La natura solitaria e la funzione sconosciuta della ghiandola pineale hanno contribuito a far sì che il filosofo francese Renee Descartes la chiamasse “sede dell’anima” e suggerisse che fosse il luogo in cui l’anima immateriale comunicava con il corpo fisico. Le idee di Cartesio sulla ghiandola pineale non furono mai ampiamente accettate dai suoi contemporanei, tuttavia, e oggi la funzione più frequentemente associata alla ghiandola pineale è la secrezione dell’ormone melatonina, che è coinvolto nella regolazione dei ritmi circadiani.

Non ci sono neuroni che lasciano la ghiandola pineale per portare segnali ad altre aree del cervello. Invece, l’output principale della ghiandola pineale – e il modo in cui comunica con il resto del sistema nervoso – è la melatonina. La ghiandola pineale è costituita principalmente da cellule secretorie chiamate pinealociti, che secernono melatonina a tassi variabili durante il nostro ciclo di 24 ore. I tassi più alti di secrezione di melatonina si verificano nel mezzo della notte; cominciano a diminuire man mano che ci si avvicina all’alba. Questo programma di rilascio di melatonina viene mantenuto in base alle informazioni sulla quantità di luce nell’ambiente che la ghiandola pineale riceve dalla retina. La retina invia queste informazioni a un nucleo nell’ipotalamo chiamato nucleo soprachiasmatico (SCN), e da lì prende un percorso contorto fino alla ghiandola pineale.

Oltre a inviare informazioni sulla luce ambientale alla ghiandola pineale, il SCN controlla anche i ritmi circadiani. Il SCN ha recettori per la melatonina, e usa il segnale della melatonina per ottenere informazioni sull’ora del giorno. Poiché i livelli di melatonina sono più alti durante le ore di buio, il SCN può usare l’attività della melatonina come un segnale che il nostro ritmo circadiano dovrebbe essere nella sua fase notturna. In questo modo, la secrezione di melatonina può agire come un importante indicatore se il ritmo circadiano di una persona non è in sincronia con l’ambiente (ad esempio, se si verificano alti livelli di secrezione ma la persona è ancora molto sveglia). Questo accade quando, per esempio, qualcuno deve adattarsi a un nuovo ciclo di 24 ore dopo aver volato attraverso diversi fusi orari. La melatonina somministrata esogenamente, infatti, è stata esplorata come un modo per accelerare il processo di adattamento a un nuovo ciclo sonno-veglia, con un certo successo.

Così come la secrezione di melatonina può fornire informazioni sull’ora del giorno, la durata notturna della secrezione di melatonina può fornire informazioni sulla stagione dell’anno. Poiché in inverno si verificano periodi più lunghi di oscurità, la durata della secrezione notturna di melatonina in inverno è leggermente più lunga che in estate. Questo è usato come un segnale negli animali che sono considerati fotoperiodici, il che significa che sperimentano cambiamenti biologici e comportamentali in risposta al cambiamento delle stagioni. Per esempio, molti roditori sopprimono l’attività sessuale durante i mesi invernali; è stato dimostrato che la rimozione della ghiandola pineale nei roditori impedisce che questa soppressione avvenga. Questo suggerisce che la secrezione di melatonina dalla ghiandola pineale serve come una sorta di calendario biologico nei roditori, aiutando a regolare il loro comportamento stagionale. Non è chiaro se questa funzione della melatonina abbia una grande rilevanza per gli esseri umani, che non sono considerati fotoperiodici. Tuttavia, a causa dell’insorgenza di sintomi depressivi durante l’inverno in coloro che soffrono di disturbo affettivo stagionale, la secrezione anormale di melatonina è stata sospettata di giocare un ruolo nel disturbo, suggerendo che è nel regno della possibilità che i cambiamenti stagionali nella secrezione di melatonina influenzino anche il comportamento umano.

Data la sua stretta associazione con i ritmi notturni e circadiani, la melatonina è stata studiata per svolgere un ruolo nella promozione del sonno. Alcuni hanno ipotizzato che la secrezione di melatonina possa facilitare il sonno inibendo l’attività nel SCN che promuove la veglia. Tuttavia, la vera relazione tra melatonina e sonno non è chiara. Negli animali notturni, i livelli di melatonina sono ancora più alti di notte, suggerendo un ruolo per la melatonina nei ritmi circadiani che non comporta necessariamente la regolazione del sonno. Molti studi hanno esaminato gli effetti della somministrazione di melatonina sul sonno, e anche se ci sono alcune indicazioni che può essere efficace nel trattamento dei disturbi del sonno lievi, i risultati sono stati contrastanti (per esempio, vedi Ferracioli-Oda et al., 2013 e Buscemi et al., 2005).

I livelli perfetti di secrezione di melatonina sono importanti per la salute umana, e l’ormone è coinvolto in una vasta gamma di processi non discussi qui. Forse perché la ghiandola pineale è altamente specializzata, concentrandosi solo sulla secrezione di melatonina, la sua importanza è talvolta trascurata. L’importanza della melatonina nel mantenere i ritmi circadiani, tuttavia, e il ruolo della ghiandola pineale nel produrla, suggeriscono che la ghiandola pineale è una struttura essenziale per la salute del sistema nervoso centrale.