Categoría: Investigación

La realidad supera la ficción: crean agujero de gusano en laboratorio

Posted on by Beto Torres
  • Viajar en el tiempo: Una idea que surge de la ciencia y la ficción

Uno de los mayores anhelos de la humanidad es viajar en el tiempo. La idea de poder corregir algo que salió mal en el pasado es muy seductora, por lo que escritores y directores de cine han creado diversas historias sobre este tema. Pero no todo se queda en la ciencia ficción, el concepto original surgió del mundo científico. De hecho, recientemente se llevó a cabo un experimento para crear en forma de holograma un agujero de gusano.

El agujero de gusano: Un puente para viajar a través del tiempo y el espacio

Julieta Fierro Gossman, investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM, explica que todo comenzó en 1935, cuando Albert Einstein y Nathan Rosen plantearon teóricamente la existencia del agujero de gusano, un puente para viajar a través del tiempo y el espacio. Durante años, los físicos han analizado este fenómeno y llegaron a la conclusión de que son iguales a un embudo, con tanta fuerza de gravedad que jalan toda la materia que se les acerca, incluso la luz. La investigadora añadió que, si se forma un agujero negro, inmediatamente se formará otro y estarán entrelazados por un agujero de gusano.

La ciencia ficción y los agujeros de gusano

Las historias de ciencia ficción suelen retomar este recurso de la física, ya que nos permite viajar en el espacio y en el tiempo. “Si nos metiéramos en un agujero de gusano, podríamos llegar en segundos a las estrellas más lejanas, explorar planetas y averiguar si tienen vida”, indicó Julieta Fierro.

Los agujeros de gusano son muy frágiles

Sin embargo, los agujeros de gusano son muy frágiles y se rompen fácilmente. Por eso, sería muy difícil realizar un viaje, ya que al romperse, podríamos caer en algún lugar desconocido del universo, agregó la académica universitaria.

Más rápido que la luz: El efecto fantasmagórico a distancia

Albert Einstein también trabajó en un asunto que no le agradaba mucho: las partículas enlazadas. Julieta Fierro explicó: “Vamos a suponer que tenemos dos partículas enlazadas. Pueden ser dos fotones, dos electrones o lo que sea, pero tienen una propiedad extraordinaria: si modifico a una, la otra lo hará de la misma forma instantáneamente”.

El efecto fantasmagórico a distancia

Este concepto no le gustaba a Einstein porque si una partícula estuviera entrelazada con otra en otra galaxia, reaccionaría instantáneamente. De acuerdo con su teoría, nada podía viajar en el universo más rápido que la luz. Por eso, a este fenómeno de la física le llamó el efecto fantasmagórico a distancia.

El experimento: La realidad de la ciencia ficción

Hace algunos años, dos científicos descubrieron algo extraordinario: las partículas entrelazadas están unidas por un agujero de gusano. Es decir, es lo mismo tener dos agujeros negros unidos a través de un agujero de gusano que dos partículas entrelazadas. Casi un siglo después del planteamiento de Einstein, en California, un grupo de físicos audaces se preguntó cómo podría crearse en un laboratorio este experimento. La respuesta la tenían las computadoras cuánticas, donde lograron replicar un agujero de gusano a través de un holograma.

Computadoras cuánticas y la interpretación visual de tres dimensiones

Según Julieta Fierro, una manera que tienen los científicos de estudiar los objetos es mediante un holograma, es decir, realizando una interpretación visual de tres dimensiones. Una computadora normal trabaja con instrucciones de números binarios (cero y uno), pero estas nuevas computadoras cuánticas pueden trabajar con cualquier cantidad de números posibles. Aunque son tan complejas que hasta la fecha no se sabe muy bien cómo programarlas para resolver problemas relacionados con el clima, los científicos lograron entrelazar dos partículas y crear un agujero de gusano. Con energía negativa lograron que fuera estable para usarse. Tomaron la imagen holográfica y comprobaron que, efectivamente, los agujeros de gusano y las partículas enlazadas son parte del mismo fenómeno.

La realidad supera la ficción

Aunque suena a ciencia ficción, es una realidad. Poco a poco aprendemos las maravillas de la física y cómo la naturaleza es mucho más interesante de lo que pudiéramos imaginar, concluyó la académica universitaria.

Ideas destacadas

  • El deseo de viajar en el tiempo es una idea que surge de la ciencia y la ficción.
  • Los agujeros de gusano son un puente para viajar a través del tiempo y el espacio.
  • Los agujeros de gusano son utilizados en historias de ciencia ficción para viajar en el espacio y en el tiempo.
  • Los agujeros de gusano son muy frágiles y se rompen fácilmente.
  • El efecto fantasmagórico a distancia es un concepto que Einstein planteó y que tiene que ver con la imposibilidad de viajar más rápido que la luz.
  • Dos partículas enlazadas están unidas por un agujero de gusano.
  • Las computadoras cuánticas pueden replicar un agujero de gusano a través de un holograma.
  • Los agujeros de gusano y las partículas enlazadas son parte del mismo fenómeno.

Avance histórico en el campo de fusión nuclear, ¿Una nueva fuente de energía limpia?

Posted on by Beto Torres

El tipo de reacción nuclear que alimenta las centrales eléctricas actuales es la fisión: la división de átomos para liberar energía. La fusión, en cambio, fuerza a los átomos de hidrógeno a unirse, produciendo una gran cantidad de energía y, lo que es más importante, una cantidad limitada de desechos radiactivos.

Por esta razón, durante décadas se ha buscado una forma de crear reacciones de fusión eficientes para producir energía limpia utilizando pocos recursos. Sin embargo, las reacciones de fusión han demostrado ser difíciles de controlar y, hasta la fecha, ningún experimento de fusión ha producido más energía de la que se ha invertido para que la reacción funcione.

