Un reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad Tongji en Shanghai proporciona una revisión sistemática sobre los efectos no visuales de la luz basado en la literatura científica existente. En el mismo se evalúa como la cantidad de luz, los cambios espectrales, la hora del día y la duración de la exposición afectan a nuestro ritmo circadiano así cómo los estados de ánimo y alerta. 

Después de un análisis de las 27 publicaciones más relevantes de la literatura científica, los investigadores llegaron a las siguientes conclusiones:

• El aumento de la iluminancia y la temperatura de color correlacionada (TCC) durante la noche se asociaron positivamente con la supresión de la melatonina, afectando así el ritmo circadiano. Mientras tanto, un alto CCT es propicio para la estimulación del estado de ánimo positivo.
• La luz azul y una alta TCC en la noche indujeron un retraso en el cambio de fase, y la alerta objetiva se redujo bajo la condición de la falta de componentes azules
• La alta iluminancia se correlacionó positivamente con el estado de alerta subjetivo durante el día, y aumentó el estado de ánimo positivo por la mañana y lo disminuyó por la tarde.

Efectos no visuales de la luz 

La luz es uno de los factores fundamentales de nuestra vida cotidiana y participa en la mayoría de las actividades humanas. Cuando la luz visible (espectro electromagnético entre 380 nm y 780 nm) entra en el ojo y llega a la retina, se produce una compleja reacción química en las células fotorreceptoras: bastones y conos. Este proceso se denomina fototransducción. Cuando la información visual sale de la retina, se envía a través del nervio óptico al núcleo geniculado lateral (NGL) localizado en el tálamo,y luego se transmite a la corteza visual primaria, que se encuentra alrededor de la fisura calcarina en el lóbulo occipital, causando así la visión. Sin embargo, la fotorrecepción en el ojo conduce no sólo a la visión sino también a efectos sobre la fisiología , el comportamiento y el estado de ánimo humanos, que a menudo se resume como efectos no visuales de la luz, o como efectos no formadores de imágenes. 

Desde el descubrimiento de las células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles (ipRGC) por el Profesor Berson de la Universidad de Brown en 2002, los efectos no visuales de la luz en los seres humanos ha despertado mucha atención. Estas ipRGC fueron reconocidas por primera vez en relación con su papel en la regulación de los ritmos circadianos, y también influyen en muchos otros procesos. A partir de este descubrimiento, múltiples investigaciones se han desarrollado, creando diferentes condiciones de iluminación en experimentos para evaluar la magnitud de las respuestas no visuales a través de varios biomarcadores del sistema circadiano o indicadores del rendimiento humano, como la supresión de la melatonina, el cambio de fase y la calidad del sueño, la alerta subjetiva y objetiva y el estado de ánimo. 

En este nuevo estudio, se proporciona una revisión de estos efectos no visuales de la luz en los humanos basado en la literatura científica existente. Se trata de un análisis exhaustivo de la repercusión del impacto de la intensidades de la luz, la distribución espectral, la hora del día y la duración de la exposición en tres aspectos: el ritmo circadiano (supresión de la melatonina, cambio de fase y calidad del sueño), la alerta subjetiva y objetiva y el estado de ánimo.

Impacto de la luz en el ritmo circadiano, estado de alerta y estado de ánimo

Diversos factores de la luz se han identificado que tienen relación con los efectos no visuales de la luz. De entre ellos y de acuerdo con la literatura científica, se han identificado cuatro como los principales: cantidad e intensidad de luz, espectro de la luz (distribución de la potencia espectral, SPD),  la hora del día y la duración de la exposición. 

Se necesita suficiente luz a nivel de los ojos para estimular las respuestas no visuales en los seres humanos. Los niveles de intensidad de la luz se indican en iluminancia (lx), irradiación (W/m2), y/o flujo de fotones (fotones/m2/s). Por su parte, el espectro o distribución de la potencia espectral, representa una potencia radiante emitida por una fuente de luz en cada longitud de onda o banda de longitudes de onda en la región visible del espectro electromagnético. La eficiencia de los efectos no visuales puede evaluarse utilizando estas distribuciones de potencia espectral de la fuente de luz,así como sensibilidad espectral del fotorreceptor correspondiente. Finalmente, la duración de la exposición y cuando esta se produce influye de forma definitiva en la eficacia de los efectos no visuales en los seres humanos. Por ejemplo, la información de la hora del día la proporcionan los ipRGC al reloj biológico, reforzando o interrumpiendo el arrastre de los ritmos circadianos con el ciclo luz/oscuridad de 24 h.

El equipo de investigación evaluó estos factores y su influencia en tres aspectos que fueron los más comúnmente estudiados en la literatura científica (63%, 63% y 48%, respectivamente): ritmo circadiano, estado de alerta y estado de ánimo.

Ritmo circadiano

En cuanto a los efectos de la luz en el ritmo circadiano humano, la supresión de la melatonina ha sido ampliamente investigada. Cuando la luz golpea la retina, las ipRGC son activadas por la melanopsina y luego envían señales nerviosas al núcleo supraquiasmático (NCS), que regula la sincronización del tiempo de secreción de melatonina. El pico espectral de la longitud de onda sensible de la melanopsina es de aproximadamente 480 nm. La concentración de melatonina en el cuerpo humano puede medirse tanto en el plasma sanguíneo como en la saliva.

Los otros dos elementos del ritmo circadiano son el cambio de fase y la calidad del sueño. El ritmo circadiano natural del cuerpo no está completamente sincronizado con las 24 h, por lo que el cuerpo depende de la percepción de la luz para coordinarse con el día a través de un proceso llamado foto concentración circadiana. El punto en el que los niveles de melatonina salival o plasmática cruzan un umbral específico se conoce como inicio de melatonina de luz tenue (DLMO – Dim Light Melatonin Onset). Se ha demostrado que las DLMO es un marcador fiable bien establecido para evaluar la fase circadiana. Los desplazamientos de fase se calcularon a partir de las diferencias en el tiempo del reloj de la DLMO entre las evaluaciones de fase previas y posteriores al estímulo.

