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Notas desde el Espacio infinito
Muchos objetos en la naturaleza, desde la geometría de una coliflor hasta el perfil de una montaña o las ramificaciones de los ríos, tienen un comportamiento fractal, es decir, poseen una estructura parecida a todas las escalas (esto es, la invariancia de escala), de manera que, observándolos a través de una lupa o de un telescopio, no notaríamos diferencia.
La mayoría de las estrellas son variables pulsantes (como lo es nuestro propio Sol), es decir, que su luminosidad varía periódicamente con el tiempo. Esto se debe a que ondas de densidad y temperatura que se generan en su interior llegan a la superficie de la estrella haciéndola oscilar, lo que provoca cambios en su brillo. Estas oscilaciones estelares forman patrones tridimensionales al igual que una cuerda de guitarra o la piel de un tambor en una y dos dimensiones respectivamente.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Granada (UGR) y del Instituto Andaluz de Astrofísica (IAA-CSIC), expertos de una rama de la astrofísica denominada astrosismología, ha analizado estas oscilaciones de luminosidad, tratando de clasificar las estrellas pulsantes en distintos tipos, cada uno con una determinada estructura interna y propiedades físicas, de la misma forma a través de la cual nuestro oído puede identificar distintos instrumentos musicales en una orquesta, y por ende, las propiedades de cada uno de aquellos, como el material o las dimensiones.
Pero en el trasfondo de la música estelar hay más. Como explican Juan Carlos Suárez Yanes, investigador del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la UGR, y Sebastiano de Franciscis, del IAA-CSIC, “la música de una estrella pulsante resulta tener un continuo rumor susurrante de fondo, como un público molesto en una sala de concierto, que dificulta la escucha”.
Estos investigadores han estudiado por primera vez el ruido de fondo que existe en la luminosidad de las estrellas como un objeto fractal. Su trabajo ha descubierto propiedades fractales en la luminosidad de las estrellas pulsantes.
Caracterizar mejor las estrellas variables
Los investigadores han aplicado un algoritmo que se basa en el análisis armónico de Fourier (que estudia la representación de funciones o señales como superposición de ondas “básicas” o armónicos) de series temporales con propiedades fractales para aislar la música estelar del molesto ruido de fondo de una manera eficiente y sencilla. Esto permite depurar de la música estelar las oscilaciones que forman parte del ruido, y así identificar mejor y caracterizar las estrellas variables.
Gracias a este método, los investigadores pueden identificar y caracterizar mejor las estrellas variables. Se trata de un paso importante para entender cada vez más los mecanismos físicos que gobiernan las estrellas pulsantes, ya que ahora es posible ver más nítidamente en su interior.
A un chasquido neuronal de la depresión
Para que aparezcan problemas de comportamiento, como ansiedad, agresividad, esquizofrenia o depresión, no hace falta que se produzca «una catástrofe» en el cerebro, sino un ligero desequilibrio entre neurotransmisores, moléculas que permiten el intercambio de información entre neuronas.
Esta es una de las conclusiones de un trabajo realizado en ratones, en el que sus autores, liderados por científicos del Instituto de Neurociencias de Alicante, constatan que detrás de este «desbalance» en el circuito neuronal está el gen Grik4, en concreto un exceso de dosis del mismo.
Para mantener una función cerebral adecuada es necesaria una buena regulación del equilibrio entre la transmisión sináptica -comunicación entre las neuronas- excitatoria e inhibitoria, lo que sería el equivalente al «acelerador y el freno», respectivamente, del sistema nervioso, recuerda el instituto alicantino en una nota.
Esto se logra con la liberación de las dosis adecuadas de sustancias químicas o neurotransmisores de uno u otro tipo -entre ellos, serotonina, dopamina, endorfinas, adrenalina, GABA o glutamato-.
Equilibrio roto
¿Qué pasa cuándo las dosis de alguno de estos neurotransmisores no son las adecuadas? Que el equilibrio en el circuito se rompe y aparecen patologías como la ansiedad, depresión, esquizofrenia, trastorno bipolar o autismo, explica el investigador Juan Lerma, director del grupo de Fisiología Sináptica del Instituto de Neurociencias -centro del CSIC y la Universidad Miguel Hernández-.
En este trabajo se constata que la sobreexpresión del gen Grik4 afecta a la comunicación neuronal. «Hemos encontrado en la amígdala cerebral -vinculada a la agresividad, emociones, depresión o ansiedad- que la simple sobreexpresión de ese gen en las neuronas que componen el circuito produce un cambio en la eficacia de la comunicación entre esas neuronas», explica Lerma, quien detalla que se trata de una modificación ligera, no dramática, pero suficiente para que aparezcan problemas de comportamiento, «lo que llama la atención».
En concreto, el gen Grik4 es esencial para regular receptores del neurotransmisor excitatorio glutamato -relacionado con la información sensorial, motora y emocional, la memoria, etc-.
Esta investigación apunta que las alteraciones del comportamiento que caracterizan a las patologías como ansiedad, depresión, esquizofrenia, trastorno bipolar o autismo, pueden tener un mecanismo común: un exceso en la tasa de liberación del principal neurotransmisor excitatorio del sistema nervioso central, el glutamato.
Amígdala cerebral
Y las manifestaciones que caracterizan a cada una de ellas dependerían del área del cerebro afectada por ese desequilibrio, en este caso la amígdala cerebral. «Hemos reproducido en modelos de ratón la duplicación de un fragmento del cromosoma 11, que contiene el gen Grik4, que se sabe ocurre en el autismo, y hemos visto que tiene un efecto en el comportamiento de los ratones semejante al que ocurre en humanos», aclara Lerma.
Los roedores portadores de esta duplicación muestran signos de depresión, ansiedad y alteraciones de la conducta social características de las personas con trastornos del espectro autista.
