Los efectos visuales y biológicos de la Luz

Por el ingeniero Luis Deschères. Universidad de Buenos Aires

 

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El ingeniero Luis Deschères es profesor titular de la cátedra de Iluminación y Color de la Carrera de Especialización en Higiene y Seguridad en el Trabajo que se imparte en la Universidad de Buenos Aires. En esta ocasión comparte su conocimiento del tema a través de esta ilustrativa colaboración con Iluminet.

La relación entre la luz y la vida existe desde el surgimiento de ésta, hace tres mil millones de años la primera vida desarrollada sobre la Tierra fue hecha con la ayuda del sol. Se estima que el ser humano, desde el surgimiento del homo sapiens, tiene alrededor de 170.000 años de existencia, durante la mayor parte de ese tiempo su única fuente artificial de luz fue el fuego. Cuando encontró la manera de generarlo se puso fin a una larga angustia que se remontaba a los orígenes de la especie. La generación y control del fuego pasaron a tener características sagradas a lo largo de su evolución debido al profundo significado relacionado con la seguridad y subsistencia, particularmente en horarios nocturnos frente a la agresión de otras especies que aprovechaban la baja visión del hombre en ausencia del sol.

Con el transcurso del tiempo nació, algunos miles de años atrás, la “lámpara”. Un recipiente que contenía aceite u otros materiales combustibles grasos y que por medio de una mecha de algodón humedecida en esta materia producía la luz. Los romanos celebraban los acontecimientos públicos por medio de iluminaciones, por ejemplo, suspendían lámparas en las ventanas el día en que nacía un príncipe. Era costumbre regalar una lámpara a un amigo el día del nacimiento de una criatura. San Juan Crisóstomo relata una costumbre singular para su época: para determinar el nombre a un recién nacido encendían varias lámparas, a las cuales se asignaban los diferentes nombres propuestos, la última lámpara en extinguirse definía el nombre ganador.

Hasta casi comienzos del siglo XX, la única forma de iluminarse durante la noche fue a través de la llama, la misma que los ancestros adoraron y conservaron como un precioso don obsequiado por los dioses del cielo. El significado está implícito cuando se honra a los héroes colocando una llama en su tumba como símbolo de permanente reconocimiento. Si bien la transformación de la energía eléctrica en una energía radiante “visible” que llamamos luz artificial significó cambios radicales en la humanidad, ésta tiene apenas algo más de 100 años, no es de extrañar que la luz diurna juegue un papel clave en la vida humana.

Fotorreceptores y cronotipos

Contra la creencia previa de que la luz natural sólo tenía el efecto de la visión, hoy se sabe que esa misma luz activa otras funciones biológicas. En 2002 David Berson, de la Brown University, descubrió un nuevo tipo de células retinianas (ipRGC-intrinsic photosensitive Retinal Ganglion Cell) sensibles a la luz y responsables de la regulación del reloj circadiano (el ritmo día/noche) del cuerpo. La luz le indica al cerebro que está en presencia del día o de la noche, lo que le permite sincronizar la fisiología, el metabolismo y el comportamiento con las fluctuaciones temporales del medio ambiente. Un estudio publicado en el Journal of Cognitive Neurocience propone que la luz estimula rendimientos cognitivos aún en las personas totalmente ciegas. Steven Lockley y sus colegas de la universidad de Montréal y del Brigham and Women’s Hospital de Boston pudieron constatar que el cerebro reaccionaba a la luz sobre tres personas totalmente ciegas a pesar de la ausencia completa de visión consciente.

Los efectos de la luz actúan sobre el reloj interno, sobre el sueño, el humor, los procesos cognitivos, el sistema cardiovascular, la secreción de ciertas hormonas y sobre el metabolismo en general, las fuentes eléctricas de luz artificial, desde la incandescente hasta los LED, fueron desarrolladas para la visión y desde finales del siglo XX con especial interés en la eficiencia energética, pero no se contaba con fundamento científico acerca del profundo efecto biológico para la “vida”, más allá de sólo eficiencia. Ahora que se sabe, se deberán tener presentes ambos aspectos para buscar los efectos biológicos con eficiencia energética.

