Un avance científico reciente logró descifrar, a través de las matemáticas, los cambios en los patrones de sueño durante toda la vida. El estudio, publicado en npj Biological Timing and Sleep y difundido por Muy Interesante, presenta un modelo capaz de anticipar cómo y por qué varían nuestros horarios de descanso, integrando factores biológicos, el ritmo circadiano y la influencia de la luz artificial.
La investigación convierte el sueño en un fenómeno cuantificable y adaptable, abriendo la puerta a estrategias personalizadas para la mejora del descanso y el abordaje de trastornos ligados al ritmo circadiano.
Modelo: interacción homeostática, circadiana y lumínica
El modelo, desarrollado por Anne C. Skeldon y Derk-Jan Dijk de la Universidad de Surrey (Reino Unido), amplía el modelo clásico de dos procesos de Alexander Borbély, proponiendo una integración entre la presión homeostática (acumulación de necesidad de dormir) y el ritmo circadiano (regulación biológica con un ciclo cercano a 24 horas, guiado por la luz). Cuando ambos procesos están alineados, el sueño se inicia fácilmente; si hay desajuste, aparecen insomnio o jet lag.
La principal novedad del estudio es la inclusión de la luz como tercer eje fundamental. La versión extendida, denominada HCL (homeostasis-circadiano-luz), revela que la luz artificial por la noche puede retrasar el inicio del sueño, mientras que una exposición controlada permite reajustar el ritmo interno y tratar trastornos como el desfase horario o el insomnio. Esta integración permite crear recomendaciones adaptadas a estilos de vida, horarios laborales, escolares y tratamientos para condiciones como la esquizofrenia o el Alzheimer, lo que supone la personalización de estrategias de sueño.
Cambios en el patrón de sueño y edad
El modelo también ofrece una visión sobre cómo evolucionan los patrones de sueño con la edad. Durante la infancia predomina el sueño polifásico (varias siestas diarias). Con el crecimiento, el descanso se concentra en la noche, un fenómeno explicado por variaciones en la presión homeostática más que por el reloj biológico.
El estudio emplea la escalera del diablo, una estructura matemática que describe transiciones entre diferentes patrones de sueño a medida que el niño crece. Además, explica que en la vejez el sueño suele fragmentarse o adelantarse, fenómeno atribuido a cambios en la sensibilidad a la luz y a una menor fortaleza del ritmo circadiano.
Matemáticas aplicadas: dinámica, saltos y umbrales
El estudio introduce la escalera del diablo y la estructura histérica (histéresis) como herramientas matemáticas para describir la dinámica del sueño. La primera ilustra cómo los patrones de sueño cambian de manera abrupta pero ordenada, mientras que la segunda, similar a un interruptor, representa la transición entre vigilia y sueño.
Según los autores, las neuronas responsables de ambos estados se inhiben, produciéndose el cambio solo cuando la combinación de presiones homeostática y circadiana supera un cierto umbral. Por ello, la persona puede permanecer despierta aunque sienta sueño si el contexto lumínico o biológico lo permite.
Derk-Jan Dijk, coautor y director del Centro de Investigación del Sueño de Surrey, destacó la relevancia del enfoque: “Este trabajo muestra cómo las matemáticas pueden aportar claridad a algo tan complejo y personal como el sueño”. Agregó: “Con los datos y modelos adecuados, podemos dar consejos más personalizados y desarrollar nuevas intervenciones para mejorar los patrones de sueño de quienes ven afectado su descanso por las rutinas modernas, el envejecimiento o problemas de salud”.
Proyección: tecnología y terapias personalizadas
Las aplicaciones del modelo matemático son diversas. Van desde el desarrollo de aplicaciones móviles que regulan la luz ambiental para ajustar el ritmo circadiano, hasta terapias individualizadas que permiten precisar la cantidad de sueño, y el momento exacto y la razón de cada ajuste. Según Muy Interesante, esta comprensión matemática del sueño puede transformar los enfoques modernos sobre el descanso, propiciando intervenciones precisas y adaptadas a cada persona.
En suma, la ciencia confirma que el sueño es un proceso biológico, y un fenómeno regido por ecuaciones precisas, expuesto a leyes que las matemáticas ayudan a revelar para beneficio de la salud y el bienestar.
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