Este documento describe cómo los descubrimientos científicos de las últimas décadas han demostrado que la luz, en particular la luz azul, juega un papel importante en la regulación de los ritmos circadianos humanos. Investigaciones pioneras mostraron que la luz azul puede restaurar el ritmo circadiano de organismos marinos. Estudios posteriores revelaron que la luz también puede reajustar los ritmos circadianos humanos y que una desincronización puede estar relacionada con problemas de salud. La investigación actual se enfoca en comprender
1. Environmental Health
p e r s p e c t i v e s
? Qué hay
Color ?
en un
Los Efectos
Únicos de la
Luz Azul
en la Salud Humana
2. ehp | ¿Qué hay en un Color?
ehp | Nitrógeno Mundial
E
n 1958, J. Woodland Hastings y Beatrice sobre ese fundamento, en 2009 el gobierno Danés
M. Sweeney probaron la habilidad de dife- empezó a compensar a algunas mujeres trabajado-
rentes ondas de luz —que corresponden ras en turno con cáncer de mama.
a colores diferentes— para cambiar el ritmo cir- Al mismo tiempo, investigadores han demostra-
cadiano del dinoflagelado marino fotosintético do repetidamente que la luz blanca y brillante tiene
Gonyaulax polyedra. El mayor poder para restaurar el poder de mitigar la depresión y otras enferme-
el reloj del organismo yace en los azules, con una dades del ánimo. Una literatura emergente reciente
brusca declinación en los verdes y un modesto sugiere que la luz azul puede ser particularmente
incremento en los rojos. potente para tales aplicaciones.
El trabajo científico de Hastings y Sweeney,
publicado en el Biological Bulletin en diciembre de Desentrañando los Misterios del Ritmo
1958, acumuló polvo por décadas. Nadie pensó
Circadiano
que estos descubrimientos podrían tener alguna En ausencia de las señales normales del anochecer y
relevancia para los humanos, cuyos ritmos circa- amanecer, el ritmo circadiano “corre libre” y se ha
dianos fueron en ese entonces creídos insensibles a encontrado que dura en promedio 24,25 horas. Los
la luz. ciclos endógenos de los búhos nocturnos duran un
Pero descubrimientos científicos de las últimas poco más, y la gente madrugadora tiene ciclos de
dos décadas cambiaron todo eso. La luz no sólo menos de 24 horas. La exposición al ritmo normal de
restaura el ritmo circadiano del ser humano, tam- día/noche mantiene a la gente entrenada (o alineada)
bién la misma luz azul que causa el impacto más en 24 horas a través del reajuste diario, o los cambia
fuerte en los dinoflagelados tiene igual poder para a nuevos ciclos cuando cruzan zonas de tiempo, casi
reajustar nuestros relojes —aunque la mayoría de como la forma en que usted restaura su reloj.
las ondas visibles pueden reajustar el reloj, las azules Por muchos años se pensó que la interacción
hacen el trabajo con mayor eficacia. social era la fuerza mayor involucrada en el ajuste
Ahora investigadores están encontrando cada de reloj interno de los humanos —en este respec-
vez más que un ritmo circadiano desfasado es un to, única en los reinos de la vida, se creyó que los
riesgo para la salud. “Mantener los ritmos circadia- humanos eran relativamente insensibles a la luz.
nos sincronizados es importante para la salud y el En un estudio, investigadores en el Instituto para
bienestar”, dice Dieter Kunz, director del grupo de Psicología Conductual Max Planck, dirigido por
investigación del Sueño y Cronobiología Clínica en Jurgen Aschoff y Rütger Wever, construyeron un
la Charité —Universitätsmedizin Berlin. “Un cuer- búnker bajo tierra a prueba de ruido en donde
po creciente de evidencia sugiere que una desin- sujetos podían ser aislados de las señales de tiempo.
cronización de los ritmos circadianos puede jugar Incluso envolvieron el búnker en cable de cobre,
un rol en varias enfermedades tumorales, diabetes, como en un motor eléctrico, para prevenir que
obesidad y depresión”. las fuerzas electromagnéticas externas, que pueden
Los trabajadores en turno, a quienes Kunz variar dependiendo de la hora del día, pudieran de
llama “un modelo para la desincronización inter- alguna manera indicar la hora. Las respuestas de los
na”, son conocidos por experimentar aumento de sujetos a señales potenciales externas o a sus propios
morbilidad y mortalidad debido a diferentes enfer- ritmos endógenos fueron evaluadas observando sus
medades, incluyendo desórdenes cardiovasculares ciclos de sueño/vigilia y varias medidas fisiológicas
y cáncer. De hecho, en el 2007 la Organización que ciclan con el ritmo circadiano, como la tem-
Mundial de la Salud decretó que el trabajo en turno peratura corporal, la cual se eleva durante el día y
Ron Sutherland/Photo Researchers, Inc
es un factor de riesgo para el cáncer de mama, y baja durante la noche.