Para medir la calidad del sueño, se suele utilizar el Índice de Calidad de Sueño de Pittsburgh (PSQI). El cuestionario del PSQI mide las respuestas en 7 áreas, entre las que se incluyen la calidad subjetiva del sueño, la latencia del sueño, la eficiencia del sueño, la duración del sueño, los trastornos del sueño, la disfunción diurna y el uso de medicamentos para dormir, que se califican en una escala de 0 a 3.

Estado de alerta

De los 27 estudios elegibles, 17 incorporaban el aspecto específico de los efectos de alerta. En estos se evaluaron los efectos de la intensidad de la luz, así como mayores TCC o más azules (luz policromática) o longitudes de onda más corta (los monocromática) sobre la alerta subjetiva y la alerta objetiva; siendo la alerta subjetiva la mayoritariamente analizada en los estudios actuales. 

Para medir estos aspectos se utilizan pruebas computarizadas de alerta/somnolencia (como la Escala de Somnolencia de Karolinska, KSS) para medir la alerta subjetiva. Por otra parte, los experimentos realizados en las publicaciones indicaron que la cuantificación de los movimientos oculares lentos (SEMS) así como el análisis electroencefalográfico cuantitativo (EEG) proporcionan indicadores sensibles de los cambios en la vigilancia. La Tarea de Vigilancia Psicomotora (PVT) se utiliza con frecuencia para medir las respuestas de rendimiento de la exposición a la luz en condiciones normales, lo que parece reflejar la vigilancia objetiva.

Estado de ánimo

Entre los 27 estudios elegibles, 13 incorporan el aspectos específico del estado de ánimo. Al igual que para el estados de alarma, se evaluaron los efectos de la intensidad de la luz, así como mayores TCC o más azules (luz policromática) o longitudes de onda más corta (los monocromática) en los estados de ánimo positivos y negativos. 

La Escala Analógica Visual (VAS – Visual Analogue Scale) ha sido validada de manera confiable para evaluar los cambios en el estado de ánimo y el bienestar. Usando la VAS, los participantes fueron evaluados en base a dos extremos (por ejemplo, alegre y miserable, deprimido y eufórico) en una línea horizontal (0-100 mm). Además, el Programa de Afectos Positivos y Negativos (PANAS) se utiliza a menudo para evaluar los estados de ánimo de los participantes. PANAS es una medida de los sentimientos que incluye 20 adjetivos afectivos de autoinforme que describen el afecto positivo (PA) y el afecto negativo (NA), como excitado, inspirado, irritable y asustado. Cada adjetivo afectivo se califica en una escala de 5 puntos que va de «muy leve» a «mucho» según los sentimientos de los participantes en la condición de iluminación actual.

Principales hallazgos

Teniendo en cuanto todos los aspectos anteriores, y atendiendo a la revisión sistemática de la literatura científica con respecto a los efectos no visuales de la luz, los investigadores obtuvieron los siguientes conclusiones: 

• El aumento de la iluminación y la temperatura de color correlacionada  (TCC) por la noche se asociaron positivamente con la supresión de la melatonina, afectando así al ritmo circadiano. Además, la supresión de la melatonina aumentó con el incremento de la composición azul del espectro. El filtrado de longitudes de onda cortas evitó la supresión de melatonina inducida por la luz en los turnos nocturnos rotativos.
• La insuficiencia de luz matutina provocó un mayor retraso de fase en los trabajadores de oficina. Se observó un efecto de retardo de fase más fuerte después de la exposición a la luz monocromática con longitudes de onda más cortas por la noche, y la magnitud del retardo de fase difirió significativamente entre los grupos de duración por la noche. El hecho de que el desplazamiento de fase se incrementara por la exposición a la luz con una mayor TCC podría depender del polimorfismo del gen del reloj de los voluntarios.
• Durante el día se mostró un efecto positivo de la iluminación en la vigilancia subjetiva, mientras que en otras publicaciones no se informó de ningún efecto principal. La luz más brillante condujo a un mayor estado de alerta durante la noche, mientras que los diferentes niveles bajos de iluminancia de la luz azul no fueron significativamente diferentes. El filtrado de las longitudes de onda cortas de luz fue útil para minimizar la reducción del estado de alerta en los turnos nocturnos rotativos. El hecho de que las TTC tuvieran un efecto positivo o negativo en la vigilancia subjetiva dependía más del tiempo de exposición a la luz. La hora del día no tenía un efecto principal sobre el estado de alerta subjetivo, excepto en otoño/invierno. La duración de la exposición no pareció influir en los resultados.
• Los correlatos del estado de alerta basados en el EEG corroboraron la reducción de la alerta bajo condiciones de iluminación LED con azul reducido durante el atardecer y la noche. Los efectos de un mayor nivel de iluminancia o una TTC más alta difererían entre los experimentos. 
• Una mayor exposición a la luz con altas TCC estimuló un estado de ánimo más positivo durante el día en la oficina, mientras que no se observó ningún efecto significativo en el estado de ánimo positivo cuando se aumentó la iluminancia. El filtrado de longitudes de onda cortas fue beneficioso para mejorar el estado de ánimo en los turnos de noche rotativos. La hora del día parecía tener un impacto en los resultados sobre el estado de ánimo. La alta iluminación aumentó el estado de ánimo positivo por la mañana y disminuyó por la tarde.

Puede consultar todos los resultados del estudio en el siguiente enlace:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031938420305096?via%3Dihub