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jueves, 14 de abril de 2011

EFECTOS DE LA LUZ ARTIFICIAL EN LA VISIÓN

Autores: Jesús Marín, Dr Vergés, Dr Cazal



ÍNDICE
    INTRODUCCIÓN ANATÓMICA RIESGOS DE LA LUZ LEDS Y VISIÓN CONCLUSIONES





1. INTRODUCCIÓN ANATÓMICA

El ojo humano es un órgano sensible a la luz que ha conseguido un alto grado de especialización, llegando a diferenciar muchos matices como los colores, los contrastes o diferentes grados de nitidez y de borrosidad.

El proceso visual es un proceso tanto sensorial como motor  que nos permite interpretar la información que del mundo que nos rodea. En este proceso podemos diferenciar tres etapas. La primera consiste en una etapa física en la que la luz que es reflejada por un objeto penetra en nuestro ojo y una vez dentro, atraviesa las diferentes estructuras transparentes (córnea, humor acuoso, cristalino y humor vítreo) hasta llegar a enfocarse en la retina. En la segunda etapa, este estímulo luminoso que se ha recibido se transforma en impulso nervioso y se dirige a través del nervio óptico hasta el lóbulo occipital del cerebro. En la tercera etapa se interpreta el impulso nervioso que se había recibido.

Para lograr todo este proceso visual básico, es necesario que la anatomía del ojo y sus estructuras complementarias se desarrollen perfectamente des de la infancia y no exista ninguna alteración que dificulte el proceso de la maduración del sistema visual.

La anatomía ocular está formada por diferentes estructuras oculares:
  • Globo ocular
  • Órbita
  • Párpados
  • Conjuntiva
  • Aparato  Lagrimal
  • Músculos Extrínsecos

Cada una de estas estructuras está formada por diferentes componentes, pero solo nos centraremos en aquellas que puedan tener más relevancia cuando la luz entra dentro del ojo, ya sea porque sirven de filtro o porque sean estructuras más sensibles a los efectos de esta luz. Por este motivo, dentro del globo ocular destacaremos cuatro componentes:
  • La córnea
  • El iris
  • El cristalino
  • La retina

La córnea se encuentra situada en la parte anterior del ojo por delante del iris. Presenta una función óptica (refractando la luz que la atraviesa para poder enfocarse en la retina) y una función de protección. Por la parte anterior está en contacto con la película lagrimal y limita con los párpados, mientras que por la parte posterior se encuentra hidratada y nutrida por el humor acuoso existente en la cámara anterior. 

Está compuesta por cinco capas, de las cuales destacamos la capa más gruesa, denominada estroma corneal y que representa el 90% del espesor corneal total, y la capa más interna, el endotelio, en dónde se encuentran unas células con poca capacidad de regeneración pero de gran importancia para el mantenimiento de esta estructura corneal. La disposición regular de las fibrillas, de las células de todas las capas y el hecho que sea una estructura avascular permiten que sea transparente.



La córnea es el primer filtro natural del ojo, ya que absorbe la luz con una longitud de onda aproximadamente inferior a los 295 nm, como por ejemplo parte de la radiación ultravioleta.

El Iris se encuentra por detrás de la córnea y está formado por las células pigmentadas y células musculares que delimitan una abertura central conocida como pupila. La dilatación de esta pupila (midriasis) o contracción (miosis) se consigue mediante la acción del músculo dilatador del iris y por el esfínter del iris, controlando y regulando así la cantidad de luz que entra en el ojo.

El cristalino  es el segundo dioptrio o lente del ojo. Se trata de una lente biconvexa que es transparente, sin vascularización ni nervios. Se encuentra limitada anteriormente por el iris (sin entrar en contacto con él) y posteriormente con el humor acuoso. Mediante los filamentos de la zónula de Zinn que lo unen al músculo ciliar y gracias a la elasticidad del cristalino, somos capaces de enfocar a diferentes distancias. A medida que pasan los años, esta estructura va perdiendo elasticidad y transparencia, dando lugar a la presbicia y a las cataratas seniles.

El cristalino también es el segundo filtro natural del ojo, ya que absorbe las longitudes de onda entre 320 y 400nm, protegiendo al retina de la radiación del ultravioleta más cercano. También protege parcialmente la retina de la luz azul, aunque también es necesaria para el correcto funcionamiento visual y otros ciclos fisiológicos. Este filtro no tiene la misma eficacia a lo largo de toda la vida, ya que los ojos más jóvenes tienen una transmitancia más alta para las longitudes de onda cortas. Con la edad, aumenta el número de cromóforos del cristalino, incrementando su poder de absorción y, con esto, incrementando también la protección de la retina contra la radiación UV. Por el contrario, la posibilidad de reacciones fotoquímicas en el cristalino por el efecto de esta luz, aumenta la probabilidad de padecer cataratas.


