Como habrás escuchado, en 2017, el Premio Nobel de Medicina o Fisiología fue para los estadounidenses Jeffrey C Hall, Michael Rosbash, Michael W Young por sus descubrimientos en el campo del ritmo circadiano, el mecanismo de las células que regula el reloj interno. personas, animales y plantas.
Los científicos, por ejemplo, lograron aislar un gen que regula el ritmo circadiano de la mosca Drosophila.
El reloj interno es responsable de los ciclos del sueño, la presión arterial, los niveles hormonales y la temperatura corporal. Afectan a toda la vida en la tierra, desde las cianobacterias unicelulares hasta los vertebrados superiores, incluidos los humanos.
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El sol y otros Zeitgebers
El estudio de los relojes internos se ha convertido en una rama de la ciencia completamente independiente, que se denomina cronobiología.
La cronobiología, como su nombre indica, se reduce al estudio de los ritmos biológicos y cómo se relacionan con el medio ambiente: los alemanes los llaman Zeitgebers, es decir, sincronizadores.
El Zeitgeber más obvio, por supuesto, es la luz del sol y sus ciclos.
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Los seres humanos, desde tiempos inmemoriales, hemos observado las reacciones de la naturaleza al aumento y disminución de la luz solar, principalmente cómo las plantas abren y cierran sus flores y hojas de acuerdo con la cantidad de luz recibida.
Pero solo en el siglo XVIII una persona logró demostrar que no se trataba solo de señales externas: algo dentro del propio organismo revela el secreto del reloj biológico, que depende no solo de qué tan alto se elevó el sol en el cielo.
¡Arriba, mimosa
Uno de los primeros en realizar observaciones científicas de este fenómeno fue el astrónomo francés Jean Jacques d'Ortous de Mairan.
Fue en 1729 cuando colocó un arbusto de mimosa en la oscuridad y notó que todavía abre y cierra sus hojas, según la hora del día y si el sol brilla en algún lugar, que no estaba cerca.
Mimosa al sol / flickr.com, Ben Blash
A partir de esto, concluyó que el impulso de la planta de abrir y cerrar las hojas está relacionado con un mecanismo interno más que como una consecuencia de una reacción servil a los estímulos externos en forma de cambios en la luz solar.
Pero está claro que si las fluctuaciones de la luz del día se eliminan de la ecuación durante un período de tiempo más largo, el reloj biológico, por supuesto, fallará tarde o temprano.
Aislamiento subterráneo
Uno de los primeros científicos que en nuestro tiempo estudió activamente la influencia del reloj biológico en los humanos fue el geólogo y espeleólogo francés Michel Siffre a principios de los años 60.
Esto fue al comienzo de la era de los viajes espaciales y durante la Guerra Fría, cuando una persona se interesó por la reacción del cuerpo a largos períodos de aislamiento, por ejemplo, en una cápsula espacial o en un refugio antiaéreo después de una guerra atómica.
En 1962, Sifr, de 23 años, hizo un gran avance con un atrevido experimento en el que pudo demostrar que tenemos un reloj incorporado, como las plantas.
Se aisló del mundo del 18 de julio al 14 de septiembre de 1962 en la cueva del glaciar Scarasson, que se encuentra en los Alpes franceses a una profundidad de 100 metros bajo tierra.
Sifr mantenía contacto con el mundo exterior solo a través de la línea telefónica, que solía informar cuando se acostaba y cuando se levantaba.
Desorientación severa
La ausencia de estímulos externos y relojes, con el tiempo, desorientó por completo a Sifr en cuanto al paso del tiempo (y, como él mismo admitió más tarde, casi lo vuelve loco).
El propio Sifr creía que dormía en ciclos de 15 horas y que había perdido por completo el contacto con el ritmo circadiano natural. Pero resultó que su cuerpo registró perfectamente el tiempo, viviendo durante días con una duración media de 24,5 horas.
Después de que Sifr pasó 63 días en una cueva de hielo, finalmente salió a la luz del día, creyendo que era el 20 de agosto en el calendario. En otras palabras, perdió todo un mes en su mente.
Pero el cuerpo lo sabía mejor. Y Sifr pudo demostrar de una vez por todas que nosotros, los humanos, estamos equipados con relojes biológicos.
Cada vez son más los científicos que se adentran en este tema
Un par de años más tarde, Michel Sifre realizó otro experimento similar, pero esta vez como observador de otros dos espeleólogos, Josie Laures y Antoine Senni. Ellos también se dejaron aislar bajo tierra, cada uno en su propia cueva, a unos cien metros de distancia.
Las únicas personas en la superficie de la tierra con las que Lores y Senny se mantuvieron en contacto por teléfono eran científicos que registraban sus horas de sueño, indicadores físicos y comidas.
