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¿Qué es el ritmo circadiano y cómo vigila el cuerpo las 24 horas?

El ritmo circadiano es el reloj interno que regula los ciclos de sueño y vigilia del cuerpo durante un período de 24 horas . Debido a que el ritmo circadiano está controlado por la parte del cerebro que responde a la luz, el estado de alerta tiende a alcanzar su punto máximo durante el día y disminuir durante la noche.

Los investigadores han estado estudiando el ritmo circadiano desde el siglo XVIII, cuando el científico Jean-Jacques d’Ortous de Mairan observó que una planta abría y cerraba sus folíolos todos los días en completa oscuridad, revelando la existencia de un reloj biológico.

Doscientos años más tarde, los científicos descubrieron que los genes informan los ritmos circadianos, y los ritmos circadianos se sincronizan con los ciclos de luz y oscuridad. Recientemente, los investigadores aislaron un gen que controla el ritmo biológico diario mientras interactúa con el ciclo de luz/oscuridad de 24 horas, revelando cómo funciona el sistema del reloj a nivel molecular

 Acuñado por un científico del sueño en 1959, circadiano es un término latino que fusiona «circa», que significa alrededor, con «diem», que significa día.

Núcleo supraquiasmático o SCN. El SCN está ubicado en la región del hipotálamo del cerebro y usa señales de los ojos para producir ritmos circadianos.

Importancia del ritmo circadiano y cómo funciona

Aunque el ritmo circadiano es esencial para los ciclos de sueño y vigilia, su importancia no termina ahí. El ritmo circadiano interactúa con el cerebro y el cuerpo para regular numerosas funciones fisiológicas importantes, desde la presión arterial hasta la temperatura central y el metabolismo.

El ritmo circadiano no solo controla los ciclos de sueño y vigilia, sino que afecta muchos aspectos clave de la vida de la mayoría de los organismos. Los ritmos circadianos son la razón por la que los viajeros experimentan el desfase horario , ciertas especies marinas se entierran en la arena en lugar de ser arrastradas hacia el mar, y las aves migran largas distancias sin perderse.

El ritmo circadiano está controlado por dos procesos principales: el sistema de reloj biológico interno y el entorno externo.. Cada uno de los relojes biológicos del cuerpo está gobernado por el «reloj maestro», un grupo de aproximadamente 20,000 células nerviosas que forman el núcleo supraquiasmático o SCN. 

El SCN, ubicado en el hipotálamo en el cerebro, usa señales como la luz del día para señalar sentimientos de alerta y somnolencia. El SCN también contiene receptores para la melatonina , comúnmente denominada «la hormona del sueño». Las neuronas en el SCN se disparan a un ritmo de 24 horas, alcanzando un pico al mediodía.

Además del sueño, el SCN regula el metabolismo y la producción de hormonas. A través de un complejo proceso de secreción hormonal y cambios en la temperatura corporal, el SCN sincroniza relojes “locales” que funcionan independientemente del reloj maestro. Estos relojes operados por genes se encuentran en lugares como el hígado, el tejido conectivo, los pulmones y los músculos.

Los neurocientíficos sospechan que casi todas las células del cuerpo contienen un reloj circadiano.

Una vez que el reloj maestro (el ritmo circadiano) emite señales que desencadenan ciertas funciones corporales, el reloj biológico pone en marcha el ritmo circadiano.

El reloj biológico produce ritmos circadianos diarios, monitorea su sincronización y controla otros ciclos que ocurren estacional y anualmente , como una mujer que siente que su “reloj está corriendo” cerca del final de sus años fértiles. El reloj biológico controla estos ciclos mientras se coordina con el reloj maestro para mantener el ritmo circadiano sincronizado con el entorno circundante.

Ritmo circadiano y sueño

Los ritmos circadianos señalan los tiempos de sueño y vigilia en parte a través de la detección de señales luminosas . La luz entra en el ojo a través de la retina y viaja por una vía neural hasta el SCN, lo que desencadena el estado de alerta y de vigilia. Cuando el sol se pone y hay menos luz, el reloj maestro le indica al cerebro que produzca melatonina, que desencadena la somnolencia y promueve el sueño.

