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¿Cómo las plantas 'dicen la hora' de los ritmos circadianos basándose en un ciclo de ~ 24?

¿Cómo las plantas 'dicen la hora' de los ritmos circadianos basándose en un ciclo de ~ 24?



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He leído que muchas plantas tienen algún tipo de ritmo circadiano en el que realizan una determinada acción en un ciclo de aproximadamente 24 horas, como la planta de mimosa abriendo y cerrando sus hojas. Obviamente, esto se hace para sincronizarse con el sol, pero muchas de estas plantas continúan realizando estas acciones incluso cuando se las deja en constante oscuridad o luz. De ello se deduce que esto es el resultado de algún tipo de vía bioquímica, pero cualquier "reloj" interno que se utilice también es independiente de la temperatura.

¿Cómo pueden estas plantas realizar ciertas acciones cada 24 horas a diferentes temperaturas cuando las reacciones químicas que utilizan la mayoría de las vías bioquímicas dependen de la temperatura?

Parecería que la duración del ciclo debería variar ampliamente según la temperatura, ya que afecta las reacciones implicadas, pero en cambio se mantiene en una duración muy constante muy cercana a las 24 horas. ¿Cómo puede ser esto?

(Esto está en mi libro de texto, pero desafortunadamente el libro no cita ningún estudio. Le agradecería mucho si alguien pudiera ayudarme a encontrar uno para vincularlo para que pueda mejorar la pregunta. :)


La respuesta corta es que se debe a que las cadenas de reacción que dispensan tiempo y las enzimas que realizan esas reacciones han evolucionado para anular el impacto de los factores ambientales.

La verdadera respuesta es que los relojes de la planta pierden gradualmente la sincronización con el ciclo de 24 horas cuando se colocan en condiciones de iluminación estables y se mueven a una frecuencia característica menos aleatoria de su reloj molecular, que es muy probable que dependa del entorno (aún así, obviamente, está cerca de las 24 horas). ) - la triste verdad es que todos los relojes deben sincronizarse para funcionar correctamente.


Biología vegetal en la cuarta dimensión 1

La naturaleza del tiempo ha sido durante mucho tiempo una obsesión para filósofos, científicos y profanos. Este interés casi universal en el tiempo se resume en el hecho de que la cita & # x0201cEl tiempo es la naturaleza & # x02019s forma de evitar que todo suceda a la vez & # x0201d se ha atribuido tanto a Woody Allen como a Albert Einstein. Aunque algunos argumentan que el tiempo es una ilusión, el trabajo en curso ha revelado que la mayoría de los organismos poseen un oscilador interno, el reloj circadiano, que tiene una influencia generalizada en el crecimiento, el desarrollo y las respuestas al medio ambiente. Los estudios de los ritmos circadianos en las plantas revelan que debido a que no todo sucede a la vez, las plantas han desarrollado mecanismos sofisticados para dividir los procesos fisiológicos de modo que ocurran en los momentos más ventajosos, tanto a escala estacional como diaria.


Resumen de datos básicos del Dr. R

Exposición a la luz

  • La luz azul es rica en luz diurna
    • Los seres humanos tenemos lo que se llama melanopsina, que detecta la luz azul y ayuda a establecer nuestro ritmo circadiano.

    Cómo dormir mejor

    ¿Qué es comer con restricción de tiempo?

    • Comer todas las comidas dentro de un período de tiempo específico cada día, lo que le da a su cuerpo la oportunidad de descansar durante la noche, regenerarse y sanar.
    • También conocido como ayuno intermitente

    Definición de ayuno intermitente

    • La ventana de alimentación de 8 a 10 horas (16 a 14 horas de ayuno) es factible para la mayoría de las personas
    • Trate de no comer 2-3 horas antes de acostarse
      • Durante este tiempo, la melatonina comienza a aumentar, lo que puede ralentizar la función del páncreas, por lo que el páncreas no produce suficiente insulina.
      • Cenar demasiado tarde estresa nuestro estómago, intestinos, etc.
      • Mejor cenar temprano

      Beneficios del ayuno intermitente (IF)

      • IF tiene una serie de beneficios en el tratamiento de enfermedades crónicas como diabetes, obesidad, problemas digestivos, enfermedades cardíacas, salud mental, etc.
      • Las personas tienden a reducir inadvertidamente su consumo de alcohol y azúcar.
      • Optimiza la digestión

      ¿Cuándo ves los resultados?

      • 3 meses es un buen período de tiempo
        • 1ra semana - es difícil
        • 2da semana: la mayoría experimenta mejoras en el sueño
        • 6-10 semanas: muchos experimentan cierta pérdida de peso, mejoría en el azúcar en sangre y la presión arterial

        ¿Cuándo hacer ejercicio?

        • Hacer ejercicio por la noche ha demostrado ser más beneficioso en general, especialmente para los atletas profesionales y las personas con diabetes.
          • Haga ejercicio por la noche para controlar mejor el azúcar en sangre

          Donde aprender mas

          En este episodio

          Introducción al episodio … 00:00:40
          Exposición a la luz y salud … 00:02:55
          Alimentación con tiempo limitado y por qué es importante … 00:09:22
          Investigación sobre el ayuno intermitente (humano) … 00:13:36
          Ayuno intermitente y reducción de enfermedades … 00:21:29
          Ventana de tiempo de ayuno óptimo … 00:27:51
          Desarrollar un hábito de ayuno intermitente … 00:35:42
          Cuándo esperar resultados … 00:41:44
          El código circadiano … 00:46:42
          Beneficios digestivos del ayuno intermitente … 00:51:07
          Resumen del episodio … 00:53:31

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          Introducción al episodio

          Dr. Michael Ruscio, DC: Hola a todos. Bienvenido a Dr. Ruscio Radio. Este es el Dr. Ruscio. Hoy estoy aquí con Satchin Panda y vamos a hablar sobre la salud circadiana y la alimentación con restricción de tiempo. Dr. Satchin, realmente tengo que elogiar el trabajo que está haciendo.

