Capítulo 2

Nuestros ritmos biológicos

En este capítulo

Aproximación a los ritmos circadianos

Sincronizadores internos y externos

El proceso del sueño

El sueño no es un estado pasivo ni una falta de vigilia, sino un estado activo en el que varían las funciones corporales, además de ciertas actividades mentales de enorme trascendencia para el equilibrio psíquico y físico de las personas. Durante el sueño hay cambios hormonales, bioquímicos, metabólicos y de temperatura imprescindibles para el buen funcionamiento diurno. En este capítulo podrás conocer, por fin, qué pasa cuando estás en el planeta de los sueños.

Las fases de vigilia y sueño (ciclos circadianos)

“Como del día a la noche” es una frase común para expresar contraste entre dos cosas completamente distintas. Desde nuestra más tierna infancia sabemos que el día se asocia con la luz y la noche con la penumbra. Esto nos hace conscientes de la existencia de dos estados completamente distintos durante los cuales suceden en el organismo ciertos fenómenos biológicos que son también completamente diferentes. Asimismo sabemos que la cantidad de luz no es igual en todo el mundo, y que la duración de la noche y el día varía según la latitud. Nada tienen que ver el día y la noche en el ecuador con el día y la noche en los polos. También sabemos que la temperatura en los distintos países de la Tierra y su geografía, al igual que la conducta y los hábitos de la gente, determinan fenómenos desiguales en su día-noche y noche-día. Pues bien, el ciclo vigiliasueño está sometido a todas estas influencias.

La luz abre el día y pone en marcha una multitud de sistemas que inician los procesos vitales. Las calles se llenan de personas, la ciudad se despierta y aumentan los cantos de los pájaros en los bosques, entre otros muchos ejemplos. De forma contraria, la llegada de la noche invita al reposo, a la intimidad y a la reflexión, que terminan con el sueño, ese estado maravilloso para los que duermen bien. Cuando despertamos, el mundo parece más limpio y la vida se estrena un poco cada mañana.

De una forma parecida, las personas también siguen estos cambios. La actitud de la gente durante el día es completamente distinta de noche. Con la luz nos movemos, hablamos, reímos, lloramos, es decir, nuestro mundo diurno es un mundo de sensaciones captadas y emitidas por nuestros sentidos. Por el contrario, la noche, que nos lleva al sueño, presupone una actitud opuesta. Estamos quietos en la cama, intentamos conciliar el sueño siempre en una misma posición, nuestra expresión facial es distinta y tenemos los ojos cerrados.

Uno de los ejemplos más claros de estos cambios son las ondas cerebrales que emite el cerebro. Nada tienen que ver los distintos ritmos que observamos durante la vigilia con la riqueza de cambios en forma de ondas que aparecen durante el sueño. Y estos cambios se observan, del mismo modo, en nuestra respiración —más calmada y regular durante el sueño— y en nuestro ritmo cardíaco —más activo durante el día—. De hecho, en ocasiones, este último puede presentar patologías que sólo se observan al dormir.

Las modificaciones que tienen lugar durante el sueño en el sistema respiratorio están muy estudiadas. El hecho de tener que respirar estando estirados provoca una serie de cambios en nuestras estructuras anatómicas, sobre todo en las vías respiratorias altas, que producen alteraciones del paso del aire y condicionan síntomas tan conocidos como el ronquido y las apneas. Nadie ronca estando despierto. El ronquido es patrimonio del sueño.

Hoy sabemos que hay funciones biológicas relacionadas estrictamente con el sueño y la vigilia, como son, por ejemplo, algunas alteraciones hormonales. Aunque un individuo no duerma durante la noche, estas variaciones biológicas persisten con periodicidad siguiendo lo que conocemos como ritmos biológicos. Actualmente existe un gran interés en el estudio científico del tema.

Parece que la mayoría de las secreciones hormonales están sujetas a las variaciones circadianas. El cortisol, el sueño y la temperatura corporal han sido objeto de numerosas investigaciones. La melatonina, la insulina, la dopamina, el cortisol, la tirosina, la prolactina... son secretadas de forma rítmica. Algunas de estas secreciones, como por ejemplo el cortisol y la hormona del crecimiento, van asociadas a una determinada fase del sueño, mientras que no ocurre así con otras.

