienza di turni notturni e quindi sottoposti a importanti periodi di deprivazione di sonno. Dopo una settimana di restrizione di sonno (meno di 5 ore di sonno per giorno) diversi aspetti coinvolti nell’ attività clinica (come le funzioni esecutive, le capacità di ragionamento e la velocità psicomotoria: Dinges et al, 1997) subiscono un decremento più o meno sostanziale. Infine, non è ancora stato preso in considerazione il fatto che la pratica clinica è particolarmente ricca di quesiti mal posti che i medici risolvono in diversi modi a seconda delle loro conoscenze specifiche, dell’area di appartenenza e dell’esperienza (Grant et al., 1988), basandosi tuttavia su tre tipi di rappresentazioni mentali: il meccanismo di base del disturbo, la caratterizzazione generale della malattia e la casistica derivante dall’esperienza (Schmidt et al., 1990).
Non è stato indagato quanto le differenze nell’esperienza clinica e probabilmente nelle strategie di ragionamento possano ridurre gli effetti di deprivazione di sonno sulla performance (e, quindi, sull’ammontare ed il tipo di errori), sebbene queste differenze possano avere una notevole importanza sull’organizzazione stessa del percorso formativo degli specializzandi.

E’ fondamentalmente per queste ragioni che appare rilevante l’esigenza di condurre studi per stabilire l’efficacia di strategie (come naps o l’utilizzo di farmaci o caffeina) finalizzate alla riduzione degli effetti acuti o cronici della sonnolenza negli specializzandi di medicina. Mentre diversi studi mettono in luce come l’eliminazione di lunghi turni di lavoro possono ridurre la probabilità di errori anche gravi (Lockley et al., 2004; Landrigan et al., 2004), si sa ancora poco sugli effetti di napping nella performance clinica. Inoltre, mentre numerose ricerche sperimentali si sono focalizzate sui potenziali benefici effetti che brevi nap possono esercitare sulla performance soggettiva (Monk et al., 2001; Tietzel &amp; Lack, 2001) i risultati si riferiscono quasi esclusivamente alla variazione nei livelli di sonnolenza. Anche quando vengono prese in considerazione specifiche abilità cognitive (Tietzel &amp; Lack, 2002; Gillberg et al., 1996), nella maggior parte dei casi i ricercatori hanno scelto di utilizzare compiti monotoni i quali sono tutt’al più in grado di individuare grossolane variazioni di vigilanza/allerta ma non sono sensibili a specifiche variazioni nei processi cognitivi. Inoltre, le scarse ricerche sulla relazione tra napping e performance clinica hanno prodotto risultati spesso contradditori (Driskell et al., 2005). Questa è un conseguenza non irrilevante del fatto che la ricerca in questo ambito è per lo più sviluppata in laboratorio piuttosto che in contesti naturali. <<<