          Está haciendo un gran servicio a las personas, en términos de aumentar su conciencia de lo perjudicial que puede ser la exposición inadecuada a la luz y también de comer demasiado tarde por la noche. Quiero entrar en algunos de esos detalles. Muchas gracias por venir hoy al programa.

          Dr. Satchin Panda: Gracias, me alegro de estar aquí.

          DrMR: Antes de entrar en el tema, cuéntele a la gente sobre su experiencia. Luego, nos lanzaremos a lo que estoy seguro de que será una conversación fascinante.

          DrSP: Bueno, hice mi doctorado en ritmos circadianos. Eso fue ver cómo las plantas diminutas dicen la hora con sus hojas, cosechan la luz del sol y luego vuelven a dormir.

          Aprendí mucho sobre cómo funciona el reloj circadiano en las plantas. Lo fascinante es que puede usar el mismo principio de cronometraje circadiano en plantas (incluso escoria de estanque), o humanos y ratones. Así que pasé a investigar en ratones y moscas de la fruta durante mi formación postdoctoral.

          Entonces, he estado en el Instituto Salk durante casi 15 años, y mi laboratorio trabaja en el ritmo circadiano, específicamente cómo el cuerpo realiza un seguimiento del tiempo y cómo estos relojes de ritmos circadianos responden a la luz, la oscuridad, la alimentación y el ayuno. Analizamos cómo podemos combinar todo este conocimiento de la investigación científica básica para prevenir, controlar o incluso tratar algunas de las enfermedades crónicas que afectan a millones de personas.

          DrMR: Y hemos hablado varias veces en el pasado en el podcast sobre la exposición a la luz y cómo, específicamente, la exposición a la luz azul por la noche no es buena para la salud. En caso de que alguien en la audiencia aún no haya oído hablar de eso, ¿puede darnos una breve introducción al respecto?


          Cómo su ritmo circadiano le ayuda a dormir

          El sueño que sentimos, también conocido como nuestra deuda de sueño, está determinado por dos factores que operan en dos partes diferentes de su cerebro:

          El primer factor es algo obvio. Cuanto más tiempo permanecemos despiertos, más somnoliento tiende a estar. Pero, ¿alguna vez ha notado que a veces, a pesar de estar despierto durante tanto tiempo, no puede quedarse dormido? ¿O que a veces te sientes demasiado cansado y empiezas a sentirte más alerta de nuevo? Eso es debido a tu ritmo circadiano.

          Si intenta quedarse dormido cuando no ha estado despierto por mucho tiempo o si su ritmo circadiano le dice que debe estar despierto, tendrá dificultades para dormir. Pero si ha estado despierto durante una buena cantidad de tiempo y se encuentra en un punto de su ritmo circadiano en el que su cuerpo está comenzando a relajarse, estará apagado como una luz.

          Por eso, si quieres dormir mejor, es tan importante que satisfagas esos dos factores.


          Métodos utilizados para evaluar los ritmos circadianos en procesos cognitivos en humanos

          Los métodos en este campo son importantes para separar la influencia de los factores homeostáticos y circadianos en la fisiología y el rendimiento. También es importante identificar las variaciones homeostáticas y circadianas en la fisiología y el rendimiento cognitivo sin la influencia de los efectos de enmascaramiento producidos por cambios en el entorno, como la iluminación, la temperatura o la actividad de la persona. Se han utilizado tres métodos principales para estudiar los ritmos circadianos en la fisiología y el rendimiento cognitivo de los seres humanos: registros de la hora del día, un protocolo de rutina constante y un protocolo de desincronización forzada [18].

          Las grabaciones de la hora del día implican registrar la interpretación dos o más veces durante el día, en individuos que viven en su entorno normal. Por lo general, las grabaciones se realizan solo durante las horas del día, cuando la persona está despierta, para no perturbar el sueño. Los pocos registros diurnos obtenidos mediante este tipo de protocolo son insuficientes para medir las oscilaciones circadianas a lo largo de las 24 h del día. Los resultados de estos estudios suelen ser muy variables y muchos estudios obtienen resultados contradictorios. Debido a la alta variabilidad de los resultados obtenidos con este protocolo, se requieren muestras más grandes para obtener diferencias significativas en diferentes momentos del día. Por tanto, los resultados de este tipo de estudios son muy limitados a la hora de intentar sacar conclusiones firmes sobre los ritmos circadianos de los procesos cognitivos [18].

