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Influencia de la luz sobre los ritmos circadianos

Revista ICandela01/06/2017

A diferencia de nuestros antepasados, en la sociedad actual las personas podemos fácilmente tener acceso a la luz a cualquier hora del día, gracias a los modernos y eficaces sistemas de alumbrado que se han ido desarrollando, sobre todo, en las últimas décadas. Paralelamente, en el ámbito de las ciencias biomédicas, y concretamente en el campo de la cronobiología, se ha ido avanzando en el conocimiento de los efectos de la luz sobre la ritmicidad diaria y los efectos del desajuste de los ritmos circadianos en la salud.

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En el campo de las neurociencias se ha ido investigando en las vías neurales que conducen a respuestas fisiológicas a la luz más allá de la visión. Disponer de luz artificial durante las 24 horas del día ha generado nuevos hábitos de conducta, distintos horarios de trabajo y mas desplazamiento de la actividad hacia la noche. Pero, ¿las personas están preparadas para recibir luz a cualquier hora del día?

Los ritmos circadianos
Para entender la bases biológicas de la influencia de la luz en las personas hay que tener en cuenta las condiciones ambientales del planeta en el que, como especie, hemos evolucionado. La tierra gira sobre su eje aproximadamente cada 24 horas y alrededor del sol cada aproximadamente 365 días. Estos movimientos cíclicos generan cambios drásticos en las condiciones ambientales que forzosamente han condicionado la vida sobre la tierra. Entre estas condiciones, la luz destaca por su predictibilidad. Durante el día, la luz solar es de gran intensidad, durante la noche la luz es tenue, como máximo la luz de la luna llena o del cielo estrellado. A lo largo del año, las variaciones de luz se repiten con fiabilidad: días largos en verano y cortos en invierno. Si la evolución de los seres vivos en el planeta supone la adaptación a las condiciones ambientales del mismo, la adaptación a los cambios entre luz y oscuridad es un factor clave para la supervivencia de las especies.

En el curso de la evolución, los organismos han ido desarrollando una estructura interna, un reloj biológico, determinada genéticamente, que oscila con un período similar al de rotación de la tierra y que es capaz de transmitir esta información a todas sus funciones. Así pues, la conducta y fisiología de los seres vivos tiene lugar en base a variaciones predictibles cada 24h, ritmos circadianos, que se pueden detectar en prácticamente la totalidad de sus funciones.

En mamíferos, la principal estructura que forma este reloj circadiano es el núcleo supraquiasmático (NSQ) situado en la región hipotalámica del cerebro. El NSQ tiene la particularidad de presentar espontáneamente cambios eléctricos a lo largo del día y de transmitir estas señales al resto de estructuras de organismo. De este modo, cualquier función corporal presenta un ritmo circadiano. Así, nuestro organismo tiene capacidad para 'marcar' las horas del día o, dicho de otra manera, cada función orgánica tiene su momento óptimo en una hora del día determinada.

El ritmo circadiano más visible es la alternancia entre el sueño y vigilia: un buen sueño nocturno es imprescindible para estar bien despiertos durante el día. Pero este ritmo no es el único. Por ejemplo la temperatura corporal disminuye durante la noche y a partir de la mañana siguiente incrementa suavemente para llegar al máximo a finales de la tarde. También siguen un ritmo circadiano las secreciones hormonales, por ejemplo la hormona cortisol que se eleva a primeras horas de la mañana, para permanecer con valores bajos el resto del día, o bien la hormona melatonina que se produce únicamente durante la noche. Así, la noche no es únicamente un tiempo de descanso sino un tiempo en que nuestro cuerpo realiza otras actividades, distintas a las realizadas durante el día, pero igualmente necesarias. El orden temporal que se produce entre todas las funciones del organismo se puede asemejar a una orquesta, donde cada músico entra a su debido tiempo, bajo las órdenes del director, el NSQ.

El NSQ genera un ritmo circadiano endógeno, pero para mantener un período exacto al del ciclo externo, de 24H, debe de ser puesto en hora cada día. La luz es el sincronizador, o agente capaz de poner en hora el reloj biológico, más importante para los seres vivos. Si el NSQ recibe información sobre las señales de luz de forma consistente cada día a la misma hora, podrá mantener todas las funciones del organismo sincronizadas entre ellas y con el ciclo externo. Por el contrario, si las señales de luz son anómalas, por ejemplo por demasiada luz durante la noche, o por cambios de luz anómalos, como puede suceder en trabajadores en turnos de noche rotatorios, puede producirse una alteración de la estructura temporal del organismo, o cronodisrupción, que es factor de riesgo para la salud.

