Luz tóxica o luz biológica

fullspectrumFullspectrumSi decimos que los led son nocivos para la retina, que las lámparas de ahorro contienen mercurio, que las halógenas emiten magnetismo, que las incandescentes derrochan energía y ya no se fabrican… queremos responder al usuario desconcertado, entonces… ¿qué bombillas uso?

En bioconstrucción la referencia es la Naturaleza, y la única luz saludable es la solar. Gracias a las investigaciones en neurociencia sabemos que la influencia de la luz en los neurotransmisores modifica la atención, el humor y el comportamiento y afecta al rendimiento laboral. Es bien sabido que en otoño-invierno la falta de sol, induce en muchas personas la depresión invernal.

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Luz fototóxica

Llevamos años advirtiendo de los riesgos de los focos deslumbrantes, pues se ha popularizado la iluminación con halógenas de 50 mm que, además, generan electromagnetismo. Ahora la moda son las lámparas led (Light-Emitting Diode) y el foco puntual de 1-2 mm de diámetro es más deslumbrante.

Las brillantes luces led son agresivas para la vista, lo sabemos por observaciones directas, especialmente con sujetos hipersensibles. Ya en 2010 la Agencia de Salud francesa afirmaba que la luz led supone un riesgo para la retina. Por recientes investigaciones sabemos que la luz de los diodos led, especialmente blancos y azules (luz azul 468 nm), mata las células de la retina, según un ensayo “in vitro” de la Escuela de Óptica de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

La luz nocturna azul tiene efectos negativos sobre el estado de ánimo

Un nuevo estudio sugiere que el color de la luz en la noche puede marcar una gran diferencia para la salud. En un experimento con hámsteres, los investigadores encontraron que la luz azul tiene los peores efectos sobre el estado de ánimo, seguidos de cerca por la luz blanca, mientras que los roedores expuestos a la luz roja en la noche tuvieron significativamente menos evidencia de síntomas de tipo depresivo y cambios en el cerebro vinculados a la depresión.

A los únicos hámsteres que les fue mejor que a los expuestos a la luz roja fue a los que tuvieron oscuridad total de la noche. Los hallazgos, que publica este miércoles ‘Journal of Neuroscience’, podrían tener implicaciones importantes para los seres humanos, en particular para los que trabajan en turnos de noche que los hacen susceptibles a trastornos en el estado de ánimo, dijo Randy Nelson, coautor del estudio y profesor de Neurociencia y Psicología en la Universidad Estatal de Ohio, en Estados Unidos.

«Nuestros hallazgos sugieren que si podemos utilizar la luz roja en el caso de los trabajadores del turno de noche, puede tener menos efectos negativos sobre su salud que la luz blanca», afirmó Nelson.

La investigación examinó el papel de las células fotosensibles especializadas en la retina, llamadas ipRGCs, que no tienen un papel importante en la visión, pero detectan la luz y envían mensajes a una parte del cerebro que ayuda a regular el reloj circadiano del cuerpo, es decir, el reloj maestro del cuerpo que ayuda a determinar cuándo las personas tienen que dormir y estar despiertas.

Otras investigaciones sugieren que estas células sensibles a la luz también envían mensajes a las partes del cerebro que desempeñan un papel en el estado de ánimo y las emociones.

«Luz en la noche puede afectar a partes del cerebro que regulan el estado de ánimo al recibir señales durante las horas del día cuando no deberían hacerlo», dijo el coautor Tracy Bedrosian, estudiante graduado en la Universidad Estatal de Ohio, que ahora es investigador postdoctoral en el Instituto Salk. «Ésta puede ser la razón por la que la luz de la noche parece estar relacionada con la depresión en algunas personas», afirmó.

Lo que la gente experimenta como diferentes colores de la luz son en realidad las luces de diferentes longitudes de onda y los ipRGCs no parecen reaccionar a la luz de diferentes longitudes de onda de la misma manera. «Estas células son más sensibles a las longitudes de onda azules y menos sensibles a las longitudes de onda rojas –concretó Nelson–. Queríamos ver cómo la exposición a estas longitudes de onda de diferentes colores afectó a los hámsteres».

En un experimento, los científicos expusieron a hámsteres adultos siberianos hembras durante cuatro semanas a cada una de las condiciones nocturnas sin luz, con luz tenue roja, luz blanca tenue (similar a la de las bombillas normales) o luz azul tenue. A continuación, hicieron varias pruebas con los roedores que se utilizan para detectar los síntomas de tipo depresivo.