          Un protocolo de rutina constante implica medir las funciones fisiológicas y cognitivas a intervalos regulares (por ejemplo, cada hora), durante al menos 24 h. Las condiciones de enmascaramiento que pueden modificar los ritmos circadianos se mantienen constantes, como la temperatura ambiente, la intensidad de la luz, la actividad motora y el consumo calórico [19]. Los participantes permanecen despiertos y en una posición reclinada, ingieren un pequeño refrigerio a intervalos regulares y mantienen un nivel muy bajo de actividad motora para minimizar los posibles efectos de la ingestión de alimentos y la actividad motora sobre el ritmo circadiano de la temperatura corporal central. Este protocolo es útil para evaluar los cambios homeostáticos y circadianos en el rendimiento cognitivo.

          Un protocolo de desincronización forzada requiere que los participantes ajusten su ciclo de sueño-vigilia a un período que está fuera del rango de sincronización de los ritmos circadianos (por ejemplo, 28 h). En esta condición, la temperatura corporal central continúa oscilando con un período cercano a las 24 h, y las funciones fisiológicas y cognitivas pueden registrarse mientras el individuo está despierto, en diferentes fases del ritmo circadiano de la temperatura corporal central [20]. Este protocolo permite la evaluación de cambios homeostáticos y circadianos en el rendimiento cognitivo [21]. Los dos últimos protocolos, la rutina constante y los protocolos de desincronización forzada, ofrecen controles adecuados para las variables que pueden enmascarar el ritmo circadiano, por lo que el uso de estos protocolos muestra resultados similares sobre los ritmos circadianos en el rendimiento [18]. Ambos protocolos permiten el registro de ritmos circadianos en variables fisiológicas y rendimiento cognitivo a lo largo de las 24 h del día. Los resultados obtenidos con estos dos protocolos muestran ritmos circadianos en fisiología y rendimiento cognitivo en cada individuo registrado, por lo que se pueden obtener resultados significativos incluso con muestras pequeñas. Por estos motivos, esta revisión incluye principalmente resultados que utilizan estos dos protocolos.

          El tipo de tarea también es muy importante para analizar los ritmos circadianos en procesos cognitivos específicos. Para evaluar los ritmos circadianos humanos en los procesos cognitivos, el rendimiento se mide varias veces durante el día, esto puede inducir efectos de aprendizaje o fatiga. Las tareas apropiadas para este tipo de investigación deben producir efectos mínimos o insignificantes sobre el aprendizaje o la fatiga, o las condiciones de medición deben ser adecuadas para minimizar estos efectos. Las tareas muy simples pueden resultar inadecuadas para evaluar procesos cognitivos específicos. Algunas de estas tareas requieren que los participantes solo respondan a estímulos poco frecuentes con largos intervalos entre ellos. Las tareas de ejecución continua, que requieren respuestas frecuentes y continuas, pueden permitir la evaluación de habilidades cognitivas específicas [22]. Por otro lado, las tareas extremadamente complejas pueden incluir múltiples habilidades cognitivas y separar la contribución de procesos cognitivos específicos de la ejecución de la prueba puede resultar muy difícil [23]. Muchas pruebas neuropsicológicas adecuadas para el análisis de procesos cognitivos específicos, no se pueden utilizar repetidamente en intervalos muy cortos, porque la persona puede mejorar el rendimiento a través del aprendizaje. Es importante seleccionar pruebas apropiadas para el estudio de los ritmos circadianos humanos, diseñar tareas que puedan captar con precisión componentes específicos de los procesos cognitivos o idear otros protocolos adecuados para el análisis de estos ritmos. El rendimiento cognitivo puede verse influido por otros factores, como la motivación o la emoción. Generalmente, los factores motivacionales o emocionales se mantienen constantes y en un nivel reducido en estos experimentos. Es posible que estas condiciones puedan inducir efectos de enmascaramiento en condiciones ambientales naturales, afectando así el registro de los ritmos circadianos. Se necesita más investigación para estudiar los posibles efectos de los factores motivacionales o emocionales en los ritmos circadianos: ¿estas condiciones inducen solo efectos de enmascaramiento transitorios? ¿Son estas condiciones capaces de modular la amplitud, período o fase de los ritmos circadianos en los procesos cognitivos?


          UNA BREVE HISTORIA DEL TIEMPO

          Es evidente, incluso para el observador más casual, que la fisiología de las plantas está fuertemente influenciada por el tiempo: por ejemplo, las plantas generalmente fijan carbono durante el día pero son consumidoras de carbono por la noche, y la reproducción de las plantas está fuertemente ligada a las estaciones. Aunque estos cambios en la fisiología están claramente relacionados con cambios en el medio ambiente, también están fuertemente influenciados por el reloj circadiano de la planta. Los estudios que abarcan los últimos 300 años han revelado que muchas características de la fisiología vegetal se ven afectadas por el reloj circadiano (McClung, 2006). Los procesos influenciados por el reloj van desde eventos únicos en la vida, como la germinación y la transición del crecimiento vegetativo al reproductivo, hasta eventos anuales como el inicio de la floración o la latencia invernal, hasta procesos diarios como los movimientos rítmicos de pétalos y hojas. y emisión de fragancia floral. La investigación intensiva en curso sobre los procesos regulados por el reloj está revelando que las plantas son cronometradoras aún más sofisticadas de lo que pensábamos anteriormente, con la mayoría o todos los aspectos de la fisiología vegetal influenciados por el sistema circadiano. La naturaleza molecular del oscilador de la planta ahora se está volviendo clara, y el desarrollo de modelos matemáticos que describen este reloj está generando esperanzas de que algún día seremos capaces de predecir cómo las condiciones ambientales particulares interactuarán con un genotipo dado para dar forma al crecimiento y desarrollo de las plantas en la región. mundo real.