En este sentido, un nuevo experimento parece haber provocado la ignición por primera vez, en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en los Estados Unidos, recreando las temperaturas y presiones extremas que se encuentran en el corazón del Sol.

Esto ha producido más energía que cualquier experimento de fusión por confinamiento inercial anterior, y demuestra que la ignición es posible, allanando el camino para reacciones que producen más energía de la que necesitan para comenzar.

Los físicos del Imperial College London ya están ayudando a analizar los datos del exitoso experimento, que se llevó a cabo el 8 de agosto de 2021.

Concretamente, los miembros del NIF han llevado a cabo un experimento que ha logrado producir una gran cantidad de energía a partir de la fusión (más de 1.3 megajulios). La clave reside en unos 200 rayos láser, del tamaño de tres campos de futbol, que fueron enfocados hacia un punto diminuto, del diámetro de un cabello humano. El resultado fue sorprendente: se creó una mega explosión de energía que superaba hasta en ocho veces los registros de otras investigaciones (más de 10 cuatrilliones de vatios de potencia de fusión durante 100 billonésimas de segundo).

“Esto es crucial para abrir la promesa de la energía de fusión y permitir a los físicos sondear las condiciones en algunos de los estados más extremos del Universo, incluidos los que se encuentran pocos minutos después del Big Bang. La fusión controlada en el laboratorio es uno de los grandes desafíos científicos definitorios de esta era y este es un paso adelante trascendental”, comentó el profesor Jeremy Chittenden, codirector del Centro de Estudios de Fusión Inercial en el Imperial College London.

Si bien el último experimento aún requirió más energía de la que emitió, es el primero que se sospecha que alcanzó la etapa crucial de ‘ignición’, que permitió producir considerablemente más energía que nunca y allana el camino para el ‘punto de equilibrio’, donde la energía que entra se corresponde con la energía que sale.

Hay dos formas principales en las que los investigadores de todo el mundo están tratando de producir energía de fusión. El NIF se centra en la fusión por confinamiento inercial, que utiliza un sistema de láseres para calentar pastillas de combustible produciendo un plasma, una nube de iones cargados.

Los pellets de combustible contienen versiones ‘pesadas’ de hidrógeno (deuterio y tritio) que son más fáciles de fusionar y producen más energía. Sin embargo, los gránulos de combustible deben calentarse y presurizarse a las condiciones que se encuentran en el centro del Sol, que es un reactor de fusión natural.

Una vez que se alcanzan estas condiciones, las reacciones de fusión liberan varias partículas, incluidas las partículas ‘alfa’, que interactúan con el plasma circundante y lo calientan aún más. El plasma calentado luego libera más partículas alfa y así sucesivamente, en una reacción autosostenida, un proceso conocido como ignición.

Sin embargo, este proceso nunca se había realizado completamente antes, hasta ahora. Los resultados del experimento del 8 de agosto indican una producción de energía de más de un megajulio, que marca uno de los umbrales acordados para el inicio de la ignición y es seis veces la energía más alta alcanzada anteriormente.

“El equipo de la Instalación Nacional de Ignición y sus socios en todo el mundo merecen todos los aplausos por superar algunos de los desafíos científicos y de ingeniería más temibles que la humanidad haya asumido. La extraordinaria liberación de energía lograda envalentonará los esfuerzos de fusión nuclear en todo el mundo, dando impulso a una tendencia que ya estaba en marcha”, comentó el Dr. Arthur Turrell, profesor del departamento de Física de Imperial.

Fuente: Imperial College London y Lawrence Livermore National Laboratory

¿Puede el calor extremo del cambio climático afectar el comportamiento humano?

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Fisiológicamente, los cuerpos de las personas no están hechos para soportar el calor más allá de las temperaturas húmedas (o de bulbo húmedo), es una medida combinada de calor y humedad, que se toma con un termómetro cubierto por un paño empapado en agua, y 35°C de temperatura húmeda es el límite que el cuerpo humano es capaz de soportar y no es capaz de enfriarse por medio del sudor.

La creciente evidencia muestra que cuando el calor afecta el cuerpo de las personas, su desempeño en diversas tareas, así como los mecanismos generales de afrontamiento, también se ven afectados. Los investigadores han relacionado el calor extremo con una mayor agresión, una menor capacidad cognitiva y pérdida de productividad.

Con el aumento de las temperaturas globales y las olas de calor sin precedentes que son cada vez más comunes en varias partes del mundo, los efectos del calor extremo en el comportamiento humano podrían plantear un problema creciente.

Calor y agresión

Durante el año 2000, el psicólogo social Craig Anderson y sus colegas realizaron un experimento, en este estudio colocaron a varios grupos de estudiantes en diferentes cuartos (5 cuartos cada uno con diferentes temperaturas, desde los 14-36°C). Después los investigadores mostraron 4 vídeos de parejas que dialogaban, un vídeo tenía un tono neutro, mientras que los tres restantes mostraban una tensión creciente.

Luego, los investigadores les pidieron a los estudiantes que calificaran el nivel de hostilidad de las parejas. Anderson, descubrió que los estudiantes en habitaciones incómodamente cálidas calificaron a todas las parejas, incluso la neutra, como más hostiles que los estudiantes en habitaciones con temperaturas agradables (curiosamente, los estudiantes en cuartos fríos incómodos también calificaron a las parejas como más hostiles).

El calor tiende a hacer que la gente se vuelva más irritable, dice Anderson, y como resultado, “tienden a percibir las cosas como más desagradables cuando están en un sitio muy caliente que cuando están cómodas”.

