¿Cómo afecta la temperatura ambiental al sueño y al ritmo circadiano?

Índice

• ¿Por qué afecta la temperatura ambiental al sueño?
• ¿Cómo se regula la temperatura corporal?
• Termorregulación en las diferentes fases del sueño
• ¿Cuál debe ser la temperatura ideal?
• Efectos de la exposición al calor
• Efectos de la exposición al frío
• Temperatura ambiente y ritmo circadiano

¿Por qué afecta la temperatura ambiental al sueño?

El ambiente térmico es un determinante clave del sueño porque la termorregulación está fuertemente ligada al mecanismo que regula el sueño.

La temperatura ambiente excesivamente alta o baja puede afectar el sueño incluso en humanos sanos sin insomnio. Además, la alteración del sueño nocturno afecta no solo a las actividades diurnas, sino que también se relaciona con diversos efectos adversos para la salud, como la obesidad, la calidad de vida e incluso la mortalidad.

Por lo tanto, mantener un ambiente confortable de sueño térmico es importante para el mantenimiento del sueño, así como para las actividades diurnas y el estado de salud.

¿Cómo se regula la temperatura corporal?

Muchos estudios previos en humanos indican que el sueño está fuertemente relacionado con la termorregulación, que está principalmente controlada por el ritmo circadiano y la regulación del sueño.

Los seres humanos tienen un ritmo de sueño-vigilia que se repite en un ciclo de 24 horas. La temperatura corporal central (Tcore), que también circula junto con el ritmo de sueño-vigilia, disminuye durante la fase de sueño nocturno y aumenta durante la fase de vigilia repetidamente en un ritmo circadiano de 24 horas.

El sueño es más probable que ocurra cuando Tcore disminuye, mientras que apenas ocurre durante las fases de aumento. Esta relación entre el ritmo sueño-vigilia y el ritmo circadiano de Tcore es importante para mantener el sueño.

Esta disminución ocurre a causa de la temperatura periférica de la piel (Tsk), que es rica en anastomosis arteriovenosas y juega un papel central en la termorregulación al ajustar el flujo sanguíneo a la piel. El aumento de la Tsk periférica se debe en gran parte a la reducción de la activación del tono vasoconstrictor noradrenérgico, lo que permite una mayor afluencia de sangre caliente desde el núcleo, lo que facilita la pérdida de calor al medio ambiente a través de la superficie de la piel. La vasodilatación selectiva de las regiones distales de la piel promueve el rápido inicio del sueño y está fuertemente asociada con la secreción de melatonina. De hecho, se ha demostrado que el calentamiento Tsk del pie reduce la latencia del inicio del sueño, lo que indica que el inicio normal del sueño se logra mediante una mayor pérdida de calor periférico y/o una disminución de Tcore. (Probablemente por eso, cuando no podemos dormir, sacamos el pie de la cama para que esté más fresquito).

La disminución de Tcore en el período de inicio del sueño también está fuertemente asociada con la actividad autónoma cardíaca. Se ha sugerido que los cambios en el sistema nervioso autónomo cardíaco preceden al inicio del sueño, que está fuertemente asociado con cambios en la temperatura corporal.

Después del inicio del sueño, Tcore disminuye gradualmente aún más, mientras que Tsk distal y proximal permanecen altos. Por lo tanto, es importante mantener Tsk en un rango fisiológico para el mantenimiento del sueño.

Asimismo, el cuello, los hombros y las extremidades superiores tienen una mayor sensibilidad que las extremidades inferiores y el tronco a los cambios de temperatura. En la exposición al calor, la posición lateral del cuerpo aumenta en comparación con la posición supina, posiblemente porque esta posición puede disminuir el área de contacto entre el cuerpo y el colchón. Teniendo en cuenta que las personas que duermen mal pasan más tiempo boca arriba con la cabeza erguida, las posiciones para dormir pueden estar relacionadas con la calidad del sueño.

