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?      Qué hay
        Color             ?
     en un


                Los Efectos
               Únicos de la
                   Luz Azul
       en la Salud Humana
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.


                                                                Ciencia & Trabajo | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | www.cienciaytrabajo.cl | A100/A106                                 A101
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.



A102                                                                             A100/A106 | www.cienciaytrabajo.cl | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | Ciencia    Trabajo
ehp | ¿Qué hay en un Color?

                                                                                                                            Subsecuentemente, los investigadores                    de dormir del sujeto era mantenida cons-      de melatonina y cambiar el ritmo circadiano
                                                                                                                        impusieron ciclos de luz/oscuridad de 24                    tante.                                        en los últimos pacientes exponiéndolos a luz
                                                                                                                        horas, avanzando y retardando el reloj de                       Luego, en los 90, algunos estudios del    brillante. “Esto nos sorprendió muchísimo”,
                                                                                                                        forma alterna —dándoles a los sujetos un                    ritmo circadiano en personas ciegas           dice.
                                                                                                                        régimen de luz más atrasado o adelantado,                   empezaron a mostrar resultados que                Pero no sorprendió a editores escépticos
                                                                                                                        respectivamente, que la hora real— y luego                  generaban grandes preguntas acerca de los     de las revistas científicas. Uno que rechazó
                                                                                                                        manteniéndolo constante. En cada caso, el                   caminos desconocidos para la percepción de    el trabajo dijo: “Esta gente no es realmente
                                                                                                                        entrenamiento resultó.                                      la luz. Algunos individuos ciegos, particu-   ciega, está mintiendo”, según Czeisler, a
                                                                                                                            En un trabajo publicado el 8 de agosto                  larmente aquellos cuyos ojos habían sido      pesar de que los sujetos no podían percibir
                                                                                                                        de 1986 en Science, el cual Brainard llama                  removidos, mostraban ritmos circadianos       la luz más brillante que un neuro-oftal-
                                                                                                                        “un hito”, Czeisler mostró que la exposición                anormales y que corrían libres con            mólogo dirigió directamente a sus ojos.
                                                                                                                        cuidadosa a luz brillante durante varios días               desórdenes de sueño, como uno esperaría de    Después de 5 años y 20 rechazos, el New
                                                                                                                        podía restaurar el ritmo circadiano muy                     los ciegos. Otros que aún tenían sus ojos,    England Journal of Medicine publicó el
                                                                                                                        precisamente, de la manera en que se                        poseían ritmos circadianos normales.          trabajo el 5 de enero de 1995 luego de hacer
                                                                                                                        reajusta un reloj, incluso cuando la hora                   Czeisler fue capaz de suprimir la secreción   que Czeisler experimentara con más sujetos
De izquierda a derecha: punksid/Shutterstock; Feng Yu/Shutterstock; Lucian Coman/Shutterstock; © Yuriko Nakao/Reuters




                                                                                                                          La luz azul, sutil y dramática, nos rodea, con sus propiedades especiales que son útiles para varios propósitos. Cuando se trata de percepción
                                                                                                                          de luz, el resplandor y el brillo son funciones de la longitud de onda; la onda corta de la luz azul aparece relativamente brillante al ojo
                                                                                                                          humano, haciendo de éste uno de los colores más eficientes para iluminar y más energéticamente económico para producir. La luz brillante
                                                                                                                          azulada emitida por descargas de alta intensidad en los focos de los autos incrementa la visibilidad mientras usa menos energía que focos
                                                                                                                          de auto halógenas, pero la brillantez puede también elevar el resplandor para los conductores que se aproximan, particularmente para
                                                                                                                          conductores de la tercera edad, quienes pueden ya tener problemas para ver de noche. Hoy, en forma similar las lámparas fluorescentes
                                                                                                                          ubicuas compactas (CFLs) producen más luz con menos energía comparadas con las lámparas incandescentes, y mientras más azul la luz
                                                                                                                          (ampolletas de “luz de día” tienen el balance de color más azul), mejor la eficiencia de energía. En las oficinas dentales se encuentra la luz
                                                                                                                          azul más dramática en las lámparas de fotocurado para endurecer el material de las amalgamas (lentes naranja con filtro proveen de protec-
                                                                                                                          ción para los ojos contra la intensa luz). La longitud de onda específica y la intensidad de la luz de curado estimulan la descomposición de un
                                                                                                                          fotoiniciador en la amalgama para iniciar la polimerización del compuesto. Pero no piensen que la luz azul es sólo trabajo y nada de juego
                                                                                                                          —algunas, como el conjunto de luces a orillas del mar en Navidad en el centro de Tokio, tienen poco propósito más que puro placer.