Además de la luz, otros factores contribuyen a los tiempos de sueño y vigilia. Estos factores incluyen:

  • La privación del sueño
  • El tiempo que uno ha estado despierto
  • Horario de verano
  • Estaciones

Debido a que el ritmo circadiano nunca se apaga, sus efectos se sienten a todas horas. Según la edad y el estilo de vida, el ritmo circadiano natural puede fluctuar. 

Por ejemplo, la privación del sueño puede amplificar las caídas y subidas naturales del ritmo circadiano , lo que lleva a una sensación exagerada de somnolencia y vigilia. Es más probable que los hábitos regulares de sueño produzcan niveles de energía constantes a lo largo del día, así como niveles más bajos de somnolencia diurna.

Durante un día típico, la energía comienza un ascenso lento al despertar y continúa hasta la tarde . Poco después, la energía comienza a decaer, alcanzando un mínimo alrededor de las 3:00 p. m. Después de la pausa de las 3:00 p. m., la energía aumenta de nuevo, alcanzando su punto máximo alrededor de las 6:00 p. m. El estado de alerta tiende a disminuir durante el resto de la noche y hasta las primeras horas de la mañana, alcanzando su punto más bajo a las 3:30 am.

Ritmo circadiano y salud

La investigación revela que los ritmos circadianos tienen una influencia importante en los niveles de energía y condición física, así como en el funcionamiento de los procesos corporales esenciales. Un ritmo circadiano saludable está relacionado con la longevidad, niveles reducidos de estrés y un metabolismo fuerte .

Un estudio reciente del MIT encontró que una proteína que protege contra las enfermedades del envejecimiento también juega un papel fundamental en el control de los ritmos circadianos. 

Los científicos también han descubierto una proteína específica que trabaja con el reloj circadiano del cuerpo para regular funciones metabólicas clave.

Los ritmos circadianos irregulares se han relacionado con condiciones de salud crónicas como trastornos del sueño, obesidad y depresión.

Las investigaciones revelan que los trabajadores del turno de noche tienen un mayor riesgo de obesidad y diabetes, y pueden tener un mayor riesgo de sufrir accidentes. La luz azul emitida por las pantallas de los teléfonos celulares, computadoras, tabletas y televisores restringe la producción de melatonina y contribuye en gran medida a un ritmo irregular.

Más de treinta y cinco condiciones médicas pueden verse afectadas por el reloj interno del cuerpo, que incluyen :

  • Diabetes
  • Cardiopatía
  • Deterioro cognitivo
  • Trastorno bipolar
  • Presión sanguínea elevada
  • Altos niveles de glucosa

Ritmo circadiano y metabolismo

El ciclo circadiano está fuertemente asociado con el metabolismo del cuerpo. Si bien la genética influye en la capacidad del cuerpo para mantener el equilibrio energético a través del consumo de alimentos y bebidas, los estudios revelan que tanto el ritmo circadiano como las señales ambientales, como la luz, también juegan un papel clave.

En la última década, los investigadores descubrieron que los ritmos circadianos ayudan a regular los niveles de energía en las células. Esto puede ayudar a explicar por qué un patrón de sueño interrumpido puede aumentar el hambre , lo que podría provocar aumento de peso, obesidad y otros problemas metabólicos.

Un estudio reciente que examinó la conexión entre el ritmo circadiano y la función metabólica en ratas encontró que reemplazar el período oscuro del ciclo circadiano de un roedor con luz tenue aumentó la masa corporal de los roedores. La investigación en humanos encontró que la desalineación circadiana causaba una disminución de las concentraciones de leptina, una hormona que promueve la sensación de saciedad.

Los científicos ahora creen que «restablecer» el reloj biológico ajustando lo que se come y cuándo podría prevenir los trastornos metabólicos al mismo tiempo que promueve la buena salud y prolonga la vida.

