Horarios

La gestión de la estacionalidad (II): el ciclo de sueño/vigilia

22 Ene, 2019 - - @MartinOlalla_JM

En la entrada anterior describí las desviaciones de invierno/verano en la actividad laboral a partir de las encuestas de empleo del tiempo. Aquí voy a replicar el análisis para el ciclo de sueño/vigilia.

La práctica del cambio estacional de hora fue justificada inicialmente por una cuestión de ahorro energético. Hoy, la propuesta de eliminación se sustenta en el temor a que dicha práctica altere la fisiología humana y afecte en mala forma a nuestro patrón de sueño.

Los cronobiólogos tienen a su disposición un experimento natural ideal: dos transiciones de hora al año para medir sus efectos en el cuerpo humano. Como contrapunto todos los estudios sobre el sueño en las sociedades americanas y europeas modernas se han realizado con la hora de verano vigente. No es fácil atribuir causas a dichas alteraciones. ¿Se deben al cambio de hora o se deben al cambio de estación? El cambio de hora tiene una magnitud única (una hora de desplazamiento), el cambo de fotoperiodo (duración de la luz natural) depende de la latitud y alcanza 6h a nuestra latitud y 12h en la latitud de Dinamarca. No es fácil distinguir un efecto del otro.

Esta amplitud estacional somete la actividad humana a retos. En invierno la noche es larga; más cuanto mayor es la latitud; hay que estar preparados para hacer vigilia nocturna que la hacemos casi exclusivamente después del anochecer. Hoy no fragmentamos el sueño nocturno, antiguamente no era tan raro. En verano la noche es corta; más cuanto mayor latitud, y hay que estar preparados para dormir durante el fotoperiodo, dormir de día. La cuestión es en esta estación es fragmentar o no la vigilia. Todas estas variaciones y estos retos son independientes de la regulación de la hora legal.

europa

Figura 1. Mapa de Europa con los paralelos marcando valores de la deriva natural de la hora del amanecer o del anochecer de invierno a verano. Estos valores se modulan por el cambio estacional de la hora. La variación de la hora local del amanecer disminuye en una hora; la variación de la hora local de atardecer aumenta en una hora. Los colores muestran diferentes horas legales excepto en Rusia. En el continente la amplitud estacional varía desde 2h en la punta de Tarifa hasta 7h al sur de Finlandia.

El ciclo de sueño/vigilia se analiza de forma similar a la actividad laboral. Dos parámetros que dependen de la hora legal que marcan el inicio de la vigilia (despertar) y el inicio del sueño (acostarse). Ambos se pueden relacionar con el ciclo de luz y oscuridad, con el amanecer y el anochecer. Hay además tres intervalos que no dependen de estos factores: de una parte, la amplitud del sueño nocturno (diferencia entre el inicio del sueño y el inicio de la vigilia) y el consumo de sueño diario. De otra parte la diferencia entre ambos. Habitualmente no es significativa pues muchas personas realizan una vigilia continuada seguida de un sueño continuado. Sin embargo otro grupo de personas, especialmente en España, fragmenta la vigilia, duerme a mediodía (siesta) y el sueño diario difiere del sueño nocturno. La diferencia entre esas dos cantidades es el sueño diurno.

Determinar el inicio o fin de la actividad en el ciclo de sueño/vigilia afecta al cómputo del sueño nocturno y de las siestas. He optado por eliminar del análisis los casos en los que el algoritmo determinaba una hora de acostarse anterior a las 12 del mediodía; es un error del algortimo. Esto reduce muy levemente el tamaño de las muestras.

El estudio del ciclo de sueño/vigilia exige diferenciar los siguientes grupos de población:

    1. Trabajadores en día laborable, lunes a viernes.
    2. No trabajadores en día laborable, lunes a viernes, y con edad mayor o igual a 25 años.
    3. No trabajadores en fin de semana, sábado y domingo, y con edad mayor o igual a 25 años.

De grupo en grupo vamos bajando el nivel de coordinación social. Los trabajadores en día laborable tienen una vida condicionada por esa actividad; los no trabajadores en fin de semana son más propensos a decisiones libres. En las encuestas de empleo del tiempo no es raro que quienes rellenan un diario correspondiente a un día laborable también rellenen un diario correspondiente a un día de fin de semana. En cronobiología las diferencias de hábitos entre días laborales y días festivo dan lugar al concepto de jet-lag social. La segmentación en edad excluye a niños y jóvenes, que tienen un patrón de sueño y de vida diferente.

¿Desviaciones grandes o pequeñas?