                                                                                                                        Ciencia  Trabajo | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | www.cienciaytrabajo.cl | A100/A106                                               A103
Artículo de Difusión | ehp


y cubriera sus ojos y todo su cuerpo, “por si    en los sistemas de rastreo circadiano de los                nados y se iluminan en la oscuridad. Foster
acaso la luz penetraba otra parte del cuerpo”.   peces y mamíferos.                                          dice que probablemente funcionan como
                                                     En sus primeros experimentos con mamí-                  camuflaje. Los investigadores sospecharon que
La Historia de un Nuevo Receptor                 feros, Foster experimentó la habilidad de la luz            los fotopigmentos activados por opsinas
Un hito mayor vino con el descubrimiento         para perturbar el desarrollo de los ritmos circa-           median el cambio de color, y Provencio clonó
de las células ganglionares retinales de mela-   dianos en ratones ciegos con bastones y conos               un nuevo fotopigmento que llamó “melanop-
nopsina en 1998, un nuevo tipo de foto-re-       dañados por un desorden genético. Como los                  sina” de la piel de rana.
ceptor en el ojo. Estas células dan señales al   ratones entrenaban normalmente, él generó la                     Provencio buscó melanopsina en secciones
núcleo supraquiasmático (NSQ), el reloj          hipótesis de que los mamíferos, como las aves,              histológicas de piel de rana, identificando el
principal del cerebro. Ellas se proyectan        también podrían tener foto-receptores no                    componente en tejido de ojo y cerebro en una
también a muchas otras regiones del cerebro,     visuales. Para comprobar esa hipótesis, creó                investigación que publicó en la edición del 6
influenciando una miríada de aspectos de la      ratones con ojos sin bastones ni conos. “Para               de enero de 1998 de Proceedings of the National
fisiología humana. Además, la investigación      nuestro intenso placer, la regulación del reloj             Academy of Sciences. Posteriormente identificó
mostraría que son especialmente sensibles a      del cuerpo parece perfectamente preservada”,                homólogos en ojos de ratón y también en
la luz azul.                                     dice él. “Definitivamente estábamos tratando                humanos, y publicó sus hallazgos en la edición
     El descubrimiento de un nuevo foto-re-      con un nuevo receptor”.                                     del 15 de enero de 2000 del Journal of
ceptor era inesperado dado que la anatomía           Como estudiante graduado en el labora-                  Neuroscience. Siguiendo la veta, Provencio
del ojo había sido bien descrita por más de      torio Foster de la Universidad de Virginia a                encontró que este homólogo de mamífero se
un siglo. Pero Russel Foster, ahora director     principios de la década de los 90, Ignacio                  encuentra en un raro subtipo de células glan-
del Departamento de Oftalmología de              Provencio, ahora profesor asociado del Depar-               glionares de la retina, mientras David M.
Nuffield en la Universidad de Oxford, en el      tamento de Biología de la Universidad, ha                   Berson, profesor de oftalmología y ciencias
Reino Unido, no estaba del todo sorpren-         intentado frecuentemente, creativamente y                   visuales en la Universidad de Brown, fue el
dido. A principio de 1980, Foster estaba         siempre en vano identificar los foto-receptores             primero en determinar la localización de
investigando el sistema de rastreo circadiano    que reinician el NSQ. Más tarde, como inves-                células ganglionares retinales de melanopsina
de las aves. Hace mucho se sabía que las         tigador doctorado en la Universidad de Uni-                 dentro del ojo. Estas células, encontradas al
aves no usaban ni sus ojos ni sus glándulas      formed Services en Bethesda, Maryland, en lo                frente de la retina, procesan señales desde
pineales para el entrenamiento circadiano,       que él vio como un desvío de sus esfuerzos,                 bastones y conos, enviándolas hacia el centro
pero tenían otros foto-receptores anormales      estudió melanóforos dérmicos, células foto-                 visual del cerebro. Pero la pregunta se mantiene:
en la profundidad de su cerebro. A prin-         sensibles de la piel de rana Xenupus Laevis. Los            ¿la melanopsina provee de la sensibilidad a
cipios de 1990, él había empezado a trabajar     melanóforos se oscurecen cuando son ilumi-                  la luz?