          Ritmo circadiano

          El ritmo circadiano (RC) es un ritmo biológico endógeno con un período de aproximadamente 24 horas. Los CR se generan dentro de un organismo para ajustar todos los aspectos de la fisiología y el comportamiento a las diferentes demandas del mundo de 24 horas. Los CR anticipan los cambios diarios en la luz y la oscuridad, la temperatura, la disponibilidad de alimentos e incluso la depredación y preparan al organismo con anticipación a un mundo cambiante para que esté completamente adaptado. Los CR se encuentran en casi todas las formas de vida del planeta, incluidas las bacterias. En los seres humanos, el ritmo circadiano más obvio es nuestro ciclo de sueño / vigilia.

          Células de relojería

          Los ritmos circadianos (RC) parecen ser una propiedad de casi todas las formas de vida, incluidas la vida unicelular y las bacterias. A nivel molecular, existe un reloj circadiano que impulsa una oscilación interna de casi 24 horas que ajusta el ritmo fisiológico interno al ciclo externo de 24 horas. Sabemos qué hace que esos relojes internos funcionen. Hay varios genes de reloj clave que producen proteínas de reloj. Estos genes y proteínas interactúan para producir un ciclo de retroalimentación molecular que genera una oscilación de casi 24 horas en las proteínas del reloj. Estas proteínas rítmicas le indican a la célula la hora del día y qué hacer cuando. El CR no surge, como habíamos pensado originalmente, de muchas células diferentes que funcionan como una red, sino que es propiedad de una célula individual.

          En las formas de vida multicelulares complejas, a menudo hay un reloj central o "maestro" que coordina todas las demás células del reloj. En los mamíferos, el reloj maestro reside dentro del cerebro y se denomina núcleos supraquiasmáticos (SCN). Recibe información de luz de los ojos para arrastrar las 50.000 neuronas dentro del SCN, y estas luego envían múltiples señales para coordinar el resto del cuerpo. Las células de reloj individuales del SCN utilizan más de 14 genes diferentes y sus productos proteicos para generar un ritmo circadiano.

          Propiedades clave de CR

          Un ritmo circadiano es un tipo especial de ritmo biológico. Un ritmo biológico es un término amplio para cualquier proceso rítmico. Algunos ritmos son generados por relojes, mientras que otros son impulsados ​​por el entorno. Un ritmo generado por un reloj biológico continuará en condiciones constantes de luz y temperatura. Además de los ritmos circadianos de 24 horas, hay relojes que marcan con un período de un año o 360 días y se denominan ritmos circanuales, o relojes de mareas, que se encuentran en organismos que viven en la orilla del mar y que tienen relojes biológicos con un período de aproximadamente 12,8. horas.

          Grabado de De Mairan por Simon Charles Miger

          La primera propiedad que define un ritmo circadiano es que continúa en condiciones constantes de luz u oscuridad. El ritmo oscilará, pero dependiendo de la especie el período puede ser un poco más largo o más corto de 24 horas. En los humanos, el reloj es un poco más largo de 24 horas, mientras que en los ratones es un poco más corto. La segunda propiedad clave es que estos ritmos tienen compensación de temperatura. Esto significa que el ritmo de 24 horas no se acelera ni se ralentiza mucho, incluso cuando la temperatura externa puede cambiar mucho. Esa es una propiedad importante porque si el reloj no tuviera compensación de temperatura, el reloj circadiano sería incapaz de decir la hora. La tercera característica clave es que los CR se pueden bloquear en el día externo de 24 horas. Principalmente la señal es luminosa, aunque existen otras señales, como la temperatura.

          Algunos organismos pueden configurar sus relojes basándose en el comportamiento impulsado por el reloj de otros animales. Por ejemplo, las crías de ratón comienzan a establecer sus ritmos antes y después de nacer utilizando señales hormonales de su madre. En el útero, las señales llegan a la sangre a través de la placenta y después del nacimiento a la leche. Más tarde, cuando se hayan formado las proyecciones del ojo / SCN, pueden utilizar la luz. No estamos realmente seguros de si esto también sucede en los humanos. Los parásitos de la malaria pueden detectar la hora del día a partir de señales en nuestra sangre y esto hace que se muevan a los vasos sanguíneos muy cerca de la piel durante la noche, donde los mosquitos pican y así recogen los parásitos. Luego, el mosquito picará a otra persona e infectará a otra víctima.

          Importancia de la rutina

          La ventaja clave de tener un reloj es que permite a un organismo anticipar cambios predecibles en el medio ambiente y ajustar la fisiología y el comportamiento antes de esas condiciones cambiantes. Por ejemplo, si sabe que el amanecer llegará dentro de tres horas, puede comenzar a aumentar su tasa metabólica, aumentar la temperatura corporal central, aumentar la fuerza muscular, aumentar el flujo sanguíneo y prepararse para la actividad. Todo esto te prepara para estar activo, cuando llegue la mañana, para salir y explotar al máximo el nuevo entorno. Si simplemente esperáramos a que llegara la mañana, perderíamos mucho tiempo adaptándonos al nuevo entorno y no pudiéramos aprovechar plenamente las "nuevas" condiciones. Y de la misma forma, al final del día, cuando empezamos a dormir, la fisiología corporal comienza a reducirse y a decaer, preparando el cerebro y el resto del cuerpo para dormir. Durante el sueño, el cerebro está muy ocupado, estableciendo recuerdos, procesando información para encontrar nuevas soluciones a problemas complejos, instruyendo al resto del cuerpo para que repare los tejidos dañados, reconstruya las vías metabólicas y organice las reservas de energía. Algunas partes del cerebro están más activas durante el sueño que durante la vigilia. Entonces, aunque no nos estamos moviendo, el cerebro está increíblemente activo realizando actividades esenciales necesarias para el día siguiente de actividad. La capacidad de predecir y anticipar, en lugar de simplemente responder, permite a un organismo una enorme ventaja selectiva en la lucha por la existencia.