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El descubrimiento en 1998 de un nuevo foto-receptor en el ojo
–que luego resultó ser especialmente receptivo a la luz azul– revolu-
cionó la manera en que pensamos en cómo el ritmo circadiano es
entrenado. Hoy entendemos que la luz azul tiene muchos efectos
psicológicos únicos.
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3. Artículo de Difusión | ehp
Luz: Un Agente Ambiental Influyente.
TRACTO ÓPTICO PRIMARIO
Efectos Visuales
Reflejos Visuales
LUZ
TRACTO RETINOHIPOTALÁMICO
Efectos Biológicos/Conductuales
Efectos Agudos Efectos de Largo Plazo
Secreción de Melatonina Regulación Circadiana
Temperatura Corporal Terapia de luz
Secreción de Cortisol
Ritmo Cardiaco
Estado de Alerta
La luz actúa sobre el cuerpo de dos maneras: el tracto óptico primario gobierna Función Cognitiva
Función Sicomotora
la percepción y respuestas visuales mientras que el tracto retinohipotalámico
Flujo Sanguíneo del Cerebro
gobierna las funciones circadianas, endocrinas, y neuroconductuales. El tracto Respuestas del EEG
retinohipotalámico es más sensible a la estimulación de la luz azul –energía en Expresión del Gen del Reloj
la longitud de onda de aproximadamente 459-485nm.
Fuente: Benjamin Warfield y George Brainard/Universidad Thomas Jefferson. Adaptado por Matthew Ray/EHP.
Los sujetos fueron expuestos a señales cir- tigadores de que las señales sociales eran tigación de la Luz en el Instituto Médico
cadianas externas por 9 días, con luz, tem- críticas para entrenar el ritmo circadiano Jefferson de la Universidad Thomas Jefferson.
peratura y sonido fluyendo y refluyendo en humano. Una serie de artículos, el primero de los
ciclos de 24 horas. Bajo estas circunstancias, Un incidente, 6 años después, desafió ese cuales fue publicado por Alfred Lewy,
los sujetos mostraron ritmos de 24 horas, concepto en la mente de Czeisler. En 1976, entonces psiquiatra del Instituto Nacional
como se describe en la publicación de enero el consejero de Czeisler asistió a una reunión de Salud Mental, demostró convincente-
de 1970 del European Journal of Physiology. cerrada con 18 de los mejores científicos mente que la luz blanca y brillante a una
Entonces todas las señales externas fueron circadianos en el Instituto Max Planck, y intensidad de 2500 lux podría tener un
Czeisler, en ese entonces un estudiante efecto agudo en la supresión de la secreción
removidas. Los sujetos comieron, encendie-
graduado, lo acompañó. Mientras los cientí- de melatonina, un indicador de la sensibi-
ron y apagaron las luces cuando se les dio
ficos recorrían un apartamento en el búnker lidad circadiana. El trabajo de Lewy guió a
la gana. Bajo estas condiciones de “corrida
que se iluminaba con lámparas de mesa, usar luz brillante para tratar los desórdenes
libre”, el ciclo sueño/vigilia típico de los
Czeisler preguntó algo que en retrospectiva de ánimo.
sujetos excedió 24 horas. Una vez que los parece ridículo, pero que ayudó a revolu- El primer trabajo de Czeisler sobre el
experimentadores reimpusieron el ciclo de cionar el campo. “¿Cómo es cuando está entrenamiento del ritmo circadiano apareció
24 horas de luz y oscuridad, no obstante, los oscuro aquí?”, preguntó. “Está oscuro aquí”, en el número de Photochemistry and Photo-
organismos de los sujetos restablecieron un respondió el Dr. Wever”, dice Czeisler. biology en agosto de 1981. Él demostró que
ritmo circadiano de 24 horas. Resultó que por “oscuro aquí” Wever se los ciclos de luz/oscuridad, no la interacción
Durante los ciclos de luz/oscuridad de refería a que las luces fluorescentes del techo social, entrenaban los ritmos circadianos en
24 horas, los investigadores hicieron sonar –las cuales representaban la luz del día 2 sujetos varones que vivían en un aparta-
un gong cuando reemplazaban luz por cuando los investigadores las encendían mento especialmente construido para que
oscuridad, para recordar a los sujetos los cada mañana– estaban apagadas. Las careciera de señales potenciales de tiempo.