Por ejemplo, si los hámsteres bebían cantidades menores a lo normal de agua de azúcar, un manjar del que normalmente disfrutan, se ve como una evidencia de un problema de estado de ánimo. Los resultados mostraron que los hámsters que se mantuvieron en la oscuridad de la noche bebieron más agua de azúcar, seguidos de cerca por los expuestos a la luz roja, mientras los de la luz blanca o azul oscuro bebieron mucha menos agua de azúcar que el resto.

Después de la prueba, los científicos examinaron las regiones del hipocampo del cerebro de los hámsteres. Los hámsteres que pasaron la noche en luz azul o blanca tenue tenían una densidad significativamente menor de espinas dendríticas (utilizados para enviar mensajes químicos de una célula a otra) en comparación con los que vivían en la oscuridad total o los que estuvieron expuestos sólo a la luz roja.

«Una menor densidad de estas espinas dendríticas se ha relacionado con la depresión -destacó Nelson-. Las pruebas de comportamiento y los cambios en la estructura del cerebro en hámsteres sugieren que el color de las luces puede jugar un papel clave en el estado de ánimo». «En casi todas las medidas que teníamos, los hámsteres expuestos a la luz azul estaban peor situados, seguidos de los expuestas a la luz blanca.  A pesar de que la oscuridad total era mejor, la luz roja no fue tan mala como en otras longitudes de onda que estudiamos«, añadió.

Nelson y Bedrosian dijeron que creen que estos resultados pueden ser aplicables a los seres humanos y que los trabajadores por turnos y otros pueden beneficiarse de limitar por la noche la exposición a la luz de los ordenadores, los televisores y otros aparatos electrónicos. En este sentido, señalan que si se necesita la luz, el color puede tener relevancia. «Si usted necesita luz durante la noche en el baño o en el dormitorio, puede ser mejor que emita luz roja en lugar de luz blanca», dijo Bedrosian.

Alumbrado público mediante LEDs con un diseño que mitiga la contaminación lumínica

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A la izquierda, el diseño tradicional. A la derecha, un diseño optimizado. (Imagen: Optics Express)

Las luces del alumbrado público impiden que reine la oscuridad en calles de todas partes del mundo durante la noche, pero estos elementos omnipresentes del entorno urbano son notoriamente ineficientes, por cuanto desperdician mucha luz que en vez de ser proyectada hacia el suelo lo hace hacia el cielo, lo cual provoca a su vez el fenómeno de la contaminación lumínica que impide ver el firmamento desde las ciudades y sus alrededores.

Innovaciones recientes en los diodos emisores de luz (LEDs) han permitido mejorar la eficiencia energética del alumbrado público, pero, hasta ahora, parecía inevitable perder una parte importante de esta luz al irradiarse hacia direcciones que no son la del lugar deseado.

Un equipo de investigadores de Taiwán y México ha desarrollado un nuevo sistema de iluminación que aprovecha la alta eficiencia energética de los LEDs y asegura que alumbren sólo hacia el lugar deseado, evitando así que luz se proyecte hacia el cielo o moleste en viviendas circundantes (como por ejemplo cuando en verano la gente duerme con la ventana del dormitorio abierta para combatir el calor y esa ventana queda justo ante una farola).

El 98 por ciento de la energía del nuevo sistema de alumbrado público se emplea en iluminar la calle, mientras que sólo un 2 por ciento se desperdicia en forma de contaminación lumínica.

Una característica única del nuevo sistema LED es su adaptabilidad a diferentes ubicaciones de las farolas del alumbrado público y a todo tipo de calles y carreteras, proporcionando una iluminación uniforme con una alta eficiencia energética.

La lámpara propuesta para las farolas se basa en la combinación de tres componentes. El primero contiene un grupo de LEDs, cada uno de los cuales está equipado con una lente especial, denominada Lente de Reflexión Interna Total, la cual enfoca la luz de manera que los rayos son paralelos entre sí (un proceso denominado colimación), en vez de intersecarse. Estos LEDs cubiertos con lentes se instalan dentro de una cavidad reflectante, la cual «recicla» la luz y asegura que de ésta se utilice tanta como sea posible para iluminar el objetivo deseado. Por último, cuando la luz sale de la lámpara, atraviesa un difusor o filtro que reduce el resplandor no deseado. La combinación de colimación y filtrado también permite a los investigadores controlar la forma del haz: El diseño actual produce un patrón rectangular de luz que, según afirman los investigadores, es idóneo para el alumbrado público.

