Este post acerca de la influencia de la luz en los procesos fisiológicos es ofrecido para los lectores de smartLIGHTING por Félix García Rodriguez, Director Técnico de SSIE Iluminación Eficiente. Ingeniero Técnico de Telecomunicaciones e Ingeniero en electrónica, especialidad en Bioingenieria y Medioambiente por la Universidad de Alcalá, García Rodríguez tiene una larga experiencia en el mundo de la iluminación convencional y LED, así como la publicación de artículos e impartición de seminarios.

INFLUENCIA DE LA LUZ

La luz en la naturaleza tiene una importancia vital. Desde el Sol la luz y calor nos llegan en

forma de radiaciones del espectro electromagnético que abarca todo el especto (rayos gamma- ondas de radio).

En el ser humano, como en tantas otras especies, la luz produce efectos ópticos y efectos no ópticos al incidir sobre los distintos fotoreceptores que tenemos distribuidos por todo el cuerpo. Todas las partes del cuerpo son sensibles  a la luz (los ojos, la piel, la sangre y el cuero cabelludo) , y no sólo a la luz visible, también al

Infrarrojo, ultravioleta, etc.. Esta influencia también se detecta en el resto de seres vivos.

Figura 1: Espectro de la luz blanca según la longitud de onda en nm.

 

Cuando la luz (artificial o natural) incide en los ojos, las fotoreceptoras (conos y bastones) envia señales al cerebro, que las interpreta como imágenes. Por este motivo el sentido de la vista es el más relacionado con la incidencia de la luz en el ser humano y una de las raciones de la existencia de la luz artificial. Sin embargo esta iluminación en general puede provocar otros efectos:

 

1. a) EFECTOS NO ÓPTICOS DE LA LUZ

 

Los efectos no ópticos que produce la luz se dejan sentir en tres niveles: físico, fisiológico y psicológico.

a.1) Físico

La exposición a la luz altera zonas, como la piel o los ojos. Los factores importantes para que esta exposición pueda provocar alteraciones, son la cantidad de irradiación recibida,  el tiempo de exposición y la longitud de onda. Un efecto conocido es el bronceado, consecuencia de una larga exposición a la luz ultravioleta. Pero no todos los efectos son beneficiosos y demandados por la sociedad; dado que una sobreexposicion de luz es puede producir enfermedades como, por ejemplo, las cataratas. A continuación se redactan algunos beneficios y perjuicios de la luz a nivel físico:

 

 

 

Figura: Fuente: IESNA Lighting Handbook (2000)

 

A parte de la luz visible, la luz infrarroja en demasiada cantidad, así como la radiación ultravioleta, producen reacciones destructivas de ácidos esenciales en el ser humano.

 

a.2) Fisiológico

Cuando la luz llega al ojo, toma dos rutas:

1. Través del núcleo genicular lateral hasta la corteza visual, donde se produce la visión.
2. Por el núcleo supraquiasmático hasta el tálamo, el hipotálamo, el septum, el cerebro medio y la médula espinal.
   1. A través de ests segunda ruta, la luz pone en funcionamiento los dos grandes sistemas de comunicación del organismo: el endocrino y el nervioso autónomo.

1. El sistema nervioso autónomo es la principal vía de comunicación entre los diferentes órganos.
2. El sistema endocrino marca los ritmos de secreción hormonal. En el hipotálamo se da la regulación neuroendocrina circadiana, que es la clave de los procesos fisiológicos. El hipotálamo permite dar una respuesta apropiada a los cambios del medio ambiente. También permite anticipar el momento probable de aparición de los estímulos e iniciar de antemano las respuestas correctoras adecuadas.

Estos procesos fisiológicos son primordiales y deben ser llevados a cabo ordenadamente y en el momento definido, este orden secuencial se conoce como reloj biológico. Para simplificar el proceso, el organismo ha hecho que su reloj biológico se base en la luz, de ahí la importancia de una adecuada iluminación artificial.