Aunque se trata de una investigación básica y queda mucho trabajo por delante, «nuestros resultados destacan que la actividad aberrante persistente dentro de los circuitos cerebrales puede ser la base de los comportamientos disruptivos asociados a la enfermedad mental en humanos».
Ahogo en el cosmos
Como si de una novela negra se tratara, los expertos señalan el «estrangulamiento» como la causa principal de la muerte galáctica, que se produce después de que las galaxias se vean privadas de la materia prima que necesitan para crear nuevas estrellas.
Los niveles de metales que contienen la galaxias muertas proporcionan un huella dactilar clave que hace posible determinar la causa de su muerte, hasta ahora se desconocía, según un estudio publicado en Nature por investigadores de la Universidad de Cambridge y del Real Observatorio de Edimburgo.
En el Universo hay dos tipos de galaxias, casi la mitad son galaxias «vivas», entre las que está la Vía Láctea, ricas en gas frío, en su mayoría hidrógeno, que necesitan para crear nuevas estrellas.
El resto de galaxias están «muertas», es decir que no pueden crear estrellas y además su concentración de gas frío es muy baja, pero hasta ahora no se sabía cual era la causa de la muerte de las galaxias, recuerda el estudio.
Los astrónomos habían adelantado dos hipótesis principales para explicar la muerte galáctica: o bien el gas frío es succionado repentinamente fuera de la galaxias por fuerzas internas o externas, o bien el suministro de gas frío de alguna manera se detiene «estrangulando lentamente a la galaxia, durante un periodo de tiempo hasta la muerte».
El equipo de investigadores usaron datos de la Sloan Digital Sky Survey para analizar los niveles de metales en más de 26.000 galaxias de tamaño medio.
«Los metales son un potente marcador de la historia de la formación de las estrellas. Cuantas más estrellas nacen en una galaxia más contenido de metal se puede detectar», explica el profesor del Laboratorio Cavendish y del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge, Yingjie Peng, autor principal del estudio.
Por ello, al observar los niveles de metales en las galaxias muertas debería ser posible saber cómo murieron, agrega.
Si las galaxias son «asesinadas» por una salida repentina del gas frío fuera de la galaxia, entonces el contenido de metal de una galaxia muerte debería ser el mismo que tenía justo antes de su muerte, pues la formación de las estrellas se pararía bruscamente.
Sin embargo, en el caso de la muerte por estrangulamiento la formación de estrellas puede continuar mientras el gas frío no se extinga del todo.
Los investigadores analizaron las diferencias estadísticas de contenido de gas frío entre las galaxias vivas y las muertas, lo que les permitió determinar la causa de la muerte de las mayor parte de las galaxias de tamaño medio.
El profesor Roberto Maiolino, uno de los autores del estudio, señala que han determinado que el contenido de metales en una galaxia muerta es «significativamente mayor» que en una viva con una masas similar.
«Esto no es lo que esperaríamos ver en el caso de una extracción repentina del gas y es consistente con el escenario del estrangulamiento», agrega.
Los investigadores probaron su hipótesis observando la diferencia de edad estelar entre las galaxias vivas y las muertas, independientemente del nivel del metales que contengan, y encontraron una diferencia de 4.000 millones de años, lo que está en línea con el tiempo que tardaría una galaxia viva en morir por estrangulamiento.
«Esta es la primera evidencia concluyente de que las galaxias son estranguladas hasta la muerte, indicó Peng, quien destaca: «aún desconocemos quién es el asesino, aunque tenemos algunos sospechosos».
Recital en la sustancia blanca del cerebro
La estructura de la sustancia blanca del cerebro refleja la sensibilidad musical. Así concluye un estudio del grupo de Cognición y Plasticidad Cerebral del Instituto de Neurociencias de la Universidad de Barcelona (UB) y del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (UB-IDIBELL).
El trabajo, publicado en el Journal of Neuroscience, muestra que la conectividad de la sustancia blanca, el tejido a través del cual se comunican las distintas áreas del sistema nervioso central, es clave para entender por qué nos gusta o no la música. Además, confirma que para que las personas sientan placer musical es necesario que las estructuras cerebrales relacionadas con la recompensa a los estímulos trabajen conjuntamente con las vinculadas a la percepción.
El investigador de la UB Josep Marco Pallarés lidera este estudio, en el que también han participado Antoni Rodríguez Fornells (UB-IDIBELL-ICREA), Noelia Martínez Molina, de la Universidad de Helsinki (Finlandia), Ernest Mas Herrero y Robert Zatorre, de la Universidad McGill de Montreal (Canadá).
Escuchar música se considera como una actividad gratificante en todo el mundo, pero trabajos anteriores de este grupo han demostrado que existe una gran variabilidad individual al respecto: desde personas que prácticamente no podrían vivir sin la música, hasta personas que no obtienen ningún placer de ella, una condición que se ha llamado anhedonia musical específica.
Según Marco Pallarés, “este fenómeno se da en población sana, sin ningún tipo de patología. Las personas con anhedonia musical específica disfrutan de otros estímulos placenteros (como la comida, o las recompensas monetarias), pero no son sensibles a la recompensa musical”.
El estudio de la anhedonia musical específica determinó que las diferencias individuales en cuanto a la recompensa musical estaban relacionadas con la conectividad funcional —los patrones de activación neuronal de distintas regiones cerebrales— entre las áreas de percepción auditiva: en concreto, entre la corteza supratemporal y un área clave en el procesamiento de la recompensa, el estriado ventral. Es decir, que la sensibilidad musical dependía del trabajo conjunto de estas dos áreas.