Además de reducir el resplandor no deseado y la contaminación lumínica, el nuevo diseño de alumbrado público también podría ahorrar energía. En comparación con lámparas tradicionales, una lámpara LED común para alumbrado público permite reducir el consumo de energía entre un 40 y un 60 por ciento. Es un buen ahorro, pero la mayor eficiencia del nuevo diseño propuesto por el equipo de Ching-Cherng Sun, de la Universidad Central Nacional de Taiwán, probablemente ahorraría entre un 10 y un 50 por ciento más. Además, el módulo sería fácil de fabricar, ya que sólo comprende cuatro partes, incluyendo un tipo de lámpara LED que ya es de uso común en la industria de la iluminación.

El equipo de Ching-Cherng Sun espera terminar un prototipo de su diseño en los próximos meses, y comenzar instalaciones prácticas del nuevo sistema de alumbrado el próximo año.

El nuevo sistema de alumbrado público se ha presentado a través de la Sociedad Óptica de América (OSA), una organización fundada en Estados Unidos en 1916, con sede en Washington, D.C., y que reúne a unos 17.000 científicos, ingenieros, y demás profesionales de la óptica y la fotónica de más de 100 naciones. Aproximadamente el 52 por ciento de los miembros de esta sociedad reside fuera de Estados Unidos.

Un estudio aporta nuevos datos sobre el impacto de la luz natural en los efectos no visuales de las personas

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Nuevas investigaciones revelan que algo tan simple como instalar nuevas ventanas y añadir luz natural a nuestro hogar puede tener efectos positivos en nuestro reloj biológico y en nuestra salud en general. El efecto demuestra ser importante para todos los climas europeos, desde el frio norte hasta el caluroso sur.

Se sabe ya que la luz natural influye en nuestra sensación de espacio, de confort y hasta en nuestro humor. Sin embargo, el aumento de luz natural en los edificios puede proporcionar muchas más ventajas además de levantarnos el ánimo y conseguir que nuestro hogar resulte más atractivo, como demuestra un nuevo estudio basado en las investigaciones de la universidad de Loughborough, École Polytechnique Fédérale de Lausanne y el Grupo VELUX.

Los estudios de los efectos no visuales de la luz natural y la luz artificial en edificios residenciales, “Daylighting, Artificial Lighting and Non-Visual Effects Study for Residential Buildings”, investigaron las secuelas que se produjeron en la vida real de una familia de cuatro miembros tras renovar su casa instalando ocho ventanas de tejado. A nadie le sorprende que las investigaciones revelaran que se consiguió un incremento de la luz natural con el consiguiente ahorro de luz artificial; la gran novedad del estudio apareció en la evaluación de los efectos no visuales en seres humanos por la mejora de la distribución de la luz natural en las habitaciones del hogar.

“La dosis media europea de exposición diaria a la luz suele ser considerada muy baja, lo que tiene un efecto negativo en nuestra calidad de sueño y bienestar. La instalación de las ventanas en el edificio donde realizamos la investigación, incrementó un 55% los beneficios sobre los efectos no visuales de sus habitantes, lo que supone una mejora significativa” Dice Per Arnold Andersen, jefe del Centro de Investigación VELUX para la luz natural, energía y clima de interiores.

Se dice que el insomnio afecta a un tercio de la población y una forma para mejorar el ciclo de sueño del cuerpo humano es asegurarse de recibir una gran cantidad de luz natural durante el día y dormir en completa oscuridad por la noche.

Efectos similares en todos los climas

Aunque la casa familiar que se reformó está situada en Dinamarca, un marco de simulación avanzado ha permitido extrapolar los resultados de las investigaciones a otros ocho países europeos, incluido España. El estudio ha mostrado que, independientemente de las condiciones climatológicas, la instalación de más ventanas de tejado produce también notables beneficios en los efectos no visuales de los españoles.

“Nuestro estudio refleja que en todos los casos, al agregar más ventanas de tejado se consiguió aumentar significativamente la luz natural para la vista; eso mejoró a su vez, el potencial de los efectos no visuales de la luz de los ocupantes del edificio” Comentó el profesor John Mardaljevic.

Además de los efectos no visuales en humanos, el incremento de la luz natural ayuda también a reducir la necesidad de luz artificial en un 16-20%, dependiendo de la orientación y la localización de la casa.