Termorregulación en las diferentes fases del sueño

Otro aspecto importante a considerar es que la respuesta termorreguladora durante el sueño difiere según las etapas del sueño. En estudios con animales, el sistema termorregulador se anula durante el sueño de movimientos oculares rápidos (REM) debido a una pérdida de termosensibilidad en la mayoría de las neuronas preópticas hipotalámicas. En los seres humanos, la termosensibilidad durante la fase REM no está completamente deprimida; sin embargo, la sensibilidad a la estimulación fría o caliente se reduce en REM en comparación con no REM y vigilia.

Además, la tasa de sudoración aumenta durante el sueño de ondas lentas en comparación con otras etapas del sueño, mientras que el inicio retardado de la sudoración y una tasa de sudoración disminuida disminuyen la disipación de calor por evaporación y reducen la tolerancia al calor durante REM. Curiosamente, la disminución de la tasa de sudoración durante la fase REM se observa antes del inicio de la fase REM.

Los cambios en la sensibilidad de la respuesta al sudor dependiendo de las etapas del sueño se consideran un efecto de impulso central, ya que no se han observado cambios periféricos en los niveles de las glándulas sudoríparas. En la exposición al frío, sin embargo, los escalofríos durante el sueño se limitan a las etapas 1 y 2 y no se observan en sueño de ondas lentas y REM, mientras que la Tsk de las extremidades disminuye durante REM en comparación con las condiciones de control.

Estos resultados indican que REM y termorregulación son mutuamente excluyentes y explican en parte la disminución de REM observada durante la exposición al calor o al frío, teniendo en cuenta que REM es más sensible a la temperatura ambiente que otras etapas del sueño.

¿Cuál debe ser la temperatura ideal?

La temperatura y la humedad del microclima entre los seres humanos y las colchas (clima de la cama) también juegan un papel crucial en la creación de una temperatura climática cálida para mejorar el sueño.

La temperatura y la humedad relativa del clima de la cama generalmente se mantienen alrededor de 32 a 34 ºC, 40 a 60% de humedad relativa cuando se obtiene un sueño normal.

Efectos de la exposición al calor

El aumento de la vigilia es mayor cuando hace frío que cuando hace el calor, lo que sugiere que el impacto de la exposición al frío es mayor que el de la exposición al calor para el insomnio. Se ha demostrado que una temperatura ambiental más alta o más baja que la temperatura neutra térmica (29 ºC) aumenta la vigilia y disminuye el REM y SWS (slow-wave sleep o sueño de ondas lentas) en sujetos semidesnudos.

Sin embargo, estos resultados se basan en sujetos semidesnudos y excluyen los efectos de las sábanas y la ropa. En situaciones de la vida real en las que se utilizan cobertores de cama y ropa, el sueño se altera en realidad durante la exposición al calor en lugar de la exposición al frío en los jóvenes, así como en los ancianos.

El aumento de la vigilia y la disminución de SWS y REM son efectos estereotipados que se observan en la exposición al calor. Estos efectos sobre las etapas del sueño se concentran en el segmento inicial en lugar del segmento posterior del sueño. Además, las interrupciones del sueño relacionadas con el calor no se adaptan incluso después de 5 días de exposición continua al calor durante el día y la noche.

Estos resultados sugieren un fuerte efecto de la carga de calor en las etapas del sueño, que está relacionado con la termorregulación durante el sueño. Por lo tanto, la vigilia es la única etapa que puede hacer frente a un aumento de la carga térmica y esa vigilia reemplaza a SWS y REM para mantener la homeotermia.

La carga de calor suprime la disminución de Tcore y aumenta la Tsk y la pérdida de sudor de todo el cuerpo durante el sueño. Aunque Tsk aumenta al inicio del sueño, la temperatura ambiental alta suprime la pérdida de calor al medio ambiente a través de la superficie de la piel, suprimiendo así la disminución de Tcore. Esta disminución suprimida de Tcore puede perturbar el sueño en el segmento inicial del sueño.

