El tiempo es luz: biólogas uruguayas encuentran susceptibilidades diferentes ante el impacto de la luz sobre el reloj biológico

Bettina Tassino y Ana Silva.

14 de septiembre de 2019 | Escribe: Lucía Gandioli en Investigación científica | Foto: Ernesto Ryan

Cotesía: la diaria

Los rayos de luz que alcanzan los ojos ingresan por la córnea, atraviesan el humor acuoso, continúan a través de la lente ocular llamada cristalino y recorren el humor vítreo hasta tropezar con la pared posterior del glóbulo ocular. Allí, en la retina, se transforman en impulsos nerviosos y continúan su viaje hasta el cerebro, donde se generan las imágenes. La luz es visión. La luz es energía que hace que átomos y moléculas roten, vibren y se choquen, generando así calor. Pero la luz es también una medida de tiempo, es el Zeitgeber que está en nuestro cerebro. Esta palabra alemana designa a ese reloj biológico que ha evolucionado en todos los seres vivos para ajustar su funcionamiento a un entorno de ciclo claro-oscuro predecible. Así lo afirman con seguridad las biólogas Ana Silva y Bettina Tassino: “El tiempo es luz”. Y esta dupla de investigadoras lo comprobó a raíz del impacto de la luz sobre el reloj biológico en estudiantes universitarios en la Antártida y en Montevideo.

“Para nosotras, como biólogas que buscamos siempre una explicación dentro de nuestro cerebro para controlar el comportamiento, es un ejemplo clarísimo y muy desafiante decir que no medimos el tiempo, y que tenemos una región que lo hace y lo controla. No lo medimos tal como medimos el tiempo social, lo medimos en ciclos”, dice Silva, profesora agregada del Laboratorio de Neurociencias de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, y añade: “Hoy estamos de acuerdo en contar esta historia así: para nuestro cerebro el tiempo se mide en función de la luz. El tiempo es luz. Suena hasta medio poético, pero es increíblemente verdad, hoy esto lo tenemos muy claro desde la biología”. Además de sonar hermoso, y de que es muy interesante, este planteo ha permitido a las investigadoras introducir nuevos elementos hasta hace poco desconocidos en el campo de la cronobiología. Silva y su compañera Tassino, profesora adjunta de la Sección Etología de la Facultad de Ciencias, se entusiasman al contarlo: la acción de la luz sobre el reloj produce sutiles cambios de acuerdo a las preferencias circadianas individuales.

Justamente esos fueron algunos de los aspectos que abordaron en el estudio “Cambios dependientes del cronotipo en los hábitos de sueño asociados con el inicio de melatonina de luz tenue en el verano antártico”, recientemente publicado en la revista Clocks & Sleep, en el que las biólogas evaluaron el impacto de los cambios de luz “en la interacción entre la melatonina, el sueño y el cronotipo” en 12 estudiantes universitarios (tres hombres y nueve mujeres) de la Segunda Escuela de Verano de Introducción a la Investigación Antártica, en diez días del verano antártico en enero de 2016 y durante diez días del equinoccio de otoño en Montevideo.

Director de orquesta

Para Silva y Tassino hablar sobre el reloj biológico no es un tema nuevo. Juntas encabezan una línea de investigación sobre cronobiología desde hace años. De todas formas, su pasión sobre los aspectos que involucra y el impacto en la vida cotidiana no ha disminuido. Lo dejan claro: los seres humanos no somos especiales en esto, y por más evolucionados que nos creamos, no hemos inventado el tiempo –“ni los relojes”, se atreve a agregar Silva– y este reloj tampoco nos es único. Lo mencionamos en una nota anterior –con la misma dupla de biólogas, en ocasión de otro estudio–: los genes del reloj biológico se encuentran en todos los seres vivos (o en la gran mayoría) y se denominan “clock, time o per (por período)”.

“El reloj biológico tiene una base material que está en nuestro cerebro. En él hay un reloj ubicado en el hipotálamo, en unas estructuras que se llaman núcleos supraquiasmáticos, que es lo que dirige el ritmo de todo nuestro organismo”, sostiene Tassino y hasta lo dibuja: “Es algo así como un director de orquesta que dirige las funciones biológicas, fisiológicas, comportamentales y bioquímicas de todo el organismo”, dice, y puedo imaginarlo con sus agujas dirigiéndolo todo.