La investigación sugiere que tales percepciones pueden dar paso a la violencia real cuando las personas carecen de una vía de escape.

Este y otros estudio demuestra que los delitos violentos aumentan en los días con temperaturas altas. Como observaron investigadores en Los Ángeles durante los meses de mayo-septiembre 2021 con temperaturas entre los 24-32°C, con aumentos del 10% de los delitos violentos.

Calor y rendimiento

La relación entre el calor y el comportamiento humano se extiende mucho más allá de la violencia.

Como demostró Parque R. Jisung de la Universidad de California en Los Ángeles, quien analizó los puntajes de casi 1 millón de estudiantes y alrededor de 4.5 millones de exámenes de 1999 a 2011. Ese análisis, que apareció en el Journal of Human Resources, encontró que los estudiantes que toman el examen en un día de aproximadamente 32°C tienen un 10% menos probabilidades de aprobar una materia determinada que si hubieran realizado ese examen en un día de 24°C.

Park y sus colegas también observaron cómo las altas temperaturas podrían afectar el desempeño de los estudiantes en todo el país. Esta vez, se acercaron al PSAT, un examen estandarizado administrado a estudiantes de secundaria que mide la preparación para la universidad y proporciona un camino hacia las becas. El equipo evaluó 21 millones de puntajes de casi 10 millones de estudiantes que tomaron el examen al menos dos veces entre 1998 y 2012. De esa manera, los investigadores pudieron comparar el desempeño de los estudiantes en relación con ellos mismos. El equipo también correlacionó los puntajes de los exámenes con los datos de temperatura diaria de alrededor de 3,000 estaciones meteorológicas en todo el país, así como información sobre el acceso de cada estudiante al aire acondicionado.

Los puntajes de los estudiantes generalmente aumentan entre la primera vez que toman el examen y el segundo. Pero incluso cuando los investigadores tomaron en cuenta ese aumento, los estudiantes de las escuelas sin aire acondicionado obtuvieron puntajes más bajos de lo que se esperaba, los investigadores publicaron en el American Economic Journal: Economic Policy sus resultados.

Según el investigador, Colin Raymend, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, el hecho de que las temperaturas hayan alcanzado ese límite fisiológico en algunos lugares de la Tierra “es un conocimiento esencial para nosotros como especie”, y en su opinión: Si las emisiones de carbono no se reducen drásticamente y de forma inmediata, estos casos extremos y relativamente raros serán cada vez más comunes y se extenderá a todo el planeta. Se trata de condiciones que serían insoportables para las personas sin tecnologías como el aire acondicionado, y hacen que cualquier actividad o trabajo al aire libre sea prácticamente imposible. “Es probable que tengamos que repensar cómo vivir en lugares que experimentan condiciones que van más allá de lo que hemos evolucionado para soportar”.

Fuente: Science News y ABC Ciencia

 

Bienvenidos a la ‘Platisfera’, un nuevo ecosistema creado por el ser humano

Posted on by Beto Torres

Las botellas de plástico dominan los desechos en el océano, y se estima que 1 millón de botellas llegan al mar cada minuto. El mayor culpable son las botellas de tereftalato de polietileno (Pet).

El mes pasado, un estudio encontró dos bacterias capaces de descomponer estos materiales, o como dicen los titulares ‘comer plástico’. Conocido como Thioclava sp. BHET1 y Bacillus sp. BHET2, estas bacterias fueron aisladas en un laboratorio, pero se descubrieron en el océano.

Las bacterias son el último ejemplo de nuevos organismos que parecen estar creciendo en un entorno único: enormes cantidades de plástico en el mar.

Como la atmósfera, la magnetosfera y la hidrosfera, la plastisfera es una región. Pero también es un ecosistema, como la estepa siberiana o los arrecifes de coral, es un entorno marino plastificado. La concentración más conocida de desechos plásticos transportados por el mar es el gran parche de basura del Pacífico, una especie de sopa de plástico esparcida en un área de aproximadamente el doble del tamaño de Francia, y en donde el plástico está en todas partes.

Este gran parche de basura, fue descrito por primera vez en un estudio de 2013 para referirse a un colectivo de organismos colonizadores de plástico, incluidas bacterias y hongos, y el término se ha expandido desde entonces. Ahora abarca de manera general a organismos más grandes, desde cangrejos hasta medusas, que atraviesan los océanos en plásticos marinos.

El término fue acuñado por Linda Amaral-Zettler, microbióloga marina del Royal Netherlands Institute de Investigación Marina.

“En 2010, estábamos planeando recolectar muestras de plástico para un próximo crucero para caracterizar las biopelículas [organismos que se adhieren entre sí y en otras cosas] en el plástico”, dice Amaral-Zettler. “Estaba tratando de pensar en un término conveniente para describir a la comunidad y se me ocurrió […] ‘plastisfera’”. Aunque el término puede ser reciente, el fenómeno no lo es. “La plastisfera existe desde que existe el plástico”, dice Amaral-Zettler.

Lo que es nuevo es nuestra comprensión de cuán complejo puede ser un ecosistema en el mundo del plástico. En la plastisfera hay organismos que realizan la fotosíntesis; hay depredadores y presas; simbiontes y parásitos, lo que permite “una gama completa de interacciones posibles, como en otros ecosistemas”, dice Amaral-Zettler. “Si tomamos la definición de ecosistema como ‘una comunidad biológica de organismos que interactúan y su entorno físico’, entonces esto es casi seguro que se aplica a la plastisfera”, dice Robyn Wright, del departamento de farmacología de la Universidad de Dalhousie en Canadá.