                                                                                                                                                                         De izquierda a derecha: © Volker Steger/Photo Researchers, Inc.; © Mark Bryan Makela/Corbis




  Lentes que emiten luz azul, paneles y otros dispositivos son usados para tratar problemas tales como trastornos de sueño,
  jet lag, desórdenes afectivos estacionales y síndrome premenstrual. Pero la luz azul no sólo trabaja a través de la estimu-
  lación ocular; las longitudes de onda más corta pueden penetrar la piel —así es como se usa la luz azul para tratar la
  ictericia neonatal, donde el hígado del infante es incapaz de limpiar la bilirrubina, producto de la hemólisis. La bilirrubina
  se acumula en la sangre y entra a los tejidos del cuerpo, haciendo que los ojos y la piel aparezcan amarillos. La luz azul
  penetra la piel y convierte la bilirrubina en formas que se pueden disolver en la sangre y ser excretadas en la orina. El
  proceso de repite mientras la bilirrubina sin tratar continúa depositándose desde la sangre en los tejidos, hasta que la
  mayor parte o toda la bilirrubina es convertida.




A104                                                               A100/A106 | www.cienciaytrabajo.cl | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | Ciencia    Trabajo
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
                                                                           Top to bottom: Credit




                                                                                                   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”.



                                                                                                   Ciencia  Trabajo | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | www.cienciaytrabajo.cl | A100/A106                                                   A105
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




A106                                                                A100/A106 | www.cienciaytrabajo.cl | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | Ciencia    Trabajo