El estudio está basado en un modelo derivado del profesor Marilyne Andersen, de EPFL en Suiza. El modelo se apoya en la documentación sobre fotobiología para extraer el límite de exposición a la luz que tolera el ojo humano en distintos momentos del día y, de ahí, ver la posibilidad que tiene la exposición a una determinada cantidad de luz para producir efectos no visuales tales como aumentar la vigilancia o el estado circadiano.

El marco de simulación usado en este estudio fue desarrollado por el profesor John Mardaljevic de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura de la Universidad de Loughborough, Reino Unido.

El estudio es parte de la puesta en marcha de un programa de investigación de los profesores Marilyne Andersen de EPFL (para integrar aspectos dinámicos relacionados con la temporización, la historia y el espectro de exposición a la luz) y John Mardaljevic de Loughborough (para ampliar la capacidad de simulación) con el objetivo de conseguir una base para la evaluación de los efectos no visuales de la luz natural que pueden algún día ser incorporados en las normas de construcción y en guías de diseño.

Más info:
www.velux.es

Otra ventaja de los LEDs: repelen insectos

Los Diodos Emisores de Luz (LEDs) han demostrado tener excelentes propiedades tecnológicas como eficiencia energética, buen nivel de iluminación, precursores de innovación y ahora resultan hasta repelentes de insectos.

En recientes artículos hemos hablado extensamente de las bondades que poseen los Diodos Emisores de Luz (LEDs) para diseñar sistemas electrónicos de iluminación inteligentes y sumamente atractivos a la vista, pero en esta ocasión habremos de tocar un tema que si bien, no posee alto contenido técnico, sí cautiva la atención de los consumidores y por consiguiente se vuelve un rasgo interesante para que los ingenieros desarrolladores lo tomen en cuenta.

Si en su casa usted cuenta con lámparas cuyos bombillas sean de LEDs, se dará cuenta que son nulos los insectos pegados en la superficie de las luminarias, y podrá compararlos con otros focos de su propiedad en donde algunos están pegados o dejaron heces al momento de pararse, ensuciando los focos.

La respuesta al porqué los LEDs no resultan atractivos para los insectos, se encuentra en el estudio científico realizado por la investigadora Schocley Cruz, miembro del Departamento de Entomología de la Universidad de Georgia, quien a finales del año pasado publicó un ‘paper’ en el que demuestra la reacción de los insectos en relación con la luminosidad emitida por los sistemas LEDs. El artículo científico de la Dra. Cruz que lleva por nombre “Visión de Insectos: Ultravioleta, Color y Luz LED”, se indica que por condiciones biológicas los insectos poseen una atracción natural hacia los rayos ultravioleta y debido a la composición de su estructura resultan incluso receptores natos de tales ondas.

El documento expone que los insectos son sensibles a un gran espectro de luminosidad desde los rayos Ultravioleta (UV) hasta el rojo. La sensibilidad al color en el espectro de los rayos Ultravioleta juega un papel importante en la búsqueda, navegación y selección de pareja para animales invertebrados tanto terrestres como aéreos.

Atracción a los rayos UV

Asimismo se indica que esta atracción a los rayos UV ha permitido que los insectos provean de material de entendimiento sobre la sensibilidad visual a estas ondas.

“Cuando los insectos están expuestos a la luz suelen ir hacia o en contra de la fuente de iluminación (fototaxia negativa o positiva) y pueden incrementar sus niveles generales de actividad, cambiar su postura o mover solo una parte de su cuerpo”, menciona el documento de Schocley.

El estudio señala que los insectos son capaces de detectar los rayos ultravioleta y los colores sirviéndose de foto-receptores. “Las abejas y hormigas son capaces de recibir simultáneamente información de longitudes de onda y ‘e-vectores’ (un vector representa el campo eléctrico de una onda electromagnética) de la luz venidera utilizando sus receptores”.

Asimismo se indica que en 1974 se detectaron receptores UV en las avispas, las cuales reaccionaban ante los rayos ultravioleta cuando se encontraban atrapadas adentro de un objeto lumínico; entretanto las moscas responden volando sobre la superficie de las ventanas tratando de seguir la luz exterior producida por los rayos del sol, que son fuentes emisoras de rayos UV.

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Espectro: comparación

En base con la anterior tabla del estudio, se expone una comparación distributiva del espectro lumínico, en donde se puede ver claramente que las luces incandescentes registran niveles altos de irradiación ultravioleta.

Ya que las luces LED no emiten radiación Ultravioleta (UV) ni infrarroja, resultan núcleos repelentes de insectos receptores de rayos UV, en comparación con lo que ocurre con las luces fluorescentes que pueden incluso generar problemas secundarios de carácter dermatológico en las personas.