La retina está situada recubriendo la parte más interna del globo ocular y se encarga de recibir el estímulo luminoso del medio exterior, transformándolo en un impulso nervioso para que después sea transmitido a la zona occipital del cerebro para que sea interpretado. Consta de 10 capas, de entre las que destacaremos la capa de los fotoreceptores y la capa del epitelio pigmentario de la retina.
Existen dos tipos de fotoreceptores, los conos y los bastones. Los primeros se encargan de la discriminación más fina y del color. Los bastones son más sensibles a la percepción de la luz y por lo tanto son los que más utilizamos en condiciones escotópicas (visión nocturna). Cuando la luz impacta sobre el fotopigmento de los fotoreceptores, se inicia una cadena de reacciones químicas  que provocan que en el epitelio pigmentario de la retina se transforme este estímulo luminoso en un impulso nervioso.

Entre las funciones del epitelio pigmentario de la retina encontramos la de regenerar los fotopigmentos y la de fagocitar o eliminar el material de desecho. Parte de este material, no puede ser eliminado completamente y se acumula en forma de lipofucsina en la retina. Esta acumulación de material va en aumento a medida que pasan los años y puede afectar a las funciones del epitelio pigmentario. Esta función de eliminar este material puede alterarse por la toxicidad lumínica y por las reacciones químicas del metabolismo del oxígeno.




2. RIESGOS DE LA LUZ


La luz que vemos proviene del Sol o es luz artificial, como la que proviene de una bombilla. La luz visible se encuentra entre los 400 y los 700nm y sólo es una parte de todo el espectro electromagnético.



El daño más importante que puede producir la luz incidente sobre nuestros ojos se localiza en la retina. Los posibles daños que puede provocar la luz comprendida entre los 400nm y los 1400nm se pueden clasificar en tres tipos.

  • Estructurales: causados principalmente por determinadas radiaciones de láser.

  • Térmicos: causados por exposiciones breves (segundos  o incluso menores) que   producen incremento de la temperatura del tejido de 10º a 20ºC por encima de la temperatura ambiente.

  • Fotoquímicos: causados principalmente por la radiación de longitud de onda más corta a niveles de intensidad demasiados pequeños como para causar daños térmicos. Se puede producir cuando existe un tiempo de exposición más largo y baja intensidad, haciendo que el aumento de temperatura sea despreciable. Es muy dependiente de la longitud de onda ya que se incrementa mucho en la zona azul del espectro. 

Se ha visto que el daño fotoquímico puede ser el causante de algunas retinopatías asociadas a la exposición solar en entornos muy luminosos, como esquiar o navegar o pilotar aviones. Esto ya había sido descrito en diferentes estudios de hace años y por este motivo se recomienda prudencia y una adecuada protección en determinadas situaciones de mayor riesgo.

Existen opiniones contradictorias sobre la relación entre la exposición a la luz visible de la longitud de onda corta y la radiación UV y las lesiones oculares en humanos. Por un lado, las evidencias epidemiológicas en ocasiones no son suficientes o se consideran limitadas. Por otro lado, encontramos estudios realizados en laboratorio que documentan las lesiones inducidas por la radiación y que indican que no se puede dejar a un lado el potencial de la radiación ultravioleta y de la luz de longitud de onda corta. Es posible que esta diferencia de opiniones esté justificada  por una gran variabilidad de condiciones que separan el estudio de laboratorio y la evidencia epidemiológica, con factores que influyen como las condiciones de exposición, el estilo de vida, la nutrición o los antecedentes genéticos.

Muchos experimentos de laboratorio realizados con animales, tienen como objetivo encontrar las causas de la degeneración macular asociada a la edad y diversos estudios han coincidido que la luz azul (que encontramos tanto en la luz natural como en la luz artificial) puede ser nociva para la retina.

Por otro lado, la luz azul también es fundamental en el proceso visual y en otros aspectos fisiológicos importantes como los ritmos circadianos. Todas las especies del planeta presentan un gran número de ciclos biológicos que se repiten aproximadamente cada 24 horas, conocidos como ritmos circadianos y mantienen una relación importante con el reloj interno del cerebro. Algunos ejemplos pueden ser la reposición de ADN en las células individuales o el ciclo del sueño/vigilia.

El primer estímulo que recibe el sistema circadiano humano y el de muchos otros mamíferos es el formado por la luz incidente en la retina. Parece ser que los principales fotoreceptores que se encuentran en el inicio de este circuito tienen su máximo de sensibilidad espectral en  λ=460-480nm (azul/cian).