Estudiar las conexiones cerebrales
El objetivo de la nueva investigación fue averiguar si la sensibilidad a la música se veía determinada por cómo se conectan las áreas de procesamiento perceptivo y las áreas del circuito de recompensa. El experimento se hizo con 38 voluntarios sanos utilizando la técnica de resonancia magnética por difusión, que permite reconstruir la estructura de la sustancia blanca cerebral, es decir, los haces de sustancia blanca que conectan las diversas regiones cerebrales.
La sensibilidad a la música de los participantes se determinó mediante la puntuación obtenida en un cuestionario desarrollado por el mismo grupo, el Barcelona music reward questionnaire (BMRQ).
Después, durante la sesión de resonancia magnética, los participantes tenían que escuchar fragmentos de canciones del género clásico y proporcionar valores de placer en una escala del 1 al 4 en tiempo real.
Para controlar la respuesta cerebral ante otros tipos de recompensa, los participantes también debían jugar en una actividad de apuestas monetarias en que podían ganar o perder dinero real.
El hecho de que ninguno de los participantes mostrara una puntuación baja en las escalas de recompensa general es una demostración de que las diferencias individuales en el procesamiento de la recompensa estaban restringidas al dominio musical y no afectaban a otros estímulos.
Los resultados del experimento muestran que existe una relación entre los haces de sustancia blanca que conectan el área de percepción musical y la actividad del sistema de recompensa.
Para Marco Pallarés, “el estudio demuestra que la sensibilidad hacia la música está relacionada con los haces de sustancia blanca que conectan, por un lado, la corteza supratemporal con la corteza orbitofrontal y, por otra parte, la corteza orbitofrontal con el estriado ventral”.
“El hecho de utilizar la corteza orbitofrontal —continúa el investigador— se debe a que no existen haces de sustancia blanca que conecten de forma directa la corteza supratemporal y el estriado ventral y, por tanto, las áreas de procesamiento perceptivo y las áreas del circuito de recompensa deben conectarse a través de otra estructura”
¿Por qué solo existe la anhedonia musical?
Estos resultados resaltan la necesidad de ampliar el foco de estudio para entender el funcionamiento del sistema de recompensa del cerebro. “No podemos limitarnos a estudiar solo la red de recompensa, sino que necesitamos conocer cómo acceden los diferentes estímulos a ese sistema de recompensa. Ello podría ser clave para entender por qué hay anhedonias específicas respecto a un determinado estímulo como la música, pero no respecto al resto de estímulos, como el juego o los alimentos, lo que podría tener aplicaciones en la comprensión de ciertas patologías relacionadas con adicciones específicas o anhedonias específicas hacia un cierto estímulo”, concluye Marco Pallarés.
La erótica del grillo
¿Influye la edad de los machos para atraer a las hembras? En casos como el de los seres humanos, la respuesta podría ser afirmativa, pero las razones irían posiblemente más allá de la biología. En las poblaciones de grillos de campo (Gryllus campestris), este fenómeno también se produce: los grillos machos mayores atraen mejor a las hembras que los más jóvenes.
“En teoría, los machos de más edad podrían ser mejores porque han demostrado ser lo suficientemente resistentes como para sobrevivir más tiempo. Esto podría significar que sus genes están bien adaptados al ambiente, por lo que las hembras que se apareasen con ellos tendrían descendientes que también llevarían esos genes”, señala a Sinc Rolando Rodríguez-Muñoz, investigador en el Centro para la Ecología y la Conservación de la Universidad de Exeter (Reino Unido).
Esta era la hipótesis inicial que barajaban los científicos para explicar este comportamiento. Sin embargo, tras analizar diez años de datos sobre una población salvaje de grillos en el norte de España, el equipo no ha podido demostrar que estas parejas formadas por grillos machos mayores generen más descendencia.
Los investigadores no encontraron ninguna evidencia de que las hembras tuvieran más crías con machos de más edad . En realidad, los más viejos tienen mayor facilidad para emparejarse y “están acompañados de hembras con más frecuencia, pero se aparean menos con ellas que los más jóvenes”, revela Rodríguez-Muñoz, primer autor del estudio publicado en la revista Animal Behaviour.
En el caso de los grillos más jóvenes la situación es la contraria: tienen más dificultades para atraer a las hembras. “Comparten su madriguera con una hembra con menor frecuencia, pero cuando lo hacen se aparean más a menudo”, indica el científico.
Para llegar a estas conclusiones, los científicos analizaron la edad de cada macho y observaron la frecuencia con la que compartían madriguera con una hembra, las veces que se aparearon y el número de crías que tuvieron. Los resultados confirman que la edad del macho no influye en una reproducción exitosa.
¿Cuándo envejece un grillo?
Para atraer a las hembras, los grillos macho cantan, lo que supone un gran esfuerzo para ellos. En este estudio, los científicos utilizaron justamente ese tiempo que dedican a cantar para medir la edad a la que empiezan a hacerse viejos.
“Encontramos que en la población con la que trabajamos, el esfuerzo empleado en cantar comenzó a disminuir alrededor de los 15 días de edad”, detalla el investigador. En total, la vida adulta de estos insectos dura solo unas pocas semanas. Según los autores, otras características podrían mostrar indicios de declive a una edad más temprana o tardía, pero “si es debido al envejecimiento o a otros factores es algo que aún no sabemos”, confiesa Rodríguez-Muñoz.
Para entender mejor el comportamiento de los grillos ante esta y otras situaciones como, por ejemplo, el cambio climático, los investigadores de la Universidad de Exeter han lanzado el juego online Cricket Tales gracias al cual los jugadores ayudarán a analizar más de un millón de horas de vídeos sobre grillos.
La idea es “promover el interés de la sociedad por la ciencia, pero también mostrar cómo un insecto normalmente considerado como un animal insignificante puede desarrollar comportamientos tan complejos como los de las aves o los mamíferos”, concluye el experto.
