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Grazie all’encefalogramma siamo a conoscenza del fenomeno di emissione di onde Beta, prodotte dal nostro cervello durante la fase di veglia. Le onde Beta, che hanno una frequenza di 15 cicli al secondo, si differenziano da quelle di tipo diverso (alfa, delta, teta) emesse dal nostro cervello durante il sonno, e che si avvicendano secondo una precisa sequenza che dura circa 90 minuti, che si ripete ciclicamente per tutta la durata del sonno.

Esaminando più in dettaglio il tracciato EEG di una persona che si accinge a dormire possiamo notare come le onde registrate sono di tipo Alfa: è questa la frequenza dello stato di veglia rilassato.
La persona ancora non dorme, i suoi occhi si muovono continuamente e la tensione muscolare generale è alta.

Quando il movimento degli occhi comincia a rallentare, l’individuo entra nella Fase 1 del sonno. Il sonno è in questo momento molto leggero, i muscoli si rilassano, il ritmo cardiaco, la digestione e la respirazione rallentano; anche la pressione si abbassa ed il tracciato segna un’accelerazione delle onde alfa, 7/14 cicli al secondo.

Nella fase 2, che impegna circa la metà del tempo dormito, le onde emesse dal cervello sono di tipo teta, e la loro frequenza è di 3/7 cicli al secondo. I muscoli si rilassano sempre più, e scompaiono i movimenti degli occhi, lo stato di coscienza viene abbandonato. E’ con questa fase che si considera iniziato il sonno.

Nella fase 3 il cervello comincia ad emettere onde dalla frequenza inferiore a 3 cicli al secondo, dette delta. Questa fase occupa una parte esigua del tempo dedicato al sonno, il 7% circa, ed è una fase di passaggio che conduce al sonno profondo.

Quando il tracciato elettroencefalografico presenta più del 50% di onde delta si considera iniziata la Fase 4.

La Fase 4, la parte più profonda del sonno, è composta da sole onde delta ed è caratterizzata dal più basso livello di tensione muscolare.
Occupa il 14% della durata del sonno.

Terminata la Fase 4 l’elettroencefalogramma tornerà a tracciare per alcuni minuti le onde teta della Fase 2.
Poi la comparsa di rapidi movimenti oculari segnerà la presenza della Fase REM, ancora alcuni minuti e si ricade nella Fase 2 e poi saltando solo la prima Fase, quella dell’addormentamento, il ciclo riparte.

In una persona che dorme 7 ore e mezzo, ad esempio, la sequenza di fasi si ripete 5 volte a notte.