Arrastre (cronobiología)

En el estudio de la cronobiología , el entrainment se refiere a la sincronización de un reloj biológico con un ciclo ambiental. Un ejemplo es la interacción entre los ritmos circadianos y las señales ambientales, como la luz y la temperatura . El entrainment ayuda a los organismos a adaptar sus procesos corporales a los tiempos de un entorno cambiante. [1] Por ejemplo, el entrainment se manifiesta durante los viajes entre zonas horarias, de ahí que los humanos experimenten jet lag .

Los ritmos biológicos son endógenos ; persisten incluso en ausencia de señales ambientales, ya que están impulsados ​​por un mecanismo interno, siendo el reloj circadiano el mejor caracterizado. De las diversas señales posibles, conocidas como zeitgebers (del alemán "dadores de tiempo"), que pueden contribuir al sincronización del reloj circadiano, la luz tiene el mayor impacto. [2] [3] Las unidades de tiempo circadiano (CT) se utilizan para describir la sincronización para referirse a la relación entre el ritmo y la señal/pulso de luz. [4]

Modos de arrastre

Existen dos modos generales de sincronización: fásica y continua. El modo fásico es cuando hay una interacción limitada con el entorno para "reiniciar" el reloj todos los días en una cantidad igual al "error", que es la diferencia entre el ciclo ambiental y el ritmo circadiano del organismo. La exposición a ciertos estímulos ambientales provocará un cambio de fase, un cambio abrupto en el tiempo del ritmo. El modo continuo es cuando el ritmo circadiano se ajusta continuamente por el entorno, generalmente por luz constante. Dos propiedades, el período de funcionamiento libre de un organismo y la curva de respuesta de fase , son las principales piezas de información necesarias para investigar la sincronización individual. También existen límites para la sincronización. Aunque puede haber diferencias individuales en este límite, la mayoría de los organismos tienen un límite de sincronización de +/- 3 horas. [5] Debido a este límite, puede llevar varios días para la resincronización. [6]

Mecanismos de arrastre

El ciclo de actividad/descanso (sueño) en los animales es uno de los ritmos circadianos que normalmente se sincronizan con las señales ambientales. En los mamíferos, estos ritmos endógenos son generados por el núcleo supraquiasmático (NSQ) del hipotálamo anterior . La sincronización se logra alterando la concentración de los componentes del reloj a través de la expresión genética alterada y la estabilidad de las proteínas. [7]

Las oscilaciones circadianas se producen incluso en las células de órganos aislados como el hígado o el corazón como osciladores periféricos, y se cree que se sincronizan con el marcapasos maestro del cerebro de los mamíferos, el SCN. Estas relaciones jerárquicas no son las únicas posibles: dos o más osciladores pueden acoplarse para asumir el mismo período sin que ninguno sea dominante sobre el otro. Esta situación es análoga a los relojes de péndulo . [8]

Implicaciones para la salud

Cuando una buena higiene del sueño es insuficiente, la falta de sincronización de una persona con la noche y el día puede tener consecuencias para la salud. Existe cierta variación dentro de la sincronización de los cronotipos normales ; es normal que los humanos se despierten en cualquier momento entre las 5 am y las 9 am. Sin embargo, los pacientes con DSPD , ASPD y trastorno de sueño-vigilia no de 24 horas están sincronizados incorrectamente con la luz/oscuridad. [9]

Aplicaciones del arrastre

El entrenamiento se utiliza en diversos campos para optimizar el rendimiento y la salud. En los deportes, ayuda a los atletas a adaptarse rápidamente a nuevas zonas horarias. En medicina, la terapia de luz se utiliza para tratar los trastornos del ritmo circadiano. [10] Los principios del entrenamiento también se aplican en la salud laboral para diseñar mejores horarios de trabajo por turnos.

Véase también

  • Crepuscular : Animales activos al anochecer (es decir, al anochecer y al amanecer).
  • Diurnidad – Animales activos durante el día y durmiendo durante la noche.
  • Nocturnidad – Actividad animal de dormir durante el día y estar activo durante la noche.

Referencias

  1. ^ Olds, William (2015). Sueño, ritmos circadianos y metabolismo: el ritmo de la vida . Apple Academic Press. ISBN 978-1771880626.[ página necesaria ]
  2. ^ Edgar, DM; Dement, WC (1991). "El ejercicio voluntario programado regularmente sincroniza el reloj circadiano del ratón". American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology . 261 (4): R928–R933. doi :10.1152/ajpregu.1991.261.4.R928. PMID  1928438.
  3. ^ Van Reeth, O; Sturis, J; Byrne, MM. "La fase de ejercicio nocturno retrasa los ritmos circadianos de secreción de melatonina y tirotropina en hombres normales". American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism . 266 (6): E964–E974.
  4. ^ Pittendrigh, CS (1981). "Sistemas circadianos: sincronización". Manual de neurobiología del comportamiento . 4 : 239–268.
  5. ^ Klein, DC (1991). Ritmos circadianos: la base molecular y neuroanatómica de la sincronización biológica . MIT Press. ISBN 9780262111628. {{cite book}}: Verificar |isbn=valor: suma de comprobación ( ayuda )
  6. ^ Refinetti, Roberto (2006). Fisiología circadiana . Taylor & Francis. ISBN 9780849322334.[ página necesaria ]
  7. ^ Toh, Kong Leong (agosto de 2008). "Basic Science Review on Circadian Rhythm Biology and Circadian Sleep Disorders" (PDF) . Anales de la Academia de Medicina, Singapur . 37 (8): 662–8. doi :10.47102/annals-acadmedsg.V37N8p662. PMID  18797559. S2CID  11071556. Archivado desde el original (PDF) el 2009-10-07 . Consultado el 2009-08-15 .
  8. ^ Yoo, SH; Yamazaki, S (2004). "PERIOD2::LUCIFERASE Real-Time Reporting of Circadian Dynamics Reveals Persistent Circadian Oscillations in Mouse Peripheral Tissues" (Informe en tiempo real de la dinámica circadiana mediante PERIOD2::LUCIFERASE revela oscilaciones circadianas persistentes en tejidos periféricos de ratones). Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 101 (15): 5339–5346. Bibcode :2004PNAS..101.5339Y. doi : 10.1073/pnas.0308709101 . PMC 397382 . PMID  14963227. 
  9. ^ "Trastornos del sueño relacionados con el ritmo circadiano". Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales . Consultado el 30 de julio de 2024 .
  10. ^ Lewy, AJ (2000). Terapia de luz y radiación no solar . Oxford University Press. ISBN 9780195131064. {{cite book}}: Verificar |isbn=valor: suma de comprobación ( ayuda )

Lectura adicional

  • Pittendrigh CS (1981) Sistemas circadianos: sincronización. En Handbook Behavioral Neurobiology, vol. 4. Biological Rhythms , J. Aschoff, ed., págs. 239-268, University of California Press, Nueva York.
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