Las hembras grillo lo tienen claro
Un equipo internacional de investigadores ha realizado un seguimiento de grillos campestres (Gryllus campestris) en su hábitat natural en Asturias a través de grabaciones con cámaras de infrarrojos y monitorizando cada movimiento de los insectos durante 24 horas al día. El grupo de biólogos siguió a 152 grillos día y noche con sus cámaras.
El hábitat natural del grillo, situado en Asturias, contó con 96 cámaras y micrófonos que registraron y recogieron todos los movimientos y sonidos de los grillos durante la temporada de cría, en total más de 250.000 horas de observación de sus momentos de ‘intimidad’.
Hasta ahora, saber qué comportamientos aumentan la descendencia, sólo se había estudiado en el laboratorio.
Una de las observaciones de los científicos es que los machos no se limitan a cantar para atraer a las hembras, sino que emprenden expediciones de caza de naturaleza sexual. Cuando una pareja se reúne, los dos grillos pueden llegar a 40 cópulas.
Además, las hembras buscan la variedad en relaciones rápidas con otros machos, antes de volver con sus compañeros habituales.
Los grillos cantan durante los meses estivales, cuando los machos atraen a las hembras y se aparean con ellas. Éstas depositan sus huevos en el suelo, a cierta profundidad, buscando la seguridad.
Al verano siguiente, las hembras que sobreviven a las peleas por mantener los nidos y a los depredadores habrán puesto cientos de huevos, pero muchas de ellas no tendrán descendencia. Incluso las triunfadoras solamente contarán con una pequeña prole que sobrevivirá hasta alcanzar la madurez.
Para los machos, la situación aún es más extrema: muchos no dejan herederos, sólo una minoría tiene muchos.
Para seguir a los grillos, los investigadores adhirieron con pegamento extrafuerte en el lomo de cada grillo una placa numerada del tamaño necesario para que pudiesen leerla las cámaras. Tomaron también un pequeño fragmento de tejido, de menos de un milímetro de ancho, para obtener la huella genética del ADN de cada individuo.
Las etiquetas visibles permitieron a los investigadores analizar las vidas y comportamientos de los grillos así como sus parejas, cuánto tiempo pasaban juntos machos y hembras, el tiempo invertido por cada macho en cantar para atraer a las hembras y las peleas que se producían cuando un macho se acercaba a una madriguera ocupada por otro.
«Este culebrón de grillos es un modelo de las luchas vitales que mantienen tantas especies; nos relata cómo ocurre la selección natural en los entornos salvajes», explica Tom Tregenza, biólogo del campus de Cornualles de la Universidad de Exeter, uno de los autores ,en declaraciones recogidas por el SINC.
Los resultados demuestran que los machos dominantes tuvieron menos apareamientos que los derrotados en más enfrentamientos, pero el número de descendientes que dejaban fue el mismo.
Los machos que cantaron durante más tiempo tuvieron más parejas, pero esto solamente fue importante para los machos pequeños, ya que los grillos de menor tamaño tuvieron que cantar para lograr reproducirse, pero los mayores obtuvieron mejores resultados incluso sin cantar.
Lo más intrigante para los científicos es que hembras y machos se reprodujeron más al tener más parejas. «Es fácil comprender por qué los machos se aparean tanto, ya que cada apareamiento implica una mayor probabilidad de reproducirse. Para las hembras, la historia es distinta, pues deben poner huevos y recoger más esperma. Pero las hembras que se aparean con más machos tienen más descendientes, por lo que la promiscuidad es también un factor positivo para las hembras», explica Rodríguez-Muñoz, investigador de la Universidad de Exeter.
Abejas en las profundidades del alma
Las abejas y su organización en colmenas constituyen el «espejo ideal de la humanidad» ya que «nos han acompañado a lo largo de toda la historia del pensamiento occidental», explican los escritores franceses Pierre Henri y François Tavoillot, que han escrito «El filósofo y la abeja».
Ambos hermanos, que publican esta obra por la editorial Espasa, trabajan cada uno por su cuenta pero “regularmente hacemos balance conjunto” de sus respectivas investigaciones.
Piere Henri es profesor de filosofía en la Universidad de París y François trabaja como apicultor en el Alto Loira y cada uno desde su sector ha estudiado el significado de la abeja como símbolo para el pensamiento occidental.
“Nuestra gran sorpresa fue descubrir que nos ha acompañado a lo largo de toda la historia” en reflexiones de filósofos, eruditos e intelectuales europeos, empezando por la mitología griega, donde figura la leyenda de Aristeo, hijo del dios Apolo y la ninfa Cirene, y el primero que enseñó a los hombres a domesticar abejas gracias a las colmenas.
La simbología en “El filósofo y la abeja”
Desde entonces, el colmenar se ha empleado simbólicamente en todas las teorías políticas, “algunas de ellas muy opuestas entre sí” pues mientras Aristóteles la comparaba con el ideal aristocrático, Séneca lo veía más representativo de la monarquía, Cicerón la relacionaba con la república y pensadores posteriores la asimilaron con el comunismo, el liberalismo e incluso la anarquía.
En todo caso, “en el mundo de las abejas se puede encontrar las grandes cuestiones que, desde tiempos inmemoriales, se han planteado los seres humanos“, han señalado los hermanos Tavoillot.
Y es que esta especie de insectos ha sido tomada como modelo a seguir en muy distintas profesiones como, por ejemplo, entre científicos e ingenieros, debido a su capacidad para construir celdas “perfectamente geométricas” y a su “excepcional organización” fabricando miel o cera.
Los autores de “El filósofo y la abeja” consideran que, en cierto modo, también han sido “las inventoras del desarrollo sostenible” puesto que su forma de cosechar el néctar “lejos de dañar la flora, contribuye a fortalecer y promover la polinización“.