Un director no puede coordinar los instrumentos sin una batuta, y en el caso del reloj biológico ese papel de “segundo mensajero” lo cumple la melatonina, también conocida como la hormona del sueño o la hormona de la noche. La melatonina es “una herramienta que tiene el reloj dentro del organismo para pautar su agenda del sueño y vigilia”, explica Silva. El reloj funciona a través de un circuito conducido por la glándula pineal, encargada de sintetizar la melatonina, que “se inhibe por la acción de la luz, aumenta de noche, y esa es la manera de pautar el tiempo. Entonces, si la luz incide sobre este reloj en un horario que debiera ser de noche, se frena y retrasa la liberación de melatonina”.

Los humanos nos hemos encargado de alterar todo ese proceso con la invención de la luz eléctrica. Hasta que apareció la luz artificial, la alternancia, producida por la rotación de la Tierra, era ente días brillantes y noches oscuras. Pero la luz eléctrica y la vida moderna han hecho que las noches no sean tan oscuras y que, al pasar los días dentro de edificios, no tengamos una buena exposición a la luz natural. “Por lo tanto, aplanamos ese contraste lumínico de miles de millones de años y generamos un ambiente de luz muy homogéneo y muy poco contrastado, lo que impacta en nuestro reloj. Ante la falta de contraste entre el día y la noche, el cerebro se confunde frente a esas señales ambiguas. Se pregunta cuándo es día y cuándo es noche, porque estamos permanentemente en la misma intensidad de luz”, dice Tassino.

A esos impactos se añade la luz de las pantallas, que agravan los desajustes producidos en el reloj biológico. Las pantallas de los celulares, televisores y otros dispositivos eléctricos “generan luz blanca y luz en el espectro del azul, que es muy similar a la luz del día. Al usar, por ejemplo, el celular de noche cuando estamos en la cama, le damos al cerebro el mensaje de que es de día”, explica Tassino. “Para el cerebro es como si fuera cafeína, porque la luz de la pantalla está inhibiendo la secreción de melatonina”, añade la bióloga. Las investigadoras comentan que esto tiene impacto directo sobre el sueño. En las sociedades modernas las personas dormimos menos que hace 100 años: “Se estima que se duerme una hora y media menos por día que en los últimos diez años. En promedio semanal, dormimos tres horas menos”, sostienen.

El laboratorio natural

Las autoras tomaron las condiciones de vida de los participantes en Montevideo como “la situación control” para los propósitos del estudio, porque representan las condiciones de vida ordinaria de los estudiantes. En cambio, en la Antártida los participantes vivían juntos y compartían la misma agenda diaria –hora de comida, tipo de ingesta de alimentos, actividades, etcétera–.

Cuando les pregunto si la diferencia de condiciones entre la Antártida y sus vidas comunes en Montevideo afectaron el estudio, Tassino responde que en realidad los resultados se obtuvieron “a pesar de esto”, y eso sugiere que las diferencias encontradas “son muy robustas”. Añade: “Quizás si hubieran estado en el equinoccio en Montevideo en marzo, todos en las mismas condiciones, este efecto hubiera sido todavía más marcado. No lo sabemos. A pesar de que esas condiciones no estaban controladas, a pesar de esa diversidad de vidas que tenían los estudiantes, hubo un cambio, y de alguna manera es interesante ver eso y que las diferencias sean consistentes”.

Para conocer las preferencias circadianas de los estudiantes, las autoras aplicaron dos cuestionarios y los separaron en dos grupos: los tardíos y los tempranos. Tassino y Silva explican que según sus preferencias circadianas, las personas se pueden dividir en tres grupos: los cronotipos matutinos –también llamados alondras– son los individuos orientados a actuar por la mañana, por lo que se acuestan y se despiertan temprano; los búhos o cronotipos vespertinos son individuos que tienden a permanecer activos por la noche; los cronotipos intermedios corresponden a la mayoría de la población (60% del total, sostiene el paper).

Foto: Ernesto Ryan

Asimismo, “las preferencias circadianas representan diferencias individuales entre las personas en el horario de sueño-vigilia, que dependen de factores genéticos, sexo y edad, así como de señales ambientales físicas y sociales”, establece el documento. Los jóvenes que participaron tenían en promedio 22 años, ninguno mostró alteraciones del sueño o depresión. De acuerdo con los resultados de los cuestionarios aplicados, la preferencias de los participantes se correspondieron con las poblaciones de estudiantes y jóvenes en Uruguay que las biólogas han estudiado anteriormente: “Bastante tardías, comparado con lo que ocurre en otros países”.