procedimientos diarios tales como recolectar lámparas de la mesa, cocina y baño, que los En una fase del experimento, se les dijo a los
orina. Pero en algún punto, el gong no sujetos podían controlar, no eran creídas participantes que los ciclos de luz/oscuridad
funcionaba; al mismo tiempo, el ritmo influyentes en los ritmos circadianos. Pero, serían más o menos al azar. En realidad, los
circadiano de un sujeto corrió libre. Cuando aparentemente, lo eran. sujetos escogían sus propios ciclos, a medida
los investigadores descubrieron esto, llevaron De 1980 a 1987 se publicó una serie de que los investigadores apagaban las luces
a cabo nuevos experimentos que parecían trabajos que cambiaron el pensamiento del cuando los sujetos se iban a la cama, y las
demostrar que los ritmos corrían libres sola- campo en cómo los ritmos circadianos encendían cuando se despertaban. Bajo
mente en la ausencia del gong, dice Czeisler. humanos son entrenados, afirma George C. estas circunstancias, los ritmos circadianos
Este descubrimiento convenció a los inves- Brainard, director del Programa de Inves- de los participantes corrían libres.
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6. ehp | ¿Qué hay en un Color?
En la edición de diciembre 2003 del The Journal
2001 de Nature Neuroscience, of Clinical Endocrinology
Josh Gooley, entonces en su and Metabolism, Brainard,
primer año de estudiante Czeisler, y Steven Lockley,
graduado de Harvard, mostró profesor asistente de medicina
células de melanopsina de la Escuela de Medicina de
conectadas al NSQ en ratas. Harvard, compararon la
Berson, en un esfuerzo por supresión de melatonina
probar que estas células son mediante exposición a luz
realmente sensibles a la luz, monocromática a 460 nm
desconectó los bastones y por 6,5 horas durante la
conos de las células de mela- noche, el máximo de sensi-
nopsina para que la sensibilidad ¿Por qué azul? El poder del azul para reiniciar el ritmo circadiano no es bilidad de las células de
a la luz de estos últimos no intrínseco al color. Un foto-receptor para cualquier color pudo haber melanopsina, con luz a 555
pudiera afectar sus resultados. evolucionado para enviar señales de la luz de día al núcleo supraquias- nm, el máximo de sensibi-
mático. Pero los azules penetran más fácilmente la superficie de los océa-
Entonces conectó electrodos lidad del sistema visual. La
nos —donde es más probable que la vida (y los foto-receptores) haya
a las células de melanopsina. evolucionado primero— que otras longitudes de onda visibles. El balance longitud de onda azul
Bajo luz brillante, los elec- de color del cielo puede haber ayudado a preservar el rol del azul en el suprime la melatonina por
trodos evidenciaron la reac- establecimiento del reloj biológico a través de la historia de la evolución. cerca del doble que la longitud
ción de las células de melanop- de onda verde.
sina, como fue comunicado En otros experimentos,
en la edición del 8 de diciem- de acuerdo a Gilles Vande-
bre de 2002 de Science. walle, del Centro de Estudio
En un trabajo publicado del Sueño y Ritmos Biológicos
el 3 de julio de 2003 en Nature, de la Universidad de Mon-
King-Wai Yau y Samer Hattar treal, el azul ha probado ser
de la Universidad de Johns más poderoso en elevar la
Hopkins descubrieron el gen de temperatura corporal, ritmo
melanopsina en ratones sin cardiaco y reducir la somno-
bastones ni conos. Los ratones lencia. Vandewalle y colegas
no podrían ser entrenados escribieron en la edición de
“proveyendo de la última octubre de 2009 de Trends in
evidencia crucial ligando la melanopsina al bres y mujeres sanos en más de 700 experi- Cognitive Neuroscience “El desempeño mejora
comportamiento circadiano”, dice Foster. mentos, para determinar la longitud de onda extremadamente después del inicio de la
En el intertanto, otros investigadores más efectiva para suprimir la secreción de exposición a la luz, tanto en la noche como
exploraron la trayectoria neural que surge desde melatonina. Los resultados confirman un durante el día”. La electroencefalografía ha
las células de melanopsina. Aproximadamente, estudio japonés previo en ratones mutantes mostrado que la exposición a la luz reduce las
un 40% de los axones de estas células se proyectan mostrando que las longitudes de onda azules ondas alfa, theta y la actividad de frecuencia
al NSQ. Hattar, profesor asistente del son las más importantes en el entrenamiento baja que se correlacionan con la somnolencia.