Debido a que la distribución del sueño está controlada por los efectos de conducción tanto periféricos como centrales, es posible que el aumento de la vasodilatación activa y el Tcore aumenten la vigilia durante la exposición al calor. Estos resultados apoyan la idea de que, aunque los estados de sueño afectan la termorregulación, la termorregulación afecta igualmente al mecanismo que gobierna el sueño.

Uno de los factores más importantes que aumentan el estrés por calor durante el sueño es la humedad. La exposición al calor húmedo aumenta aún más la vigilia, disminuye el REM y SWS y suprime excesivamente la disminución de Tcore, mientras que Tsk y la pérdida de sudor de todo el cuerpo no se ven afectadas. La exposición al calor húmedo probablemente aumenta el estrés por calor debido a la diferencia en la respuesta al sudor causada por la humedad. La disminución de la humedad ambiental permite que el sudor se evapore, disipando así el calor, mientras que el aumento de la humedad no permite que el sudor se evapore, lo que hace que la piel permanezca húmeda. El sudor que gotea y el aumento de la humedad de la piel disminuyen la respuesta del sudor debido a la hidromeiosis que previene la deshidratación. Estos resultados indican la importancia de tener en cuenta la humedad.

En los ancianos, incluso la exposición leve al calor aumenta la vigilia y disminuye el REM. Dado que los ancianos exhiben una cantidad disminuida de SWS incluso en condiciones normales, no se cree que el SWS se vea afectado por la exposición al calor.

La consolidación del sueño disminuye en los hombres mayores, lo que a su vez aumenta la susceptibilidad a los estímulos de excitación externos durante el sueño. Estos cambios en el sueño pueden disminuir el umbral de despertar térmico. Otra razón para esto podría ser la tolerancia al calor reducida en hombres mayores, ya que la mayoría de los estudios de exposición al calor han encontrado una capacidad reducida para regular Tcore en sujetos que están despiertos.

Efectos de la exposición al frío

La diferencia entre la exposición al frío y la exposición al calor es que la exposición al frío afecta principalmente al segmento posterior del sueño, donde el REM es dominante. En sujetos semidesnudos, la exposición al frío afecta principalmente a REM debido a la supresión de la respuesta termorreguladora.

El SWS no se ve afectado porque predomina en el segmento inicial del sueño. En la termorregulación durante el sueño, la Tcore disminuye durante la noche a medida que la Ta disminuye. Sin embargo, en situaciones de la vida real, las personas generalmente usan ropa y cubrecamas durante el sueño cuando están expuestas al frío. En estudios que utilizaron ropa y/o ropa de cama, no se observaron diferencias significativas en el sueño en un rango de temperatura ambiente de 13 a 23 ºC y de 3 a 17 ºC. Estos resultados indican que, en situaciones de la vida real, la exposición al frío no afecta el sueño ya que la temperatura del clima del lecho se mantuvo relativamente constante. El uso de cubrecamas permite el desarrollo de una temperatura climática elevada aislada en la cama, que es fundamental para mantener el sueño, así como para determinar la calidad del sueño.

Sin embargo, un estudio indica que la exposición al frío cambia significativamente la actividad autónoma cardíaca durante el sueño, sin afectar las etapas del sueño. Con respecto a la actividad autónoma cardíaca basada en el índice de frecuencia cardiaca, la relación entre la banda de baja frecuencia (LF) y la de alta frecuencia (HF) (LF/HF) disminuye significativamente durante la etapa 2 y SWS, mientras que el porcentaje del componente LF disminuye significativamente durante SWS a medida que la temperatura disminuye.

