Ritmo circadiano, el período cíclico de 24 horas de la actividad biológica humana.
Dentro del ciclo circadiano (24 horas), una persona suele dormir aproximadamente 8 horas y estar despierta 16. Durante las horas de vigilia, las funciones mentales y físicas son más activas y aumenta el crecimiento celular de los tejidos. Durante el sueño, las actividades musculares voluntarias casi desaparecen y se produce una disminución de la tasa metabólica, la respiración, la frecuencia cardíaca, la temperatura corporal y la presión arterial. La actividad del sistema digestivo aumenta durante el periodo de descanso, pero la del sistema urinario disminuye. Las hormonas segregadas por el organismo, como el estimulante epinefrina (adrenalina), se liberan en cantidades máximas unas dos horas antes de despertarse para que el cuerpo esté preparado para la actividad.
Comprender cómo el núcleo supraquiasmático controla el reloj biológico humano
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El ciclo circadiano está controlado por una región del cerebro conocida como el hipotálamo, que es el centro maestro para integrar la información rítmica y establecer los patrones de sueño. Una parte del hipotálamo llamada núcleo supraquiasmático (SCN) recibe señales sobre la luz y la oscuridad de la retina del ojo. Al ser activadas por la luz, las células fotorreceptoras especiales de la retina transmiten señales al SCN a través de las neuronas del tracto retinohipotalámico. Las señales se transmiten además a la glándula pineal, una pequeña estructura en forma de cono que está unida al extremo posterior (detrás del hipotálamo) del tercer ventrículo cerebral y que es responsable de la producción de una hormona llamada melatonina. Las fluctuaciones cíclicas de la melatonina son vitales para mantener un ritmo circadiano normal. Cuando la retina detecta la luz, se inhibe la producción de melatonina y se produce la vigilia; la longitud de onda de la luz (color) y la intensidad son factores importantes que afectan al grado de inhibición de la producción de melatonina. En cambio, en respuesta a la oscuridad, la producción de melatonina aumenta y el cuerpo comienza a prepararse para el sueño. Las reacciones que inducen el sueño, como la disminución de la temperatura corporal y la presión arterial, se generan cuando la melatonina se une a los receptores del SCN.
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La señal horaria natural para el patrón circadiano es el cambio de la oscuridad a la luz. Donde los patrones de luz diurna no son consistentes, como en el espacio exterior, se establecen ciclos regimentados para simular el día de 24 horas. Si se intenta romper el ritmo circadiano ignorando el sueño durante varios días, empiezan a surgir trastornos psicológicos. El cuerpo humano puede aprender a funcionar en ciclos que oscilan entre las 18 y las 28 horas, pero cualquier variación mayor o menor que ésta suele hacer que el cuerpo vuelva a un ciclo de 24 horas. Incluso en zonas totalmente iluminadas, como la zona crepuscular subpolar, el cuerpo tiene ciclos regulares de sueño y vigilia una vez que se ha realizado el ajuste inicial.
Entender cómo el cuerpo regula el reloj biológico
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Cualquier cambio drástico en el ciclo circadiano requiere un cierto período de reajuste. Cada individuo reacciona a estos cambios de forma diferente. Los viajes a través de varias zonas horarias suelen ir acompañados de estrés del ritmo circadiano, a veces llamado «jet lag». Por ejemplo, el viaje en avión entre Tokio y Nueva York crea una diferencia horaria de 10 horas; el cuerpo suele tardar varios días en reajustarse al nuevo patrón día-noche. Los cambios demasiado frecuentes en los patrones circadianos, como varios vuelos transoceánicos al mes, pueden provocar fatiga mental y física. La adaptación antes o después del vuelo puede lograrse cambiando gradualmente los patrones de sueño para simular los que serán necesarios en el nuevo entorno. Los viajes espaciales son aún más extremos. Los astronautas se encuentran por primera vez con cambios rápidos en el ciclo día-noche mientras están en la órbita de la Tierra. Más allá de esto, el vacío se convierte en una negrura constante sin distinción observable entre el día y la noche.
El ciclo circadiano puede alterar la eficacia de algunos medicamentos. Por ejemplo, el momento de la administración de fármacos hormonales para que coincidan con su patrón de producción circadiano natural parece suponer un menor estrés para el cuerpo y producir resultados médicos más eficaces.