La danza circadiana. El impacto de la luz nocturna en tu cerebro

En nuestro planeta el día y la noche se alternan diariamente. A lo largo de la evolución, todos los seres vivos ajustaron sus funciones a esta alternancia, dando origen a los ritmos circadianos de toda la fisiología. La luz artificial por la noche (LAN) ha traído beneficios a la sociedad, pero es un problema emergente tanto para el ser humano como para la naturaleza [ver UNAM Internacional 3, “Cielos oscuros”, p. 108, y UNAM Internacional 9, “Una ventana al universo desde Baja California”, p. 102]. La LAN que se origina de las ciudades irradia luminosidad a las zonas naturales, reduciendo las condiciones de oscuridad y generando “contaminación lumínica” (Bará & Falchi, 2023). Un ejemplo del efecto adverso de la LAN es la apertura de las flores de cactus por la noche: al estar expuestas a LAN modifican su patrón de floración, lo que a su vez impacta a los insectos que las polinizan. La LAN afecta también a otras especies a nivel de reproducción, alimentación y migración (figura 1).

Figura1. Efectos de la luz artificial por la noche (LAN)

En humanos y animales de laboratorio la LAN se asocia con problemas de sueño, mayor estrés oxidativo, inflamación, alteraciones metabólicas, problemas cardiacos y alteraciones reproductivas; sin embargo, es un problema emergente que afecta a todos los seres vivos que se encuentran expuestos a ella.

La luz llega al cerebro a través de los ojos formando la vía visual que permite ver formas, colores e imágenes. Otras zonas del cerebro también se enteran de la intensidad de la luz a través de células especializadas que proyectan al reloj biológico, a núcleos hipotalámicos que regulan la reproducción y alimentación, al tálamo que regula las emociones y a la glándula pineal encargada de la secreción de melatonina (figura 2). Con la información de luz y oscuridad estas zonas cerebrales ajustan funciones básicas para la supervivencia y determinan la salud física y mental. Nosotros estamos estudiando cómo la LAN afecta a estas regiones cerebrales.

Figura 2. El camino de la luz al cerebro

El camino de la luz al cerebro. Las células ganglionares de la retina transmiten información lumínica al reloj biológico, a núcleos hipotalámicos y talámicos que regulan funciones básicas como la reproducción, el sueño, el metabolismo, el aprendizaje, las emociones y al sistema inmune. Por ello, la información del ciclo luz-oscuridad es esencial para la salud física y mental.

LA LAN ALTERA ESTOS CICLOS MODIFICANDO LA ESTIMACIÓN DE LA NOCHE. LA CONSECUENCIA TRÁGICA ES LA REDUCCIÓN DEL ÉXITO REPRODUCTIVO

El reloj biológico señala a todo el cuerpo los momentos en los cuales debe subir o bajar la intensidad de su actividad y con ello genera los ritmos circadianos que adaptan las funciones al día y la noche. La información de luz-oscuridad es la guía temporal principal; en consecuencia, la LAN ocasiona confusión para el reloj biológico, que pierde su capacidad para coordinar el orden temporal y determinar la intensidad de los ritmos fisiológicos y conductuales. Los individuos entran en un estado de disrupción circadiana en el que ciertas funciones se manifiestan en horarios e intensidades distintas a las que les corresponde (Fishbein et al., 2021). En consecuencia, se presenta alteración del sueño, desequilibrio hormonal y desgaste físico que favorece el desarrollo de enfermedades crónicas.

La información lumínica llega también a núcleos hipotalámicos reguladores de la reproducción (figura 2). Muchas especies se reproducen en una estación específica del año, algunas en días largos (primavera/verano) y otras especies en días cortos (otoño/invierno). Esta condición es importante para que las crías nazcan cuando el clima y la disponibilidad de alimento son ideales para su supervivencia. La LAN altera estos ciclos modificando la estimación de la noche; la consecuencia trágica es la reducción del éxito reproductivo. Aunque los humanos se reproducen todo el año, la LAN induce ciclos menstruales más cortos e irregulares. En zonas con mayor contaminación lumínica se ha reportado una mayor duración del trabajo de parto y menor peso de los neonatos (Moralia et al., 2022). Nuestros estudios indican que en roedores las crías nacidas de madres expuestas a LAN durante la gestación presentan mayor peso al nacer, neuroinflamación en la adolescencia y alteraciones de conducta en la vida adulta (figura 3).

Figura 3. La luz durante la noche altera la fisiología de los roedores

Se presentan los principales hallazgos obtenidos por nuestro grupo de investigación tras exponer a ratas Wistar a un ciclo luz-oscuridad (LO) o a luz artificial nocturna (LAN), observándose alteraciones en diversos parámetros fisiológicos

La información lumínica llega a estructuras cerebrales como el hipotálamo lateral, que regula respuestas de hambre y saciedad (figura 2), mientras que la señal de la luz en el núcleo supraóptico incrementa los niveles de glucosa en circulación. El cortisol, hormona que favorece la acumulación de adiposidad e inflamación, también incrementa con la LAN. En nuestro laboratorio se ha observado que la exposición a LAN en roedores promueve aumento de los depósitos de tejido adiposo, de peso y de los niveles circulantes de glucosa, triglicéridos y corticosterona (figura 3). En humanos existe poca información sobre el impacto de la LAN en el metabolismo, pero observaciones clínicas indican que es un factor de riesgo para desarrollar obesidad, síndrome metabólico y diabetes tipo II.

La exposición a la LAN con una intensidad equivalente a la pantalla de una computadora, es suficiente para inhibir la liberación de melatonina, una hormona que se produce en la glándula pineal solamente en condiciones de oscuridad. La melatonina tiene propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, por lo que es importante para procesos de reparación celular y de respuesta del sistema inmunitario (Claustrat & Leston, 2015). La falta de melatonina por la LAN altera todas estas funciones.

Nuestro grupo demostró que ratas expuestas a LAN y a un agente infeccioso presentan una respuesta exacerbada en los signos de enfermedad, como fiebre, pérdida de peso y del apetito. También observamos que las ratas expuestas a LAN inoculadas con células tumorales desarrollaron tumores de mayor volumen. Estos hallazgos sugieren que, en personas expuestas de forma constante a LAN, como las trabajadoras nocturnas, pudiera existir mayor propensión a desarrollar cáncer de mama (Wei et al., 2022).

Debido a que las células ganglionares de la retina proyectan al tálamo, en donde se procesan respuestas emocionales (figura 2), mostramos que ratas expuestas a LAN por ocho semanas desarrollan conductas tipo depresivo y tipo ansioso (figura 3).

CONCLUSIÓN
La falta de oscuridad por la noche es una condición adversa para toda la sociedad moderna y para las especies que viven cerca de las grandes urbes. Funciones básicas de supervivencia se ven afectadas. Es necesario reglamentar, reducir y controlar el uso de la luz por la noche. La luz tenue y cálida, de tonos amarillos o anaranjados es más recomendable que la luz blanca o azul, que se asemejan a la luz brillante del medio día. Para dormir se recomienda evitar la filtración de la luz externa por medio de cortinas gruesas o el uso de antifaces.

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