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  • 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. Top to bottom: Credit 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. Ciencia & Trabajo | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | www.cienciaytrabajo.cl | A100/A106 A101
  • 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. A102 A100/A106 | www.cienciaytrabajo.cl | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | Ciencia Trabajo
  • 4. ehp | ¿Qué hay en un Color? Subsecuentemente, los investigadores de dormir del sujeto era mantenida cons- de melatonina y cambiar el ritmo circadiano impusieron ciclos de luz/oscuridad de 24 tante. en los últimos pacientes exponiéndolos a luz horas, avanzando y retardando el reloj de Luego, en los 90, algunos estudios del brillante. “Esto nos sorprendió muchísimo”, forma alterna —dándoles a los sujetos un ritmo circadiano en personas ciegas dice. régimen de luz más atrasado o adelantado, empezaron a mostrar resultados que Pero no sorprendió a editores escépticos respectivamente, que la hora real— y luego generaban grandes preguntas acerca de los de las revistas científicas. Uno que rechazó manteniéndolo constante. En cada caso, el caminos desconocidos para la percepción de el trabajo dijo: “Esta gente no es realmente entrenamiento resultó. la luz. Algunos individuos ciegos, particu- ciega, está mintiendo”, según Czeisler, a En un trabajo publicado el 8 de agosto larmente aquellos cuyos ojos habían sido pesar de que los sujetos no podían percibir de 1986 en Science, el cual Brainard llama removidos, mostraban ritmos circadianos la luz más brillante que un neuro-oftal- “un hito”, Czeisler mostró que la exposición anormales y que corrían libres con mólogo dirigió directamente a sus ojos. cuidadosa a luz brillante durante varios días desórdenes de sueño, como uno esperaría de Después de 5 años y 20 rechazos, el New podía restaurar el ritmo circadiano muy los ciegos. Otros que aún tenían sus ojos, England Journal of Medicine publicó el precisamente, de la manera en que se poseían ritmos circadianos normales. trabajo el 5 de enero de 1995 luego de hacer reajusta un reloj, incluso cuando la hora Czeisler fue capaz de suprimir la secreción que Czeisler experimentara con más sujetos De izquierda a derecha: punksid/Shutterstock; Feng Yu/Shutterstock; Lucian Coman/Shutterstock; © Yuriko Nakao/Reuters La luz azul, sutil y dramática, nos rodea, con sus propiedades especiales que son útiles para varios propósitos. Cuando se trata de percepción de luz, el resplandor y el brillo son funciones de la longitud de onda; la onda corta de la luz azul aparece relativamente brillante al ojo humano, haciendo de éste uno de los colores más eficientes para iluminar y más energéticamente económico para producir. La luz brillante azulada emitida por descargas de alta intensidad en los focos de los autos incrementa la visibilidad mientras usa menos energía que focos de auto halógenas, pero la brillantez puede también elevar el resplandor para los conductores que se aproximan, particularmente para conductores de la tercera edad, quienes pueden ya tener problemas para ver de noche. Hoy, en forma similar las lámparas fluorescentes ubicuas compactas (CFLs) producen más luz con menos energía comparadas con las lámparas incandescentes, y mientras más azul la luz (ampolletas de “luz de día” tienen el balance de color más azul), mejor la eficiencia de energía. En las oficinas dentales se encuentra la luz azul más dramática en las lámparas de fotocurado para endurecer el material de las amalgamas (lentes naranja con filtro proveen de protec- ción para los ojos contra la intensa luz). La longitud de onda específica y la intensidad de la luz de curado estimulan la descomposición de un fotoiniciador en la amalgama para iniciar la polimerización del compuesto. Pero no piensen que la luz azul es sólo trabajo y nada de juego —algunas, como el conjunto de luces a orillas del mar en Navidad en el centro de Tokio, tienen poco propósito más que puro placer. Ciencia Trabajo | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | www.cienciaytrabajo.cl | A100/A106 A103