Un Diodo Emisor de Luz (LED) es una fuente de luz compuesta por un material semiconductor, regularmente Silicio. Los LEDs han permitido la creación de distintos sistemas de iluminación inteligente debido a su gran potencial en el segmento de iluminación, y comúnmente son utilizados en muchos dispositivos electrónicos como indicadores de batería, recepción de señal, etc. Originalmente los LEDs fueron introducidos como componentes electrónicos en 1962 y los primeros dispositivos simplemente emitían el color rojo con muy baja intensidad.

El estudio reconoce que las versiones modernas de LEDs logran ser visibles a lo largo de longitudes de onda ultravioleta e incluso infrarrojos.

En el caso de los mosquitos -principal insecto de interés para los consumidores- desafortunadamente poseen un perfil biológico que los obliga a perseguir el dióxido de Carbono y el vapor de agua, pero prácticamente no son persuadidos por los rayos Ultravioleta, por lo que no aplica para ellos.

“Basándonos en nuestro conocimiento sobre la visión de los insectos y su subsecuente sensibilidad, foto-receptibilidad a los rayos UV y colores a lo largo del espectro visible, podemos asumir que si la luz emitida por los LEDs va hacia arriba del espectro visible (> 550 nm) podría estar fuera del rango de visión para la mayoría de los insectos”, menciona Cruz. “Sin embargo, si la luz LED se encuentra dentro de este rango puedes asumir que es visible para los insectos. Además. Ha habido evidencia de la atracción de los insectos hacia la radiación infrarroja.”

En la siguiente tabla se puede apreciar claramente una representación de las longitudes de onda en sus correspondientes colores:

Espectro visible de leds

En la siguiente figura Cruz invita a notar cómo las luces contienen muchas y variadas longitudes de onda:

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Fuente: ElectronicosOnline.com Magazine


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Lumbrera es la primera lámpara de mesa de la colección alphas de Sanserif Creatius

El equipo de diseñadores de Sanserif Creatius ha desarrollado para la línea de productos de lujo de la firma de distribución Depás, la lámpara Lumbrera, una luminaria de mesa con inspiración tipográfica y conciencia verde, realizada en cartón 100% ecológico y con una fuente de iluminación táctil wireless de diodos luminosos, basada en la tecnología Light-Emitting Diode (LED).

Esta pieza forma parte de la colección Alphas, una selección de piezas ecológicas en edición limitada que se comenzará a distribuir internacionalmente a principios de este año y que tendrá como punto de venta en España el show-room de la decoradora Marta Garcia; El Patio de Marta.

La lámpara Lumbrera juega con las formas clásicas de la letra “a” minúscula para, manteniendo la fidelidad a sus formas, dotarlas de un nuevo valor –convertirse en un punto de luz auxiliar- que refuerza su efecto estético, capaz de decorar por sí sola un espacio de trabajo. Además, los cuatro puntos de luz LED ofrecen notorias ventajas sobre otros sistemas como las fuentes de luz incandescente, ya que tienen un consumo de energía mucho menor, mayor tiempo de vida, un tamaño más pequeño, así como gran durabilidad y fiabilidad.

Lumbrera recibe su nombre de la herencia latina y de la etimología del nombre, que hace referencia a los cuerpos que despiden luz, si bien, en palabras de la directora de diseño de Sanserif Creatius, Ana Yago, esta luminaria juega con el doble sentido metafórico de la letra “a” como la primera y también por la lectura popular del término, con el que aludimos a las personas que brillan por su inteligencia.

“Creemos que la inteligencia se demuestra en las decisiones que adoptamos cada día, y apostar por la iluminación eficiente y de bajo impacto ambiental es una muestra de ello”, según ha explicado Ana Yago, que ha recordado que la concepción de este tipo de “productos con conciencia o alma” forma parte de la filosofía de Sanserif Creatius, como lo atestiguan otras piezas similares, como la lámpara Canesú, el delimitador de pantallas MyScreen o la silla Valentina, piezas que vienen a cubrir huecos que no se han explorado con este tipo de propuestas.

En este sentido, la directora de diseño de Sanserif Creatius ha avanzado que la colección Alphas pretende seguir reinterpretando funciones y productos para ofrecer alternativas a las propuestas tradicionales de luminarias, asientos y complementos para equipos electrónicos para el hogar y la oficina, apostando por materiales reciclados y/o reciclables, versátiles y que requieran de aplicaciones y procesos low-tech.

