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ILUMINACIÓN ARTIFICIAL Y SALUD. ¿QUÉ ES EL CICLO CIRCADIANO?

Escuela de Arquitectura22 febrero, 20240 Comment51.1k

Nos hace llegar nuestra amiga Sara Coscollar el siguiente artículo.

No te lo pierdas pues si te interesa el tema de la luz y la salud, no tiene desperdicio.

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Al principio, estaban la luz y la oscuridad, alternas por un ritmo naturalmente equilibrado, perfecto e inalterable. Así fue durante millones de años, donde la vida de todos los seres se desarrollaba siguiendo los patrones de la iluminación natural. Pero en la prehistoria, el ser humano fue capaz de utilizar su inteligencia para dominar el fuego. Lo utilizó para obtener calor, cocer alimentos y no tardó mucho en utilizarlo para la iluminación de sus cavernas, siendo la llama la primera forma de iluminación artificial utilizada por el hombre, se calcula que hace alrededor de unos 500.000 años.

A partir de este momento la evolución del uso de la luz artificial ha sido imparable, datando el primer candil aproximadamente de hace unos 50.000 años. Este hecho fue el detonante de la alteración de la percepción y actividad de la noche y por tanto de nuestros bioritmos.

Hoy en día, la vida tal y como la conocemos, no sería posible sin la iluminación artificial. Su invención revolucionó la sociedad, atrajo a la gente hacia espacios interiores y aumentó el tiempo de la jornada laboral y del ocio más allá de la puesta del sol.

En un periodo de tiempo relativamente corto, tan sólo unos 150 años, la luz artificial nos ha desvinculado de nuestros ciclos naturales, asociados directamente a la luz natural.

Hoy en día aún se conoce poco sobre los efectos físicos de este nuevo comportamiento, pero cada vez se está más cerca de demostrar que una excesiva exposición a la iluminación artificial tras el ocaso está relacionada con alteraciones de la calidad del sueño, de la concentración, del comportamiento y de mutaciones del genoma.

La necesidad de contar hoy en día de una iluminación artificial en horarios tanto diurnos como nocturnos es innegable, pero ¿y si fuese posible adaptarla a nuestras necesidades biológicas?

«La luz puede hacer mucho más aparte de facilitar la visión, puede mejorar la actuación cognitiva, estimular a las personas, incrementar el estado de alerta o el de relajación. Estos efectos no visuales son producidos por cambios en la intensidad o de la temperatura de color de la luz; precisamente el tipo de cambios de los cuales carece la luz moderna en algunas ocasiones (A. Steinbusch, 2017)”, dice Annette Steinbusch, presidenta del grupo Human Centric Lighting en LightingEurope. “Durante muchos años, no ha habido tecnología preparada para que el mercado pudiese dar apoyo al existente conocimiento y comprensión sobre cómo la luz afecta al ser humano. Una situación que está cambiando. (A. Steinbusch, 2017)”

Fig. 1 – Ramas del control de iluminación

(A., 2015)

“Hoy en día existen más formas de controlar la iluminación que nunca antes, (A. Steinbusch, 2017)” dice Steinbusch, “con las tecnologías LED y las aplicaciones, es posible ajustar la iluminación, variar la intensidad, cambiar la dirección, ajustar el color, y la lista continúa (A. Steinbusch, 2017)”. En otras palabras: La luz LED puede imitar de una manera muy fidedigna a la luz solar y proveer a nuestros espacios habitacionales de modelos de iluminación más próximos a la luz natural, adaptando la iluminación artificial a nuestras necesidades biológicas particulares.

El término HCL ‘Human Centric Lighting’ se usa en toda Europa, y «es el resultado de un proceso para encontrar un título que comprendiese salud, bienestar y perspectiva de rendimiento de la luz, a la vez que para introducir beneficios visuales, biológicos y emocionales. (A. Steinbusch, 2017)» explica Steinbusch.

En términos de salud, por ejemplo, equipos de investigación han demostrado que proporcionar un tipo de iluminación parecida a la luz natural puede jugar un papel importante en las recuperaciones hospitalarias, restablecer patrones de sueño, mejorar hábitos alimenticios, etc. Así mismo en las aulas, mejorando la concentración y el grado de actividad. En otros ámbitos, como el del deporte de élite, también ha sido probado, particularmente en aquellos atletas que entrenan durante los meses de invierno, o en profesionales de todo tipo que viajan con regularidad y sufren jet-lag, reduciendo sus tiempos de recuperación y adaptación, entre otros, simulando a través de la iluminación de cabina el ciclo natural del sol para mejorar la adaptación al cambio de horario.

La alteración en el orden de estos ritmos naturales de luz y oscuridad tiene efectos negativos que se manifiestan a corto plazo, no sólo el propio de la alteración del ciclo sueño-vigilia, sino que desencadena una reacción de desajustes biológicos como consecuencia de ello, tales como desórdenes del genoma, hormonales, cardiovasculares, psiquiátricos y digestivos, y por lo tanto, colabora en problemas de salud tales como la obesidad, la diabetes, la depresión, el trastorno bipolar, el trastorno afectivo estacional, de la temperatura corporal y de otras funciones importantes del cuerpo y que está demostrado que guardan relación directa con funcionamientos irregulares de los ritmos circadianos.

