4.5. Relojes biológicos

Ritmos circadianos y sincronizadores

Un ritmo circadiano es aquel que tiene un ciclo de aproximadamente 24 horas. Algunos de estos ritmos son respuestas pasivas a los cambios de iluminación. Pero otros están controlados por mecanismos internos del organismo, los llamados relojes internos.

Un reloj de curso libre, con un ciclo de 24 horas, controla algunas funciones biológicas como la actividad motora. Las variaciones diarias regulares del nivel de iluminación normalmente mantienen el reloj sintonizado con las 24 horas. La luz actúa como un sincronizador que sincroniza el ritmo endógeno. En los seres humanos el periodo normal de inactividad comienza varias horas después de que empiece la etapa de oscuridad del ciclo día-noche y persiste durante un tiempo variable de la etapa de luz.

El núcleo supraquiasmático

Función en el control de los ritmos circadianos

El principal reloj biologico de la rata se localiza en el núcleo supraquiasmático (NSQ). Éste aporta el control básico de la distribución temporal de los ciclos de sueño. Las ratas son animales nocturnos. Las lesiones de este nucleo suprimen esta conducta: el sueño se dan en episodios que se distribuyen al azar a lo largo del dia y de la noche. No obstante, las ratas con lesiones siguen durmiendo la misma cantidad de tiempo que los animales no dañados.

Puesto que la luz es el principal sincronizador de la mayoría de los ciclos de actividad de los mamíferos, cabe esperar que el núcleo reciba fibras del sistema visual. Los fotorreceptores de la retina que aportan información luminosa al núcleo no son los bastones ni los conos, la sustancia fotoquímica responsable es la melanopsina.

Como sabemos, nuestras pupilas se dilatan cuando la iluminación es tenue y se contraen cuando la luz es intensa. Las células que contienen melanopsina intervienen en esas respuestas.

Posiblemente las sustancias químicas segregadas por las células del NSQ afecten a los ritmos de sueño y vigilia al difundirse dentro de la zona sub-paraventricular (ZSP) y unirse con los receptores ahí localizados.

La naturaleza del reloj

Varios estudios demuestran que se dan ritmos diarios de actividad en el núcleo supraquiasmático, esto indica que el reloj circadiano se localiza allí. Existen fluctuaciones día-noche en la actividad de dicho núcleo pero no existen diferencias en el núcleo que determinen que un animal sea nocturno o diurno; sino que las hay en otras partes del cerebro. El mecanismo de tictac del reloj biológico en el interior del NSQ podría ser una propiedad intrínseca de las neuronas individuales (los datos indican que cada neurona contiene su reloj).

Los estudios genéticos han encontrado varias pruebas de las semejanzas que hay entre el NSQ humano y el animal. Una mutación del cromosoma 2 de un gen es la causa del llamado síndrome de avance de fase del sueño. Este síndrome provoca un avance de 4 horas en los ritmos de sueño y de temperatura corporal. Las personas que lo sufren se duermen sobre las 7,30pm y se despiertan sobre las 4,30 am. El caso contrario es el trastorno o síndrome de retraso de fase del sueño: se da un retraso de 4 horas en el ritmo de sueño-vigilia. Las personas que lo sufren no pueden quedarse dormidas antes de las 2,00 am y tienen dificultades para despertarse antes de media mañana.

Control de los ritmos estacionales: la glándula pineal y la melatonina

En el control de los ritmos estacionales participa otra parte del cerebro: la glándula pineal que se sitúa por encima del mesencéfalo y delante del cerebelo. La glándula segrega una hormona llamada melatonina; en los mamíferos controla los ritmos estacionales.

En respuesta a las aferencias del núcleo supraquiasmático (NSQ), la glándula segrega melatonina durante la noche y actúa retroactivamente sobre varias estructuras del cerebro (controla hormonas, procesos fisiológicos y conductas que presentan variaciones estacionales). Durante las noches prolongadas se segrega una gran cantidad de melatonina y el animal entra en la fase de invierno de su ciclo.

Cambios en los ritmos circadianos: cambios de turno de trabajo y desfase horario

Cuando la persona cambia bruscamente su ritmo diario de actividad, sus ritmos circadianos internos controlados por el NSQ, se desincronizan.

Esta discrepancia entre ritmos internos y señales ambientales provoca alteraciones del sueño y cambios del estado de ánimo y perjudica su capacidad de actuar adecuadamente durante las horas de vigilia. Problemas como las úlceras, la depresión y los accidentes relacionados con la somnolencia son más frecuentes en quienes tienen horarios laborales que cambian a menudo.

La solución es conseguir que el reloj interno se sincronice con las señales ambientales lo más pronto posible y el modo más obvio es proporcionar fuertes sincronizadores en el momento adecuado. Ej: la exposición a una luz intensa en el momento óptimo hace más fácil la transición.

La melatonina se segrega durante la noche, que para los mamíferos diurnos es el periodo durante el que se duerme. Pero en nuestra especie no hay ritmos estacionales profundos, así que la melatonina tiene otras funciones: afecta a la sensibilidad de las neuronas del NSQ y puede alterar por sí misma los ritmos circadianos.