Cinco países, por cinco variables analizadas, por tres grupos de población producen 75 estadísticas diferentes del ciclo de sueño/vigilia. Igual que para la actividad laboral es interesante determinar la ocurrencia de desviaciones significativas y no significativas en este conjunto de 75 análisis. E igual que antes he hecho este análisis para dos tipos de desviaciones: las de los valores medios y las de probabilidad acumulada. El primer grupo se pasa por el test de Welch para el nivel p=0.05 y en el segundo caso se comparan las desviaciones con el umbral u=√(-log(0.05))≈1.731, nivel p=0.05 para el test de Kolmogorov-Smirnov en un sentido. Los resultados pueden consultarse en este enlace.

Desde cualquier punto de vista hay bastantes más ocurrencias de desviaciones significativas en el ciclo de sueño/vigilia que en el ciclo laboral. Esto indica varias cosas. Primero que la extracción en la encuesta realizada tiene sesgo: no es aleatoria. Segundo que el ciclo de sueño/vigilia es sensible al ciclo estacional de luz y oscuridad modulado por el cambio de hora. Tercero y como la muestra de trabajadores es la misma aquí y en la entrada anterior también se deduce que el ciclo de trabajo es estable estacionalmente cuando se modula por el cambio de hora.

También hay más ocurrencias en los países más meridionales que en los países más septentrionales. Esto es un indicio muy preliminar de la influencia de la latitud en la respuesta social al cambio de hora.

Despertarse y acostarse

Figura 2. Desviaciones estacionales del inicio de la vigilia (abajo) y del inicio del sueño (arriba). De izquierda a derecha la latitud de los países crece. Se resalta al lado del nombre la amplitud natural de la deriva del amanecer y del anochecer de invierno a verano. Cada subfigura muestra tres grupos de población: trabajadores de lunes a viernes; no trabajadores LV y no trabajadores en fin de semana. El fondo de color muestra la prueba de Kolmogorov-Smirnov con signo: el fondo más claro es el umbral u=1.731. Todas las desviaciones se expresan en forma normalizada. Para calcular la desviación real hay que dividir por la raíz cuadrada del tamaño de la muestra.

La figura anterior muestra las desviaciones estacionales del inicio de la vigilia y del inicio del sueño. Los países están ordenados de izquierda a derecha en latitud creciente. A la derecha del país se destaca la amplitud estacional Δe, la variación natural de la hora del amanecer o del anochecer (veáse la figura 1). Modulado por el cambio de hora y medido por el reloj local la amplitud del amanecer se reduce en una hora y la del anochecer se amplía en una hora.

El inicio de la vigilia tiene desviaciones generalmente positivas, lo que indica que se adelanta en verano. El inicio del sueño tiene desviaciones negativas, lo que indica que se retrasa en verano. Reino Unido es una excepción. Insisto en que estas desviaciones están calculadas para la hora local dada y, por tanto, moduladas por el cambio de hora, que está vigente en los países analizados.

Grosso modo las desviaciones del inicio del sueño son mayores que las del inicio de vigilia: fluctúa más la hora de acostarse que la de levantarse.

El adelanto del inicio de la vigilia se superpone al adelanto de la hora. Aún tras este adelanto, la población adelanta (más) el despertar. Es decir, durante el medio año con condiciones de luz más favorables las sociedades toleran el adelanto de una hora.

El retraso del inicio del sueño se opone al cambio de hora: al adelantar la hora se retrasa el anochecer y se retrasa el inicio del sueño. Es importante para la discusión futura notar el sentido opuesto de estos cambios.

El retraso del inicio del sueño es muy homogéneo por grupos de población: todos se retrasan. El adelanto del inicio de la vigilia muestra más variaciones entre grupos. Hay un grupo que tiene sostenidamente produce la mayor variación: el grupo de fin de semana, el grupo con la preferencia más libre. Esto otra prueba de que social y biológicamente el adelanto de la hora oficial de primavera no es antinatural: tendemos libremente a adelantar el inicio de la vigilia siguiendo el adelanto del amanecer. Además indica, al menos indiciariamente, que el jet-lag social se reduce en verano. La idea es la siguiente: la hora de despertar varía desde el grupo más temprano (trabajadores en día laborable) al más tardío (no trabajadores en fin de semana). En verano ambos grupos adelantan su despertar pero el segundo lo hace más que el primero. Por tanto la diferencia disminuye. También se puede leer desde una perspectiva contraria: en invierno la oscuridad ayuda a retrasar más el inicio de la vigilia en preferencia libre (fin de semana).