          Algunos animales y plantas también pueden utilizar un reloj circadiano para detectar las estaciones. Si un organismo puede medir los cambios diarios en la cantidad de oscuridad y luz, y si la duración de la oscuridad aumenta o disminuye, entonces puede determinar la época del año con mucha precisión. El aumento de la duración de la noche en otoño en el hemisferio norte se puede utilizar para indicar a algunos mamíferos que se preparen para la hibernación o, en otros animales, como ciervos y ovejas, puede desencadenar la necesidad de aparearse. El apareamiento en otoño significa que las crías se desarrollarán durante el invierno y llegarán en la primavera, cuando el clima suele ser bueno y hay muchas plantas nuevas de las que alimentarse. Algunos mamíferos también cambian el grosor y el color de su pelaje para prepararse para el invierno. Por ejemplo, los zorros árticos producen un pelaje más grueso y blanco para ayudarlos a sobrevivir y para camuflarse. Los humanos también muestran algo de biología estacional. No es muy obvio en la mayoría de nosotros, pero a menudo se informan cambios en el apetito y aumento de peso y algunas personas muestran comportamientos más depresivos en los meses de invierno. No está claro cómo se impulsan estos cambios. También es probable que en el pasado fuéramos más estacionales que ahora. En parte porque ahora estamos protegidos del mundo exterior al vivir en el interior, y los ritmos estacionales de la tierra ya no están tan definidos.

          Cómo configurar el reloj

          Una gran pregunta ha sido cómo el ojo detecta la luz para el arrastre de los ritmos circadianos. Un descubrimiento reciente de nuestro equipo ha sido que el ojo contiene un conjunto especial de células sensibles a la luz llamadas "células ganglionares de la retina fotosensibles" o pRGC. Estos pRGC son bastante diferentes de los bastones y conos que detectan la luz o construyen una imagen de nuestro mundo. Se forman a partir de las "células ganglionares" cuyas proyecciones salen del ojo y entran al cerebro como el nervio óptico. Aproximadamente el 1-2% de las células ganglionares poseen un fotopigmento sensible a la luz azul llamado "OPN4". Las pRGC detectan el amanecer y el anochecer y luego ajustan el reloj molecular a la hora correcta del día.

          Es importante enfatizar que si no tiene ojos, se pierde todo el arrastre de luz. Algunas personas han afirmado en el pasado que tenemos fotorreceptores en el cerebro e incluso detrás de la rodilla. Pero tales afirmaciones nunca han sido respaldadas por estudios científicos. Sin ojos, la mayoría de nosotros nos levantamos y nos vamos a la cama unos 30 minutos más tarde todos los días, ya que nuestro reloj interno es de aproximadamente 24,5 horas, y no exactamente 24 horas. Hay casos trágicos en los que las personas nacen sin ojos o los han perdido como consecuencia de un accidente. Ahora se está trabajando para proporcionar un "reemplazo farmacológico" de la luz. Básicamente, una píldora que engaña al mecanismo molecular de que ha visto la luz y esto provocará el arrastre.

          Además de no tener ojos, existe otro problema relacionado con la luz: no recibimos suficiente luz en el momento adecuado. La mayor parte del tiempo nos quedamos adentro y la luz no es lo suficientemente fuerte como para poner el reloj. Este es un problema particularmente grave para las personas mayores, ya sea en el hogar y en el interior o en un hogar de ancianos. Sin embargo, cuando los niveles de luz aumentan dentro de los ritmos circadianos estables y se pueden restaurar los patrones de sueño / vigilia, y con el sueño restaurado, la función cerebral de estos individuos mejora. En los seres humanos, también se ha demostrado que comer a la misma hora del día e incluso el ejercicio matutino ayudan a mantener un buen patrón de sueño.

          Ritmos circadianos y sueño

          En el mundo desarrollado y, cada vez más, también en el mundo en desarrollo, la ayuda es muy necesaria para reparar nuestros patrones de sueño en lo que ahora es una sociedad 24 horas al día, 7 días a la semana. Nuestro ritmo de sueño de 24 horas es el ritmo diurno más obvio que exhiben los humanos y muchos otros animales, pero hay más para dormir que el sistema circadiano. El sueño es un estado muy complejo generado por múltiples regiones del cerebro, sistemas de neurotransmisores y hormonas moduladoras. Esta complejidad hace que el sueño sea muy vulnerable a las interrupciones. De hecho, un trabajo reciente ha demostrado que la alteración del ritmo circadiano y del sueño (SCRD) es común en enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas en las que se interrumpen las vías de los neurotransmisores. Por ejemplo, la SCRD se informa en más del 80% de los pacientes con depresión o esquizofrenia. Pero el inconveniente de sentirse somnoliento en momentos inapropiados es solo la punta del iceberg. La SCRD también se asocia con una amplia gama de patologías interconectadas, que incluyen mala vigilancia y memoria, tiempos de reacción mentales y físicos reducidos, motivación reducida, depresión, insomnio, anomalías metabólicas, obesidad, deterioro inmunológico e incluso un mayor riesgo de cáncer. Todos los cuales se informan con frecuencia tanto en enfermedades mentales como en enfermedades neurodegenerativas.