Otra característica única de la plastisfera es que los humanos la inventaron. Todos los demás ecosistemas han evolucionado durante millones de años. El significado de eso aún no está claro. “No creo que sea necesariamente importante el que no sea de origen natural, porque todos los miembros de la plastisfera siguen siendo ‘naturales’, pero es más una cuestión de escala”, dice Wright. A diferencia de la mayoría de los materiales naturales, el plástico es muy duradero y persistente, lo que permite el crecimiento y la propagación de organismos adheridos a un área masiva.

Además, un estudio del año pasado descubrió que ciertos colores de plástico afectaban la diversidad de los microbios que los colonizaban: las comunidades de microplásticos azules tenían una diversidad más rica que las de los plásticos amarillos o transparentes.

También existen preocupaciones sobre los organismos colonizadores de plástico que pueden viajar por el mundo. El estudio de Amaral-Zettler de 2013 descubrió un tipo de bacteria que se sabe que contiene varias especies de patógenos (Vibrio), incluidos algunos asociados con gastroenteritis.

Aunque existe la posibilidad de que la plastisfera albergue patógenos, Wright es escéptico. “Realmente no hay ninguna prueba concreta de que los plásticos representen más peligro que cualquier otra superficie que colonizan las bacterias, o cualquier otra área del medio ambiente”, dijo.

Para los científicos, la mera presencia de la plastisfera es una preocupación menos obvia que sus posibles peligros para la salud. La mayor parte del plástico termina en un vertedero, pero casi un tercio termina en el mar. La mayoría se hunde, pero muchos no, convirtiéndose en un hogar para todo tipo de microbios que de otra manera no tendrían un hogar. Las bacterias se mueven porque cuando los plásticos se sumergen en agua atraen carbono, hierro, nitrógeno y fósforo, que a su vez atraen a los microbios. Esto a veces se denomina efecto Zobell, en honor al microbiólogo marino Claude E. ZoBell.

Lo que sucede entonces es en gran parte desconocido

“Por el momento, sigue siendo un área de investigación muy activa”, dice Wright. Hay dos campos principales de investigación: patógenos potenciales en la plastisfera y el potencial de algunos microbios para biodegradar hidrocarburos, como los comedores de plástico recientemente identificados.

En 2016, científicos en Japón descubrieron Ideonella sakaiensis, una especie de bacteria en un vertedero que había desarrollado una enzima que le permitía comer plástico. Pero otro estudio realizado el mismo año encontró que, en comparación con las bacterias de las aguas circundantes, las de la plastisfera poseían una colección enriquecida de genes, lo que sugiere que se habían adaptado a un “estilo de vida adherido a la superficie”. Los científicos advierten que es importante no pensar en estos como mutantes recientes. “Si bien los plásticos son un material relativamente nuevo en una escala de tiempo evolutiva, los productos químicos de los que están hechos no son nuevos, principalmente constituyentes del petróleo”, dice Wright. “Por lo tanto, las bacterias han tenido millones de años para desarrollar mecanismos para degradar éstas sustancias químicas”.

¿Podría la plastisfera evolucionar de tal manera que las bacterias se la comieran, o al menos nos ayudarían a identificar formas de descomponer nuestros desechos plásticos? Definitivamente estoy de acuerdo en que los microbios en plásticos serán el lugar clave para buscar en la lucha contra el plástico”, dice Wright.

Pero aunque Amaral-Zettler admite que algunos microbios pueden alimentarse de plástico ya degradado por los rayos ultravioleta, advierte contra la exageración de las posibilidades. “Es importante darse cuenta de que los estudios que analizan las bacterias que ‘comen plástico’ solo les proporcionan una única fuente de carbono”, dice. “Esto contrasta con lo que se encuentra en la naturaleza”.

Los estudios de laboratorio tampoco tienen en cuenta las condiciones oceánicas, explica Wright, como las diferentes temperaturas, el clima o la presencia de otros organismos. Pero, agrega, incluso saber que esto es teóricamente posible es un gran paso en la dirección correcta.

Al igual que nuestro propio microbioma gastrointestinal, que es enormemente importante para nuestra salud en general, el microbioma de la plastisfera también tiene “un papel importante que desempeñar”, dice Amaral-Zettler. Dado que hemos modificado nuestro planeta en la medida en que estos microbios han evolucionado para adaptarse a nuestros océanos plastificados, comprender el nuevo ecosistema que parecemos haber creado accidentalmente es crucial. “Para bien o para mal, como el plástico”, dice, “la plastisfera está aquí para quedarse”.

Fuente: The Guardian

¿El descubrimiento de filamento de gas más grande de nuestra galaxia, o un nuevo brazo en espiral?

Posted on by Beto Torres

Cuando estás nadando en una gran masa de agua, calcular su volumen o discernir la ubicación de objetos flotantes distantes no es fácil. Lo mismo ocurre con nuestra galaxia.

Desde nuestra posición dentro de la Vía Láctea, gran parte de su tamaño, contenido y estructura tridimensional es realmente difícil de descifrar. Hay muchas cosas que se nos escapan o que son imposibles de calcular; aun así, de vez en cuando, aparece un descubrimiento que te hace preguntarte, ¡¿cómo diablos nos perdimos eso?!

Una estructura recién descubierta llamada Cattail es una maravilla. Es un largo filamento de gas que es tan grande que los astrónomos no están seguros de si realmente podría ser parte de un brazo espiral galáctico que nunca habíamos notado hasta ahora.

Incluso si no es el signo de un brazo espiral no mapeado, puede ser el filamento de gas más grande descubierto hasta la fecha en nuestra galaxia.

Dicho descubrimiento ha sido descrito en un artículo aceptado en The Astrophysical Journal Letters y se encuentra disponible en el servidor de preimpresión arXiv.