Esto podría explicar en parte los eventos cardíacos adversos que alcanzan su punto máximo durante los períodos más fríos en la temporada de invierno. La mortalidad debida a la cardiopatía isquémica no está relacionada con la baja temperatura exterior, sino con las bajas temperaturas de la sala de estar y la escasa calefacción de los dormitorios en invierno. Los climas fríos aumentan la presión arterial, así como los niveles de factores hematológicos que favorecen la trombosis arterial y la síntesis de fibrinógeno.

Por ello, la temperatura ambiental en invierno debe mantenerse a un nivel superior a 10 °C para evitar este tipo de enfermedad. El problema es que la exposición al frío no altera el sueño, por lo que es más complicado prevenir sus efectos.

Temperatura ambiente y ritmo circadiano

Los cambios en el medio ambiente de luz y oscuridad son el principal sincronizador ambiental tanto en humanos como en otras especies de seres vivos del reloj circadiano. Sin embargo, no está tan claro cómo afecta la temperatura al sistema circadiano humano. 

Veinticuatro horas de temperatura del medio ambiente caliente aumenta la actividad, lo que sugiere que tiene un efecto de enmascaramiento sobre los ritmos de actividad circadianos en estudios con animales. En ciclos de temperatura alta y fría, actúa como un sincronizador débil en ratas de laboratorio y ratones. Estos resultados sugieren que, al menos, la temperatura ambiente puede tener efectos de enmascaramiento sobre los ritmos de actividad circadiana en animales homeotérmicos. En humanos, muchos estudios indican que diferentes ciclos de temperatura ambiente durante el sueño dentro del rango de temperatura termoneutral pueden afectar a Tcore. La disminución de la temperatura que ocurre unas horas antes y después del inicio del sueño y el aumento que ocurre alrededor de la hora de despertarse aumenta la disminución de Tcore y avanza el nadir de Tcore en comparación con la temperatura constante. Los efectos de estos cambios cíclicos de temperatura ambiente no afectan significativamente las etapas del sueño, ni aumentan la SWS en comparación con la temperatura constante.

Estos resultados indican que los cambios cíclicos de temperatura ambiental no inducen ningún efecto adverso en las etapas del sueño al menos dentro del rango de temperatura termoneutral.

Curiosamente, se ha sugerido que la memoria de tiempo para la exposición al calor existe en el sistema termorregulador humano, y que la termorregulación autónoma en Tcore cambia durante el período previo de exposición al calor sin estímulos de temperatura reales.

Además, los efectos del cambio cíclico de la temperatura ambiental en Tcore son limitados durante el sueño, por lo que hacen falta más estudios para determinar sus efectos sobre el estado de vigilia. Los resultados de los ciegos indican que, aunque los estímulos no fotóticos pueden ejercer una respuesta de restablecimiento pequeña, pero significativa, estos efectos son más débiles que los estímulos luminosos al afectar al marcapasos circadiano humano.

De hecho, el cambio cíclico de la temperatura combinado con un ciclo gradual de intensidad claro-oscuro indica un efecto de luz más fuerte en comparación con la temperatura ambiente. En situaciones de la vida real, el cambio de temperatura y luz en un ciclo de 24 horas puede involucrar el sistema circadiano en humanos. Se ha sugerido que, además de la luz, la subida y bajada diaria de la temperatura ambiental podría ser una entrada esencial para el reloj circadiano.

En conclusión, la exposición al calor afecta a SWS y REM, mientras que la exposición al frío no afecta las etapas del sueño. La alteración del sueño durante la exposición al calor puede conducir a la termorregulación del comportamiento en humanos, por ejemplo, al usar un acondicionador de aire para disminuir la temperatura.

Sin embargo, durante la exposición al frío, la respuesta autónoma cardíaca puede verse afectada sin afectar las etapas del sueño y las sensaciones subjetivas, por lo que no desencadena la termorregulación del comportamiento para controlar la temperatura. Esto indica que el impacto de la exposición al frío para nuestra salud y nuestra longevidad puede ser mayor que el del calor, por lo que hacen falta más estudios que lo confirmen para contrarrestar este efecto.