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Luz azul, fotoreceptores y sueño Humano



La luz azul tiene la capacidad de estimular una serie de células fotosensibles en la retina que nos permiten no solo percibir nuestro entorno, sino también regular nuestro sueño (Teran, 2020) y controlar la respuesta pupilar. En este blog, exploraremos en detalle estas células fotosensibles diseñadas para captar la luz.


La Luz y el Espectro Electromagnético


La luz visible, crucial para nuestra visión, constituye solo una fracción mínima del espectro electromagnético total. Este espectro engloba la energía que emana de fuentes de luz como el sol y se distribuye en función de la longitud de onda o frecuencia.


El espectro de luz visible se encuentra entre los 400 y 700 nanómetros, encajando entre la luz ultravioleta y la luz infrarroja. La luz ultravioleta, con longitudes de onda entre los 280 y 400 nanómetros, es conocida por su potencial de dañar los tejidos debido a su elevada energía. Por otro lado, la luz infrarroja, a pesar de poseer menos energía debido a su mayor longitud de onda, interactúa intensamente con nuestros tejidos, resultando en calor.



​Figura 1. Espectro de radiación solar y de un cuerpo negro.

Es importante destacar la luz azul que reside dentro del espectro de luz visible. Este rango de longitud de onda corta es conocido por tener un impacto significativo en nuestra salud, sobre todo en la regulación del sueño. Aunque algunos estudios han sugerido que la luz azul puede tener efectos negativos en la retina, estos resultados aún están siendo evaluados y no se han comprobado de manera concluyente.


Los fotones, partículas que transportan la energía luminosa del sol, son capturados por una intrincada red de células fotosensibles en nuestros ojos. Mediante procesos de absorción, estas células transforman la energía solar en señales bioeléctricas que nuestro cerebro puede interpretar, permitiendo así la visión. A continuación, profundizaremos en cómo funcionan estos fotorreceptores y cuál es la influencia específica de la luz azul en su operación.


Fotorreceptores clásicos: conos y bastoncillos


Los fotorreceptores clásicos en el ojo humano son conocidos como conos y bastoncillos. Los conos, de los cuales existen tres tipos, poseen sensibilidades variadas a diferentes regiones del espectro de luz visible y son responsables de la visión fotópica, o visión a color.


Los conos tipo L, también conocidos como conos rojos, responden principalmente a longitudes de onda más largas, mayores a 560 nanómetros. Los conos tipo M, o conos verdes, son sensibles a longitudes de onda intermedias, aproximadamente alrededor de 530 nanómetros. Finalmente, los conos tipo S, o conos azules, son más sensibles a longitudes de onda más cortas, en torno a 430 nanómetros.


Cada tipo de cono en nuestros ojos alberga pigmentos específicos diseñados para absorber y capturar la luz en distintos rangos de longitudes de onda. Los conos L contienen un pigmento conocido como eritropsina, mientras que los conos M incorporan cloropsina. Los conos S, por su parte, están equipados con cianopsina. Como se puede apreciar en la Figura 2, solo el cono S presenta un pico de sensibilidad en la región de longitud de onda corta, aunque todos son capaces de percibir este rango, pero con una intensidad inferior a la de sus respectivos picos de absorción.


Espectros de absorción de los conos rojos (L), verdes (M) y azules (S). Además de los bastoncillos (R).

Por otro lado, tenemos los bastoncillos, células fotorreceptoras especialmente sensibles a la luz baja. Son responsables de la visión escotópica, que nos permite ver en condiciones de poca luz o durante la noche. A diferencia de los conos, los bastoncillos no están implicados en la percepción del color. En lugar de ello, nos proporcionan una visión en escala de grises. Esta es la razón por la que, en condiciones de poca luz, percibimos el mundo principalmente en tonos de gris. Además, los bastoncillos son más abundantes en la periferia de la retina, lo que explica nuestra mejor visión periférica en condiciones de baja luz. Es importante destacar que, aunque los bastoncillos son muy sensibles a la luz, no responden bien a la luz azul. En general, su pico de sensibilidad se sitúa alrededor de los 498 nanómetros, en el rango de luz verde-azulada.


Todos estos fotorreceptores, tanto los conos como los bastoncillos, hacen una contribución significativa en el rango de longitud de onda corta, alrededor de los 480 nanómetros. Esto indica que tienen la capacidad de interactuar y regular la percepción de la luz azul, a pesar de que ninguno de ellos tenga su pico de sensibilidad en este rango. Sin embargo, la relación entre la luz azul y la visión humana no se limita a la interacción de esta longitud de onda con los fotorreceptores clásicos. Las células intrínsecamente fotosensibles de la retina ganglionar (ipRGCs), representan otro componente esencial en esta interacción.