La luz más allá de la visión
La luz es captada por los ojos, órganos sensoriales de la visión, que contienen la retina una capa de células nerviosas altamente especializadas para captar luz de determinadas longitudes de onda. En la retina existen distintos tipos de fotoreceptores, células sensibles a la luz. Los fotoreceptores clásicos son los conos y bastones. Los seres humanos tienen tres tipos de conos cuya sensibilidad máxima se produce a longitudes de onda cerca de 570nm, 530nm y 430nm, en función del fotopigmento que contengan. La estimulación del sistema de conos permite la visión diurna, en color, o visión fotópica. Los bastones, en cambio poseen únicamente un fotopigmento, la rodopsina, cuya máxima sensibilidad corresponde a los 500nm. Los bastones son mucho más sensibles a la luz, responden a intensidades de luz muy bajas y son responsables de la visión nocturna, monocromática. La información lumínica captada por conos y bastones se transmite por vías nerviosas hasta llegar a la zona occipital de la corteza cerebral donde se integran las funciones visuales.

Sin embargo, la luz no sirve únicamente para la visión. En las dos últimas décadas, se han ido caracterizando otros tipos de células fotoreceptoras retinales, que contienen el fotopigmento melanopsina, que se estimula principalmente por luz de longitudes de onda de la banda azul del espectro, con un máximo cerca de 480nm. Estas células, aunque también reciben información de conos y bastones, forman un sistema independiente de la visión, el cual se ha denominado sistema “No Formador de Imágenes” (NFI). EL sistema NFI activa una serie de estructuras cerebrales que produce otro tipo de respuestas fisiológicas, como la sincronización circadiana, por la acción de la luz sobre los NSQ, o la inhibición de la secreción de melatonina, y que intervienen además en la modulación del sueño, la sensación de alerta e incluso del humor y bienestar. También este sistema es responsable de la fotofobia que puede ocurrir en ataques de migraña o la susceptiblidad a la luz brillante que se da en algunas personas.

La tecnología moderna de la iluminación, debe conciliar la función visual de la luz con las funciones no visuales. En este sentido todavía quedan muchas incógnitas por resolver. Uno debería preguntarse sobre el papel que ésta tiene sobre los ritmos circadianos. Por ejemplo, si hay suficiente luz durante el día o demasiada durante la noche, para evitar la cronodisrupción. O bien si se prefiere favorecer la alerta o la somnolencia. También hay que tener en cuenta que hay diferencias interindividuales en lo que refiere a la sensibilidad del sistema NFI, y que la funcionalidad del sistema circadiano cambia a lo largo de la vida, por lo que se debería llegar a poder elegir la luz pensando en un colectivo concreto de personas.

Por otra parte, la luz administrada oportunamente puede mejorar la sintomatología del jetlag, o producir mejoras cognitivas, especialmente en personas mayores. Asimismo, el tipo de luz puede contribuir a la calidad de vida de pacientes con determinados tipos de patologías, como la migraña. La luz como agente terapéutico es un campo con mucho recorrido para investigar. En un futuro, las unidades de medida de iluminación deberían tener en cuenta no solo la luz visible, sino aquella que incide sobre la no formación de imágenes.

En conclusión, la luz no solo sirve para ver, sino que afecta a la fisiología, al reposo, al bienestar o a las capacidades cognitivas de las personas. Entre las funciones no visuales, la sincronización circadiana tiene un papel importante para la salud. Por ello resulta necesario llevar a cabo una conducta que permita mantener un orden temporal interno que actúe de manera sincronizada con los ciclos ambientales. Para ello, la luz artificial no debería oponerse a la del entorno en el que hemos evolucionado. Existe tecnología suficiente para elegir la luz apropiada, no solo para cada lugar sino también para cada momento del día. La iluminación ha de ser favorable a la salud de los individuos y no interferir en los ritmos biológicos de las personas, ni de las otras especies.

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