          Los recientes avances en nuestra comprensión de los mecanismos cerebrales que generan y regulan los ritmos circadianos y el sueño, y una creciente apreciación de los amplios problemas de salud asociados con la SCRD, representan una oportunidad verdaderamente notable para promover la comprensión del sueño en la sociedad. El sueño es realmente la mejor medicina y trabajar en el momento equivocado puede ser desastroso, literalmente. Nuestro estado de alerta alcanza su punto más bajo en las primeras horas de la mañana, y no es casualidad que accidentes como Chernobyl y el Exxon Valdez ocurrieran en el turno de noche. Incluso teniendo en cuenta la fatiga y el volumen de tráfico, hay una incidencia desproporcionadamente mucho más alta de accidentes automovilísticos alrededor de las 4:00 am que en otros momentos del día. Y si no podemos ayudar a todos con una mayor conciencia y priorización del sueño, entonces la comprensión de los mecanismos y vías que generan y regulan el sueño está permitiendo el desarrollo de nuevos tratamientos y medicamentos basados ​​en evidencia que transformarán la salud y la calidad de vida. de muchas personas en un amplio espectro de la sociedad y la enfermedad. El impacto potencial de ayudar a las personas a resolver sus problemas de sueño es enorme y está a nuestro alcance. Lo que debe cambiar es que, por el momento, en la mayoría de los grados de medicina de cinco años, el tema del sueño y los ritmos circadianos solo se considera en una o dos conferencias.


          Blog de Howplantswork

          ¿Cómo sabemos que las plantas pueden decir la hora?

          La apertura y el cierre diarios de las flores y el movimiento rítmico de las hojas de algunas plantas sugieren, incluso para el observador casual, que las plantas tienen un reloj interno.

          Para los observadores más cuidadosos, como Carl Linnaeus y Charles Darwin, la evidencia era clara de que las plantas pueden decir la hora.

          Por ejemplo, en 1751 Linneo publicó Philosophia Botanica en el que anotó a qué hora del día se abren y se cierran las flores de varias especies.

          Y también en este libro, Linneo concibió la idea de un reloj floral (& # 8220horologium florae& # 8220) jardín por el cual se podía estimar la hora del día observando qué flores estaban abiertas y cuáles habían cerrado. (Haga clic en la foto del reloj floral a continuación para obtener más información).

          Darwin, asistido por su hijo Francis, estudió el movimiento diurno de las hojas (a veces llamado & # 8220 movimientos de sueño & # 8221, también conocido como nictinastia). En su libro El poder del movimiento en las plantas, Darwin argumentó que las plantas tenían un reloj interno que generaba los ritmos observados, en lugar de estar impresos únicamente por el ciclo diurno.

          Por supuesto, ahora sabemos que estos movimientos de & # 8220sueño & # 8221 en las plantas son manifestaciones del ritmo circadiano, que es evidente en la mayoría de los organismos.

          ¿Qué pone el reloj?

          Piénselo & # 8230¿qué sucede durante el transcurso de un período típico de 24 horas en la Tierra? En términos más simples, alterna entre claro / cálido y oscuro / frío.

          Entonces, lo que establece (arrastra) el reloj biológico de las plantas son principalmente las transiciones de luz / oscuridad, aumentadas o reforzadas por los ciclos diurnos de temperatura. En otras palabras, la luz (amanecer / anochecer) actúa para reiniciar el reloj, pero la temperatura también tiene un efecto, aunque no muy bien definido.

          Resulta que, en la mayoría de las plantas, las hojas juegan un papel central en la detección de la luz que arrastra el reloj biológico. Pero no es la clorofila el pigmento sensible a la luz, sino otros dos pigmentos no fotosintéticos llamados fitocromo y criptocromo. (Mucho más sobre estos dos fotorreceptores en otro momento).

          ¿Cómo funciona el reloj?

          La investigación sobre los mecanismos celulares de los ritmos circadianos (& # 8220 sobre un día & # 8221) en las plantas ha avanzado enormemente nuestra comprensión de cómo funciona el reloj a nivel molecular. (Para una excelente revisión desde una perspectiva histórica, consulte aquí).

          En resumen, el reloj funciona a nivel de celda individual y consta de tres componentes básicos, como se muestra en el diagrama a continuación.

          Resulta que las plantas probablemente tienen tres de esos mecanismos, todos entrelazados en un sistema complejo, que funcionan dentro de las células de las hojas. Como se mencionó anteriormente, el fitocromo y el criptocromo son los fotorreceptores. Estos modifican otras proteínas involucradas en un bucle de retroalimentación de transcripción / traducción que sirve como oscilador central.

          La producción colectiva consiste principalmente en proteínas, y tal vez incluso ARN, que sirven para modificar el metabolismo y el desarrollo de la planta. Estas señales de salida pueden incluso viajar desde las hojas a través del floema a otras partes de la planta.

          Algunas noticias recientes sobre los ritmos circadianos de las plantas

          Las hojas pueden tener tres relojes entrelazados, pero puede que solo haya un reloj raíz, y aparentemente es un esclavo de los relojes de las hojas.