Células Retinales Intrínsecamente Fotosensibles: Importancia en la Regulación del Sueño


Las células ganglionares intrínsecamente fotosensibles de la retina (IPRGCs) son fotorreceptores especializados que juegan un papel clave en la regulación de nuestros ritmos circadianos (Tosini, 2016). Hay varios subtipos de IPRGCs, identificados como M1 a M5. Todos son sensibles a la luz, pero su sensibilidad varía en función de la longitud de onda.


Las células M1 son particularmente sensibles a la luz azul (longitud de onda de aproximadamente 480 nanómetros). Este subtipo de IPRGC es crucial en la regulación de nuestro ciclo circadiano. Cuando la luz azul incide en las células M1, estimula la producción de una proteína llamada melanopsina. La melanopsina, a su vez, transmite señales al núcleo supraquiasmático (NSQ) del cerebro, que es el principal regulador de nuestros ritmos circadianos.


Cuando el NSQ recibe la señal de que es de día (es decir, cuando se detecta la luz), inhibe la producción de melatonina, una hormona que promueve el sueño. Por el contrario, cuando la luz disminuye o se va, el NSQ permite la producción de melatonina, lo que nos ayuda a sentirnos somnolientos y prepara nuestro cuerpo para el descanso.


Por lo tanto, la exposición a la luz, en particular a la luz azul, puede tener un impacto significativo en nuestros patrones de sueño. En las horas nocturnas, la exposición a la luz azul puede inhibir la producción de melatonina y perturbar nuestros ritmos circadianos. Este es un hecho que se ha vuelto especialmente relevante en nuestra sociedad moderna, donde la exposición a la luz azul por el uso de dispositivos electrónicos es común durante la noche.

Sin embargo, no todas las IPRGCs se encargan solo de transmitir información sobre la luz a los centros de control circadiano. Algunos subtipos, como las células M2 y M4, también pueden enviar señales al área pretectal del cerebro para controlar el reflejo pupilar a la luz. Otros, como las células M5, pueden estar involucrados en la percepción de contraste.


En resumen, las IPRGCs son cruciales para una serie de funciones que van desde la regulación del sueño hasta la adaptación de nuestras pupilas a las condiciones de luz. Aunque se ha avanzado mucho en nuestra comprensión de estas células, aún queda mucho por aprender sobre sus diversas funciones y cómo interactúan con otros fotorreceptores en la retina.


Comentarios Finales


El estudio de la luz azul y su interacción con el sistema visual es esencial para entender su papel en procesos vitales como la regulación del sueño. La luz azul influye en la producción de melatonina, un componente clave en nuestros patrones de sueño y vigilia.


El sueño es esencial, no solo como un proceso de recarga energética, sino también como una fase crítica en la que nuestro cerebro realiza tareas de mantenimiento, incluyendo la eliminación de residuos neuronales producidos durante la actividad diurna. Esta limpieza cerebral es vital para mantener nuestras funciones cognitivas en óptimas condiciones.Privarnos del sueño puede generar una acumulación perjudicial de estos residuos, desencadenando síntomas como el cansancio, la fatiga y las dificultades de concentración. Además, una interrupción crónica del sueño puede alterar el estado de ánimo, perjudicar la toma de decisiones y afectar la memoria a largo plazo. Por lo tanto, es crucial entender la importancia de un sueño de calidad para nuestra salud cerebral y bienestar general. Dentro de este marco, la luz azul desempeña un papel significativo en la regulación de nuestros patrones de sueño, subrayando la necesidad de manejar adecuadamente nuestra exposición a ella.


Controlar la exposición a la luz azul, especialmente antes de dormir, puede ayudar a mejorar la calidad de nuestro sueño. En resumen, la luz azul tiene un impacto profundo en nuestra salud y bienestar, más allá de su papel en la visión. A medida que profundizamos en su estudio, tenemos la oportunidad de mejorar nuestra salud y calidad de vida.


Emiliano Teran Bobadilla


Referencias


Teran E, Yee-Rendon CM, Ortega-Salazar J, De Gracia P, Garcia-Romo E, Woods RL. Evaluation of Two Strategies for Alleviating the Impact on the Circadian Cycle of Smartphone Screens. Optom Vis Sci. 2020 Mar;97(3):207-217. doi: 10.1097/OPX.0000000000001485.

Tosini G, Ferguson I, Tsubota K. Effects of blue light on the circadian system and eye physiology. Mol Vis. 2016 Jan 24;22:61-72. doi: 10.1097/OPX.0000000000001866.




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