Los ritmos circadianos (del latín circa, que significa ‘alrededor de’ y dies, que significa ‘día’) son oscilaciones de las variables biológicas en intervalos regulares de tiempo, que siguen un ciclo diario, y que responden, principalmente, a la luz y la oscuridad. La mayoría de los seres vivos, incluidos los animales, las plantas y muchos microorganismos, muestran algún tipo de variación rítmica fisiológica asociado a un cambio ambiental rítmico. Hay factores naturales en el cuerpo que producen ritmos circadianos; sin embargo, las señales del ambiente también los pueden afectar. La principal señal que influye en los ritmos circadianos es la luz del día, la cual puede activar y desactivar los genes que controlan la estructura molecular de los relojes biológicos. El cambio de los ciclos de luz-oscuridad puede acelerar, desacelerar o reiniciar los relojes biológicos, así como los ritmos circadianos.

Fig. 2 – Ciclo circadiano. Niveles melatonina y cortisol

(A., 2015)

Durante miles de años de evolución, ante la ausencia de luz artificial los seres vivos se han adaptado al ciclo solar, siguiendo los ritmos de día y noche, en base a los cuales nuestro cuerpo ha aprendido a regularse. Esos ritmos son los que hacen que, cuando la noche se acerca, comiencen a aumentar los niveles de melatonina, una hormona que nos relaja y disminuye las funciones vitales, que nos prepara para el sueño. Son también esos ritmos los que, un par de horas antes de que despertemos producen un gran pico de cortisol, la llamada hormona del estrés, que nos prepara para el día subiendo la tensión arterial, liberando azúcar en la sangre y aumentando nuestro nivel de alerta ante el día que se avecina. El hecho de que durante las horas nocturnas ascienda la temperatura corporal, se segreguen ciertas hormonas que durante las horas diurnas no se segregan, y aparezcan otra cantidad de fenómenos, unos conocidos y otros todavía en fase de investigación, hace concluir que el ser humano ha adaptado su organismo a estos dos ciclos reaccionando de una forma diferenciada a cada uno de ellos.

Fig. 3 – Evolución diaria marcadores ciclo circadiano

(Bommel & Ir. G.J. van den Beld, 2004)

Si analizamos cómo han evolucionado los ecosistemas a lo largo de la historia y, dentro de ellos, los seres humanos, la luz artificial representa en proporción un período muy corto con respecto a toda la historia de la evolución.

Actualmente, la evolución tecnológica y social ha provocado un cambio sustancial en el comportamiento del ser humano, ante las que todavía no ha adaptado su organismo, lo que desencadena que éste reaccione activando señales y mecanismos de defensa.

Hoy en día es habitual pasar un día entero bajo el mismo tipo de iluminación; en una oficina, hospital, centro comercial, colegios, tiendas, los cuales incluso en ocasiones están únicamente iluminados con luz artificial, impidiendo la llegada a nuestra piel de luz natural a lo largo de toda la jornada.

Por otro lado, la luz natural va variando a lo largo de todo el día, en cantidad y en cualidad, desde una luz rojiza a primera hora de la mañana o a la puesta de sol, pasando por la luz blanca del mediodía, o la luz fría de un día nublado. Ajenos a ello, la mayoría de los espacios iluminados artificialmente no tienen en cuenta este aspecto, sino que proporcionan un nivel de iluminación constante en cantidad y cualidad a lo largo de toda la jornada.

La clave para encontrar un equilibro está en atender estas necesidades biológicas al mismo tiempo que se satisfagan las necesidades visuales requeridas para cada tipo de tarea y grupo de edad.

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Fig. 4 – Relación entre el rendimiento visual relativo y el nivel de iluminación.

Azul: Jóvenes. Rojo: Adultos.

(Ir.W.J.M. van Bommel, 2004)

El objetivo pues pasa por perseguir una solución tecnológica mediante sistemas de control avanzado, que permiten obtener los beneficios de la luz natural simulando en un espacio interior el ciclo diario natural de la luz a través de una variación continua de la potencia y de la temperatura de color de las luminarias de acuerdo a las condiciones exteriores concretas según la hora del día y la estación del año. Además, necesariamente debe tener en cuenta las actividades a desarrollar en cada local por parte de las personas que lo habitan, adaptando la potencia y la temperatura de color de la luz artificial según las funciones a realizar. Todo ello aportando la iluminación más adecuada en cada momento, con el objetivo final de mejorar el estado de ánimo y la salud de las personas.

Y no sólo eso, pues también mejora no solo las capacidades visuales, sino también las cognitivas y psico-fisiológicas, que contribuyen a un más alto rendimiento del trabajo, a menos errores, a una mayor seguridad y a un menor absentismo laboral. Está demostrado que incrementar la luminancia de 300 a 500 lux mejora la productividad general en un 8%.