“La pregunta sobre cómo se produce un filamento tan enorme en la ubicación galáctica extrema permanece abierta. Alternativamente, Cattail podría ser parte de un nuevo brazo … aunque es desconcertante que la estructura no siga completamente la deformación del disco galáctico”, comentó Chong Li, líder del equipo de investigación y astrómo de la Universidad de Nanjing en China.

Hay varias razones por las que es difícil trazar un mapa de la Vía Láctea en tres dimensiones. Uno de ellos es que es muy complicado calcular las distancias a los objetos cósmicos. Otra es que hay muchas cosas ahí fuera, por lo que puede ser difícil saber si algo es una agrupación significativa o simplemente una colección aleatoria distribuida a lo largo de una línea de visión.

Para identificar la espadaña, Li utilizó el enorme radiotelescopio esférico de apertura de quinientos metros (FAST) para buscar nubes de hidrógeno atómico neutro (HI). Estas nubes se encuentran normalmente en los brazos espirales de galaxias como la nuestra; Al estudiar las diferencias sutiles en la luz del hidrógeno, es posible mapear el número y la disposición de los brazos de la Vía Láctea desde adentro.

En agosto de 2019, los investigadores utilizaron FAST para buscar emisiones de radio HI, y los datos revelaron lo que parecía ser una estructura grande. Cuando calcularon qué tan rápido se movía la estructura, se llevaron una sorpresa: su velocidad era consistente con una distancia de alrededor de 71,750 años luz del centro galáctico, las regiones exteriores de la galaxia.

Esa distancia, más grande que cualquier brazo espiral conocido en esa región de la galaxia, significaría que la cosa es absolutamente enorme, con un tamaño de alrededor de 3,590 años luz de longitud y 675 años luz de ancho, según los datos de FAST.

Pero luego, cuando los investigadores combinaron sus hallazgos, encontraron que podría ser aún más grande, hasta alrededor de 16,300 años luz de longitud.

Eso lo haría aún más colosal que la estructura de gas conocida como Cinturón de Gould, que recientemente se descubrió que tiene 9,000 años luz de longitud.

Este hallazgo plantea algunas preguntas interesantes. La mayoría de los filamentos de gas se encuentran mucho más cerca del centro galáctico y están asociados con brazos espirales. Si se trata de un filamento, no está claro cómo se pudo haber formado y permanecer más allá de los conocidos brazos espirales de la Vía Láctea.

Por otro lado, si es un brazo en espiral, eso también es peculiar. El disco galáctico de la Vía Láctea se tambalea y deforma por un encuentro con otra galaxia. Sin embargo, la forma de Cattail no se ajusta completamente a esta deformación, lo que debería hacer si fuera un brazo en espiral.

Incluso si el descubrimiento no era ya fascinante, estas peculiaridades indican que es posible que queramos echar un vistazo más de cerca a esta asombrosa estructura.

Fuente: Science Alert

Muestran el ejemplo más antiguo conocido de geometría aplicada

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Un matemático australiano ha descubierto lo que puede ser el ejemplo más antiguo conocido de geometría aplicada, en una tablilla de arcilla babilónica de 3,700 años de antigüedad, data del período babilónico antiguo entre 1900 y 1600 a. C. y fue descubierta a fines del siglo XIX en lo que hoy es Irak. Se había alojado en el Museo Arqueológico de Estambul antes de que el Dr. Daniel Mansfield de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) lo rastreara.

Conocida como Si.427, la tableta tiene un plano de campo que mide los límites de algunas tierras.

Mansfield y Norman Wildberger, profesor asociado de la UNSW, habían identificado previamente otra tableta babilónica que contenía la tabla trigonométrica más antigua y precisa del mundo. En ese momento, especularon que era probable que la tableta hubiera tenido algún uso práctico, posiblemente en topografía o construcción.

Esa tableta, Plimpton 322, describía triángulos en ángulo recto usando triples pitagóricos: Un triple pitagórico se ajusta a la ecuación a2+b2=c2, donde los lados que definen un triángulo que son adyacentes al ángulo recto son ayb, y la hipotenusa (el lado más largo) es c. El ejemplo más simple sería 32+ 42= 52.

Animación que muestra el ejemplo más simple de triples pitagóricos. Imagen: Wikimedia

“No se te ocurre la trigonometría por accidente, por lo general estás haciendo algo práctico”, dijo Mansfield. Plimpton 322 lo puso en una búsqueda para encontrar otras tabletas del mismo período que contenían triples pitagóricos, lo que finalmente lo llevó a Si.427.

“Si.427 se trata de un terreno que se está vendiendo”, dijo Mansfield. En escritura cuneiforme, con sus características hendiduras en forma de cuña, la tablilla describe un campo que contiene áreas pantanosas, así como una torre cercana.

Los rectángulos que representan el campo tienen lados opuestos de igual longitud, lo que sugiere que los topógrafos de ese período de tiempo habían ideado una forma de crear líneas perpendiculares con mayor precisión que antes, según Mansfield.

“Al igual que lo haríamos hoy, hay individuos privados que intentan averiguar dónde están sus límites terrestres, y el topógrafo sale, pero en lugar de usar un equipo de GPS, usan triples pitagóricos”.

Aunque Plimpton 322 y Si.427 ambos usan triples pitagóricos, son anteriores al matemático griego Pitágoras en más de 1,000 años.

“Una vez que comprenda qué son las triples pitagóricas, su sociedad habrá alcanzado un nivel particular de sofisticación matemática”, dijo Mansfield.

Los babilonios usaban un sistema numérico de base 60, similar a cómo llevamos el tiempo hoy en día, lo que dificultaba el trabajo con números primos mayores que cinco.