 

a.3) Psicológico

El nivel psicológico es la representación del fisiológico. Entran en juego una serie de aspectos muy complejos con los que el ser humano se enfrenta a diario. Precisamente por esta razón muchas veces no somos conscientes de ello.

 

Las alteraciones de los patrones diarios desajustan el reloj biológico. Según su momento y brusquedad producen disminuciones del apetito o estados de ánimo bajo. Ejemplos conocidos son el desfase horario que producen los vuelos transmeridianos, o el cambio de hora en primavera y otoño. La causa de los desajustes no está directamente relacionada con la hora, sino con las propiedades de la luz natural en esa hora. Incluso pueden derivar en estados depresivos. Se pueden sufrir depresiones cuando el reloj biológico no sabe adaptarse a las nuevas condiciones de luz. El trastorno puede desaparecer mediante un tratamiento basado en el uso adecuado de la luz (fototerapia). Se ha demostrado que la fototerapia les ayuda a recuperar su biorritmo, lo que constituye un ejemplo muy remarcable de la importancia de la luz en los seres humanos.

 

 

FOTOTERAPIA

• Terapia por medio de la luz: infrarrojos, UV, láser, luz blanca …
• 000 lux que vibran a 20.000 Hz evitamos el parpadeo luminoso.
• Iluminación “biodinámica”.
• Tratamiento se realiza a 1ª hora de la mañana : 15-30 mins inicialmente.
• Relaja y combate la depresión invernal.
• Simulan el curso solar diurno completo.(para trabajadores de diferentes turnos)
• Relaja la vista y aumenta la productividad.

 

 

Todos estos efectos no ópticos producen una relación de trastornos detallados a continuación:

 

TRASTORNOS ESTACIONALES DEL HUMOR

• TAE (Trastorno afectivo estacional)
• Influencia de la luz atención, humor, comportamiento, salud humana y rendimiento laboral.
• Parpadeo(50 hz) estrés, fatiga crónica y cansancio visual.

 

 

TRASTORNOS ESTACIONALES DEL HUMOR

• Luz diurna serotonina y dopamina, activa y estimula.
• Ausencia de luz aumenta la melatonina.

 

 

• Colores alegres levantan el ánimo.

 

 

TRASTORNOS DEL SUEÑO

• Ritmo circadiano.
• Síndrome de la fase adelantada Raramente. Se duerme muy pronto, se levanta antes del amanecer.
• Síndrome de retraso de fase no se puede dormir antes de 2-3 h de la mañana y se levanta con dificultad.
• Ciclo non-24-hour-sleep-wake. (invidentes)
• Ciclo irregular del sueño duerme varios episodios cada día.

 

La luz también puede ser utilizada para tratar estos trastornos anteriormente descritos al igual que la fototerapia para los trastornos psicológicos.

 

• Luminoterapia: Aumentar la dosis de luz durante 1-2 horas por la mañana.
• Cronoterapia: trabaja sobre los relojes internos para recuperar los ritmos biológicos perturbados.
• Adelanto de fase Luz en la tarde + gafas de sol por la mañana.
• Retraso de fase Luz por la mañana + no retrasar nunca el despertador.
• Alzheimer (trastorno neurológico) 1.000 lux + inyección de melatonina, trat diario durante 3.5 años.

Conclusiones experimento: mejora síntomas depresivos, atenúa el incremento progresivo de las limitaciones funcionales, efectos adversos de la melatonina se atenúan.

 

RITMOS BIOLÓGICOS CIRCADIANOS

Anteriormente hemos hablado de un término importante que es el reloj biológico, cuyos procesos biológicos se llevan a cabo siguiendo este ciclo. El ritmo circadiano describe a uno de los ritmos biológicos, que regula tanto el sistema nervioso autónomo como el sistema endocrino, que regula la melatonina y el cortisol. La melatonina y el cortisol son dos hormonas que guardan una relación estrecha con el sueño y estar alerta. La melatonina: es muy baja durante todo el día, aumenta al caer la tarde y disminuye al amanecer. Por contra, el cortisol se segrega al amanecer y aumenta hasta niveles máximos por la mañana, por la tarde desciende a niveles bajos.