“Esa separación entre los relativamente más tardíos y los relativamente más tempraneros de la población nos mostró que, sobre cada uno de esos grupos, el efecto de la luz en la Antártida fue diferente. El inicio de ese crecimiento de secreción de melatonina ocurrió en forma diferencial”. Es decir que “las preferencias circadianas afectan el perfil diario de melatonina. El inicio temprano de la melatonina se asocia con cronotipos tempranos, mientras que los cronotipos tardíos muestran valores DLMO [dim light melatonin onset] posteriores”, indica la investigación.

El DLMO es el inicio de la secreción de melatonina en condiciones de luz tenue. En otras palabras: también es una medida de tiempo. Se toma a través de muestras de sangre o saliva, en los períodos en los que se estima que la hormona comienza a aumentar. Las condiciones para tomar las muestras son muy específicas; la luz debe ser muy tenue –tan tenue como la luz de una vela, aclara Silva– y las personas deben estar en reposo, sin haber tomado ningún estimulante (para los uruguayos implica abstenerse de tomar mate) para que la melatonina aflore sin perturbarse. “El onset es exactamente ese punto de inflexión: se toman las muestras cada hora para capturar el punto de inflexión de la curva, es decir, el momento en que la melatonina empieza a aumentar”, señala Tassino. “Durante el día la curva va a estar aplanada porque hay luz. Cuando se van las luces, en algún momento va a subir. Esa subida es individual, porque va a tener que ver con mi reloj biológico, sin ningún tipo de alteración del ambiente”, añade. Ese elemento les permitió a las biólogas construir algo así como “una curva para cada una de las personas” y observar los efectos de la luz sobre su reloj biológico.

En los resultados, las autoras apuntan que en ambos lugares se observó “el aumento nocturno esperado” en los niveles de melatonina. “Notablemente, los niveles de melatonina diurna antártica (18.00-21.00) fueron muy bajos, y significativamente más bajos que los valores respectivos de Montevideo”, y “en consecuencia, las mediciones tempranas de los niveles de melatonina fueron más variables en Montevideo que en Antártida”, indican en el documento. Si bien el DLMO – “como marcador del reloj circadiano individual– no fue significativamente diferente entre Montevideo y Antártida, sí fue diferente entre individuos. “Eso es algo bien novedoso. Que la melatonina es inhibida por la luz se sabe hace mucho tiempo, pero lo que se ha entendido recientemente son dos cosas: que la luz que se precisa para desincronizar este sistema –o para realmente tener un efecto visible– es poca, y la otra es que hay distintas susceptibilidades según cada individuo”, apunta Silva.

De todas formas, para las biólogas este elemento no es algo raro, porque así como hay distinta susceptibilidad de la piel frente a la radiación ultravioleta, en 2019 –destacan– no se habían datado las diversas susceptibilidades para “cómo se mueve el onset de la melatonina con la luz”. En el documento se establece que “mientras que cinco participantes retrasaron su DLMO en Antártida, cuatro participantes avanzaron su DLMO en Antártida, y tres participantes no cambiaron su DLMO entre los sitios”.

Emocionada, Silva dice: “En eso nosotros entendemos que hicimos un aporte. Contribuimos no solamente con un estudio que reafirma que la luz es importante para el onset de melatonina y que Antártida es un laboratorio natural que ofrece en el verano un fotoperíodo de muchísima luz natural para ver sus efectos comparados con una situación de vida normal en Montevideo, sino también –y esto fue lo que más nos sorprendió y lo que más nos gusta de este trabajo– que hay diferencias individuales. Y no sólo diferencias individuales azarosas, hay diferencias individuales que tienen que ver con preferencias circadianas”.

En el caso de los cronotipos más tempranos, los individuos atrasaron su DLMO, y en el de los individuos más tardíos, lo adelantaron. “Los más tempranos lo retrasan porque son quienes están acostumbrados a irse a acostar más temprano. Es en ellos en quienes la luz en la noche tuvo un efecto. Sin embargo, para los nocturnos, que probablemente están en la computadora o jugando a juegos hasta las tres de la mañana, ese cambio de luz que hubo en Antártida no fue significativo, porque ya están expuestos a luz durante la noche. Sin embargo, sí los afectó la luz de la mañana, a la que normalmente no están expuestos, y esa luz les impactó de tal manera que les hizo adelantar su DLMO”, plantean las biólogas.