Si.427, fue descrito en la revista Foundations of Science.

“Nadie esperaba que los babilonios estuvieran usando triples pitagóricos de esta manera”, dijo Mansfield. “Es más parecido a las matemáticas puras, inspirado en los problemas prácticos de la época”.

Fuente: The Guardian y UNSW

Los une la ruta de un huracán, la bolsa de valores, el clima, la música. ¿Quiénes son?

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La atracción por el estudio de las matemáticas se puede comparar con el amor, “está ahí, no sé qué es pero me late, hay algo especial, sientes que te gusta”, expresó el doctor Jesús Muciño Raymundo, especialista en sistemas dinámicos, geometría algebraica y diferencial.

En charla virtual y como parte del programa UNAM Morelia Conversa, académicos adscritos al Centro de Ciencias Matemáticas (CCM), una de las ocho entidades que integran el campus de la UNAM en Morelia, ofrecieron su visión acerca del estudio de las matemáticas, cómo surgió su interés por la ciencia y el trabajo que realizan en sus distintas áreas.

Comentó que entró a las matemáticas por curiosidad y cuando empezó a entender “el juego de la ciencia”, particularmente de la geometría, se enamoró de la profesión. Hoy, con 30 años de experiencia como matemático, Muciño Raymundo se dedica a resolver ecuaciones que gobiernan fluidos (la atmósfera, es un ejemplo), por medio de derivadas e integrales y enuncia resultados matemáticos.

Por su parte, el doctor Ulises Ariet Ramos García dijo que las matemáticas llegaron a él entre la secundaria y el bachillerato, por motivación de profesores que le mostraron la belleza de la ciencia exacta y despertaron su interés. “Cuando me enseñaron por primera vez una demostración en geometría clásica me enganchó”.

Fueron esos mismos mentores quienes lo acercaron a las Olimpiadas Nacionales en Matemáticas, “en el mundo de la geometría, la teoría de números y la combinatoria me surgió el gusto por resolver problemas”. Ariet ramos se dedica ahora al estudio del infinito (la complejidad de las matemáticas y hasta dónde pueden llegar).

Al doctor Edgardo Roldán Pensado las matemáticas le comenzaron a parecer atractivas en su niñez, por influencia de su padre que le ponía problemas y acertijos, retos que le gustaba resolver. En la primaria, apoyado por una profesora, fue descubriendo su afición por la ciencia, “era el niño ñoño que me quedaba después de clases a preguntar cosas extras de las matemáticas y lo disfrutaba mucho”.

Roldán Pensado hace investigación sobre las propiedades combinatorias de los objetos geométricos (Geometría Discreta), trabaja con los llamados “teoremas coloreados”, disfruta de plantear problemas conocidos como de “empaquetamiento” y temas relacionados con la geometría computacional “que está en la intersección de la computación y las matemáticas”.

¿Cómo es un matemático?

Jesús Muciño, matemático profesional, en su tiempo libre practica jardinería y carpintería, él no viene de una familia científica y reconoce que en el camino del aprendizaje a veces se desanimaba y luego volvía a continuar. “Yo no sabía dividir en primaria y siempre estaba temeroso de que la maestra me pasara a dividir al pizarrón”.

Su profesión le permite enunciar resultados matemáticos que pueden, por ejemplo, seguir la ruta de un huracán que entra a la costa michoacana y determinar si sigue a Querétaro o da la vuelta.

Cuando Ariet Ramos no hace matemáticas juega al basquetbol, corre, camina y disfruta de los autos deportivos. Él Ingresó a la Facultad de Ciencias de la UNAM y encontró muchas áreas que le llamaron la atención, pero hubo una que lo sedujo y es a la que ahora se dedica, el estudio de los métodos en matemáticas (metamatemáticas).

“Me dedico a saber si ciertos problemas tienen solución o no con los métodos existentes que tenemos. Una aplicación de esto es que se sabe que en la computación teórica hay problemas que no son solubles”, explicó.

Las aficiones de Edgardo Roldán, son sencillas, la jardinería, correr y los juegos de computadora, aunque reconoce que últimamente no juega casi nada porque tiene un hijo de tres años.

“Hay magia en las matemáticas, empiezas desde cero y poco a poco comienzas a construir la teoría, un proceso en el que hay varias formas de llegar a una conclusión con distintos argumentos que pueden ser muy ingeniosos”, añadió el especialista en el colorido Teorema de Helly.

¿Para qué sirven las matemáticas?

Las matemáticas son una estructura abstracta que articula todas las aplicaciones prácticas, la mayoría de los matemáticos en sus diferentes ramas de estudio se abocan a desarrollar esas aplicaciones.

En opinión de Muciño Raymundo, “aquello que nos aburría tanto en secundaria; entender el coseno, la tangente, el cateto opuesto, de ahí nace una semilla que cuando la cultivas te sirve para hacer, por ejemplo, música, gracias al Teorema de Fourier (análisis de ondas periódicas que da lugar a un mapa de armónicos), y entender el comportamiento de la bolsa de valores y el del clima, con la combinación de senos y tangenos.

Roldán Pensado indicó que las computadoras, hace un par de décadas, empezaron a jugar un papel muy importante en la resolución de problemas matemáticos, pero, advirtió, “los dispositivos tienen un límite y las matemáticas evolucionan”.

Por su parte, Ariet Ramos García explicó que en matemáticas hay ciertas verdades que son reales para todos, y hay reglas de deducción para, a partir de esos axiomas, poder deducir otras afirmaciones verdaderas, “ese es el mayor descubrimiento que han hecho los griegos, el método de demostración”.