El conocimiento de estos fenómenos se ha incrementado de forma espectacular durante la última década, sobre todo gracias a los esfuerzos de distintos profesionales que han impulsado el nacimiento de una nueva disciplina, la cronobiología, que trata precisamente de la investigación de las características rítmicas de nuestros procesos vitales, entre ellos el sueño y la vigilia.

¿Qué sucede para que estos fenómenos ocurran? ¿Qué estructuras o mecanismos del día y la noche se alteran o entran en juego, de tal manera que nadie, o casi nadie, escape a estas leyes naturales? Es preciso aquí prestar atención a la neuroanatomía, la neurofisiología y la neurobioquímica, puesto que de ellas proviene la información que más nos acerca a estos temas. Si observamos el cerebro, podemos reconocer las estructuras neuronales responsables del mantenimiento del ciclo vigilia-sueño.

La neurofisiología ha aportado información importante sobre sustancias y estructuras, pero no puede explicar por sí sola cómo se ponen en juego los mecanismos del sueño y la vigilia. Estas circunstancias hicieron pensar a los investigadores que debían existir procesos de tipo bioquímico o neurobioquímico actuando como moduladores del sueño.

Mediante experimentos de laboratorio se han identificado sustancias como la serotonina y la acetilcolina que son de importancia fundamental en la inducción del sueño REM y del sueño no-REM (hay más información sobre ambos tipos de sueño en el apartado “El cerebro ¿dormido?”, más adelante en este mismo capítulo). También se ha comprobado que ciertas hormonas, como la del crecimiento y la corticotropina (ACTH en sus siglas en inglés), participan en los mecanismos del sueño, observándose modificaciones en la secreción de todos los neurotransmisores a lo largo de la noche, y con picos de máxima determinados.

Nuestro reloj biológico

Los seres humanos ganaron la batalla a la naturaleza con la invención de la luz eléctrica. Bombillas y farolas en las calles y en las casas acabaron con la nítida frontera que separaba el día de la noche. Y así se trastocó el ritmo vital secular: nos levantábamos cuando salía el sol y nos acostábamos cuando el astro rey se ponía. Ahora, el día y la noche se confunden. La noche ya no es sólo para dormir. Pero, aunque estamos empeñados en desafiar las leyes de la naturaleza, seguro que todos hemos detectado pequeños cambios en nuestro organismo cuando surge la oscuridad.

El hombre es, por definición, un animal diurno. Eso dice la ciencia. La invasión humana de la noche resulta totalmente artificial porque no se corresponde con el ritmo vital que marca nuestro reloj biológico. El cuerpo humano lleva incorporado de fábrica este reloj que regula nuestra marcha según los períodos de luz y de oscuridad. El reloj registra unas 25 horas (la periodicidad de la rotación de la Tierra es de 24,6 horas) y nos avisa, por ejemplo, de cuándo hemos de dejar de trabajar para no saturarnos o de cuándo tenemos que comer.

Figura 2-1: Ciclo de vigilia-sueño del bebé

Los adultos siguen un esquema razonable y bastante regular de sus actividades diarias, incluido el sueño. A medida que un niño crece, es imprescindible que le inculquemos también unos hábitos y una rutina determinados, que le permitirán sentirse más cómodo, tener un comportamiento adecuado y adaptarse a unos horarios de sueño que se ajusten a sus ritmos biológicos.

Un niño, al nacer, presenta un ritmo de vigilia-sueño de entre 3 y 4 horas, es decir, va repitiendo cíclicamente el estar dormido y el estar despierto en cortos períodos de tiempo. Es un ritmo ultradiano. Otros bebés son anárquicos y no tienen un ritmo concreto. En el transcurso de los primeros dos o tres meses de vida, y gracias a la acción del núcleo supraquiasmático del hipotálamo, el lactante empieza a presentar períodos nocturnos de sueño que primero son de 5 horas, después de 6, luego de 8 y posteriormente de 10 a 12 horas. El núcleo supraquiasmático del hipotálamo actúa como reloj biológico y va sincronizando el ritmo de vigilia-sueño según el entorno. El ritmo ultradiano (de 3 a 4 horas) o anárquico del nacimiento debe ser encarrilado mediante la aplicación de Zeitgebers (sincronizadores) hasta llegar al ritmo circadiano normal de 24 horas.

Tipos de sincronizadores

Existen sincronizadores internos y externos del ritmo de vigiliasueño.