 

Ciclo de actividad a lo largo del día. Fuente: iGuzzini 2002-2003.

 

El ciclo circadiano regula otras hormonas que determinan el rendimiento físico e intelectual humano. Como muestra la figura siguiente la destreza manual, el tiempo de reacción, la memoria y la apreciación subjetiva dependen de la hora del día.

 

El gráfico anterior muestra cómo el rendimiento físico e intelectual disminuye durante las horas nocturnas. Como se ha explicado anteriormente, los ritmos circadianos se basan en la luz percibida. De ahí la importancia de la luz, de la que dependen los procesos hormonales.

 

INFLUENCIA DEL ALUMBRADO ARTIFICIAL

Como se ha intentado explicar, la luz tiene una influencia muy importante sobre el ser humano. Por esta razón el alumbrado artificial tambien desincroniza los ritmos circadianos. La exposición prolongada a un tipo de luz afecta negativamente dado que el organismo espera encontrar luz de unas características concretas para ajustar los ciclos circadianos. Ya que la sociedad actual hace un uso prolongado de la luz artificial, hace que estos efectos negativos se manifiesten a largo plazo. Habitualmente donde más se dejan sentir es en el puesto de trabajo, lugar donde se pasan muchas horas y el ambiente lumínico apenas se modifica. Según el tipo de luz, puede crearse un ambiente hipoestimulante o hiperestimulante. El primero relaja la actividad mental y disminuye los reflejos. Puede producir somnolencia y, en casos extremos, apatía. Los efectos psicológicos derivados con una disminución del interés por el aprendizaje, disminución del espíritu de autosuperación e incluso disminución del autoestima y depresiones. El ambiente hiperestimulante es totalmente opuesto: estimula la actividad mental, la concentración y agudiza los sentidos. Tras un tiempo de exposición lo bastante largo el organismo pide no seguir manteniendo el ritmo, aunque las condiciones ambientales le indican lo contrario. Entonces empiezan a aparecer fallos de concentración, y nerviosismo. El individuo puede volverse irritable y agresivo y la tensión puede degenerar en estrés, con todos los problemas que implica. La iluminación artificial debe tener en cuenta la composición de la luz ambiental para no frenar los ciclos circadianos. Una luz blanca con longitudes de onda entorno a los 450 o 500 nm estimula la atención y la memoria (crea un ambiente hiperestimulante), ya que corresponde con el momento del día en el que el sol está en su punto mas alto. Pero una actividad prolongada bajo esta luz provoca estrés a la larga. Una iluminación adecuada tiene que aportar longitudes de onda aproximadas a las de la luz natural, que varía a lo largo del día. Siguiendo estas premisas y estos efectos que provocan en el ser humano la luz artificial, existen muchas pruebas pilotos para reducir estos efectos de hipoestimulante o hiperestimulante, vease en colegios, las cuales la pruebas han dado como resultado el aumento del nivel de atención y mejora en los niveles educativos de los alumnos.

BIBLIOGRAFIA

• CIE : OCULAR LIGHTING EFFECTS ON HUMAN PHYSIOLOGY AND BEHAVIOUR.
• http://www.laregioninternacional.com/
• Alteraciones del ritmo sueño-vigilia. Articulo del Dr. Gonzalo Pin Arboledas. Clínica Quirón, Valencia.
• Artículo: Salud mental e iluminación. Journal of American Medical Association.
• http://www.wellness-shop.es/fullspectrum-light.html
• Diseño de un sistema de iluminación con regulación de flujo luminoso y temperatura de color según necesidades del usuario- Edgar Landa