Belleza y aplicaciones prácticas de las matemáticas

“Acceder a una verdad es llegar a una afirmación universal que es válida siempre, sigue pasos lógicos y rigurosos que hay que estar atendiendo para no cometer errores, ahí reside belleza, cuando uno logra entenderlos el espíritu se nutre”, afirmó Ariet Ramos.

“Crear sistemas de información, usando matemáticas, usando claves de tal forma que indicas a un robot cómo hacer cosas casi sin injerencia humana, es una complejidad maravillosa que no te puedes imaginar que se logre si no tienes matemáticas”, aseveró Jesús Muciño.

En ese sentido Edgardo Roldan explicó que Machine Learning o aprendizaje automático (cómo hacer para que una máquina aprenda) está relacionado con la Inteligencia Artificial, los robots pueden hacer muchas cosas pero “llevan muchas matemáticas (algoritmos) detrás”.

La Frontera del conocimiento

Es el límite entre lo que sí sabemos y lo que no, la frontera se va moviendo cada vez más, las matemáticas en sus distintas áreas no están terminadas, evolucionan, acotó el moderador de la charla, el físico José Antonio Zapata Ramírez.

Zapata Ramírez invitó a los estudiantes a acercarse a la Olimpiada Michoacana de Matemáticas y al concurso Canguro matemático y añadió que en la UNAM se imparte una carrera que se llama Tecnologías de la información, que busca formar a un profesionista en nuevas tecnologías informáticas.

Finalmente, UNAM Morelia Conversa, tiene como objetivo mostrar el trabajo académico de los integrantes del campus, promover en la sociedad la apreciación de la belleza, del poder y de la importancia de los métodos e ideas matemáticas en nuestro mundo.

Encuentran un potencial papel de la secuencia del “ADN basura” en el envejecimiento y el cáncer

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El cuerpo humano está compuesto por billones de células vivas. Envejece a medida que envejecen sus células, lo que ocurre cuando esas células finalmente dejan de replicarse y dividirse. Los científicos saben desde hace mucho tiempo que los genes influyen en cómo envejecen las células y en cuánto tiempo viven los humanos, pero no está claro cómo funciona exactamente.

En este sentido, los hallazgos de un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad Estatal de Washington han resuelto una pequeña pieza de ese rompecabezas, acercando a los científicos un paso más hacia la solución del misterio del envejecimiento.

Un equipo de investigación encabezado por Jiyue Zhu, profesor de Ciencias Farmacéuticas, identificó recientemente una región de ADN conocida como VNTR2-1 que parece impulsar la actividad del gen de la telomerasa, que se ha demostrado que previene el envejecimiento en ciertos tipos de células, incluidas las células reproductoras y las células cancerosas. El estudio fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

El gen de la telomerasa controla la actividad de la enzima telomerasa, que ayuda a producir telómeros, las tapas al final de cada hebra de ADN que protegen los cromosomas dentro de nuestras células. En las células normales, la longitud de los telómeros se acorta un poco cada vez que las células duplican su ADN antes de dividirse. Cuando los telómeros se acortan demasiado, las células ya no pueden reproducirse, lo que hace que envejezcan y mueran. Sin embargo, en ciertos tipos de células, incluidas las células reproductoras y las células cancerosas, la actividad del gen de la telomerasa asegura que los telómeros vuelvan a tener la misma longitud cuando se copia el ADN. Esto es esencialmente lo que reinicia el reloj de envejecimiento en la nueva descendencia, pero también es la razón por la que las células cancerosas pueden continuar multiplicándose y formando tumores.

Saber cómo se regula y activa el gen de la telomerasa y por qué solo está activo en ciertos tipos de células podría ser, algún día, la clave para comprender cómo envejecen los seres humanos y cómo detener la propagación del cáncer. Es por eso que Zhu ha centrado los últimos 20 años de su carrera como científico únicamente en el estudio de este gen.

No más basura

Zhu dijo que el último hallazgo de su equipo de que VNTR2-1 ayuda a impulsar la actividad del gen de la telomerasa es especialmente notable debido al tipo de secuencia de ADN que representa.

“Casi el 50% de nuestro genoma consiste en ADN repetitivo que no codifica proteínas”, dijo Zhu. “Estas secuencias de ADN tienden a ser consideradas como ‘ADN basura’ o materias oscuras en nuestro genoma, y son difíciles de estudiar. Nuestro estudio describe que una de esas unidades en realidad tiene una función en la que mejora la actividad del gen de la telomerasa”.

Su hallazgo se basa en una serie de experimentos que encontraron que la eliminación de la secuencia de ADN de las células cancerosas, tanto en una línea celular humana como en ratones, provocó que los telómeros se acortaran, las células envejecieran y los tumores dejaran de crecer. Posteriormente, realizaron un estudio que analizó la longitud de la secuencia en muestras de ADN tomadas de centenarios caucásicos, afroamericanos y participantes de control en el Georgia Centenarian Study, un estudio que siguió a un grupo de personas de 100 años o más entre 1988 y 2008. Los investigadores encontraron que la longitud de la secuencia variaba desde tan solo 53 repeticiones (o copias) del ADN hasta 160 repeticiones.

“Varía mucho, y nuestro estudio en realidad muestra que el gen de la telomerasa es más activo en personas con una secuencia más larga”, dijo Zhu.

Dado que solo se encontraron secuencias muy cortas en participantes afroamericanos, observaron más de cerca a ese grupo y encontraron que había relativamente pocos centenarios con una secuencia VNTR2-1 corta en comparación con los participantes de control. Sin embargo, Zhu dijo que vale la pena señalar que tener una secuencia más corta no significa necesariamente que su vida útil sea más corta, porque significa que el gen de la telomerasa es menos activo y la longitud de sus telómeros puede ser más corta, lo que podría hacer que sea menos probable que desarrolle cáncer.