Enlaces externos:
www.sanserif.es

Bioluminiscencia: aplicar luz biológica en diseños humanos

La biomimética, ciencia que toma la naturaleza como inspiración para crear tecnologías que resuelvan problemas humanos, es ahora tenida en cuenta para desarrollar productos que imiten los mejores atributos de la naturaleza y obtener, así, el máximo rendimiento con el mínimo impacto.

La próxima frontera es adaptar los mecanismos de iluminación usados por varios seres vivos (bioluminiscencia) a la biotecnología. Varias industrias, desde la iluminación a la medicina, pasando por la electrónica y la informática, aguardan ya a los prometedores resultados.
 

Las tecnologías más avanzadas y eficientes están en los organismos

Hay aplicaciones biomiméticas relacionadas con los tejidos, la construcción, la movilidad o el consumo más eficiente de los recursos.

Las técnicas de biomimesis darán con productos que usaremos a diario en los próximos años, cuando intentaremos mantener nuestro nivel de vida y, a la vez, reducir nuestro impacto ecológico. Desde edificios que se termorregulan como un termitero africano, a sistemas de refrigeración que no requieren fricción, pasando por diseños de alfombras que imitan los colores del sotobosque o tejidos hidrofóbicos como la piel de tiburón.

También se ha logrado una cinta adhesiva reusable estudiando la adherencia de los camaleones, turbinas más eficientes al imitar la aleta de una ballena, pinturas que repelen el agua y la suciedad como la flor de loto, tejidos para recolectar el agua de niebla y de la humedad ambiental, trenes más aerodiámicos y silenciosos al imitar la zambullida del martín pescador, o incluso vehículos que serían capaces de hacer su propia fotosíntesis (absorbiendo CO2 para propulsar sus pilas y emitiendo oxígeno como efluente).
 

Entender y reproducir la iluminación de los animales

La bioluminiscencia no debe confundirse con la fluorescencia, la fosforescencia o la refracción de la luz, técnicas empleadas también por numerosos organismos. Es un recurso evolutivo presente en bacterias, hongos, protistas unicelulares, celentéreos, gusanos, moluscos, cefalópodos, crustáceos, insectos, equinodermos y peces.

El principal atractivo de la bioluminiscencia es su propia naturaleza, al tratarse de la producción de luz en distintos organismos sin producir calor, que en las aplicaciones humanas debe entenderse a menudo como pérdida innecesaria -malgasto- de energía.

Por ejemplo, la bombilla incandescente de Thomas Edison, o la corriente usada electrodomésticos, aparatos informáticos y electrónicos, produce calor (energía disipada al fin y al cabo) que no es aprovechado y, a menudo, debe ser combatido con un coste adicional. Los ordenadores se recalientan, de modo que incluyen ventiladores internos que, a su vez consumen energía.
 

Una luz que no contamina, ni calienta, ni se agota

La iluminación entre los organismos vivos interesa especialmente por su eficiciencia y escaso impacto, ya que no hay energía que se disipe en forma de calor residual, al tratarse de una luz "fría", obtenida a través de mecanismos que han evolucionado durante millones de años.

Los organismos bioluminiscentes usan la luz con fines como para orientarse en zonas abisales o ausentes de luz, emparejarse (luciérnagas), atraer predadores (pejesapos), repeler enemigos (cefalópodos y gusanos), comunicarse (bacterias), o incluso para camuflarse (como los cefalópodos que modulan su iluminación para que se confunda con la ambiental).
 

El mecanismo de la iluminación animal

Los animales se iluminan usando tres técnicas, intracelular, extracelular y mediante la ayuda de bacterias simbióticas, especializadas en bioluminiscencia.

La técnica intracelular es generada por células especializadas del propio organismo, y su luz se emite al exterior a través de la piel traslúcida, o tras filtrarse a través de tejidos reflectantes (en luciérnagas, por ejemplo).

Por el contrario, los organismos que generan la luz fuera de sus células (mecanismo extracelular), se sirven de la reacción entre dos tipos de pigmento que, al entrar en contacto entre sí, iluminan. Se trata de la luciferina y la luciferasa, sintetizadas en animales como crustáceos y algunos cefalópodos.

Finalmente, en la técnica de iluminación con bacterias luminiscentes, los animales marinos que se sirven de ella como celentéreos, gusanos, moluscos, equinodermos y peces, guardan bacterias luminiscentes en numerosas pequeñas vejigas distribuidas en diversos lugares del cuerpo.