Departamento de Neurociencia de Solomon H. del sistema circadiano. Los conos, receptores Y Vandewalle mostró que la luz azul probó ser
Snyder, trazó otras regiones del cerebro que están de color, tienen su máximo de sensibilidad superior que otras longitudes de onda en
envueltas en, entre otras cosas, velocidad del con los verdes, a 555 nm. Para los bastones, el mejorar la respuesta en el lóbulo frontal y
re-entrenamiento circadiano, efectos de la luz en máximo se alcanza a 507 nm. A través de 10 parietal de la corteza en una tarea de trabajo de
Desde arriba hacia abajo: Vibrant Image Studio/Shutterstock; iStockphoto
los niveles de actividad, regulación del sueño, y estudios publicados en humanos, roedores y memoria.
regulación hormonal. Estas conexiones se monos el máximo de sensibilidad de los recep- De acuerdo a Lockley, sujetos experi-
proyectan al tronco del cerebro, al sistema tores de melanopsina aparece en el tramo de mentales bajo luz azul tienen reacción audi-
límbico (incluyendo amígdala, desde donde 459-485 nm, dice Brainard. tiva más rápida y períodos de pérdida de
surge el temor), y a la corteza cerebral (el origen Investigadores han demostrado que la luz atención menores que bajo luz verde. En
principal del lenguaje, pensamiento analítico y influye en la secreción hormonal, ritmo experimentos posteriores usando electro-
memoria a largo plazo). cardiaco, estado de alerta, propensión al encefalografía, la longitud de onda azul
sueño, temperatura corporal y expresión gené- suprime las ondas cerebrales deltas asociadas
Luz azul especial con el sueño e impulsa las longitudes de
tica en seres humanos. Más aun, en estos
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Entretanto, se desarrolló una línea paralela de estudios se ha encontrado que la longitud de onda alfa, las cuales están relacionadas con
investigación que profundizó en las cualidades onda azul ejerce efectos más poderosos que la la vigilia. Lockley dice: “Esto significa que
únicas de la luz azul. Desde 1995 hasta 2001, longitud de onda verde. En experimentos usted podría utilizar longitudes de onda
Brainard y sus colegas examinaron 72 hom- publicados en la edición de septiembre de corta [azul] para combatir la somnolencia”.
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7. Artículo de Difusión | ehp
Hattar dice que ningún experimento talización prolongada en pacientes con interiores, y se mejorará la salud de los
anterior ha determinado si los efectos dele- demencia. Resultados muy preliminares pacientes que se encuentran en casas de
téreos del trabajo en turnos se deben a la “prometen elevar los niveles de actividad reposo o hospitales. Por otro lado, agrega,
estimulación de la luz en una hora equivo- durante las horas del día y aumentar el una reducción de la porción azul en la luz
cada, al reloj circadiano desfasado o a una sueño en la noche”, dice ella. artificial durante las horas de la noche
combinación de los dos. Sin embargo, Pero los beneficios del azul y sus podría proteger a los empleados que trabajan
agrega, así como se cree que es beneficioso perjuicios son ambos cosa de tiempo. Kunz en turnos contra desórdenes tales como
activar fotopigmentos de melanopsina mostró en un experimento que exponer cáncer y problemas cardiovasculares, así
durante el día, podría ser malo activarlos en sujetos sanos por 30 minutos de luz azul como reducir los trastornos de sueño y sus
la noche. policromática a 500 lux 1 hora antes de consecuencias en la población general.