A pesar de que la tecnología LED tiene todas las herramientas para aportar todo lo que una iluminación artificial necesita para aproximarse a la iluminación natural, debemos también mencionar la parte negativa de la tecnología LED, que es la afección de la parte del espectro azul. Actualmente la concienciación sobre sus efectos nocivos sobre la salud está llevando a los fabricantes a mejorar la calidad de su LED en este aspecto, reduciendo el pico de luz azul, gracias a la investigación de, entre otros, el Premio Novel de física de 2014, Shuji Nakamura.

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Fig. 5 – Espectro de luz de día frente a luz LED

(Konica Minolta, s.f.)

El cuerpo interpreta la luz de acuerdo a su temperatura de color (K), la mayor parte del día la luz natural contiene espectro azul, lo que para el cuerpo significa que es de día. Las luces azules actuales, presentes en luminarias, pantallas y dispositivos móviles, hacen que el organismo tenga la misma sensación de mantenerse despierto, aunque sea de noche. Es por ello que no es posible combatir este desequilibro únicamente con la iluminación artificial, sino que todos los colectivos que se sirven de la tecnología LED deben responsabilizarse de mejorar esta cuestión.

Según un estudio realizado por profesionales del ámbito de la medicina y la neurología de la universidad Northwestern (Ivy N. Cheung, y otros, 2016), de Chicago, las personas que tuvieron la mayor parte de su exposición incluso a luz moderadamente brillante durante la mañana tenían índices de masa corporal (IMC) más bajos que aquellos que se expusieron a la luz azul a partir de la tarde.

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Fig. 6 – Temperaturas de color. Grados Kelvin (K)

(Decoled Valencia, 2018)

Pero todo esto no es aplicable únicamente al ser humano. El cuidado de la iluminación exterior es tan importante como la interior. Se ha demostrado que la contaminación lumínica afecta a la flora y a la fauna, ya que una exposición prolongada a la luz artificial impide que muchos árboles se ajusten a las variaciones estacionales. Esto a su vez tiene implicaciones para la flora y la fauna que dependen de los árboles para su hábitat natural. Las investigaciones sobre insectos, tortugas, aves, peces, reptiles y otras especies demuestran que la contaminación lumínica puede alterar los comportamientos, las áreas de caza y recolección y los ciclos de reproducción, no sólo en los centros urbanos sino también en las áreas rurales.

Según la intervención realizada por A. Douglas Leonard en 2015 en el encuentro nacional de arquitectura hospitalaria de la Sociedad Colombiana de Arquitectos (A., 2015), un estudio realizado en el Dyson Centre for Care del Royal United Hospital en la ciudad de Bath, en Reino Unido, reflejaba los siguientes datos:

Fig. 7 – Relación de la iluminación con las recuperaciones hospitalarias.

(A., 2015)

Küller and Wetterberg en su estudio “Melatonin, cortisol, EEG, ECG and subjective comfort in healthy humans: impact of two fluorescent lamp types at two light intensities (Wetterberg, 1993)” compararon la diferencia entre iluminar una oficina con un nivel de iluminación de 1700 lux, frente a 450 lux. El resultado que obtuvieron fue que el mayor nivel de iluminación causaba en los individuos un mayor nivel de alerta, así como una mejor vigilia y estado de ánimo.

Fig. 8 – Actividad delta de trabajadores de oficina sometidos a diferentes intensidades de iluminación.

Fig. 9 – Nivel de excitación según los niveles de iluminación en función de las horas de trabajo transcurridas tras la medianoche.

(Ir.W.J.M. van Bommel, 2004)

Kerkhof, G.A., en su estudio “Licht en prestatie (Kerkhof, 1999)” reveló que los niveles de estrés y de malestar que sufrían las personas que trabajan en interiores únicamente con luz artificial son mayores comparados con los de otro grupo que utiliza luz artificial y luz natural combinadas. Como se refleja en la figura, en enero (cuando la penetración de la luz natural no es suficiente como para contribuir al nivel de iluminación) existe poca diferencia entre los resultados de los dos grupos. Pero en mayo, cuando ya existe una contribución real de la luz natural, el grupo que dispone de esta luz trasmite menos quejas por estrés.

Fig. 10 – Comparativa del nivel de quejas entre dos grupos según la relación de luz natural y artificial que disponen en su puesto de trabajo.

(Ir.W.J.M. van Bommel, 2004)

La tecnología ya está preparada para dar respuesta a estas necesidades. El reto actual consiste en dar el necesario apoyo a la investigación científica para que sea capaz de dar soporte formal a esta idea, de tal manera que el mensaje sea contrastado, claro y conciso, y sea capaz de calar en la conciencia de la sociedad para que finalmente los diseños futuros del ámbito de la iluminación y resto de tecnologías LED se pongan al servicio de la salud de todos los seres vivos.

Autora: Sara Coscollar

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