En peligro su supervivencia
Sin embargo, esta especie se enfrenta, sobre todo desde los años 90 del siglo XX, a serios problemas de supervivencia debido a “la calamidad” que supone el uso de muchos pesticidas que emplean neonicotinoides para el tratamiento de semillas.
Estos productos, asimilados incluso en dosis muy bajas, tienen un devastador efecto neurológico en las abejas, al causarles parálisis y muerte.
Los problemas para la reproducción de las plantas se han hecho evidentes ya en zonas de China, donde la muerte masiva de abejas ha obligado al ser humano a llevar a cabo la polinización de forma manual, indican estos especialistas.
La situación en China es sólo “la punta del iceberg” pues los hermanos Tavoillot han insistido en el hecho de que la tercera parte de la producción de bienes agrícolas está relacionada con la polinización, por lo que lo que “está en peligro es nuestro propio futuro“.
Remontándonos en el curso de la historia, nos damos cuenta de que los pensadores de todas las épocas y civilizaciones han buscado en la colmena mucho más que la miel: ejemplos, modelos, guías para la vida y, también, los secretos de la naturaleza y los misterios de la cultura. Y, así, se ha descrito a la abeja como pozo de ciencia o modelo de virtud. Se ha hecho de ella el emblema de la monarquía o del imperio, pero también de la anarquía, de la democracia, del comunismo y de la sociedad de mercado.
De su comportamiento se han extraído lecciones de industria, de dominación, de poesía, de piedad, de castidad e, incluso, de… polinización. El ruido de su vuelo también ha dado nombre al rumor de la era Internet: ¡el buzz! La polinización se ha convertido en un paradigma muy apreciado para «modelizar» la economía numérica. Recientemente, la colmena ha permitido aprehender la inteligencia colectiva, la modelización sistémica y, también, los fenómenos de la ciudadanía participativa.
Todos estos conceptos, y muchos otros, han sido explotados, pues la abeja siempre va más allá de lo que es. El espectáculo de su vuelo, la contemplación de su organización, la degustación de sus productos llevan inevitablemente a una especie de ensoñación metafísica, como si la abeja nos condujese a la filosofía…
El mito de las abejas de Aristeo gira, precisamente, en torno a su pérdida pues, como causante indirecto de la muerte de la ninfa Eurídice, los dioses le castigaron destruyendo sus colmenas.
Para recuperarlas, tuvo que levantar altares y sacrificar “cuatro bueyes y cuatro vacas, tras lo cual las ninfas le perdonaron y bendijeron para que obtuviese una abundante cosecha de miel” y de los cadáveres surgió un nuevo enjambre de abejas con el que pudo recuperar su actividad.
Hoy día, los apicultores tratan de compensar la pérdida de abejas gracias a la tecnología para mejorar su cría, por lo que “la apicultura sigue siendo una profesión dinámica y atractiva“, han concluido.
Del zoco de la neurociencia a un mundo feliz
La llegada al mercado de dispositivos denominados ‘neuronales’ que se venden directamente al consumidor tiene implicaciones tanto en el terreno de la salud como en el de la ética. Así lo ha plantean expertos en neuroética en un artículo que se publica de la revista Neuron.
El equipo, liderado por Judy Illes, profesora de Neurología y Neuroética en la Universidad de British Columbia (Canadá), identificó 41 dispositivos en el mercado, incluyendo 22 de registro de actividad cerebral y 19 de estimulación. El objetivo era examinar cuestiones de transparencia, derechos y responsabilidad en la forma en que se comercializan y venden estos productos.
“Cuando se trata de tecnología aplicada a la salud y, en concreto tecnología cerebral, hay un mayor nivel de responsabilidad en torno a la innovación ética”, dice Illes.
Los supuestos beneficios, en entredicho
Las compañías que venden estos dispositivos cerebrales vestibles prometen beneficios que van desde la reducción del estrés, al aumento de la calidad del sueño o la pérdida de peso a una mejora en la cognición. Algunos incluso anuncian beneficios frente a la depresión y ciertas enfermedades neurodegenerativas, indican los investigadores.
A pesar de la gran variedad de afirmaciones, ha habido pocas investigaciones que hayan estudiado la validez científica de cualquiera de ellos. Los autores no intentaron evaluar la eficacia de los productos en esta revisión. En su lugar, analizaron cómo los fabricantes podrían comunicar los resultados potenciales del uso de estos dispositivos, tanto positivos como negativos, de una manera más responsable y ética.
El mercado de estos dispositivos tiene paralelismo con otros productos médicos de consumo directo, por ejemplo, hierbas y suplementos, kits de pruebas genéticas caseras, tomografías computarizadas de bienestar o los ultrasonidos tridimensionales de ‘recuerdo’ que se ofrecen a embarazadas.
Al comercializarlos en el ámbito del bienestar o la recreación, en lugar de para la salud, las compañías que venden estos productos y servicios evitan la supervisión regulatoria de las agencias, como la Adminsitración de Medicamentos y Alimentos de EE UU, subrayan los autores.
Riesgos desconocidos
“Algo que nos preocupa –dice Judy Illes– es que la gente pueda recurrir a estos dispositivos, en vez de buscar ayuda médica cuando realmente la necesita o que elija estos aparatos en vez de los tratamientos médicos convencionales. Hay muchos efectos potenciales de los que no sabemos mucho», advierte.
Los síntomas y efectos secundarios que podrían resultar del uso de estos productos incluyen enrojecimiento u otras irritaciones donde los dispositivos entran en contacto con la piel, dolores de cabeza, hormigueo y náuseas.
Algunos de los dispositivos mencionan la posibilidad de efectos secundarios en el envoltorio, pero no ha habido ningún estudio que analice su frecuencia o gravedad.