Los investigadores que estudiaron la luz acostarse, en sus ambientes de hogar natu-
brillante para tratar los desórdenes del rales, retrasa el inicio de sueño con movi- Cerrando el círculo
ánimo podrían estar de acuerdo. Lewy, miento rápido de ojos en 30 minutos. La ironía del azul como un agente ambiental
ahora director del Laboratorio de Sueño y Kunz dice que las implicaciones de este es que, antes de la era industrial, era simple-
Desórdenes del Ánimo en la Universidad de hallazgo están aún por determinarse. Pero mente un color. Las condiciones no naturales
Salud Ciencias en Oregon, tuvo éxito en los receptores de melanopsina son particu- de la iluminación que creamos lo tranformó
suprimir la melatonina en humanos median- larmente sensibles en el atardecer y en las tanto en un peligro potencial y como en un
te la aplicación de luz brillante a 2.500 lux. horas de la noche; entonces, dice él, “estoy tratamiento para las dolencias que trajo. En
Esto es mucho más brillante que la ilumi- bastante seguro que por lo menos muchos adición a los valores tradicionales del confort
nación intradomiciliaria, pero mucho de los trastornos de sueño que están visual de la arquitectura, estética y eficiencia
menos que un día nublado. Experimentos surgiendo como epidemia, están relacio- energética, Brainard dice que se debe rediseñar
similares en animales han sido exitosos, nados con la luz en el atardecer y en la la iluminación de arquitectura para tomar en
pero han fallado en humanos. Lewy razona noche”. De acuerdo con el Centro de cuenta el impacto que tiene en el compor-
que esto posiblemente fue porque en ambos Investigación Nacional de Trastornos de tamiento y en la biología de los humanos.
casos se usó iluminación tibia; el éxito en Sueño, los problemas relacionados con el Dice: “Últimamente esto podría mejorar la
animales probablemente se deba a la falta de sueño afectan entre 50-70 millones de salud y el bienestar de las personas en un
exposición a luz exterior de los animales de hombres y mujeres americanos de todas las ambiente construido”.
laboratorio. edades. “Algunas personas consideran el progreso,
Esto le sugiere a Lewy “que los humanos Kunz —y otros también— sospecha en los últimos 2 años, en el campo de la luz
pueden tener ritmos estacionales guiados que la iluminación artificial exterior y la salud como la innovación más impor-
por fotoperiodos”, lo que, según él, podrían nocturna agrava la disrupción circadiana; tante desde la invención de la ampolleta”,
hacernos insensibles a la luz interior. Lo sin embargo, dice que hay escasez de datos dice Kunz. “Tiempos fascinantes hay por
que lleva al tratamiento de los desórdenes de en humanos en el tema. [Para más infor- delante en la industria de la iluminación,
ánimo estacionales con luz brillante. La mación acerca de luz artificial en la noche cronobiología clínica y arquitectura sólo por
literatura respecto de la eficacia de tratar vea “Missing the Dark: Health Effects mencionar algunas. Mediante la optimi-
con luz azul este desorden sólo se está of Ligth Pollution”, EHP: 117 A20-A27 zación de regímenes de iluminación seremos
comenzando a desarrollar, y Brainard dice (2009).] capaces de mejorar la salud, ahorrar energía,
que se necesita mucho más trabajo para Kunz cree que el rápido incremento en mejorar el aprendizaje y el rendimiento”.
confirmar si la luz azul es más potente que el conocimiento respecto del sistema circa-
el amplio espectro de la luz blanca. diano y la coordinación de los procesos
Se ha investigado si la luz brillante es útil psicológicos y fisiológicos como también el David C. Holzman,
para tratar otros desórdenes relacionados incremento en el entendimiento de los escribe en ciencia, medicina, energía,
con el ánimo. Daniel Kripke, profesor mecanismos del entrenamiento circadiano economía y autos desde Lexington
emérito de psiquiatría en la Universidad de introducirán cambios sustanciales en y Wellfleet, Massachusetts.
California, San Diego, piensa que la luz nuestra vida cotidiana. Él dice: “El mayor Su trabajo ha aparecido en Smithsonian,
brillante, particularmente las longitudes de objetivo será fortalecer el sistema circa- The Atlantic Montly, y el Journal of the
onda azul, podría probar ser útil también diano, que puede llevarse a cabo aumen- National Cancer Institute.
para el tratamiento de depresión premens- tando la porción azul en la luz artificial
trual y bulimia, y él dice que hay evidencia durante las horas del día y disminuyendo la Artículo original en Environmental
preliminar de que podría ser útil para la misma porción azul en luz artificial durante Health Perspectives • volumen 118 |
ansiedad. Investigadores de la Universidad las horas del atardecer y de la noche”. número 1 | Enero 2010
de Case Western Reserve, liderados por “Aumentar la porción azul en la luz
Patricia Higgins, profesora asociada de artificial puede mejorar el desempeño y
enfermería, se encuentran probando la la habilidad de aprender en niños en
exposición a luz azul en un centro de hospi- el colegio y empleados que trabajen en
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