Ritmo circadiano y envejecimiento

Los ritmos circadianos no son los mismos desde el nacimiento hasta la vejez. Un estudio de 2015 encontró que los genes controlados por el reloj fluctúan en el cerebro a medida que las personas envejecen 

Los investigadores examinaron muestras de cerebro de personas fallecidas de varias edades y encontraron que los cerebros más jóvenes tenían un ritmo diario en sus genes de reloj, mientras que el ritmo se había perdido en muchos de los genes de las personas mayores. Investigaciones adicionales sugieren que un ritmo circadiano saludable puede ayudar a proteger contra enfermedades relacionadas con la edad como la demencia, la hipertensión y la enfermedad de Parkinson.

Un estudio encontró que un gen llamado SIRT1 protege contra las enfermedades del envejecimiento y juega un papel clave en el control de los ritmos circadianos. Los mismos investigadores también encontraron que la función circadiana decae con el envejecimiento , pero que aumentar los niveles del gen SIRT1 en el cerebro podría prevenir esta pérdida. Una disminución en la función SIRT1 interrumpe el control circadiano mientras imita lo que sucede cuando las personas envejecen. Este hallazgo es prometedor ya que los científicos creen que mejorar la función circadiana, como la entrega de activadores SIRT1 en el cuerpo, podría reducir los problemas de salud relacionados con la edad y mejorar el sueño.

Ritmo circadiano y estrés

Tanto el reloj biológico como las señales externas, como la luz y la oscuridad, están fuertemente vinculados a la salud mental . El trastorno afectivo estacional (SAD), un tipo de depresión estrechamente relacionado con las estaciones, puede ser el ejemplo más conocido de cómo el ritmo circadiano puede afectar el estado de ánimo. SAD generalmente comienza y termina en las mismas épocas del año, disminuyendo a medida que aumentan las horas de luz.

Los signos y síntomas del TAE incluyen :

  • Sentirse deprimido durante los últimos meses de otoño e invierno.
  • Pérdida de interés en las actividades, particularmente durante el invierno.
  • Energía disminuida
  • Dificultad para dormir
  • Cambios en el apetito o el peso
  • Problemas para concentrarse
  • Sentimientos de desesperanza o culpa
  • Pensamientos de muerte o suicidio.

El estrés psicológico repetido en el cuerpo puede alterar el ritmo circadiano. Algunos neurocientíficos creen que el estrés crónico puede conducir a la producción de niveles irregulares de la hormona esteroide cortisol, que es esencial para el correcto funcionamiento del ritmo circadiano, así como para la modulación del estado de ánimo y la motivación. La disfunción prolongada del cortisol puede provocar problemas como depresión , aumento de peso o síndrome de Cushing, una enfermedad de producción excesiva de cortisol.

Un ritmo circadiano interrumpido puede causar trastornos del estado de ánimo en cualquier época del año. Los científicos que estudian el estado de ánimo y el ritmo circadiano manipularon genes de ratones para suprimir a los responsables de regular el reloj biológico. Descubrieron que los ratones tardaban más en escapar de una situación incómoda, una señal de desesperanza. Los ratones también ganaron más peso que los ratones de control, a pesar de comer la misma cantidad de comida. Los ratones con ritmos alterados pasaban menos tiempo a la luz brillante, un signo de ansiedad, y estaban más inmóviles que los ratones de control.

Alimentación, ejercicio y ritmo circadiano

El metabolismo del cuerpo sigue un reloj de 24 horas, con hormonas, enzimas y sistemas digestivos preparados para la comida por la mañana y por la tarde. Algunos estudios muestran que las personas que comen bocadillos poco antes de acostarse pueden alterar su ritmo circadiano, que está programado para no alimentar al cuerpo con energía adicional durante la noche.

Otra investigación revela que el momento en que se consumen los alimentos es más crítico para la pérdida de peso que la cantidad de alimentos ingeridos. Un estudio comparó el efecto de comer un desayuno copioso versus una cena abundante y encontró que el grupo que comió un desayuno copioso perdió más peso que el grupo que comió una cena copiosa. Esto puede deberse a que el grupo de la cena comió cuando la insulina circulante, que tiene su propio ritmo circadiano, estaba en su punto más alto. 