Lores y Senny no tenían que sufrir de holgazanería, el propósito del experimento no era privarlos por completo de los estímulos sensoriales, se les permitía, digamos, escuchar música o hacer algún trabajo manual: por ejemplo, Lores tejía.
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Lores pasó 88 días en su cueva, mientras que Senny pasó 126 días en la de ella. Cuando finalmente salieron de allí, ambos estaban en relativamente buenas condiciones físicas, pero aún más confundidos que Sifr después del experimento.
Antoine Senny creía, por ejemplo, que abandonó la cueva el 4 de febrero, cuando la fecha correcta era el 5 de abril. Josie Lores se encontraba en general en buenas condiciones físicas, pero tomó mucho tiempo restaurar el ciclo natural del sueño.
5 de abril de 1965. Antoine Senny (centro) abandona la cueva después de 125 días de soledad. Lo saluda Josie Lores (derecha), otra participante del experimento que pasó 88 días en aislamiento / AP Photo
En ese momento, el aislamiento logró engañar incluso al reloj biológico.
Resultó que Senny entró en un ritmo en el que pudo dormir durante 30 horas seguidas, aunque él mismo creía que solo se acostaba para una siesta ligera.
La bella durmiente de la realidad
Estudios más recientes de forma aislada han demostrado que las personas pueden extender su ciclo de sueño hasta 48 horas si no están expuestas a ningún estímulo externo.
Pero también experimentos repetidos con aislamiento han demostrado que el reloj interno de una persona, nuestro ritmo circadiano, ocurre naturalmente en un ciclo de poco más de 24 horas. Pero, ¿dónde está este reloj, puramente físicamente?
Todo esto está asociado con un área pequeña en el cerebro: el núcleo supraquiasmático del hipotálamo. Tiene aproximadamente el tamaño de un grano de arroz. En la práctica, es este reloj biológico el que regula nuestro ritmo diario.
Y obtiene información de la hora básica del sol. Por la noche, cuando se apagan las luces, envía una señal a la glándula pineal para que comience a producir melatonina, lo que le indica al cuerpo que se vaya a la cama.
En verano este mecanismo funciona al revés, el nivel de melatonina baja, a medida que aumenta la cantidad de luz, lo que, entre otras cosas, aumenta la producción de prolactina en la mujer, lo que aumenta la fertilidad.
Entonces, todos los que nacieron en la región del equinoccio de primavera, tal vez, deberían agradecer al sol de verano, que nueve meses antes puso a papá y mamá de buen humor.
Los que no ven
El núcleo supraquiasmático, que regula nuestro reloj interno, sale, recibe una señal de los ojos, a través de la visión. Pero ¿qué pasa con las personas ciegas? ¿Cómo se regula su reloj biológico?
De hecho, las personas ciegas suelen sufrir problemas de sueño y deben tomar melatonina para aliviar los síntomas.
Pero hay un estudio estadounidense y británico que muestra que incluso en una persona completamente ciega, que ha destruido las propias células visuales de la retina, es decir, los llamados bastones y conos, el ojo puede registrar luz, incluso si la persona misma no lo sabe.
En otras palabras, la señal aún puede ingresar al hipotálamo a través del nervio óptico. Entonces, su reloj biológico puede estar funcionando incluso si no puede ver. Y aunque nuestros relojes internos continúan funcionando durante largos períodos de forma aislada, sin luz nos enfermamos.
Los experimentos con ratones de laboratorio mostraron que los ratones que se colocaron en la oscuridad durante largos períodos de tiempo sufrieron síntomas similares a la depresión.
La falta de luz reduce la secreción de dopamina, afecta los niveles de azúcar en sangre e incluso deteriora la memoria. Tanto en ratones como en humanos.
Astucia de los ciervos
Sin embargo, los renos que pastan en el norte de Laponia lo han arreglado todo de una manera muy inteligente. Después de todo, viven en una oscuridad continua, luego en una luz continua, según la temporada, por lo que tenían que estar en constante estrés.
Pero resultó que el reloj biológico de los ciervos funciona de manera algo diferente al nuestro. Nuestro reloj interno se asegura de que la melatonina se libere en un ciclo relativamente regular de 24 horas.
En los ciervos, la producción de melatonina está más directamente relacionada con la cantidad de luz recibida que con un reloj biológico determinado genéticamente.
Es decir, el nivel de la hormona aumenta cuando está oscuro y disminuye cuando hay luz. En otras palabras, los ciervos no tienen un ritmo diurno, más bien podemos decir que tienen un ritmo anual.
Esto les permite seguir masticando sus líquenes si pueden encontrarlos, independientemente de la hora del día y sin distraerse con el reloj interno que dice que es hora de dormir.
Y parece que esta es una opción bastante funcional para ellos. Piense usted mismo, ¿alguna vez ha visto un ciervo con depresión?
Marcus Rosenlund