Los investigadores observan que, en gran medida, faltan etiquetas que adviertan a los consumidores sobre los riesgos. “Considero que este es un mensaje importante y responsable para los consumidores, pero pocos de estos productos lo incluyen”, dice Illes.
La autora principal cree que debido a que algunos de estos productos se comercializan para niños, que pueden ser particularmente vulnerables a sus efectos en el cerebro, se necesita más precaución. “Sus cuerpos y cerebros aún se están desarrollando”, dice.
Además, añade que “podría ser necesaria una precaución adicional para el uso de los productos de neurociencia en los ancianos, otra población que puede tener un mayor riesgo de daño potencial”.
En su opinión, también hay problemas relacionados con los productos de neurociencia que registran la actividad cerebral. «¿Cómo se utilizan estos datos y quién tiene acceso a ellos? Estas son cosas que no sabemos. Deberíamos estar haciéndonos estas preguntas», reflexiona Illes.
Sin embargo –añade– “la gran noticia es que no cuesta mucho dinero innovar éticamente. Basta con pensar un poco más, enviar buenos mensajes y considerar las posibles consecuencias. Vale la pena que las empresas se tomen el tiempo para hacerlo bien», destaca.
La resurrección de los cerebros
Los resultados de una investigación con cerebros de cerdos cuestionan el hecho asumido hasta ahora de que el cerebro de los mamíferos sufre daños irreversibles minutos después de que la sangre deja de circular y plantea la posibilidad de que la recuperación del cerebro sea posible incluso después de que el corazón haya dejado de latir por un tiempo prolongado.
Una persona es declarada clínicamente muerta si hay una pérdida irreversible de la función cerebral. Es lo que se llama muerte cerebral y se pone en evidencia por la pérdida de actividad cerebral indicada por el electroencefalograma isoeléctrico o plano.
La falta de actividad cerebral se considera un síntoma infalible de muerte biológica y la Organización Mundial de la Salud establece al respecto un conjunto de criterios ineludibles para establecer con certeza la muerte. Pero no todos los tejidos y órganos pierden sus características funcionales al mismo tiempo. Se asume que ciertos órganos pueden preservar su vitalidad tras la muerte cerebral.
Diversos estudios, realizados tanto en humanos como en animales experimentales, han demostrado que la actividad eléctrica global y la consciencia se pierden a los pocos minutos de la interrupción del flujo sanguíneo cerebral. A menos que la perfusión sanguínea se restaure rápidamente, varios mecanismos bien conocidos desencadenan la pérdida de la homeostasis iónica y la acumulación de glutamato, el neurotransmisor excitador más abundante del cerebro, hasta alcanzar niveles tóxicos para las neuronas. Esta cascada progresiva e irreversiblemente dispara mecanismos de muerte neuronal y daño axonal.
Ahora, la nueva investigación liderada por la Universidad de Yale ha descrito la recuperación de ciertas propiedades estructurales y funcionales en cerebros de cerdos sacrificados cuatro horas antes.
Un líquido especial
Esta recuperación se logró tras perfundir extracorpóreamente los cerebros a través de sus arterias carótidas con un líquido especial que contenía una serie de compuestos citoprotectores, anticoagulantes nutritivos, etc., además de hemoglobina como elemento portador del oxígeno necesario para la actividad vital de las células. Este líquido fue bombeado a través del sistema vascular cerebral con picos y valles de presión, tratando de simular así la actividad cardiaca.
Tras la muerte clínica, este tratamiento restauró y mantuvo la circulación en las principales arterias, vasos sanguíneos y capilares, preservando el metabolismo cerebral y la capacidad de respuesta celular a fármacos. Igualmente, estudios electrofisiológicos realizados en rodajas tomadas de estos cerebros tras un tiempo considerable de estar mantenidos en estas condiciones (hasta seis horas) indicaron la preservación de la funcionalidad de las neuronas y de sus sistemas de comunicación sináptica.
Pruebas histológicas indicaron la salvaguarda de la estructura neuronal más allá de lo esperable e incluso se evitaron algunos cambios macroscópicos observados en los cerebros no tratados con este sistema (dilatación de los ventrículos cerebrales). Estos hallazgos prueban que, en condiciones adecuadas, el cerebro de los mamíferos posee una capacidad, hasta ahora subestimada, para preservar y restablecer la actividad molecular y celular tras un intervalo prolongado post mortem.
Es importante señalar que, aunque se preserva y reanima la actividad neurofisiológica con este procedimiento, la actividad eléctrica cerebral global, es decir, el electroencefalograma de estos cerebros reanimados, no se recuperó, al menos en el periodo de tiempo estudiado (seis horas).
El cerebro no volvió a funcionar
Los registros de la corteza cerebral mediante electrodos indicaron una falta de actividad coordinada total, lo que lleva a pensar que aunque los elementos que constituyen el cerebro (neuronas, células de glía, componentes vasculares, etc) se pueden preservar más allá de lo que se imaginaba, el cerebro no recupera la capacidad de funcionar como un todo, y por tanto se duda de que la consciencia, o la capacidad de experimentar sensaciones (dolor o angustia) se recuperen con este procedimiento.
La preservación de ciertas características fisiológicas celulares y metabólicas cerebrales no resultan, por tanto, en el resurgimiento automático de la función cerebral normal y bien organizada, posible signo de consciencia. Se logra un cerebro con sus elementos celulares vivos, pero sin función integrada o emergente. Por qué esto es así requerirá de más investigación.
De hecho, estudios anteriores lograron mantener vivos cerebros de ratas y cobayas durante horas, extraídos del cuerpo. Estos cerebros sí mantuvieron la actividad electroencefalográfica global, además de funciones celulares y moleculares. No se sabe si este hecho se debe al menor tamaño de los cerebros o al procedimiento experimental (la muerte cerebral nunca tuvo lugar), más rápido y respetuoso con la integridad cerebral.