Molécula + enzima + un poco de oxígeno = luz

En un reportaje sobre el potencial biotecnológico de las técnicas bioquímicas usadas por los seres vivos para producir luz que no calienta y se regenera fácilmente, The Economist explica que la comunidad científica se ha interesado hasta ahora por el mecanismo extracelular de producción lumínica, en el que se emplean las sustancias luciferina y luciferasa, al ser el más sencillo de reproducir en el laboratorio.

Este mecanismo, ajeno a la célula y que no requiere almacenar bacterias bioluminiscentes, requiere únicamente oxidar con oxígeno la molécula orgánica luciferina, un proceso en el que el organismo se ayuda de la encima luciferasa. La reacción genera luz, dióxido de carbono y un componente llamado oxiluciferina. Si bien algunos animales ser sirven sólo de esta reacción para producir luz, otros necesitan moléculas adicionales para activar el proceso. Es el caso de las luciérnagas.

Según The Economist, este proceso reactivo que se sirve de una molécula y una enzima, podría reproducirse y aplicarse en diversos campos biotecnológicos, desde la medicina a las tecnologías verdes.
 

La fascinación humana por la bioluminiscencia

La fascinación humana documentada por los animales capaces de producir luz se remonta a la Época Clásica, cuando ya se describen hongos, luciérnagas y cefalópodos luminiscentes. The Economist recuerda que Aristóteles ya hablaba de la bioluminiscencia en en siglo IV aC. A diferencia de la luz de una vela, observó, la luz de las luciérnagas y gusanos no desprendía calor.

En el siglo I de nuestra era, el escritor, naturalista y militar Plinio el Viejo documentó las criaturas luminosas que había localizado junto a su casa en la bahía de Nápoles, incluyendo medusas y una especie de crustáceo bioluminiscente considerada una delicia en su tiempo.

En su Historia natural, escribió "está en la naturaleza de estos peces iluminarse en la oscuridad con una luz brillante cuando la otra luz es ausente… y destellear tanto en la boca de quienes los degustan como en sus manos". Pero el naturalista no se conformó con describir las especies bioluminiscentes observadas, sino que pensó en su aplicación práctica: un bastón sumergido en la brillante viscosidad de una medusa, observó, "iluminará el camino como una antorcha".

Si los avances biotecnológicos progresan como se espera, pronto propuestas como la antorcha de Plinio el Viejo serán posibles.
 

Aplicaciones

El químico pionero del siglo XV Robert Boyle emprendió los primeros intentos documentados de descrifrar la "luz viviente". Descubrió que los hongos bioluminiscentes dejaban de producir luz cuando eran introducidos en un recipiente sin oxígeno, aunque el motivo de este fenómeno no se conoció con detalle hasta las últimas décadas.

Los hongos observados por Boyle empleaban el mecanismo de iluminación extracelular a través de la molécula luciferina, activada con la enzima luciferasa. Para que tenga lugar la reacción, la luciferina necesita oxígeno, lo que explica el fenómeno observado por el químico medieval.


Árboles luminosos

Al conocer los mecanismos precisos con que los animales producen luz biológica, investigadores y empresas experimentan con sus usos potenciales, explica The Economist. Desde iluminar otros procesos biológicos a monitorizar la expansión de una enfermedad (literalmente, iluminándola), o detectar la contaminación, etcétera.

Ya se han logrado crías de mamífero con tejidos bioluminiscentes, y se habla de experimentar con plantas. Entre las posibles aplicaciones biotecnológicas para la luz biológica, se cuentan:

  • Árboles luminosos, que podrían disponerse en espacios públicos, o alinearse en autopistas, para aumentar la seguridad y reducir la factura eléctrica pública.
  • Árboles de navidad que no requerirían iluminación artificial.
  • Plantas con luz biológica que se iluminarían cuando necesitaran agua.
  • Métodos para detectar la contaminación bacteriana de alimentos. Por ejemplo, productos contaminados con E. coli serían detectados al instante, debido a su luz biológica, activada en presencia de la bacteria.
  • Identificadores biológicos que podrían ser aplicados en todo tipo de organismos para su control y trazabilidad (incluidos los humanos).
  • Detectores luminosos de determinadas especies bacterianas en entornos concretos.

 

Pensar como Plinio el Viejo

Imagino pantallas de dispositivos electrónicos e informáticos con iluminación biológica, que no requeriría energía ni generaría calor. Hogares y edificios empresariales o públicos iluminados por estructuras vivas, como plantas bioluminiscentes, que reducirían el consumo eléctrico (todavía dependiente del consumo de combustibles fósiles) y evitarían el derroche energético.