  • 5. Artículo de Difusión | ehp y cubriera sus ojos y todo su cuerpo, “por si en los sistemas de rastreo circadiano de los nados y se iluminan en la oscuridad. Foster acaso la luz penetraba otra parte del cuerpo”. peces y mamíferos. dice que probablemente funcionan como En sus primeros experimentos con mamí- camuflaje. Los investigadores sospecharon que La Historia de un Nuevo Receptor feros, Foster experimentó la habilidad de la luz los fotopigmentos activados por opsinas Un hito mayor vino con el descubrimiento para perturbar el desarrollo de los ritmos circa- median el cambio de color, y Provencio clonó de las células ganglionares retinales de mela- dianos en ratones ciegos con bastones y conos un nuevo fotopigmento que llamó “melanop- nopsina en 1998, un nuevo tipo de foto-re- dañados por un desorden genético. Como los sina” de la piel de rana. ceptor en el ojo. Estas células dan señales al ratones entrenaban normalmente, él generó la Provencio buscó melanopsina en secciones núcleo supraquiasmático (NSQ), el reloj hipótesis de que los mamíferos, como las aves, histológicas de piel de rana, identificando el principal del cerebro. Ellas se proyectan también podrían tener foto-receptores no componente en tejido de ojo y cerebro en una también a muchas otras regiones del cerebro, visuales. Para comprobar esa hipótesis, creó investigación que publicó en la edición del 6 influenciando una miríada de aspectos de la ratones con ojos sin bastones ni conos. “Para de enero de 1998 de Proceedings of the National fisiología humana. Además, la investigación nuestro intenso placer, la regulación del reloj Academy of Sciences. Posteriormente identificó mostraría que son especialmente sensibles a del cuerpo parece perfectamente preservada”, homólogos en ojos de ratón y también en la luz azul. dice él. “Definitivamente estábamos tratando humanos, y publicó sus hallazgos en la edición El descubrimiento de un nuevo foto-re- con un nuevo receptor”. del 15 de enero de 2000 del Journal of ceptor era inesperado dado que la anatomía Como estudiante graduado en el labora- Neuroscience. Siguiendo la veta, Provencio del ojo había sido bien descrita por más de torio Foster de la Universidad de Virginia a encontró que este homólogo de mamífero se un siglo. Pero Russel Foster, ahora director principios de la década de los 90, Ignacio encuentra en un raro subtipo de células glan- del Departamento de Oftalmología de Provencio, ahora profesor asociado del Depar- glionares de la retina, mientras David M. Nuffield en la Universidad de Oxford, en el tamento de Biología de la Universidad, ha Berson, profesor de oftalmología y ciencias Reino Unido, no estaba del todo sorpren- intentado frecuentemente, creativamente y visuales en la Universidad de Brown, fue el dido. A principio de 1980, Foster estaba siempre en vano identificar los foto-receptores primero en determinar la localización de investigando el sistema de rastreo circadiano que reinician el NSQ. Más tarde, como inves- células ganglionares retinales de melanopsina de las aves. Hace mucho se sabía que las tigador doctorado en la Universidad de Uni- dentro del ojo. Estas células, encontradas al aves no usaban ni sus ojos ni sus glándulas formed Services en Bethesda, Maryland, en lo frente de la retina, procesan señales desde pineales para el entrenamiento circadiano, que él vio como un desvío de sus esfuerzos, bastones y conos, enviándolas hacia el centro pero tenían otros foto-receptores anormales estudió melanóforos dérmicos, células foto- visual del cerebro. Pero la pregunta se mantiene: en la profundidad de su cerebro. A prin- sensibles de la piel de rana Xenupus Laevis. Los ¿la melanopsina provee de la sensibilidad a cipios de 1990, él había empezado a trabajar melanóforos se oscurecen cuando son ilumi- la luz? De izquierda a derecha: © Volker Steger/Photo Researchers, Inc.; © Mark Bryan Makela/Corbis Lentes que emiten luz azul, paneles y otros dispositivos son usados para tratar problemas tales como trastornos de sueño, jet lag, desórdenes afectivos estacionales y síndrome premenstrual. Pero la luz azul no sólo trabaja a través de la estimu- lación ocular; las longitudes de onda más corta pueden penetrar la piel —así es como se usa la luz azul para tratar la ictericia neonatal, donde el hígado del infante es incapaz de limpiar la bilirrubina, producto de la hemólisis. La bilirrubina se acumula en la sangre y entra a los tejidos del cuerpo, haciendo que los ojos y la piel aparezcan amarillos. La luz azul penetra la piel y convierte la bilirrubina en formas que se pueden disolver en la sangre y ser excretadas en la orina. El proceso de repite mientras la bilirrubina sin tratar continúa depositándose desde la sangre en los tejidos, hasta que la mayor parte o toda la bilirrubina es convertida. A104 A100/A106 | www.cienciaytrabajo.cl | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | Ciencia Trabajo
  • 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 Top to bottom: Credit 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”. Ciencia Trabajo | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | www.cienciaytrabajo.cl | A100/A106 A105
  • 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 A106 A100/A106 | www.cienciaytrabajo.cl | AÑO 12 | NÚMERO 36 | ABRIL / JUNIO 2010 | Ciencia Trabajo