Consecuencias para los humanos
Se está aun muy lejos de aplicar estos métodos para poder restaurar estructuras y funciones cerebrales de personas que en la actualidad serían declaradas clínicamente muertas. De hecho, este método es tremendamente invasivo y su aplicación a humanos se vislumbra un tanto difícil. Sin embargo, no existe impedimento biológico claro para pensar que no podría aplicarse a seres humanos en condiciones especiales.
No hay razón para pensar que este líquido ‘resucitante’ especialmente formulado no pueda funcionar igualmente en los seres humanos. Al fin y al cabo, todos los animales, incluyendo los mamíferos, compartimos principios vitales fundamentales. Probarlo experimentalmente representa un problema bioético de enorme magnitud y resulta poco probable que esté previsto a corto plazo.
Sin embargo, los resultados de esta investigación constituyen una prueba de concepto que podría afectar a las consideraciones médicas y éticas de pacientes en estado crítico en espera de un órgano para trasplante, y a la inversa: cómo convencerse de que una situación de muerte clínica es irreversible, dando pie a la donación de órganos.
Hipotéticamente, si esta tecnología se mejorara y se desarrollara para su uso en humanos, las personas con muerte cerebral, especialmente aquella resultante de la falta de oxígeno, podrían convertirse en candidatos a una reanimación cerebral.
La neurociencia no deja de sacudir la conciencia humana y social con sus hallazgos. Los científicos nos limitamos a describir lo que encontramos. La sociedad, una vez más, habrá de encontrar el camino para adaptarse al progreso del conocimiento.
A quien Dios ayuda, madruga; y dime quién eres y te diré con quién andas
Físicos han brindado un nuevo apoyo teórico para el argumento de que, si se asumen ciertos supuestos razonables, la teoría cuántica debe ser retrocausal, es decir el futuro influye en el pasado.
Aunque hay muchas ideas contraintuitivas en la teoría cuántica, la idea de que las influencias pueden viajar hacia atrás en el tiempo (del futuro al pasado) generalmente no es una de ellas.
Sin embargo, recientemente algunos físicos han estado estudiando esta idea, llamada retrocausalidad, porque puede resolver potencialmente algunos rompecabezas a debate en la investigación la física cuántica.
En particular, si se permite la retrocausalidad, entonces los famosos ensayos de Bell –con los que se pretende acreditar que la mente dominaría la materia– pueden interpretarse como evidencia de la retrocausalidad y no para la acción a distancia, un resultado que Einstein y otros escépticos de esa propiedad «fantasmagórica» pudieron haber apreciado.
En un artículo publicado en Proceedings of The Royal Society, los físicos Matthew S. Leifer, de la Universidad Chapman, y Matthew F. Pusey del Perimeter Institute for Theoretical Physics, prestan apoyo a la idea de la retrocausalidad.
En primer lugar, aclaran que la retrocausalidad no significa que las señales puedan ser comunicadas desde el futuro hasta el pasado. Tal señalización sería prohibida incluso en una teoría retrocausal por razones termodinámicas. En cambio, la retrocausalidad significa que, cuando un experimentador elige la medida con la que medir una partícula, esa decisión puede influir en las propiedades de esa partícula (u otra partícula) en el pasado, incluso antes de que el experimentador hiciera su elección. En otras palabras, una decisión tomada en el presente puede influir en algo en el pasado.
Uno de los principales defensores de la retrocausalidad en la teoría cuántica es Huw Price, profesor de filosofía en la Universidad de Cambridge. En 2012, Price propuso un argumento que sugiere que una ontología tiempo-simétrica para la teoría cuántica debe ser necesariamente retrocausal, es decir, debe implicar influencias que viajan hacia atrás en el tiempo. Uno de los supuestos de Price es que el estado cuántico es un estado de realidad.
Sin embargo, una de las razones para explorar la retrocausalidad es que ofrece el potencial de evadir las consecuencias de los teoremas ‘no-go’ (que establecen que que una situación particular no es físicamente posible), incluyendo pruebas recientes de la realidad del estado cuántico.
En su estudio, Leifer y Pusey, muestran que esta suposición puede ser reemplazada por una suposición diferente, llamada mediación lambda, que plausiblemente se sostiene independientemente del estatus del estado cuántico. También reformulan las otras suposiciones detrás del argumento para situarlas en un marco más general y fijar la noción de simetría del tiempo involucrada más precisamente.
Así, creen demostrar que sus suposiciones implican un análogo a tiempo real del criterio de causalidad local de Bell y, al hacerlo, dan una nueva interpretación de las violaciones a tiempo de las desigualdades de Bell. Es decir, muestran la imposibilidad de una ontología (no retrocausal) simétrica en el tiempo.
Incoherencias que encajan
La paradoja del huevo y la gallina es una pregunta sin respuesta que propusieron por primera vez por los filósofos en la antigua Grecia para describir el problema de determinar la causa y el efecto. Así, un equipo de físicos de la Universidad de Queensland (Australia) y el Instituto NÉEL (Francia) ha demostrado que, en lo que se refiere a la física cuántica, tanto el huevo como la gallina son los primeros.
Según explica Jacqui Romero, del Centro de Excelencia de ARC para Sistemas Cuánticos Engineered, en la física cuántica, causa y efecto no se explica de un modo tan sencillo como un evento que es causa o consecuencia de otro: «La rareza de la mecánica cuántica está en que los eventos pueden suceder sin un orden establecido». Los resultados de la investigación se publican en Physical Review Letters.