Por latitud, leyendo la figura de izquierda a derecha se advierte indiciariamente que las desviaciones decrecen. Regiones con amplitudes estacionales naturales mayores producen fluctuaciones más grandes de estos parámetros. El inicio del sueño es más monótono en este aspecto y llega a cambiar de tendencia en Reino Unido. El inicio de la vigilia es más heterogéneo. Por ejemplo en Estados Unidos los días laborables muestran un retraso del inicio de la vigilia, mientras que el fin de semana, muestra adelanto.

¿Dormimos menos en verano?

Un cálculo elemental: en verano el inicio de la vigilia se adelanta, el inicio del sueño retrasa, por tanto dormimos menos. Una falacia elemental: como en verano tenemos la hora de verano, dormimos menos por culpa de la hora de verano; sin el cambio de hora dormiríamos más.

desviaciones del sueño

Figura 3. Desviaciones estacionales en el sueño nocturno (abajo) y sueño diario (arriba). De izquierda a derecha la latitud de los países crece. Se resalta al lado del nombre la amplitud natural de la deriva del amanecer y del anochecer de invierno a verano. Cada subfigura muestra tres grupos de población: trabajadores de lunes a viernes; no trabajadores LV y no trabajadores en fin de semana. Los paneles de España e Italia muestran con puntos las desviaciones del sueño diurno o siesta. El fondo de color muestra la prueba de Kolmogorov-Smirnov con signo: el fondo más claro es el umbral u=1.731. Todas las desviaciones se expresan en forma normalizada. Para calcular la desviación real hay que dividir por la raíz cuadrada del tamaño de la muestra.

La figura anterior muestra las desviaciones estacionales del sueño nocturno (abajo) y del sueño diario (arriba). El sueño nocturno es el tiempo que pasa del inicio del sueño al inicio de la vigilia. El sueño diario es la suma de todas las contribuciones de sueño durante un día. La diferencia entre ambos es el sueño diurno: la siesta. Los paneles de sueño nocturno de España e Italia muestran las desviaciones estacionales de la siesta.

El sueño nocturno tiene desviaciones positivas lo que quiere decir que se reduce en verano. Las desviaciones son generalmente mayores que las observadas en el inicio de la vigilia y sueño ya que interfieren constructivamente: se retrasa una, se adelanta la otra, la diferencia se amplía. Las desviaciones son relativamente homogéneas por grupo poblacional con los trabajadores dando generalmente la menor desviación (tienen una vida acompasada a un horario fijo) y desviaciones mayores en fin de semana (preferencias libres).

Es también perceptible cómo la amplitud de las fluctuaciones disminuye de izquierda a derecha, es decir con la latitud creciente.

El sueño diario reproduce exactamente el patrón del sueño nocturno… excepto en España. La siesta contribuye a que las desviaciones del sueño diario en España no sean especialmente grandes, particularmente día laborable. En el panel del sueño nocturno pueden verse desviaciones negativas del sueño diurno (siesta) en España e Italia. El signo negativo indica mayor contribución en verano respecto de invierno. En España la siesta produce las mayores desviaciones estacionales de todas las estadísticas medidas en el país.

Análisis QQ

El análisis anterior indica de forma eficaz qué actividades se adelantan o atrasan de invierno a verano pero tal vez necesitamos cuantificarlo temporalmente: cuantos minutos de media, cuánto el primer cuartil etcétera. Es el análisis QQ.

Es un poco complicado de tabular este análisis porque son 75 estadísticas diferentes, 60 si eliminamos el análisis de la siesta. La desviación de los valores medios y la de los cuartiles puede verse en este enlace.

Las variaciones medias están en la mayoría de casos por debajo de los diez minutos. Solo el sueño nocturno en España alcanza desviaciones de un cuarto de hora y veinte minutos para no trabajadores. Los cuartiles con desviaciones no suele pasar de los 10min (1, en el cuadro). Hay algunos cuartiles que difieren en 20min y dos que difieren en 30min (despertar americano en fin de semana). También se observa que el retraso del inicio del sueño no compensa, ni muchísimo menos, el adelanto de la hora: la hora de acostarse en verano se retrasa medida por el reloj local pero la hora de acostarse en verano se adelanta por el reloj universal.

