Loro, Zhixin Lu e i suoi colleghi dell’Institute for Research in Electronics and Applied Physics della University of Maryland di College Park, ci sono riusciti. Sono riusciti a simulare il jet-lag che colpisce chi viaggia in aereo e attraversa i fusi orari. E sono riusciti a simulare al computer anche la strana ma nota asimmetria tra chi viaggia da est verso ovest (jet-lag di minore intensità) e chi, al contrario, attraversa i fusi orari da ovest verso est. Ma hanno scoperto anche qualcosa di meno noto: quando si supera una certa soglia e si attraversano, per esempio, 12 fusi orari (da New York a Tokyo) si sente meno lo scombussolamento dei ritmi circadiani di chi, invece, di fusi orari ne attraversa di meno (andando, per esempio, da New York a Mosca e attraversando “solo” 9 fusi orari). 

Loro, Zhixin Lu e i suoi colleghi, sono riusciti a simulare tutto questo. Ma quanto a capire…

Ma andiamo con ordine. In un articolo intitolato Resynchronization of circadian oscillators and the east-west asymmetry of jet-lag e pubblicato lo scorso 12 luglio sulla rivista scientifica Chaos, specializzata nella fisica dei sistemi complessi, i ricercatori americani sono riusciti a simulare il comportamento dei circa 20 o 25.000 neuroni del nucleo soprachiasmatico localizzato nell’ipotalamo e che regola il ritmo circadiano. Usciamo fuori dal gergo dei neurofisiologi e diciamo che queste due decine di migliaia di cellule sono confinate in quello che viene definito il “cervello rettiliano”, quello dove vengono processate le sensazioni più immediate, come l’appetito o la paura. Il nucleo soprachiasmatico governa il ritmo veglia-sonno ed è, ovviamente, in contatto con le cellule che percepiscono la luce e il buio. 

Il ciclo da veglia e sonno segue un ritmo circadiano (dal latino circum diem, intorno al giorno), regolato soprattutto dalla percezione della luce. Ebbene ciascuna di queste decine di migliaia di cellule circadiane risponde alle variazioni di luce in tempi più o meno diversi. Formano, tuttavia, un sistema complesso capace di reagire ai mutamenti omogenei in maniera sincretica. In altri termini si risincronizzano (per usare il termine scelto da Zhixin Lu e colleghi) in continuazione, dandoci appunto il ritmo della giornata. 

Quando tuttavia le variazioni di luce e, più in generale, ambientali sono inusuali, come succede quando si attraversano diversi fusi orari, queste cellule vanno in confusione e generano il jet-lag. Quando, per esempio, parti da Roma a mezzogiorno, vai verso ovest, e dopo sei ore di viaggio ti ritrovi sempre a mezzogiorno a New York, è come se il tempo non fosse passato e la confusione è notevole. Le cellule faticano a riprendere il loro ritmo consueto: si calcola che per riprendersi completamente siano necessari un numero di giorni pari alla metà dei fusi orari attraversati. Dopo un viaggio di sei ore da Milano a New York occorrono, dunque, 3 giorni per recuperare… Ma quando riparti da New York a mezzogiorno, voli verso est e arrivi a Roma a mezzanotte, la confusione è ancora più grande. Le cellule del nucleo soprachiasmatico si adattano peggio a questo cambiamento troppo accelerato e il recupero risulta più difficile. Da ovest a est serve un numero di giorni pari ai due terzi dei fusi orari attraversati: dunque, 4 giorni, da New York a Milano.

Ora veniamo alla simulazione di questo comportamento. I ricercatori del Maryland hanno codificato il comportamenti di oscillatori, ovvero di macchine che seguono un ritmo e si comportano allo stesso modo. Ma quando, grazie a speciali algoritmi, sono messi insieme per formare  un sistema, ecco che si sincronizzano e si muovono come fossero una sola macchina. Questo comportamento è noto ai fisici da molti anni. Meno scontato è che queste macchine ritmiche si muovessero, al computer, in modo del tutto analogo a quell’altro sistema complesso che è il nucleo soprachiasmatico di un cervello umano. Gli oscillatori virtuali di Zhixin Lu fanno fatica a risincronizzarsi quando simuli l’attraversamento di molti fusi orari da est verso ovest, ma fanno ancora più fatica quando simuli il viaggio al contrario, da ovest verso est. 

Il bello è che questa fatica dura meno quando superi una certa soglia di fusi orari. In altri termini il recupero è più facile dopo un viaggio da New York a Tokyo (12 fusi orari) rispetto a un viaggio da New York a Mosca (9 fusi orari). 

La simulazione, dunque, funziona. Anche se un oscillatore non è, esattamente, l’omologo di un neurone del sistema circadiano. I primi sono tutti uguali, i secondi tutti diversi. Questa differenza non è da poco e deve indurci a una certa prudenza. I fisici conoscono bene come funzionano gli oscillatori, ma i neurofisiologi non conoscono altrettanto bene come funzionano le cellule del ritmo circadiano. Nel Maryland hanno trovato il modo di imitarne il comportamento. Ma non significa che hanno capito come funzionano. Prima di dare per scontato, come hanno fatto alcuni media, che la simulazione del Maryland ci consentirà di alleviare la fatica del jet-lag, dunque, conviene aspettare. Intanto, buon viaggio!   

Pietro Greco