El ejercicio también afecta el ritmo circadiano. Los músculos tienen sus propios relojes internos y, debido al ritmo circadiano, funcionan mejor durante el día que durante la noche. La fuerza física y la temperatura corporal central alcanzan su punto máximo al final de la tarde e influyen en el rendimiento del ejercicio. Esto puede significar que el ejercicio diurno es más eficaz y beneficioso para la salud que el ejercicio nocturno o temprano en la mañana.

El movimiento ayuda a mantener un ritmo circadiano saludable, mientras que la falta de ejercicio puede alterar el reloj biológico. En un estudio con ratones, los investigadores encontraron que el ejercicio afecta los patrones de movimiento saludables diarios más que la edad. Esto puede significar que el ejercicio hace que el cuerpo sea más capaz de juzgar cuándo debe estar en movimiento y cuándo debe estar en reposo.

Cómo se interrumpe el ritmo circadiano

El ritmo circadiano funciona mejor junto con hábitos saludables de sueño, como acostarse y despertarse a la misma hora todos los días. Los tiempos irregulares de sueño y vigilia pueden alterar el ritmo circadiano, lo que lleva a complicaciones de salud .

El ritmo circadiano puede verse afectado por otros disruptores del sueño, como:

  • Descompensación horaria
  • Horario de verano
  • Quedarse despierto toda la noche
  • Exponer el cerebro a la luz artificial de un teléfono inteligente, una tableta o un televisor por la noche
  • Hacer ejercicio tarde en la noche

Es poco probable que las siestas alteren el ritmo circadiano si se programan durante un punto bajo de alerta y se completan aproximadamente a las 3:00 p. m.

La interrupción crónica del ritmo circadiano puede provocar trastornos del sueño u otros problemas de salud relacionados . Si bien algunos trastornos del ritmo circadiano son intrínsecos, lo que significa que el reloj biológico de una persona está desfasado con respecto al del resto de la sociedad, otros son circunstanciales o extrínsecos, lo que significa que el ritmo circadiano de una persona no está sincronizado con los patrones típicos de luz/oscuridad.

Trastornos del ritmo circadiano

Síndrome de fase de sueño retrasada (DSPS)

Este tipo de trastorno ocurre cuando alguien se siente cansado más tarde en la noche y se va a dormir al menos dos horas después de una hora razonable para acostarse , que para los adultos suele decirse que es a medianoche. Sin embargo, aún requieren las 7-9 horas de sueño recomendadas, pero debido al trabajo, el comienzo temprano de la escuela u otras exigencias de la vida, no pueden levantarse más tarde en la mañana.

Por ejemplo, en lugar de quedarse dormido a las 10:30 p. m. y despertarse a las 6:30 a. m., alguien de DSPS se dormirá más cerca de la 1:00 a. m. y tendrá dificultades para despertarse a tiempo para ir a la escuela. El DSPS es más común entre los adolescentes; hasta el 16% de los cuales tienen el trastorno.

Algunos investigadores creen que el Síndrome de la Fase de Sueño Retrasada puede ser una reacción excesiva al cambio normal en los relojes internos que experimentan los adolescentes después de llegar a la pubertad. Las personas que padecen DSPS a menudo se sienten extremadamente cansadas durante el día, experimentan insomnio y corren un mayor riesgo de depresión u otros problemas psiquiátricos, incluidos problemas de conducta.

Síndrome de fase avanzada del sueño (ASPS)

Otro trastorno similar al DPSP es el síndrome de la fase avanzada del sueño (ASPS, por sus siglas en inglés), que hace que los pacientes se sientan cansados ​​más temprano en la noche y se acuesten más temprano de lo normal.

Las personas que padecen ASPS tienden a sentirse cansadas al final de la tarde y se acuestan entre las 6:00 y las 9:00 p. m. Debido a que la hora de acostarse es temprano, también se despiertan temprano, generalmente entre las 2:00 y las 5:00 a. m. Despertarse a una hora tan temprana puede dificultar la conciliación del sueño y provocar insomnio.

A diferencia de DSPS, ASPS ocurre con más frecuencia en personas mayores . Es probable que esto se deba a una pérdida natural en respuesta a la luz a medida que las personas envejecen, especialmente entre aquellas con problemas oculares, como cataratas. Si bien se desconoce el número exacto de pacientes con ASPS, los investigadores creen que es menos del 1% de la población. Las personas que viven con ASPS experimentan insomnio temprano en la mañana y somnolencia diurna excesiva, y también tienen un mayor riesgo de depresión.