Los participantes también vieron modificados sus patrones de sueño, que según establece el artículo “fueron influenciados por las condiciones antárticas”. La duración del sueño fue “significativamente más corta” en Antártida con respecto a Montevideo, mientras que el inicio del sueño de los participantes con cronotipos tempranos se retrasó “significativa y fuertemente” en Antártida con respecto a Montevideo.

En el caso de los cronotipos tardíos no se vislumbraron cambios en el inicio del sueño en el continente blanco con respecto a la capital uruguaya. Por todo esto, las biólogas concluyen en el documento: “Hemos demostrado que existe una susceptibilidad diferente entre los cronotipos para responder a la luz. A pesar de que todos los participantes estuvieron expuestos a un enorme aumento de luz en Antártida durante la ventana de avance de fase matutina, los participantes tempraneros retrasaron su fase circadiana y sus patrones de sueño en respuesta a un aumento sutil en la exposición a la luz durante la noche”.

Impacto social

“No es nada común que las personas respeten su reloj biológico”, dice Silva. “Aun cuando conozcan su preferencias circadianas, la vida está organizada en base a compromisos sociales, compromisos curriculares, laborales”, continúa, y señala que el reloj biológico ha demostrado ser absolutamente plástico ante nuestras exigencias. Pero esos ajustes no están exentos de consecuencias. Las investigadoras sostienen que “cada vez hay más evidencia” de que ese tironeo puede generar efectos sobre el desempeño académico o físico, o desencadenar trastornos como depresión, obesidad u otras alteraciones del ánimo y la alimentación. “Las personas que tienen más desajuste entre su reloj interno y su reloj social –lo que pasa afuera y adentro– tienen mayor tendencia a presentar obesidad, adicciones, trastornos de sueño, y la lista sigue con otras enfermedades”, comentan ambas.

Para esta dupla de biólogas sería una buena idea tomar en cuenta estas cuestiones al momento de agendar nuestras actividades. “Hay algunas medidas muy sencillas para adecuar el reloj que podemos tomar sin ningún cambio muy drástico en nuestra vida”, dice Tassino. Una de ellas es tratar de que las noches sean más oscuras. Para ello recomiendan que “después del atardecer, en casa, cuando estamos para cenar, no tengamos las luces blancas a tope”. También recomiendan “poner luz más cálida que blanca en la noche”, refiriéndose a las lamparillas de se venden como luz día o fría (las blancas, que tienen una temperatura de color cercana a los 5.000 °K) y las que se venden como luz cálida (que emiten una luz más amarillenta, con temperaturas de color cercanas a los 3.200°K). Este consejo cambia para cuando hay luz solar: “De día al revés, porque la luz en la mañana estimula la melatonina en la noche”, así que de mañana es mejor exponerse a la luz solar o, en su defecto, usar lamparillas de luz fría. “Si te tenés que ir al trabajo de mañana, andá caminando”, y “si tenés que almorzar al mediodía, almorzá al aire libre” agregan. Como se ve, son cambios pequeños. Si el tiempo es luz, la ecuación es sencilla: un mejor manejo de la luz redundará en una mejor calidad de nuestro tiempo.

“Ritmo y sueño”

“No hacemos estudios que sean inocentes”, dice Silva. “Muchas veces hablamos de un triángulo conformado por el cronotipo, la luz y la melatonina. Nosotros queremos encontrar en la población uruguaya situaciones que nos lleven a que este triángulo sea evaluable”, agrega. Su compromiso con el área se acrecienta, y este año, entre el 7 y el 11 octubre, en Colonia, las biólogas y su equipo de la Facultad de Ciencias organizarán el Simposio Latinoamericano de Cronobiología por primera vez en Uruguay. El comité organizador reúne “ritmo y sueño”, dicen Tassino y Silva, porque la organización se hará en conjunto con el equipo que lidera Pablo Torterolo en la Facultad de Medicina, quien trabaja en los mecanismos del sueño. Al cierre se hará la mesa redonda “Los relojes en la sociedad”, abierta a todo público, donde se discutirá –más allá de lo académico y las investigaciones– cómo los conocimientos en el área han derivado en diferentes políticas públicas, por ejemplo, “en el atraso del horario liceal en algunos países u otros tipos de experiencias como cambios de iluminación”, explican las biólogas.

Artículo: “Chronotype-Dependent Changes in Sleep Habits Associated with Dim Light Melatonin Onset in the Antarctic Summer”.

Publicación: Clocks & Sleep (2019).

Autores: Ana Silva, Diego Simón, Bruno Pannunzio, Cecilia Casaravilla, Álvaro Díaz y Bettina Tassino.