Se visto en estudios que la exposición a la luz durante la noche, sin respetar un tiempo de oscuridad, sobre todo si la luz es rica en azules, suprime la secreción de melatonina. Esta hormona influye en aspectos fisiológicos como regular el ciclo de sueño/vigilia, y juega un papel significativo en el sistema inmunitario. En el otro extremo de esta relación entre la luz azul y las diferentes funciones fisiológicas, podemos oír o leer propuestas de terapias y tratamientos basados en la exposición a luz azul para mejorar síntomas depresivos e incluso problemas de sueño.

En condiciones de poca iluminación (condiciones escotópicas) los bastones son los más sensibles a la luz y son los que principalmente utilizamos en la visión nocturna de los humanos. El hecho que este tipo de fotoreceptores son más sensibles a las longitudes de onda azul, y el hechos que el objetico que se persigue es poder ver en estas condiciones, nos ha llevado a la creencia que el alumbrado exterior debería de utilizar luces de alto contenido en azul. A pesar de ello, todavía existe la incertidumbre en condiciones mesópicas de iluminación o en situaciones reales, ya que influyen muchos aspectos como el diámetro pupilar de cada persona, los cambios bruscos de iluminación o el tiempo de adaptación.






3. LEDS Y VISIÓN


Desde la primera bombilla inventada hasta la actualidad, se ha producido una evolución significativa en los sistemas de iluminación. En toda esta evolución hemos conocido muchos tipos de lámparas y cada una de ellas tenía, tiene y tendrá sus ventajas y sus inconvenientes.

Las incandescentes eran económicas y la luz  que proporcionaban tenía un color cálido, pero tenían muy poca eficacia (tan sólo aproximadamente un 15% de la energía consumida era traducida en luz visible).

Con las luces halógenas, el cristal era sustituido por un compuesto de cuarzo que soportaba mejor el calor y producía una mayor eficiencia y una luz más blanca. Pero como aspecto negativo también se decía que podían emitir más radiaciones de luz ultravioleta que las bombillas de filamento.

Las lámparas de bajo consumo mejoran la eficacia (consumen menos y pueden durar más). Desde el punto de vista negativo, se decía que contenían mercurio y podía ser tóxico, se decía que la vida útil disminuía si se encendían y se apagaban muchas veces, se decía que tenían un alto consumo inicial, tenían un tamaño más grande, se creía que la luz que proporcionaban no era tan cálida…

Y actualmente llegamos a la iluminación con los sistemas LED…. Y también tendrán cosas buenas y cosas no tan buenas, aspectos que se irán perfeccionando en un futuro inmediato. En general, el alumbrado exterior está experimentando un cambio sustancial hacia el aumento del uso de fuentes de luz blanca, acelerado por el desarrollo de la iluminación con LEDs.

El bajo consumo y la elevada eficiencia mostrada por los sistemas LEDs, juntamente con un teórico menor mantenimiento, una mayor durabilidad y una mejor direccionalidad, han colocado estos sistemas en la vanguardia de la tecnología, jugando un rol bastante importante en la política de energía. Esta tecnología está creciendo a una velocidad vertiginosa y eso nos obliga a trabajar rápidamente para aprender de ellas, valorarlas por sus virtudes y mejorarlas en sus defectos.

Del mismo modo que todas las fuentes luminosas que hemos vivido, también tienen aspectos que nos pueden generar dudas en un primer momento. Dos de los aspectos que se han comentado son la alta intensidad luminosa y una mayor proporción de luz azul.

La alta intensidad luminosa que proporciona nos puede permitir una mejor visibilidad, y nos permite utilizar menos potencia o energía para conseguir la misma iluminación que con los sistemas anteriores o incluso una iluminación superior. Por otro lado, si existe una sobreexposición, si miramos fijamente al estímulo luminoso o si lo acercamos a una distancia inferior a 20 cm, puede provocar deslumbramiento y por lo tanto incomodidad. Pero si hacemos lo mismo con otras fuentes de luz que conocemos, ya sea con el Sol o con una farola, pasando por el foco de un estadio o por la bombilla de una linterna, también notaremos en mayor o menor medida esta incomodidad o deslumbramiento.

Ya hemos comentado la necesidad de la luz azul para un correcto proceso visual y para determinadas funciones fisiológicas, pero también hemos visto algunos de sus posibles riesgos con un uso inadecuado. La luz azul forma parte del espectro de luz visible y se encuentra en todas las fuentes luminosas, en mayor o menor proporción, pero hay personas que pueden ser más sensibles a sus efectos:

  • Población infantil, porque el cristalino todavía no filtra eficazmente la luz.
  • Población más sensible a la luz, como pacientes afáquicos (sin cristalino), pacientes pseudofáquicos (con lente intraocular) o pacientes con determinadas alteraciones retinianas como la degeneración macular asociada a la edad.
  • Población particularmente expuesta a este tipo de iluminación, como instaladores eléctricos. 

