Sincronización luminosa. Conceptos básicos. Primera parte

Resumen

Las fluctuaciones periódicas en diversos parámetros fisiológicos son una propiedad general de la materia viva; cuando estas fluctuaciones ocurren a intervalos regulares se consideran como ritmos biológicos. Los ritmos biológicos son generados por un mecanismo endógeno del organismo. Los ritmos biológicos se presentan en un amplio intervalo en frecuencias de oscilación, desde un ciclo por milisegundo a un ciclo por año. Por otra parte, el ambiente geofísico se caracteriza también por la existencia de ciclos que derivan de movimientos de la tierra y la luna en relación con el sol. Estos ciclos ambientales o geofísicos son los días, las mareas, las fases lunares y las estaciones del año. Cuando la frecuencia de un ritmo biológico se aproxima a la de un ciclo ambiental se le denomina con el prefijo “circa”; por esta razón, a los ritmos biológicos cercanos a las 24 horas se les llama ritmos circadianos. Los ritmos circadianos representan uno de los rasgos adaptativos más ubicuos de los organismos. Así, en los mamíferos representan un importante proceso por medio del cual eventos del medio interno se organizan en una secuencia temporal apropiada que permite una máxima adaptación al medio externo. Esta característica permite al organismo predecir cambios en el ambiente geofísico asociado con el día y la noche, y prepararse para ellos. Para llevar a cabo este papel adaptativo, los ritmos circadianos requieren que el sistema tenga la capacidad de medir el tiempo biológico, es decir, que el ritmo circadiano sea generado endógenamente, y que se pueda ajustar al tiempo geográfico, esto es, que en condiciones ambientales usuales, el periodo del oscilador se ajuste al periodo del ciclo ambiental. El origen endógeno de la ritmicidad biológica se basa en el hecho de que, en condiciones de aislamiento de señales ambientales temporales, la ritmicidad biológica persiste, con una ligera pero significativa variación, en el valor del periodo de la oscilación. Lo anterior indica que el ritmo observado no depende de fenómenos geofísicos cíclicos, sino que el ritmo que se mantiene en condiciones constantes refleja un proceso interno del organismo. Esta capacidad esencial de los organismos para mantener la ritmicidad circadiana, aun en ausencia de señales ambientales periódicas, es conocida como ritmo en oscilación espontánea o en corrimiento libre (free running). Sin embargo, los organismos no se encuentran aislados de señales temporales, sino que mantienen una estrecha relación temporal con las señales ambientales. Por lo anterior la fase y el periodo del ritmo transmitido puede ajustarse a la fase y al periodo de los cambios cíclicos ambientales: proceso llamado sincronización. Se considera que las tres propiedades fundamentales de los ritmos circadianos son la persistencia del ritmo en corrimiento libre, la compensación de temperatura y la sincronización. La palabra sincronización significa «acción de sincronizar» y ésta: «hacer que coincidan en el tiempo dos o más movimientos o fenómenos» (el término inglés entrainment proviene de la palabra francesa entrainer, «acarrear, generar»). En este contexto, la sincronización de un reloj biológico se genera por medio de un tren de estímulos controladores con un periodo determinado, que inducen a que un reloj biológico, con un periodo endógeno diferente de 24 horas, se ajuste al periodo del ciclo ambiental periódico. La sincronización del reloj biológico proporciona al medio interno un estimado del tiempo externo. Este proceso puede ocurrir por una modulación del periodo y/o de la fase del ritmo biológico. Es decir, el periodo endógeno del ritmo biológico se ajusta al periodo del estímulo sincronizador con una relación de fase estable (o ángulo de fase) entre el sincronizador y la oscilación sincronizada.