          El ritmo circadiano también aparentemente da como resultado el crecimiento rítmico de las plantas.

          Investigadores de la Universidad de Texas en Austin han demostrado que la modificación del reloj interno puede resultar en plantas más grandes.

          Se ha aprendido mucho sobre los genes del reloj en las plantas y cómo se relacionan con los genes del reloj en los animales.

          Línea de fondo: Durante cientos de años, la gente ha reconocido que las plantas tienen un reloj interno, pero solo recientemente los biólogos moleculares de plantas han descubierto el complejo funcionamiento interno de este reloj.


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          Ritmo circadiano 101

          Si alguna vez ha oído hablar del "ritmo circadiano", lo más probable es que haya sido en el contexto del sueño, en el que juega un papel muy importante.

          Para aquellos de ustedes que no lo conocen, les daré una breve explicación: básicamente, nuestros cuerpos han evolucionado para adaptarse al ciclo de luz / oscuridad, un ciclo que dura aproximadamente 24 horas.

          Debido a esto, se llama ritmo circadiano. (circa dia = aproximadamente un día). Esta adaptación hace que nuestro cuerpo esté activo durante el día y descanse durante la noche.

          Ahora, el ritmo circadiano no es solo para dormir, también hace muchas otras cosas. Le dice a su cuerpo cuándo producir ciertas hormonas, neurotransmisores y otras sustancias en cualquier momento del día, porque no puede hacer todas estas cosas al mismo tiempo.

          Básicamente, es la lista diaria de tareas pendientes de su cuerpo.

          Puede utilizar este reloj para planificar sus actividades diarias (asegúrese de estar cerca de un baño a las 08:30)

          Algunos ejemplos de las influencias del ritmo circadiano:

          • Salud general y riesgo de enfermedad.
          • Hormonas reguladoras de la energía
          • Estrés y hormonas juveniles
          • Hormonas reguladoras del metabolismo y el apetito
          • Ciclos de sueño / vigilia
          • Excitación y estado de alerta

          Para saber qué se supone que debe hacer su cuerpo en un momento determinado del día, necesita saber qué hora es. For this purpose, we have an internal, biological clock.

          But this clock gets out of sync really easy. It constantly adapts to the environment and needs the right signals to be able to tell the time. These signals are also called ‘zeitgebers’ (which is German for ‘time givers’).

          There are many zeitgebers, like movement, temperature and food intake, but the most important one, above all others, is light exposure. When light enters our eyes, it activates a part of our brain called the ‘suprachiasmatic nucleus’ (SCN), which is more or less our central clock.

          Light is basically the signal that tells your brain: ‘Hey, it’s daytime, it’s time to be active and get going and start hunting and gathering and do other stuff to survive.’

          Now, what’s the big problem?

          One issue we have in the modern world is that we sit inside all day, we hardly move anymore, we eat and snack from the break of dawn until late at night, and we have access to heating, so we’re always exposed to room temperature.

          Because of this, it’s very hard for our bodies to figure out what time it is, and what it’s supposed to be doing at any given time of the day. The most noticeable effect is on sleep, which definitely suffers a lot if your circadian clock is out of sync.

          And one night we go to sleep at 10 PM, the other night it’s 1 AM, and so on.

          All of this is very confusing for our body and continually disrupts our internal clocks.

          Not only will you sleep less and find it harder to doze off, the quality of your sleep will be diminished greatly too.

          This by itself is more than enough to lose focus and concentration and productivity, but there are secondary effects as well.

          For example, our bodies are primed to be much more wakeful and focused in the morning, before noon. When we wake up, we get a shot of cortisol which wakes us up and makes us alert and vigilant. In short, we get a huge mental boost.

          But as the day progresses, the hormones that are present in our brain and bloodstream change again, and we become calmer and less wakeful and less mentally focused.

          By the time it’s evening, you should be mellow and relaxed, in other words, completely prepared for a good night’s sleep.

          Unfortunately, because our circadian rhythms are out of sync, we don’t really experience this mental boost and clarity in the morning anymore. We have a hard time getting out of bed. A lot of people need caffeine just to be able to get going and start working.

          We stop noticing any big difference between morning and evening, between night and day. It all feels the same to us.

          Many people accept this as a normal way of life, while in reality, this is completely out of touch with how we should feel and live.

          So, even if you do get your eight hours of sleep every night, that doesn’t automatically mean everything is peachy. If your circadian rhythm is weak and your clocks aren’t working properly, your health, focus and productivity are going to suffer noticeably.

          Obviously, if we want to improve our focus and productivity, we have to make sure to get our circadian rhythm in working order.

          Okay, cool, so how do I do that?

          Well, the solution isn’t that hard. You just have to think like this: what would be the natural way of life, and then figure out ways to mimic that as well as you can.

          Imagine not living in a house or spending your day inside an office building, between four brick or concrete walls, with hardly any light exposure. Instead, imagine spending your day outside, exposed to massive amounts of sunlight.

          Even when it’s cloudy outside, the amount of light that our eyes are exposed to are vastly higher than the amount of light you’d get from a light bulb.

          Whereas inside you might get something of a 100 lux of light exposure (that’s the measurement unit of light), when outside, you can be exposed more than 100,000 lux.

          The differences are vast, and your brain will notice this too.


