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Luz y Ciclo Circadiano: Efectos en estudiantes y ancianos.

Ciluz se ha enfocado durante estos últimos meses en profundizar, con especialistas de primer nivel, aquellos temas que más preocupan a la comunidad interesada en asuntos propios de la luz; salud, arquitectura, iluminación, diseño y desde luego, eficiencia energética. Y aunque parezca extraño creer que existan detalles en cada una de estas materias que sigan sin ser abordadas con minuciosidad, siempre surgen dudas y nuevos descubrimientos que son valiosos para compartir y debatir ante los hallazgos que científicos y técnicos nos presentan conforme avanza la tecnología a nivel mundial.

 

Un claro ejemplo de esto es lo ocurrido en nuestro diálogo junto a la Dra. María de los Angeles García, Académica del Departamento de Biología Celular e investigadora del Laboratorio de Biología Celular de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Concepción, quien nos explicaría qué es el Ciclo Circadiano y cuáles son aquellos aspectos más determinantes y curiosos que el común de la gente desconoce.

 

El ciclo circadiano o ritmo circadiano en realidad son fluctuaciones de procesos vitales que ocurre como un ciclo que se repite cada 24 horas. Estas funciones vitales son, por ejemplo, la temperatura, la liberación de hormonas, el metabolismo y el aprendizaje. Estas fluctuaciones son dirigidas por un gran reloj maestro que se localiza en el cerebro y muchos otros relojes están en diferentes órganos como hígado y páncreas. Pero ese reloj maestro, que está en el núcleo supraquiasmático, es controlado por la presencia o ausencia de luz solar.

 

El núcleo supraquiasmático que llamamos el reloj central, el reloj maestro, establece conexiones con el ojo, que recibe la información solar por los conos o bastones. Sin embargo, existe una célula ganglionar especial que tiene un pigmento llamado malanopsina sensible a luz azul principalmente, que viaja a través de una vía que se llama retino hipotalámico hasta el núcleo supraquiasmático, localizado en la región más dorsal del tercer ventrículo, justo detrás de la nariz, en el encéfalo basal. El núcleo supraquiasmático también establece relaciones con la glándula pineal o epífisis, que en los seres humanos es muy pequeña y reducida. En otros mamíferos constituye el tercer ojo, porque también tienen conexiones con la retina, por lo que, a diferencia de los seres humanos, puede captar la luz.

 

Investigaciones en los últimos 25 años revelaron que el ojo tiene otro tipo de fotorreceptor además de los conos y bastones. Este nuevo fotorreceptor desempeña un papel importante en los efectos no visuales de la luz y tiene una sensibilidad máxima en la parte de longitudes de onda más corta del espectro visible. Dichos nuevos fotorreceptores se conocen como “células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles” (ipRGC), y su fotosensibilidad intrínseca se basa en el fotopigmento “melanopsina”, que está contenido dentro de ellos con un pico de absorción máximo en 480 nm.

 

La glándula pineal recibe la información del núcleo supraquiasmático, sea de día o de noche. Lo maravilloso que hace esa glándula es liberar melatonina y la melatonina induce el sueño. Regulamos nuestro patrón de sueño, importante no sólo porque necesitamos recuperarnos de la actividad diaria, sino también porque hay procesos que ocurren mientras dormimos, por ejemplo, cuando se duerme se disminuye el movimiento peristáltico de los intestinos, se disminuye toda la actividad metabólica, deja de liberarse insulina, que es la hormona que capta la glucosa y procesos energéticos.

 

La mala regulación de este ciclo, se puede producir cuando se trabaja de noche; en este caso se genera inevitablemente una inhibición de la liberación de melatonina. Principalmente la luz azul será la culpable, lo que afecta a quienes trabajan generalmente frente a un computador de noche, pues se recibe este tipo de luz directamente de la pantalla.

 

Los demás órganos del cuerpo también se ven afectados por esta exposicióna la luz azul; el páncreas, por ejemplo, mantiene la liberación de insulina en la noche, provocando “hambre”, ganas de comer, generarndo más grasa y como bien es sabido, la insulina es atipogénica, por lo tanto estimula las reservas de grasa en nuestro organismo y una mayor tendencia a la obesidad.

 

Desde luego, la cadena de consecuencias que puede generar este desbalance para la salud es peligroso, el pancreas alterado en sus esfuerzos y el constante aumento de peso llevan a la diabetes. Pero otra consecunecia aún más grave son los resultados que arrojan estudios que señalarían que quienes trabajan en turnos de noche, tal es el caso de enfermeras y enfermeros, personal de aeropuertos, trasportes, seguridad, entre otros, tienden a poseer una alta relación con la generación de diferentes cánceres.

 

El núcleo supraquiasmático es uno de los grandes controladores que funciona con la luz, pero si éste se desbalancea, los demás relojes no podrán seguir su ritmo y las funciones serán a destiempo, no en el ritmo que les corresponde; hipertensión, depresión, diabetes, obesidad, cáncer son algunas de las consecuencias más comunes. Y también es importante tener en claro que estos relojes biológicos no solamente tienen estos sincronizadores ligados a la luz; también influye la temperatura.