Hasta ahora se sabía que los fotorreceptores visuales de la retina (conos y bastones) transmitían la información de la luz a la corteza visual del cerebro por medio del nervio óptico (recorrido en verde) lo cual permitía la visión del mundo exterior. No se sabía de la existencia de otros fotorreceptores biológicos tales como las células ganglionares (ipRGC) también alojadas en la retina, que además se activan con la luz y vía el nervio óptico recorren otro camino (recorrido azul) hasta la glándula pineal del cerebro, acotando que su efecto visual es nulo ya que no se dirigen a la corteza visual.

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Cada célula y cada órgano tienen su ritmo propio que necesita ser sincronizado periódicamente con el mundo exterior, el día y la noche proveen las señales más importantes. Cada ser humano temporiza su ritmo a una velocidad diferente, pero todos responden al ritmo del día y la noche. Cada célula tiene su propio reloj interno y su propio ritmo en el concierto del cuerpo humano, sin embargo, éste es ciego al resto del mundo. Como consecuencia de todos los relojes periféricos involucrados en los procesos biológicos, el control y la sincronización central con el medio ambiente es proporcionado por el “reloj maestro” que toma su señal de la luz. Este reloj maestro es el NSQ (Núcleo Supraquiasmático) que tiene el papel de ser el mediador entre la luz y la respuesta del cuerpo.

Las células ganglionares (ipRGC) están distribuidas por toda la retina y presentan una mayor sensibilidad en la parte nasal y baja de la retina. También conocidas como el “tercer fotorreceptor” están conectadas con el ganglio cervical superior, con la médula espinal y finalmente con el NSQ por medio del tracto retino hipotalámico (recorrido en azul). El NSQ utiliza la “glándula pineal” para sincronizar el cuerpo con el mundo exterior. Y así tenemos el efecto biológico que realizará la luz además del efecto visual.

Los investigadores descubrieron en estas células ganglionares la melanopsina, una proteína sensible a la luz que había sido encontrada originalmente en la piel de las ranas, donde provoca cambios de color para camuflarse con su medio ambiente. El NSQ actúa como reloj maestro de la actividad celular usando sinapsis y neurotransmisores para sincronizar los varios relojes en el cuerpo. Para lograrlo, los apaga o los prende, activando o inhibiendo enzimas, regulando la producción o secreción de hormonas.

Todo lo expuesto corresponde al campo de la Cronobiología, la disciplina de la fisiología que estudia los ritmos biológicos. Los cronotipos se identifican principalmente por los hábitos del sueño. Por ejemplo, el reloj interno de una alondra funciona muy rápido, su ciclo puede estar completo en un lapso de 23 horas. Se estima que un 10% de los seres humanos pertenecen a este tipo. El de un búho puede extenderse hasta unas 26 horas. Se estima que un 20% de los seres humanos pertenecen a este tipo. Ambos grupos tienen un ritmo desfasado de sueño/vigilia. El reloj interno de las alondras les obliga a levantarse temprano, mientras que los búhos convierten su amanecer en mal humor. El resto de los seres humanos (70%) se ajustan mejor al ciclo día/noche tal como lo hace el colibrí.

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El cronotipo es un rasgo de la personalidad relativamente estable, se considera que está determinado por factores genéticos, psicológicos y ambientales. Según un estudio presentado en un congreso sobre la sicología de la salud de la British Psychological Society, los madrugadores no sólo serían más delgados sino también más felices. El grupo no madrugador, en particular, debe atravesar la experiencia de algo así como un permanente “jetlag social” cuando se les despierta temprano en la mañana antes de que alcancen la sensación de haber dormido lo suficiente. A pesar del tiempo de trabajo o de la luz diaria, este grupo tiene dificultades en adaptarse al ritmo de la rotación de la Tierra ya que les resulta más corto de lo que necesitan. Cada día agrega déficit a su sueño, el cual tiene que ser compensado durante los fines de semana.