Los objetos y utensilios de que nos hemos rodeado tendrían mucho más sentido, además de un impacto muy inferior, si lográramos pensar como Plinio el Viejo, un estoico.

No se conformó con observar y describir a los calamares bioluminiscentes del golfo de Nápoles, sino que imaginó que un bastón y una medusa luminosa hacían una antorcha.

La luz puede jugar un papel en la modulación del miedo y la ansiedad

La luz, puede jugar un papel en la modulación del miedo y la ansiedad, según un estudio realizado por la University of Virginia (UV), cuyos resultados de este trabajo se han publicado en ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.

El psicólogo Brian Wiltgen, el biólogo Ignacio Provencio y Daniel Warthen, del College of Arts & Sciences de la UV, trabajaron juntos para combinar estudios de miedo con investigaciones sobre cómo afecta la luz en la psicología y el comportamiento.

Utilizando ratones como modelos, aprendieron que la luz intensa aumenta el miedo y la ansiedad en estos animales, que son nocturnos, casi de la misma forma que la oscuridad puede intensificar el miedo o la ansiedad en los humanos, que son diurnos.

El miedo es un mecanismo natural para la supervivencia. Algunos miedos, como el miedo a los ruidos estridentes, los movimientos rápidos o las alturas– parecen ser innatos. Los humanos y otros mamíferos también aprenden a tener miedo de sus experiencias, que incluyen peligros o situaciones negativas.

Este ‘miedo aprendido’ puede protegerles de los riesgos. Sin embargo, puede convertirse en un factor anormalmente intenso en algunos casos, a veces llevando a la aparición de fobias. Cerca de 40 millones de personas en Estados Unidos sufren miedo desmedido y estados de elevada ansiedad.

Estos investigadores utilizaron un método común para estudiar el ‘miedo aprendido’. Dieron a sus ratones un tono de un minuto seguido, dos segundos después, por un rápida y suave descarga eléctrica. Así los ratones aprendieron a asociar el tono con el ‘shock’ y rápidamente se condicionaron a escapar y permanecer inmóviles cuando escuchaban el tono, de la misma forma que lo harían ante la aparición de un depredador.

Descubrieron que, intensificando la luz ambiental, el ratón experimentaba una mayor reacción de miedo al tono que cuando la luz era más tenue. Esto significa, según Wiltgen, que el ratón, de forma natural, evita ser detectado por los depredadores se quedan paralizados como mecanismo de defensa.

En un hábitat natural, los animales podrían haberse sentido también particularmente ansiosos en la presencia de un depredador y una luz brillante, porque habrían sido más fáciles de detectar. «Demostramos que la luz en si misma no aumenta el miedo necesariamente, pero más luz aumenta el ‘miedo aprendido», asevera Wiltgen.

Por otra parte, los investigadores quisieron averiguar qué vías visuales al cerebro en los mamíferos podían ser responsables de este comportamiento que se produce en presencia de más luz.

El ojo tiene dos vías que comienzan en la retina y terminan en el cerebro: una forma las imágenes y está constituido por barras y conos y el otro son las células ganglionares no formadoras de imagen, donde se localiza la melanopsina, un fotopigmento regulador de los ritmos circadianos.

Utilizando dos tipos de ratones mutantes, unos sin barras y conos, pero con células ganglionares, los otros sin las células ganglionares pero con las barras y los conos, los investigadores fueron capaces de determinar que la vía visual que afecta el comportamiento ante la luz está en los conos y las barras, los formadores de imágenes.

«Las implicaciones de esto en los humanos es la siguiente: siendo diurnos, la ausencia de luz puede ser una fuente de miedo», señala Wiltgen, quien añade que, aumentar la cantidad de luz puede reducir el miedo y la ansiedad y tratar la depresión». «Si logramos entender el mecanismo celular que afecta a este sistema, se podría tratar la ansiedad y el miedo desmesurados con productos mejorados que imiten o aumente los efectos de la terapia lumínica», concluye.

Fuente: http://www.europapress.es

Lámpara pensada para decorar grandes espacios con el mínimo impacto ambiental

Una lámpara pensada para decorar grandes espacios con el mínimo impacto ambiental y la máxima eficiencia energética es la última creación de los diseñadores valencianos Sanserif Creatius que se presenta hoy en la muestra My cHair needs a haircut, dentro de las exposiciones de la Valencia Disseny Week (VDW), evento cultural que se desarrolla junto a la Feria Hábitat Valencia. Read more