Para ayudar a comprenderlo, la científica establece una analogía: imagina que alguien realiza su viaje diario al trabajo en dos tramos, uno en autobús y el otro en tren: «Normalmente, tomarías el autobús y luego el tren, o al revés. En nuestro experimento, ambos eventos pueden ocurrir el primero». Esto, en física cuántica, se denomina orden causal indefinido, y no es algo que se pueda observar en la vida cotidiana.
Para observar este efecto en el laboratorio, los investigadores usaron una configuración llamada interruptor cuántico fotónico. Fabio Costa, de UQ, señala que con este dispositivo el orden de los eventos (transformaciones en la forma de la luz) depende de la polarización. «Al medir la polarización de los fotones a la salida del interruptor cuántico, pudimos mostrar que el orden de las transformaciones en la forma de la luz no estaba establecido», indica el físico.
«Esta es solo una primera prueba de principio, pero a una escala mayor, el orden causal indefinido puede tener aplicaciones prácticas reales, como hacer las computadoras más eficientes o mejorar la comunicación», concluyen los investigadores.
La mecánica cuántica no solo nos trae de cabeza a los simples mortales, mortifica los cerebros de los más entendidos hasta el punto de que al mediático premio Nobel de física Richard Feynman se le atribuye haber dicho: “Si usted piensa que entiende la mecánica cuántica es que no la ha entendido”.
Dentro de su extrañeza, una de sus particularidades más sorprendentes podría ser esta: la causación puede correr hacia atrás en el tiempo, tanto como hacia adelante: la retrocausalidad es el equivalente, en partículas, de tener un dolor de estómago hoy, por culpa del mal almuerzo de mañana.
Peces envenenados por el progreso
Cada vez hay más residuos de fármacos y de productos de cuidado personal en los ecosistemas acuáticos, y está creciendo la preocupación, tanto de la comunidad científica como de la sociedad, en torno a los efectos secundarios que pueden provocar a los seres vivos acuáticos. Se han hecho grandes esfuerzos en identificar y controlar este tipo de contaminantes y sus subproductos en los desagües de las depuradoras y en las aguas superficiales ambientales, pero uno de los grandes desafíos sigue siendo evaluar qué efectos tienen en la biota.
En este contexto, investigadores del departamento de Química Analítica de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha desarrollado métodos analíticos para medir el contenido de antidepresivos, antibióticos y filtros ultravioleta en el agua y en los peces. También han analizado la acumulación de estos contaminantes en los tejidos y fluidos de los peces, su transformación y los efectos que tienen a nivel molecular.
Hasta ahora, a través de la biomonitorización ambiental, se había probado el riesgo de acumulación de estas sustancias en peces y otros organismos acuáticos, pero no se había investigado en profundidad la manera en la que se acumulan, distribuyen, metabolizan y eliminan los fármacos y productos de cuidado personal en los tejidos y secreciones biológicas de dichos organismos.
“La falta de conocimiento en torno a la transformación y la biodegradación de los fármacos y de los productos de cuidado personal puede llevar a infravalorar los verdaderos efectos de la exposición de los peces a estos contaminantes –explica la investigadora de la UPV/EHU Haizea Ziarrusta Intxaurtza–. Estos subproductos (los derivados de las transformaciones y los metabolitos) pueden ser tanto o más peligrosos que sus precursores”.
En ese sentido, Ziarrusta y otros autores, que publican su estudio en la revista Environmental Toxicology and Chemistry, han detectado que el antidepresivo amitriptilina, el antibiótico ciprofloxacin y el filtro ultravioleta oxibenzona pueden acumularse en los peces y que estos contaminantes “producen efectos secundarios en el plasma, el cerebro y el hígado de estos, porque interfieren en su metabolismo, y pueden incluso afectarles a nivel de organismo”.
Buscando una respuesta, surgen decenas de preguntas
El equipo primero ha optimizado diferentes métodos analíticos “para poder determinar fármacos y productos de cuidado personal en el agua y en los tejidos de los peces”, explica la investigadora. Utilizando estos métodos se ha constatado la existencia de estos contaminantes en varios estuarios vizcaínos y en peces, pero “hemos querido ver los efectos que acarrean a los peces, analizando los cambios que ocurren en su metabolismo”.
Han llevado a cabo experimentos de exposición con doradas en la Estación Marina de Plentzia, en los que han evaluado la bioacumulación de amitriptilina, ciprofloxacin y oxibenzona y su distribución en los tejidos de estos animales.
“Además, hemos investigado la biotransformación de estos contaminantes y caracterizado sus productos de degradación; por último, hemos investigado los cambios que provocan estos contaminantes a nivel molecular, analizando el metabolismo de los peces”, añade Ziarrusta.
Aunque se ha realizado el análisis de los contaminantes por separado, la científica aclara: “Primero debemos entender las cosas por separado, para luego poder entender qué ocurre en términos generales. En realidad, en el agua no hay solo un contaminante, y los peces están en continua exposición”.
La investigadora indica que hay mucho trabajo por hacer: “Es preocupante la concentración de este tipo de contaminantes, porque el consumo está aumentando y en las depuradoras no conseguimos eliminarlos, llegan hasta los peces y están cambiando su metabolismo. No sabemos hasta qué punto influirá eso a nivel de individuo, y el problema podría llegar a niveles poblacionales. A medida que contaminamos el mar, es decir, a medida que aumentan los contaminantes, la situación empeora, y es preciso saber si existe el riesgo de que los contaminantes que acumulan los peces lleguen hasta los humanos”.
Según Ziarrusta, “las aproximaciones analíticas que hemos desarrollado también pueden utilizarse para investigar otros tipos de contaminantes y especies; de esta manera, se podrá aglutinar información decisiva para evaluar los riesgos ambientales y establecer nuevas medidas reguladoras”.
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