Los sincronizadores internos son poco modificables y, de estos, los que tienen mayor influencia sobre el núcleo supraquiasmático son el ritmo de la melatonina y el ritmo de temperatura corporal. La melatonina se produce en la glándula pineal a partir de la serotonina, que es modificada por las enzimas N acetiltransferasa (NAT) e hidroxindol tranferasa (HIOTR). La producción de melatonina sigue un ritmo de 24 horas sincronizado con el ciclo de luzoscuridad; la luz se asocia con una baja producción de melatonina y la oscuridad con una alta conversión de serotonina en melatonina. Parece ser que la rodopsina sería el fotopigmento retiniano que crearía el efecto supresivo de la luz sobre la glándula pineal.

Como la cantidad de luz y oscuridad sufre variaciones anuales, existe una similar fluctuación en la producción de melatonina. El ritmo de la melatonina es altamente estable y reproducible. En humanos se acepta que tanto el nivel de melatonina circulante en sangre como el de la excreción de su principal metabolito, el 6 hidroximelatonina sulfato, es extremadamente constante y uniforme día a día.

La secreción de melatonina depende de la luz. Al atardecer se inicia su producción, al amanecer sucede lo contrario. Algo parecido ocurre con la temperatura corporal, con ascensos y descensos de periodicidad circadiana que llegan al medio grado. El establecimiento de la periodicidad circadiana de estos ritmos se produce entre los tres y cinco meses de edad y es cuando la gran mayoría de lactantes (el 70 % de la población) establecen sin dificultad un sueño nocturno prolongado.

Para el encarrilamiento del ritmo circadiano de vigilia-sueño también son imprescindibles los sincronizadores externos. Los más importantes son:

El sincronizador externo más susceptible de modificación son los hábitos de sueño. El niño aprende a asociar sincronizadores externos como el ruido y la luz con la vigilia, y el silencio y la oscuridad con el sueño. Un niño de entre 6 y 7 meses debe ya tener bien establecido el ritmo de vigilia-sueño de 24 horas. Debe dormir durante la noche un promedio de 11 o 12 horas, iniciando su sueño entre las 20.00 y las 21.00 y despertándose entre las 7.00 y las 9.00 horas. Asimismo debe realizar tres siestas: una después del desayuno, que puede ser de entre 1 y 2 horas; otra después de la comida del mediodía, que puede ser de entre 2 y 3 horas; y una tercera después de la merienda, de menor duración que las anteriores.

Existe una estrecha relación entre el correcto funcionamiento del sistema circadiano vigilia-sueño y el estado de salud. Las alteraciones de las estructuras del sistema circadiano comportan alteraciones en la manifestación de los ritmos. También es posible sufrir alteraciones por pérdida de la capacidad de sincronización del sistema, por ejemplo en personas ciegas que no pueden sincronizar a 24 horas. Paralelamente, las alteraciones externas de los ritmos pueden producir trastornos como en el caso del jet lag o los turnos de trabajo. La depresión también tiene que ver con cambios de los ritmos circadianos.

Trastornos por causas circadianas

La principal característica de los trastornos por causas circadianas es una alineación errónea entre el patrón de sueño de la persona y la normativa convenida socialmente. En la mayoría de estos trastornos el problema subyacente es que la persona no puede dormir cuando lo desea y, como resultado, se producen episodios de sueño a horas inadecuadas, o bien la persona se mantiene en vigilia aunque no quiera.

El asunto es que estamos dando la vuelta a nuestro reloj biológico y las agujas giran como locas. Las estadísticas revelan que cada vez dormimos menos: en los últimos quince años le hemos ganado media hora a la noche. El cuerpo ya no se aclara.

Si atendemos al funcionamiento de nuestro organismo, notamos que el cuerpo está preparado para moverse durante el día y no durante la noche. ¿Por qué? Porque durante el día nuestra capacidad muscular está en su punto álgido. El cuerpo dispone de adrenalina para la actividad y para mantener la atención. De ahí que nos resulte más complicado dormir en las horas de luz, porque estamos físicamente diseñados para saltar de la cama. También durante el día es más abundante el riego sanguíneo y la memoria está más activa.

En cambio, por la noche, cuando empieza a desaparecer la luz natural, el cerebro empieza a generar melatonina, la hormona del sueño. El cerebro trabaja con más lentitud, decaen los reflejos y se reduce la temperatura central. Disminuyen también de forma vertiginosa las cantidades de adrenalina y otras sustancias que alimentan la lucidez. El cuerpo se dispone a descansar.