Síndrome de sueño-vigilia que no es de 24 horas

Las personas que padecen el síndrome de sueño-vigilia que no es de 24 horas tienen un ritmo circadiano que no está sincronizado. Esto da como resultado un ciclo de sueño que dura un poco más de 24 horas, lo que obliga a dormir y despertar más tarde. Una persona que no tiene 24 años con un reloj de 24,5 horas puede dormir 30 minutos más tarde el primer día, una hora más tarde el segundo día, y así sucesivamente. El ciclo de sueño-vigilia eventualmente se realineará con el ciclo de luz-oscuridad de 24 horas, brindando un alivio temporal y un sueño convencional. Sin embargo, el ciclo de sueño continuará cambiando, creando ciclos repetidos de horas posteriores de sueño y vigilia.

El Síndrome Non-24 es más común en personas ciegas, debido a la incapacidad de la retina para transmitir la luz natural a la porción del hipotálamo del cerebro. El trastorno puede afectar hasta a las tres cuartas partes de las personas con pérdida total de la visión. Si bien alguien con vista podría desarrollar Non-24, es extremadamente raro y poco investigado.

Ritmo irregular de sueño y vigilia

Este raro trastorno del ritmo circadiano afecta a las personas con ciclos de sueño y vigilia que no se ajustan al reloj habitual de 24 horas. En cambio, los pacientes toman siestas de 7 a 9 horas cada día. Esto puede causar somnolencia diurna excesiva debido a un ritmo circadiano interrumpido, así como a un patrón de sueño inusual.

Los científicos no saben cuántas personas padecen este trastorno, ni están completamente seguros de cómo se forma. Algunos investigadores creen que se desarrolla en personas con un reloj biológico débil, lo que puede deberse a afecciones neurológicas como la demencia y el daño cerebral.

Trastorno del sueño del trabajo por turnos

El trastorno del sueño por turnos de trabajo (SWSD, por sus siglas en inglés) resulta de un conflicto entre el ritmo circadiano y el horario de trabajo del paciente. Este horario puede ir en contra del reloj corporal interno, lo que provoca insomnio, somnolencia diurna excesiva y un mayor riesgo de problemas cardiovasculares y gastrointestinales.

El “trabajo por turnos” se define como horas de trabajo fuera del horario tradicional de 9:00 a. m. a 5:00 p. m. marco de tiempo, ya sea el turno de la mañana, el turno de la noche o los horarios de trabajo rotativos. Debido a la falta de alineación entre los ciclos de sueño/vigilia y oscuridad/luz,  las personas que padecen SWSD pueden tener dificultades para conciliar el sueño, permanecer dormido o dormir cuando están cansados .

Si bien algunos trabajadores por turnos pueden adaptarse , aquellos con horarios rotativos pueden encontrar el ajuste difícil o imposible. Aproximadamente el 20 % de los trabajadores en los EE. UU. trabajan por turnos, y hasta el 40 % de ellos pueden sufrir SWSD.

Los trastornos del ritmo circadiano no tratados y la pérdida crónica de sueño pueden conducir al desarrollo de ciertas enfermedades. Algunas de las enfermedades relacionadas con los trastornos del ritmo circadiano incluyen :

  • Obesidad
  • Diabetes
  • Trastornos del sueño
  • Depresión
  • Ciertos tipos de cáncer
  • Demencia

Tratamiento de los trastornos del ritmo circadiano

La exposición programada a la luz brillante puede ayudar a restablecer el reloj circadiano en quienes padecen trastornos graves del ritmo circadiano.

En la mayoría de los casos se utiliza una luz de alta intensidad de aproximadamente 10 000 lux, y la exposición dura de una a dos horas. El momento del tratamiento es crucial y requiere la asistencia de un especialista en sueño que administre la luz.

