Un nuevo estudio matemático revela que nuestros patrones de sueño responden a un delicado equilibrio entre presión biológica y el ritmo circadiano, y que entenderlo podría mejorar cómo dormimos
El modelo de los dos procesos combina el reloj biológico y la presión del sueño para explicar cuándo y cuánto dormimos.
Dormimos cada noche, pero rara vez nos preguntamos por qué lo hacemos de esa manera. Algunos duermen de un tirón, otros en siestas repartidas, y muchos luchan por mantenerse despiertos en horarios poco convencionales. Desde hace más de 40 años, los científicos han explicado este comportamiento con el llamado "modelo de los dos procesos del sueño", una teoría que combina la acumulación de sueño con el reloj biológico. Ahora, un nuevo estudio publicado en npj Biological Timing and Sleep ofrece una perspectiva matemática que no solo confirma esta teoría, sino que la transforma en una herramienta cuantitativa.
El sueño se regula por dos fuerzas: una que crece cuanto más tiempo estamos despiertos, y otra que sigue el ciclo diario del cuerpo. Esa es la base del modelo desarrollado originalmente por Alexander Borbély en los años 80. Lo novedoso del nuevo estudio de Anne C. Skeldon y Derk-Jan Dijk es que explora con profundidad la estructura matemática de este modelo, revelando que comparte propiedades con otros sistemas biológicos como el corazón o la respiración.
Este enfoque permite entender por qué algunas personas tienen sueño en momentos distintos del día, por qué los niños duermen varias veces al día y cómo se altera el sueño cuando trabajamos de noche. Y, sobre todo, ofrece una forma concreta de predecir y adaptar esos patrones a nuestras necesidades reales.
Un sistema de presiones y relojes
Para los investigadores, el sueño no es solo una cuestión de cansancio: es un fenómeno rítmico y calculable. El estudio describe el sueño como el resultado de dos procesos que actúan como osciladores: uno homeostático, que mide cuánto tiempo hemos estado despiertos y acumula "presión de sueño", y otro circadiano, que sigue un ciclo de aproximadamente 24 horas guiado por la luz.
Cuando estos dos procesos se alinean, el sueño llega fácilmente; cuando se desincronizan, aparecen problemas como el insomnio o el jet lag. La presión de sueño sube mientras estamos despiertos y baja mientras dormimos, mientras que el reloj interno nos indica los momentos más probables para conciliar el sueño o mantenernos alerta.
Con ecuaciones específicas, el modelo permite calcular cuánto dormirá una persona, cuándo lo hará y cuáles son los efectos de alteraciones como dormir poco durante la semana o exponerse a luz intensa por la noche. Este conocimiento permite no solo describir el sueño, sino también predecirlo.
De niños con siestas a adultos que no paran
Uno de los hallazgos más llamativos es que el modelo matemático explica los cambios de patrones de sueño a lo largo de la vida. En la infancia, los niños duermen varias veces al día (sueño polifásico), y con el tiempo pasan a dormir una sola vez por noche. Según el estudio, esto no se debe tanto a cambios en el reloj biológico, sino a modificaciones en la presión del sueño.
La transición de las siestas a una noche continua se puede representar como una escalera matemática: un salto entre patrones ordenados por complejos cálculos. Esta estructura, conocida como "escalera del diablo", permite anticipar cuándo un niño dejará de dormir la siesta, o cómo cambian los patrones con la edad.
Este tipo de análisis también ayuda a entender por qué algunos adultos mayores duermen menos tiempo o se despiertan más temprano: no es solo por envejecimiento, sino por cambios en la sensibilidad del sistema a la luz y en la fuerza del reloj circadiano.
"Este trabajo muestra cómo las matemáticas pueden aportar claridad a algo tan complejo y personal como el sueño," dijo el profesor Derk-Jan Dijk, coautor del estudio y director del Centro de Investigación del Sueño de Surrey en la Universidad de Surrey.
Simulaciones del modelo de los dos procesos muestran cuántas veces dormimos por día según la presión del sueño y la fuerza del ritmo circadiano. El área más amplia representa el patrón más común: un solo sueño por noche. Fuente: npj biological timing and sleep.
La luz, un metrónomo invisible
Aunque el modelo original no incluía los efectos de la luz, el estudio reciente propone una versión extendida que lo incorpora. Sabemos que la luz regula el reloj biológico, y este, a su vez, regula el sueño.
Pero lo que este nuevo modelo demuestra es que también existe una retroalimentación: nuestras decisiones sobre cuándo exponernos a la luz modifican el sistema.
El acceso a luz artificial por la noche puede alterar el equilibrio y desplazar nuestro sueño hacia horarios más tardíos. En cambio, una exposición controlada a la luz puede servir para reajustar el ritmo interno y combatir el desfase horario o el insomnio.
Esta versión, conocida como modelo HCL (homeostasis-circadiano-luz), permite personalizar recomendaciones según el estilo de vida de cada persona. Por ejemplo, puede ayudar a planificar cambios de turno, adaptar horarios escolares o mejorar el sueño en personas con trastornos como la esquizofrenia o el Alzheimer.
Fuente: Muy interesante