Por su parte, los madrugadores también encuentran su reloj interno en cierta medida molesto, en especial durante el fin de semana, cuando se acuestan tarde y aún así se levantan muy temprano en la mañana, como es su costumbre. Los cronotipos extremos a menudo sufren un permanente conflicto con su reloj biológico, son más propicios a enfermedades orgánicas y estadísticamente es más probable que recurran a la nicotina y alcohol.

Los cronobiólogos han definido tres categorías generales de acuerdo a la duración del ciclo: Ritmos ultradianos: abarcan sólo unas pocas horas, ejemplos de este tipo de ciclos son las horas del día y del hambre o las fases de sueño y vigilia en los niños. Los padres jóvenes suelen estar estresados y cansados debido al reloj interno de sus hijos, los niños pequeños son gobernados por los ritmos ultradianos, que pueden durar sólo tres horas, su adaptación a la noche y al día ocurre hasta que alcanzan los 5 años. Ritmos circadianos: están orientados al día y noche y duran alrededor de 24 horas (en latín: circa = alrededor de). Ritmos infradianos: tienen ciclos mayores a 24 horas, como ocurre con los más jóvenes al alcanzar la adolescencia, ritmos que, en el mejor de los casos, sólo desconciertan a sus padres, comenzarán a acostarse más tarde y dormir más tiempo en la mañana, usualmente más de ocho horas.

De los 18 a los 20 años los requerimientos del sueño decrecen y se prolongan por siete u ocho horas, a partir de los 30 años, la calidad de sueño decrece progresivamente, se duerme menos tiempo y se reduce la sensación de descanso a pesar de ir a la cama más temprano y en horarios más regulares. A los 70 años, los síntomas se agudizan: el cuerpo necesita cada vez menos horas de sueño durante la noche y la temperatura corporal virtualmente se detiene fluctuando durante el transcurso del día. El ritmo habitual de dormir y despertar pierde la sincronía con los ritmos externos. Esa es la razón por la cual las “siestas” durante la tarde comienzan a ser más comunes. A medida que se envejece el cuerpo deja de distinguir tan claramente la separación entre el día y la noche.

El ser humano del siglo XX/XXI ha llevado, y sigue llevando, una vida que está cada vez más alejada de los ritmos naturales. Muchas personas trabajan en turnos rotativos o en locales sin ventanas. En la mañana o en la noche, en un supermercado o en la oficina, la luz artificial está invariablemente siempre presente permitiéndonos ver o simplemente transformando la noche en día.

Los ritmos circadianos se determinan particularmente por la melatonina y el cortisol que impactan en el cuerpo en ciclos opuestos, la serotonina (un antidepresivo natural) que también juega un papel fundamental en este proceso bioquímico. La falta de exposición a la luz estimulante durante el otoño y el invierno pueden convertir el proceso en una espiral descendente. En esa época del año algunas personas desarrollan el TAE (Trastorno Afectivo Estacional), se calcula que un 20% de la población lo sufre, un 6% en un modo “invalidante” y el 14% en forma más leve. Al aumentar la melatonina disminuye la serotonina en el cerebro, con la reducción del nivel de este neurotransmisor, se llega a la depresión. Los síntomas más importantes del (TAE) son: la depresión, la irritabilidad, pérdida de energía, hipersomnia o aumento del sueño, aumento del apetito de carbohidratos, aumento de peso, descenso de la actividad diaria y se evitan contactos familiares o sociales.

Ahora que se entienden mejor los efectos de la luz sobre los seres vivos se debe aplicar este conocimiento, permitir que la luz natural haga su trabajo y continuar buscando la adecuación integral de la luz artificial en la vida sana del ser humano, después de todo, es parte de su día a día.

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