Hoy parece no estar muy de moda seguir el modelo de las gallinas, sobre todo entre la juventud. Sentimos confirmar que, por mucho que nos empeñemos en robar horas a la noche para aprovechar más la jornada, nuestro ritmo vital está controlado por nuestro reloj biológico, que marca el funcionamiento cotidiano. Y como el reloj interno se rige por el eterno rotar de la Tierra, continúa teniendo una periodicidad de 24,6 horas. Claro que si la carrera mundial por la conquista del espacio sigue su avance, quizá llegue el día en que incluso la rotación de la Tierra se vea afectada.

De momento, alrededor de ese eje que configura la alternancia del día y la noche oscilan los ritmos de tus moléculas, de tus células, de tus órganos, de tu cuerpo en su conjunto, de ti en tu medio social, de tu entorno medioambiental y geológico, del planeta en el que vives e incluso de la disposición de los planetas. Estos ritmos se denominan circadianos, que no significa otra cosa que circa dia o “próximo al día”, es decir, que se repite cada 24 horas.

Tipos de ritmos

Los ritmos circadianos, que son genéticos, se manifiestan en las funciones biológicas porque son el conjunto de estructuras encargadas de organizar los procesos fisiológicos y el comportamiento del organismo.

En el cuerpo hay más de cien ritmos con período circadiano. Y, según los científicos, las variaciones circadianas determinan la mayoría de secreciones hormonales: la melatonina, la insulina, el cortisol, la dopamina, la tirosina, la prolactina... Todas ellas se secretan de forma rítmica y algunas pertenecen a ciertas fases del sueño, como el cortisol y la hormona del crecimiento.

Definimos ritmo biológico como una serie de variaciones fisiológicas, estadísticamente significativas, marcadas en función del tiempo de las oscilaciones. Clasificamos los ritmos, por tanto, en función de su frecuencia, considerando el día como unidad de tiempo. De esta manera, contamos con:

El día y la noche, en su continuo transitar el lapso de 24 horas, configuran un eje para los ritmos circadianos. De hecho, la oscilación ambiental día-noche hizo que los seres vivos ajustaran su ritmo vital según el cambio de luz y oscuridad. En la evolución, la naturaleza debe de haber ido seleccionando aquellos ritmos que se ajustaban más a los naturales. Los seres vivos comparten estos ritmos circadianos, que son la expresión de las funciones biológicas.

El ritmo circadiano de vigilia-sueño es el más característico de las personas. Dentro del ritmo de vigilia-sueño podemos encontrar ritmos ultradianos, que son los que tienen una frecuencia más alta, de unos 90 minutos, y que pautan las fases del dormir con movimientos oculares rápidos y sin movimientos; es decir, la fase REM y la fase no-REM.

Elementos del sistema circadiano

El sistema circadiano está formado por las estructuras que organizan los procesos fisiológicos y conductuales del organismo según determinados tiempos. Los mamíferos estamos dirigidos por:

El núcleo supraquiasmático del hipotálamo tiene un sistema oscilatorio esencial para la generación y el mantenimiento del ritmo circadiano en los mamíferos. Las lesiones del NSQ generan alteraciones de conducta y electrofisiológicas, como el ciclo vigiliasueño.

El cerebro ¿dormido?

Quizá te sorprendan los fenómenos que tienen lugar en tu organismo mientras duermes. El cuerpo va frenando su marcha con el fin de segregar las sustancias que le permiten regenerarse.

Para comprender mejor el proceso del sueño, podemos imaginar que descendemos por una escalera:

Según el momento de la noche varía la proporción de cada una de las fases internas del ciclo. Así, durante el primer tercio de la noche predomina el sueño profundo, es decir que en los primeros ciclos del sueño nocturno la fase 3-4 dura más que las fases 2 y REM. Y a medida que avanzan las horas las fases 2 y REM ganan protagonismo. O sea que si nuestra primera fase REM de la noche ha durado 5 minutos, la última puede prolongarse entre 30 y 60 minutos.

El conjunto de estas cuatro fases (1, 2, 3-4 y REM) constituye un ciclo, con una duración total de entre 90 y 100 minutos. Este ciclo se repite 4 o 5 veces en toda la noche. Durante estos ciclos los hombres tienen erecciones; registrarlas es un método habitual para descartar una posible impotencia orgánica.

Es importante también saber que durante la noche vivimos de 6 a 8 pequeños despertares, que emergen de las distintas fases del sueño. A modo de resumen, podríamos decir que las peculiaridades que caracterizan a un sueño normal son: