Tres tipos de células ayudan al cerebro a distinguir el día de la noche

Investigadores del Instituto Salk, en Estados Unidos, han descubierto informan tres tipos de células en el ojo que detectan la luz y alinean el ritmo circadiano del cerebro con la luz ambiental. El estudio, publicado en ‘Science’, marca la primera evaluación directa en humanos de las respuestas de luz de estas células, llamadas células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles (ipRGC) – , y las implicaciones para la salud son sustanciales.

La luz brillante por la noche interrumpe los ciclos normales día-noche del cuerpo, llamados ritmos circadianos, y puede provocar insomnio. De hecho, los ritmos circadianos juegan un papel importante en la salud.

Los ciclos interrumpidos de día y noche incluso se han relacionado con una mayor incidencia de enfermedades como cáncer, enfermedades cardíacas, obesidad, trastornos depresivos y diabetes tipo 2 en personas que trabajan en turnos nocturnos. Por lo tanto, comprender cómo los ojos humanos perciben la luz podría conducir a luces “inteligentes” que pueden prevenir la depresión, fomentar el sueño por la noche y mantener ritmos circadianos saludables.

“Nos hemos convertido principalmente en una especie de interior, y estamos alejados del ciclo natural de la luz del día durante el día y de la oscuridad casi completa de la noche –explica el profesor de Salk Satchidananda Panda, autor principal del artículo–. Comprender cómo los ipRGC responden a la calidad, cantidad, duración y secuencia de luz nos ayudará a diseñar una mejor iluminación para las UCI, centros de cuidado neonatal, escuelas, fábricas, oficinas, hospitales, hogares de ancianos e incluso la estación espacial”.

Esta nueva comprensión de los ipRGC también puede impulsar futuras investigaciones sobre el desarrollo de iluminación terapéutica que pueda tratar la depresión, el insomnio, el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH), el dolor de la migraña e incluso problemas de sueño entre pacientes con enfermedad de Alzheimer.

“También abrirá una serie de vías para probar nuevos medicamentos o trabajar en enfermedades particulares que son específicas de los humanos”, avanza Ludovic Mure, investigador postdoctoral en el laboratorio de Panda y primer autor del estudio.

Si bien las ipRGC se habían identificado antes en las retinas de ratones, estas células nunca se habían informado en humanos. Para el nuevo estudio, el equipo de Salk utilizó un nuevo método desarrollado por los coautores del estudio Anne Hanneken del Instituto de Investigación Scripps y Frans Vinberg del Centro de Ojos John A. Moran de la Universidad de Utah para mantener las muestras de retina sanas y funcionales después de la muerte de los donantes.

Luego, los investigadores colocaron estas muestras en una rejilla de electrodos para estudiar cómo reaccionaron a la luz. Descubrieron que un pequeño grupo de células comenzó a disparar después de solo un pulso de luz de 30 segundos. Después de apagar la luz, algunas de estas células tardaron varios segundos en dejar de disparar.

Los investigadores probaron varios colores de luz y descubrieron que estas células “intrínsecamente fotosensibles” eran más sensibles a la luz azul, el tipo utilizado en las populares luces LED de color blanco frío y en muchos de nuestros dispositivos, como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles.

Los experimentos de seguimiento revelaron tres tipos distintos de ipRGC. El tipo 1 respondió a la luz relativamente rápido, pero tardó mucho en apagarse. El tipo 2 tardó más en encenderse y también muy largo en apagarse.

El tipo 3 respondió solo cuando una luz era muy brillante, pero se encendieron más rápido y luego se apagaron tan pronto como la luz se fue. Comprender cómo funciona cada tipo de ipRGC puede permitir a los investigadores diseñar mejor la iluminación o incluso la terapéutica que puede activar o desactivar la actividad celular.

El nuevo estudio en realidad ayuda a explicar un fenómeno reportado en estudios anteriores de algunas personas ciegas. Estas personas, a pesar de no poder ver, aún pueden alinear su ciclo de sueño-vigilia y sus ritmos circadianos con un ciclo de día y noche. Por lo tanto, deben estar sintiendo la luz de alguna manera.

Ahora parece que los ipRGC son las células responsables de enviar esa señal de luz al cerebro, incluso en personas que carecen de las células de bastón y cono necesarias para transmitir una imagen al cerebro. Y también parece que, en personas con bastones y conos funcionales, los ipRGC realmente trabajan estrechamente con estas otras células visuales.

El nuevo estudio sugiere que los ipRGC pueden combinar su propia luz de manera sensible con la luz detectada por los bastones y conos para agregar información de brillo y contraste a lo que vemos.

“Esto agrega otra dimensión al diseño de mejores televisores, monitores de computadora y pantallas de teléfonos inteligentes en los que cambiar la proporción de luz azul puede engañar al cerebro para que vea una imagen brillante o tenue”, señala Panda.

Panda avanza que el siguiente paso en esta investigación será estudiar la producción neta de estas células bajo diferentes colores de luz, intensidad y duración, por ejemplo, comparando cómo reaccionan a pulsos cortos de luz versus una duración más larga de unos pocos minutos.

El equipo también está interesado en cómo reaccionan las células a las secuencias de luz, como una luz azul que se vuelve naranja o viceversa, que imitaría parte de la variedad de luz que encontramos en la naturaleza al amanecer y al anochecer.

“La repetición de estos experimentos en preparaciones de retina de donantes de varias edades también nos ayudará a comprender si las personas jóvenes y mayores difieren en su función ipRGC, o en qué medida, lo que puede ayudar a diseñar la luz interior para una mejor sincronización día-noche en general y tal vez incluso tales aplicaciones como mejora del estado de ánimo entre las personas mayores y los pacientes con demencia”, concluye.

Fuente: infosalus.com

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