He desglosado las desviaciones máximas de probabilidad acumulada y de cuartiles por estadística analizada y pueden consultarse en estos enlaces:

    1. Inicio de vigilia.
    2. Inicio del sueño.
    3. Sueño nocturno.
    4. Sueño diario.
    5. Sueño diurno (siesta).

Que los análisis realizados sobrepasen la prueba t de Welch o la prueba de Kolmogorov-Smirnov indican que las variaciones son estadísticamente significativas: la muestra de invierno y la muestra de verano está adelantadas o retrasadas una respecto de la otra en muchos casos. Ahora bien la magnitud de estas desviaciones no parecen excesivamente grandes. Más aún, es difícil atribuírselas al cambio de hora: pueden ser debidas al cambio de fotoperiodo que, de invierno a verano, alcanza entre 6h y 10h según el país analizado. Que con esos cambios el sueño diario varíe diez minutos no parece gran cosa.

Final

Quienes critican el cambio de hora porque supone que el Sol se ponga muy tarde en verano y hace retrasar la hora de acostarse solo ven la mitad del problema. El hecho es que el cambio de hora no retrasa la hora de levantarse. Eliminarlo para «adelantar» el inicio del sueño debería causar un adelanto del inicio de la vigilia, y lo comido va por lo servido.

Al contrario, advertir que el inicio de la vigilia y el inicio del sueño se desvían en sentido contrario (uno adelantándose otro retrasándose) es advertir que el problema estacional existe y ha de ser gestionado.

El cambio de hora es una forma de hacerlo. El análisis muestra que cumple su objetivo inicial: estabilizar el inicio del ciclo de sueño/vigilia y la actividad laboral. De esta forma el cambio de hora coordina socialmente nuestra respuesta al cambio estacional y lo gestiona eficazmente.

La idea de que las transiciones de hora son «antinaturales» se contrapone a la pretensión «antinatural» de tener la misma actividad en invierno y en verano a una latitud como la de la península ibérica. Y a la pretensión infantil de que la actividad humana moderna puede seguir la lenta evolución del amanecer. Hoy nuestra vida sigue ligada al ciclo de luz y oscuridad (¡cómo no!) pero usamos el reloj para administrar este ciclo. Por eso hoy, como hace 200 años, el Congreso de los Diputados no puede iniciar sus sesiones a las 09:00 en enero, a las 08:40 en febrero, a las 08:20 en marzo y a las 08:00 en abril. Hoy, como hace 200 años, tiene regularlo a golpe de una hora: cambiando horarios (hace 200 años) o cambiando la hora (hoy). La transición, el golpe de una hora, es el cuanto elemental de diferenciación horaria.

El cambio de hora tiene una componente universal, independiente de la latitud y meridional. Siempre es el cambio de una hora; ni dos ni media. Siempre es adelantando en primavera y retrasando en otoño, no al revés. Siempre es adelantando la actividad humana en verano y generando ocio diurno vespertino (intercambiamos ocio matinal diurno, poco productivo, por ocio vespertino diurno), no al revés. Muchos ven el cambio de hora solo así.

Hay más: tiene una componente que depende de la latitud. A nuestra latitud el cambio de hora estabiliza mucho la hora del amanecer: típicamente puede ir de la hora de levantarse en verano a la hora de llegar al trabajo en invierno. Permite que la actividad humana persiga el amanecer. Ayuda a evitar la insolación del mediodía estival. Ayuda a tener horarios estables.

A la latitud del Reino Unido, o no digamos Finlandia, esto suena a chiste. El amanecer en Finlandia cambia 6h de invierno a verano. No hay forma humana de perseguirlo. El exceso natural de estacionalidad permite una falta de estacionalidad en la actividad humana: puedes despertar a la misma hora todo el año y ser un espectador de si despiertas de día o de noche. Puedes permitirte el lujo de iniciar la actividad cinco horas después de que haya amanecido. Por eso, sostengo, que las variaciones estacionales deben ser más pequeñas a gran latitud (como se observa en la figura 1 y 2). En estas circunstancias el cambio de hora es solo ese desfase primario y meridional. Ese golpe de hora. Puede ser aceptado socialmente (Reino Unido o Irlanda, 100 años continuados de práctica) o rechazado socialmente (Finlandia, Polonia, Alemania, con prácticas más discontinuas).

El efecto estacional más perceptible en España es el retraso en la hora de inicio del sueño y el aumento de la siesta y que también se manifiesta en las desviaciones de la actividad laboral. El hecho de que la palabra siesta tenga un origen medieval es suficiente para descartar que sea un efecto del cambio de hora.  El cambio no es más que una forma moderna de realizar una práctica antigua y racional a nuestra latitud: ajustar el inicio de la vigilia al amanecer para posteriormente descansar al mediodía. Compensar el déficit de sueño que induce la corta noche estival con sueño diurno a las horas más inhóspitas del día. Con este movimiento estratégico el punto medio del ciclo de sueño/vigilia se acerca al mediodía solar, lo que suena bastante natural.