 

El color azul es el que estimula la melanopsina, esas células pigmentadas, son células ganglionares que mandan una información como sinapsis que se trasmite hasta el núcleo supraquiasmático, liberando noradrenalina, que en el triptófano genera la síntesis de otros neurotransmisores que estimulan la glándula pineal para la producción de melatonina. El reloj central responde a la luz y es sumamente importante para coordinar la misión de los otros órganos que responden a este “mensaje”; está de día, es de noche, hay presencia o ausencia de luz.

Actualmente se realizan estudios en Munich con adolescentes y sus niveles de aprendizaje, donde se habla que los jóvenes presentarían un cronotipo más cercano al llamado “búho o lechuza”, a diferencia del cronotipo rápido comúnmente conocido como “alondras”. Puede parecer revolucionaria esta sentencia desde el momento que se reconoce que están genéticamente coordinados para tener una respuesta más lenta. Si los adolescentes tienen cronotipo lento, ellos cognitivamente no podrán asimilar de manera correcta toda la información que estudien o vean en sus colegios si comienzan sus actividades muy temprano por la mañana y, desde luego, no tiene que ver con pereza, es simplemente un “despertar” más lento para estar en completa operatividad.

 

Estudio “Menor rendimiento escolar en cronotipos tardíos: factores y mecanismos subyacentes” del Prof Dr. Till Roennberg 

En este estudio se establece una disparidad específica en un momento del día en el rendimiento escolar entre cronotipos tempranos y tardíos. Los estudiantes que tienen cronotipos tardíos, aquellos que duermen a las últimas horas del día, obtienen peores resultados en los exámenes programados por la mañana en comparación con los programados más tarde. A pesar del cronotipo tardío en los adolescentes, varias escuelas comienzan temprano en la mañana, lo que lleva a la privación crónica del sueño en la mayoría de los estudiantes de secundaria.

 

El cronotipo tardío se ha correlacionado con una menor duración del sueño en los días de escuela / trabajo, y se ha demostrado que los tipos tardíos, así como los que duermen poco, obtienen calificaciones promedio más bajas.

 

Experimentos de laboratorio altamente controlados han encontrado que las habilidades cognitivas que dependen principalmente de la llamada inteligencia de fluidos (por ejemplo, lógica, razonamiento, resolución de problemas) son susceptibles a los efectos de la hora del día y del cronotipo. Los cronotipos tempranos tienden a funcionar mejor en la mañana, mientras que los cronotipos tardíos funcionan mejor en la noche.

 

Otra posible explicación para el bajo rendimiento escolar en los cronotipos tardíos es que la privación crónica del sueño deteriora las capacidades cognitivas. La falta de sueño puede afectar el funcionamiento de la corteza prefrontal y los circuitos cortico-talámicos, que están involucrados en el control de funciones cognitivas de alto orden, como la lógica y el razonamiento, el pensamiento abstracto y la resolución de problemas (inteligencia fluida).

 

El Profesor Dr. Till Roenneberg
de la Universidad de Munich, tomó un grupo de estudiantes y los expuso a luces normales junto a una serie de pruebas, para luego repetir estos exámenes con luz azul, similar a la luz del sol. El  estudio se llevó a cabo durante tres meses consecutivos, arrojando como resultado un aumento del 30%  en su rendimiento académico. Lejos de provocar estrés en los alumnos, como podría creerse, ellos se vieron motivados por los buenos resultados de sus exámenes que reforzaban su seguridad y autoestima.

 

Otro estudio interesante realizado por este mismo profesor, tuvo como protagonistas a personas de la tercera edad, ya que ellos manifiestan no sólo alteraciones del ciclo circadiano, también se ven atacados por procesos de “angustia” que provocan los problemas neurológicos propios de la edad. En Alemania el número de hogares de ancianos es muy elevado y el lápsus de tiempo que comparten a la luz del sol no siempre es óptimo, es por eso que una solución práctica para regular los ciclos del sueño y poder mantener a los ancianos despiertos y activos de día, es hacer uso de  luz azul, independiente del sitio donde puedan pasar las horas. Las personas de la tercera edad son de cronotipo rápido porque duermen poco, pero al tenerlos estimulados, al llegar la noche el agotamiento natural se hace presente y es necesario el descansar.

 

Tanto para estudiantes como para ancianos, lo recomendable es hacer una trancisión durante la tarde a lúces cálidas para llegar finalmente a un máximo de oscuridad en la noche al momento de dormir.

 

La Dra. García ha estudiado el hipotálamo región localizada en región basal del diencefalo que alberga poblaciones neuronales que controlan el ritmo circadianos, la temperatura, la reproducción y la ingesta alimenticia. Actualmente, su investigación se enfoca en probar el potencial neurogénico de las células radiales adultas del hipotalámicos en respuesta a los cambios en la composición de la dieta y la señalización purinérgica que regula este proceso. También participa activamente como editora, revisora de artículos, en actividades de divulgación científica, es parte del comité de evaluación de la beca CONICYT y miembro del comité de doctorado en ciencias biológicas de la UDEC.⁣

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