Para trastornos menos graves como el DSPS, se suele utilizar la terapia conductual . Dichas intervenciones incluyen establecer horarios regulares para dormir y despertar, evitar las siestas, hacer ejercicio regularmente por la mañana o por la tarde y evitar la cafeína y la luz brillante de las pantallas unas horas antes de acostarse. También se ha demostrado que la administración estandarizada de melatonina es un tratamiento eficaz para los trastornos del sueño del ritmo circadiano y es especialmente útil para el desfase horario.

Consejos para un ritmo circadiano saludable

Los siguientes consejos pueden ayudar a mantener el ritmo circadiano sincronizado con las señales internas y externas :

  • Apégate a un horario de sueño constante. Los científicos del sueño generalmente recomiendan acostarse y despertarse a la misma hora todos los días. Esto puede ayudar a mantener el ritmo circadiano sincronizado y aumentar la energía una vez despierto.
  • Sal a caminar por la mañana. Dado que los niveles de energía están estrechamente relacionados con la luz, abra las persianas opacas a primera hora y dé un paseo por la mañana. La exposición al sol proporcionará un impulso de energía al tiempo que activa el ritmo circadiano, administrando suficiente exposición al sol para indicarle al cerebro que es hora de comenzar el día. 
  • Limite el uso de tecnología por la noche. La exposición a la luz azul artificial de los teléfonos está causando estragos en la buena salud. Imagina estar en la cama mientras el sol brilla directamente en tu interior; no hay manera de que uno pueda quedarse dormido. Si bien ese ejemplo es drástico, la luz de la pantalla desincroniza el ritmo y dificulta que las personas duerman bien. 
  • Tiempo de comidas. Un creciente cuerpo de investigación sugiere que el cuerpo funciona de manera óptima cuando los patrones de alimentación se alinean con los ritmos circadianos. Los estudios dicen que comer temprano en el día y tener una comida ligera a la hora de la cena es óptimo para la salud metabólica.
  • Dormir en la oscuridad. Una habitación a oscuras es una señal importante para el cuerpo de que es hora de descansar.Asegúrese de que no haya formas de dejar entrar la luz, ya sea una cortina abierta o una luz parpadeante de un dispositivo electrónico. Las máscaras para dormir también pueden ser útiles.
  • Reduce el estres. Las respuestas al estrés varían a lo largo del día y pueden alterar el reloj circadiano. Practique la meditación, el diario, las técnicas de respiración o la terapia como formas de reducir el estrés.

Ritmo circadiano y cronotipos

Los ritmos circadianos varían de una persona a otra y están influenciados por la edad, la genética y los factores ambientales. Cada organismo tiene un cronotipo específico, también conocido como reloj biológico. Los cronotipos individuales están determinados por la predisposición genética, así como por el gen circadiano conocido como homólogo 3 de la proteína circadiana del período, o PER3.

El cronotipo controla el ritmo circadiano, así como los patrones de sueño, alimentación y ejercicio. Cada cronotipo se considera una «personalidad del ritmo circadiano» y ayuda a  distinguir a los madrugadores de los noctámbulos.

Hay cuatro cronotipos principales, cada uno con el nombre de un animal :

  • osos _ Los osos tienden a dormir y despertar según el sol. Por lo general, se sienten más enérgicos durante el día y se duermen fácilmente por la noche.
  • Lobos  (noctámbulos) Los lobos generalmente duermen y se despiertan más tarde que los demás. Suelen ser más productivos a la mitad del día y por la noche.
  • Leones  (madrugadores). Los leones  se despiertan temprano  y son más productivos por la mañana. Debido a que se despiertan temprano y al gasto de energía durante el día, por lo general están cansados ​​por la noche.
  • delfines  Los delfines tienen el sueño ligero y tienen dificultades para seguir una rutina de sueño regular. Son más productivos a media mañana y a primera hora de la tarde.

Una vez que se identifica el cronotipo de un individuo, se puede establecer una rutina saludable y consistente para atender el ritmo natural del cuerpo. Esto puede significar mantener horarios constantes para acostarse y despertarse, y comer y hacer ejercicio a la misma hora todos los días, incluidos los fines de semana. El ritmo circadiano puede verse interrumpido cuando los horarios de sueño y comida difieren los fines de semana, lo que crea un  desfase horario social.

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