• La neurobiología del tiempo

    La neurobiología del tiempo

    La mayoría de los procesos biológicos se ajustan a una pauta temporal: las reacciones bioquímicas ocurren en micros-egundos, la actividad nerviosa en mili-segundos, los latidos del corazón en segundos; el sueño de movimientos oculares rápidos se presenta en ciclos de 90 minutos, el descanso y la actividad tienen un ciclo de 24 horas. El periodo menstrual es de aproximadamente 28 días y actualmente se sabe que la riunicidad de estos procesos depende de dos elementos: un sincronizador interno, también llamado reloj endógeno, y las claves externas que sirven para acoplar la actividad interna con el medio.

    El núcleo supraquiasmático del hipotálamo anterior es la estructura nerviosa que ha sido considerada como el reloj interno. Las claves externas que regulan la ciclicidad de esos procesos biológicos son principalmente la alternación de la luz y la oscuridad, la disponibilidad de la comida y las claves sociales como serían los horarios que determinan nuestras actividades. Generalmente no estamos conscientes de ese ritmo interno, excepto cuando se sufren los efectos del cambio rápido de una zona de tiempo a otra, como los viajes intraoceánicos (jet lag).

    Los seres humanos aislados y sin exposición a la luz del día y a la oscuridad de la noche continúan semanas con sus ciclos de sueño y vigilia. La duración del día en estas condiciones es de aproximadamente 25 horas. Esto indica que el reloj interno puede movilizarse sin claves externas. Al ciclo del sueño y vigilia se llama circadiano, que significa “alrededor de un día”, y en  general reciben este nombre los ritmos que se acoplan al ciclo luz-oscuridad.

    Los ciclos cuya duración es inferior a las 24 horas se conocen como ciclos ultradianos y los que tienen una duración mayor son los llamados ciclos infradianos. Los relojes endógenos controlan muchos procesos del organismo y muchos factores pueden afectar este control. El estudio de la forma en la cual se controlan endógenamente los procesos biológicos y el efecto de las condiciones externas sobre el reloj en animales, provee datos importantes acerca de los mecanismos básicos del tiempo en los humanos.

    En los mamíferos el núcleo supraquiasmáico tiene un papel importante en el control y la coordinación del sistema de ritmos. La relación de este centro con las guias visuales es significativa.Experimentos han puesto un manifiesto que la actividad metabólica y la actividad eléctrica espontánea del núcleo supraquiasmático tiene su propio ritmo circadiano. Esta actividad rutinaria persiste en los animales aun después de haberse separado las conexiones con otras partes del cerebro. Una rebanada del núcleo supraquiasmático contiene osciladores circadianos que se sostienen a sí mismos. Cuando se trasplanta el tejido que contiene núcleos supraquismáticos es posible  restaurar los ritmos conductuales circadianos en animales a los cuales se destruyo esta parte del cerebro.

    En los mamíferos, la anatomía intrínseca del núcleo supraquiasmático , sus proyecciones de ingreso y egreso y la neuroquímica de sus células comienzan a aclararse. Se han encontrado más de 20 sustancias neurotransmisoras en esta región.

    En los pájaros y en los mamíferos, la glándula pineal y los ojos juegan un papel mayor en la regulación de los ritmos circadianos, aunque las especies difieren significativamente en la contribución relativa de cada una de estas estructuras. En ciertos pájaros la glándula pineal juega un papel importante y predominante, actúa como un marcador circadiano en los ritmos conductuales. Sin embargo, el núcleo supraquiasmático es necesario para la conducta circadiana normal de estas especias. En las palomas, los ojos contribuyen también a la conducta circadiana y se ha encontrado un patrón de organización similar a la de los reptiles, con las tres estructuras implicadas. Ojos y pineal también participan en la organización circadiana de anfibios y peces.

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    Los ritmos circadianos están controlados por genes y proteinas. Se han producido mutantes de la mosca de la fruta con relojes circadianos alterados. Algunos de estos relojes mutantes se adelantan, otros se atrasan y algunos no parecen llevar la cuenta del tiempo. El paso siguiente es aislar y caracterizar a los genes responsables y después encontrar qué es lo que está alterado en estos mutantes.

    En los organismos unicelulares, “el reloj y las manecillas” están contenidos en una simple célula. En el microorganismo bioluminiscente llamado boinyaulax, la emisión de la luz brillante en la noche y muy tenue durante el día. La luminiscencia depende de varios factores bioquímicos incluyendo una enzima llamada luciferina. Se ha demostrado que esta enzima está presente durante la noche pero ausente durante el día.

    Se mantiene poca información de los componentes del núcleo supraquiasmático en los mamíferos. Uno de los probables controles del reloj en las células es mediante la síntesis y destrucción de sustancias bioquímicas. Se ha descubierto que este proceso implica un curso simple de síntesis de una vez al día, que es controlado por el nivel de la proteína y del sistema de síntesis de la proteína, de los ribosomas, y no depende del nivel de DNA. Es significativo que las drogas que tienen una influencia en el reloj son las mismas que actúan impidiendo las síntesis de otras proteínas en los organismos.

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    Otro modelo que ha sido estudiado con éxito en años recientes es un crustráceo que tiene un reloj circadiano construido en cada ojo. Si el ojo del crustáceo aplysia se diseca junto con el nervio óptico, estas células sobreviven en cultivo hasta por dos semanas. El reloj en este ojo aislado continúa funcionando por ese intervalo. El reloj puede leerse registrando el número de impulsos nerviosos por intervalo de tiempo conducidos a lo largo del nervio óptico. Estos estudios han demostrado que hay procesos circadianos controlados al nivel de la transcripción de DNA más que por la síntesis de proteínas. Es de pensarse que más de un mecanismo controla los procesos circadianos.

    Algunos factores internos tienen un efecto profundo en los relojes; ponen y reponen el reloj todos los días, y esto puede ir más rápido o más lento dependiendo de la brillantez o del color de la luz, es por eso que el observar la pantalla de los celulares por un prolongado tiempo antes de dormir inhibe la hormona del sueño que finalmente tiene una afectación a nivel del ciclo circadiano del sueño y sobre la estimulación del nervio óptico en humanos. Ya que los organismos superiores y los humanos tienen fotorreceptores especiales con vías neuronales directamente conectadas al cerebro. De hecho, el ojo es parte del cerebro, y la relación estrecha entre las vías ópticas y el reloj en el centro del cerebro señala la importante participación de la luz en el control de los ritmos circadianos.

    Fuente: Fuente R. “Psicología Médica”.  Fondo de Cultura Económica México , 2008.  pp. 283,284,299.

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