Del mismo modo que siempre se ha aconsejado una mayor prudencia y protección en situaciones naturales que comportan una mayor exposición a la luz, como actividades en la nieve, actividades en el mar o profesiones como pilotos de aviación, también estas poblaciones han de mantener este principio de prudencia y protección, evitando un mal uso.

Existen normativas que controlan, regulan y aconseja los límites de exposición para la radiación de las diferentes fuentes de iluminación y las clasifican según el riesgo. Esta normativa, se actualiza periódicamente y marca parte de las líneas de diseño y fabricación de las compañías relacionadas en este sector desde hace muchos años.

A pesar de las ventajas de este cambio del tipo de iluminación, existe una discusión documentada en relación a los posibles riesgos que tienen en comparación con los sistemas de iluminación de sodio de alta presión utilizados mayoritariamente hasta la actualidad. Pero esto no debe generar alarmas sociales y sí que debe servir para continuar madurando y perfeccionando un sistema que puede aportarnos muchos beneficios.

En Octubre de 2010, la  “French Agency for Food, Enviroment and Occupational Health & Safety (ANSES)” publicó un informe de aproximadamente 300 hojas (http://www.anses.fr/Documents/AP2008sa0408.pdf) en donde comentaba algunas ventajas y los posibles riesgos de estos sistemas de iluminación. También comentaba posibles recomendaciones para seguir mejorando en el diseño, en la fabricación, en la seguridad, en la normativa que rodea a esta tecnología y en la información que llega al usuario y a los trabajadores habituales.

En Noviembre de 2010, CELMA (Federation of National Manufacturers Associations for Luminaires and Electrotechnical Components for Luminaires in the European Union) publica un informe (http://www.syndicat-eclairage.com/upload/declarations/67.pdf)  en relación al realizado por ANSES pocas semanas antes. En este informe se remarca que en condiciones normales de uso, los LEDS no presentan un riesgo particular para la salud y que cumplen con la normativa europea existente. También muestran su acuerdo con algunas de las opiniones expresadas por ANSES, siempre siguiendo una línea de trabajo dentro de un marco de rigor y seguridad. 

En la web de  ANSES  también disponen de un apartado en donde se responden ocho preguntas frecuentes entre los usuarios en referencia a los LEDs   (http://www.anses.fr/ET/PPN06CD.htm?pageid=2766&parentid=265&ongletlstid=5336#content). Un ejemplo es una pregunta sobre las televisiones LED, con la respuesta que no son nocivas para los ojos.





4. CONCLUSIONES
  • La iluminación mediante LED supone un gran avance principalmente por su eficiencia y su bajo consumo. Otras ventajas son un teórico menor mantenimiento, una mayor durabilidad y una mejor direccionalidad.  
  •  
  • El ojo humano posee filtros naturales para determinadas longitudes de onda, como es la córnea (filtra aproximadamente <300nm) y el cristalino (filtra aproximadamente entre 320-400nm y parte de la luz azul). La estructura ocular más sensible a los riesgos de cualquier luz es la retina.
     
  • Los principales riesgos son el deslumbramiento y los riesgos propios de la luz azul. Para disminuir el deslumbramiento se aconseja no mirar fijamente a la fuente de luz o no acercarla a menos de 20cm del ojo, consejos válidos para cualquier fuente de iluminación.
     
  • Los niños, los afáquicos, los pseudofáquicos y los profesionales relacionados son los más sensibles al riesgo de la luz azul
     
  • La luz azul también es necesaria en diferentes funciones visuales y del cuerpo.
     
  • NO se deben generar alarmas sociales.
     
  • CELMA (Federation of National Manufacturers Associations for Luminaires and Electrotechnical Components for Luminaires in the European Union) confirma que la tecnología LED cumple con la normativa europea actual y que con un uso correcto no supone un riesgo particular para la salud.
     
  • Esta tecnología continúa mejorando y evolucionando rápidamente, siempre intentando seguir una línea de trabajo dentro de un marco de rigor y de seguridad. Dentro de estas mejoras se aconseja tener una información clara para el usuario y actualizar, cuando sea necesario, la normativa en referencia a las nuevas fuentes de luz.

    3 comentarios:

    1. Excelente exposición.
      Lectores podríamos agregar experiencias al respecto.
      Las lámparas fluorescentes "luz día" inducen al sueño en las oficinas, al reemplazarla por "blanca fría" se ha resuelto el inconveniente. Esto lo ha comprobado en Brasil y en Chile, en lugares de trabajo y salas de conferencia.
      Héctor Calderón
      Santiago de Chile.

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      Respuestas
      1. Apreciado Héctor,

        Gracias por tu comentario. Estaríamos encantados de añadir la información que nos comentas. Si lo escribes lo incorporamos al artículo. Siempre es bueno completar la información con expertos en el tema.

        Afectuosamente,

        www.cverges.com

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