          The best way to improve your circadian rhythm: lots and lots (and lots) of sunlight in daytime

          So the most important thing you can do is to expose yourself to sunlight as soon as you wake up. Open up your window blinds, drive your bike to work instead of driving your car.

          If that’s too inconvenient, you can also buy a special light box that gives off high amounts of blue light (which is the kind of light that wakes you up) and make sure your eyes are exposed to that in the morning. At noon, you should try to go outside for another short walk so you can get some more light.

          The opposite goes for the evening. In the evening we’re not supposed to get any blue light exposure, which means it’s important to dim the lights and not spend the entire evening in front of the TV or your computer playing video games.

          Gaming at night: not the best thing to do if you want to feel wakeful and focused the next day

          One other thing you should do is make sure your bedroom is completely dark at night. Science has shown that even a tiny bit of light can throw off your circadian rhythm and impact the quality of your sleep.

          It’s also important to get more movement and don’t try to sit on your behind all day. Lots of activity is also an important cue for your body to tell time.

          It might be impossible to walk around all day if you work a desk job, but if you go for a daily walk and do a short workout every day, your circadian rhythm should still be noticeably strengthened.

          Other implications of circadian rhythm…

          As we’ve said, our brain is more wakeful and focused and more energetic in the morning (or at least it should be). That means that you should try to perform your most complex tasks, the ones that require the most brainpower and focus, in the morning. That’s the time of day when your brain is working at its best.

          If you have a lot of routine, less mentally draining tasks (scanning documents, checking e-mail), then try to move those to the afternoon, when your brainpower has diminished.

          In other words, try to do ‘deep work’ in the morning, and perform so called ‘shallow tasks’ later in the day. (here’s an explanation of what the terms ‘deep’ and ‘shallow’ work mean)

          Not only will this allow you to get more done, it will also ensure that you’ll produce work of a much higher quality.

          Now, there are always people who are going to say: ‘Oh, but this famous writer/musician/CEO always did his work in the afternoon, so in reality it doesn’t matter.’ or ‘I feel tired and unfocused in the morning, so this doesn’t apply to me’.

          But if that person had made a habit of working earlier in the morning, and had a strong circadian rhythm, he’d probably be able to produce much better work and do even more.

          And what if you think that you’re different and you’re ‘just not a morning person’? Well, it might be because you have terrible circadian habits.

          Try to get a lot of light exposure during the day and significantly increase your activity level for a while. Mira qué pasa.

          Lots of light + lots of activity = lots of well being and mental focus

          Not only will you experience massively improved sleep, you’re also going to feel much more energetic, mentally focused and have a ton more willpower than you did before. All of which work wonders for being productive and getting things done.

          Besides sleep and mental focus, there are other benefits to optimizing your schedule for your circadian rhythm. For example, people who lift weights in the afternoon are much stronger and have been shown to build much more muscle than those who workout before noon.

          Having a strong circadian rhythm really makes an enormous difference, and that’s why it’s important to plan your daily activities in function of what your body is supposed to be doing.

          Optimize your biology, and you’ll optimize your life

          There are a lot of things you can do to improve your health, your focus and your productivity. Eat healthy, exercise, get ‘enough’ sleep. Quit Netflix and drop your e-mail addiction. (Use FocusMe)

          But above all, one of the most important things you can and should do is try to optimize your circadian rhythm.

          So give it a try: move more, get more light and you’re sure to get more done.


          Watching the Body’s Clock

          Paying attention to your body’s natural cycle of wakefulness can be important. Studies show that our cognitive performance varies predictably according to where we’re at in our circadian rhythms, with regular peaks and dips in our attention spans, memory and executive function. It’s not just mental, either. One study found that Olympic swimmers tend to perform best around 5 p.m.

          Circadian rhythms have an important influence on our health, too. Researchers have found that heart attacks appear slightly more likely in the morning , when our blood pressure and heart rate is elevated. Our immune systems behave differently at night, too. Levels of proinflammatory compounds and white blood cells are more elevated at night , and dip during the day. It’s backed up by evidence that chronic inflammatory diseases and allergies worsen overnight, as our immune systems ramp up.

          The connection between medical conditions and time of day has given rise to the field of chronotherapeutics , based on growing evidence that some medications have more positive effects at some points in our circadian cycles. The field is still young, and more study is needed, but the concept could be a simple way to increase the effectiveness of some drugs.

          Just as sticking close to our circadian rhythms can help boost cognition or physical performance, straying from them can cause harm. It’s obvious that attempting difficult tasks late at night is more difficult for most of us, as our circadian rhythms turn our bodies down for sleep. But prolonged deviations from the normal cycle of sleeping at night and waking during the day can also lead to an increased risk of cardiovascular harm , among other things. Evidence shows that people with mental disorders see their conditions worsen when their circadian rhythms are destabilized. And the correlation goes the other way, too. Those with mental disorders are already more likely to have disrupted circadian rhythms .

          Though straying too far from the ticking of our internal clocks may be bad, there’s some evidence that we can alter our circadian rhythms, if just slightly. In a recent study, Harvard researchers say they were able to adapt subjects’ circadian rhythms to both a 24.65 hour day and a 23.5 hour day. A day on Mars happen to be exactly 24.65 hours, for example, and some researchers are worried that could spell trouble for future colonists whose bodies would gradually fall out of sync with the days and nights. But perhaps our circadian rhythms are more pliable than we think — just enough to keep time on another world.


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