“Nuestros hallazgos nos dicen que esta secuencia VNTR2-1 contribuye a la diversidad genética de cómo envejecemos y cómo contraemos el cáncer”, dijo Zhu. “Sabemos que los oncogenes, o genes del cáncer, y los genes supresores de tumores no explican todas las razones por las que contraemos cáncer. Nuestra investigación muestra que la imagen es mucho más complicada que una mutación de un oncogén y es un caso sólido para expandir nuestra investigación para observar más de cerca este llamado ADN basura”.

Zhu señaló que, dado que los afroamericanos han estado en los Estados Unidos durante generaciones, muchos de ellos tienen antepasados caucásicos de los que pueden haber heredado parte de esta secuencia. Entonces, como próximo paso, él y su equipo esperan poder estudiar la secuencia en una población africana.

Fuente: Universidad Estatal de Washington

Podrías ser capaz de manipular el mensajero cerebral para ‘sentirte bien’, revela un nuevo estudio

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Desde la emoción de escuchar un camión de helados acercándose, hasta los picos del placer mientras bebe un buen vino, el mensajero neurológico conocido como dopamina ha sido descrito popularmente como el químico del cerebro para ‘sentirse bien’ relacionado con la recompensa y el placer.

Investigadores de la Universidad de California en San Diego se propusieron recientemente investigar aspectos menos entendidos relacionados con los impulsos espontáneos de la dopamina. Sus resultados, en la revista Current Biology, han demostrado que los ratones pueden manipular intencionalmente estos pulsos de dopamina aleatorios.

En lugar de ocurrir solo cuando se le presentan expectativas placenteras o basadas en recompensas, encontraron que el neocórtex en ratones está inundado de impulsos impredecibles de dopamina que ocurren aproximadamente una vez por minuto.

Trabajando con otros colegas de UC San Diego (Departamento de Física y Sección de Neurobiología) y la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai en Nueva York, el estudiante graduado Conrad Foo investigó si los ratones son de hecho conscientes de estos impulsos, documentados en el laboratorio a través de imágenes ópticas y técnicas moleculares y observaron que estos impulsos ocurrían realmente. Los investigadores idearon un esquema de retroalimentación en el que los ratones en una cinta rodante recibían una recompensa si demostraban que podían controlar las señales improvisadas de dopamina. Los datos revelaron que los ratones no solo eran conscientes de estos impulsos de dopamina, sino que los resultados confirmaron que aprendieron a anticipar y actuar voluntariamente sobre una parte de ellos.

“Fundamentalmente, los ratones aprendieron a provocar impulsos (de dopamina) de manera confiable antes de recibir una recompensa”, señalan los investigadores en el artículo. “Estos efectos se revirtieron cuando se eliminó la recompensa. Postulamos que los impulsos espontáneos de dopamina pueden servir como un evento cognitivo destacado en la planificación del comportamiento”.

Los investigadores dicen que el estudio abre una nueva dimensión en el estudio de la dopamina y la dinámica cerebral. Ahora tienen la intención de extender esta investigación para explorar cómo los eventos impredecibles de dopamina impulsan la búsqueda de alimento, que es un aspecto esencial de la búsqueda de sustento, la búsqueda de pareja y como comportamiento social en la colonización de nuevas bases de operaciones.

“Además, conjeturamos que la sensación de impulsos espontáneos de dopamina de un animal puede motivarlo a buscar alimento en ausencia de estímulos de recompensa predictivos conocidos”, anotaron los investigadores.

En sus esfuerzos por controlar la dopamina, los investigadores aclararon que la dopamina parece vigorizar, en lugar de iniciar, el comportamiento motor.

Fuente: Universidad de California San Diego

Científicos están trabajando para dar a la Inteligencia Artificial la capacidad de imaginar

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La Inteligencia Artificial (IA) puede definirse como el medio por el cual las computadoras, los robots y otros dispositivos realizan tareas que normalmente requieren de la inteligencia humana. Por ejemplo, la resolución de cierto tipo de problemas, la capacidad de discriminar entre distintos objetos o el responder a órdenes verbales. La IA agrupa un conjunto de técnicas que, mediante circuitos electrónicos y programas avanzados de computadora, busca imitar procedimientos similares a los procesos inductivos y deductivos del cerebro humano. Se basa en la investigación de las redes neuronales humanas y, a partir de ahí, busca copiar electrónicamente el funcionamiento del cerebro.

Pero estas redes aún luchan cuando se trata de algo que los humanos hacen de forma natural: imaginar.

En otras palabras, como humanos, es fácil imaginar un objeto con diferentes atributos. Pero, a pesar de los avances en las redes neuronales profundas que igualan o superan el desempeño humano en ciertas tareas, las computadoras aún luchan con la habilidad humana de la “imaginación”.

Para intentar desbloquear la capacidad de imaginación de la IA, los investigadores han ideado un nuevo método para permitir que los sistemas de inteligencia artificial averigüen cómo debería verse un objeto, incluso si nunca antes habían visto uno exactamente igual.

“Nos inspiraron las capacidades de generalización visual humana para intentar simular la imaginación humana en máquinas”, dice el científico informático Yunhao Ge de la Universidad del Sur de California (USC).

El documento, titulado Zero-Shot Synthesis with Group-Supervised Learning, fue publicado en la Conferencia Internacional de Representaciones del Aprendizaje de 2021 el 7 de mayo.

“Los seres humanos pueden separar su conocimiento aprendido por atributos — por ejemplo, forma, pose, posición, color — y luego recombinarlos para imaginar un nuevo objeto. Nuestro artículo intenta simular este proceso utilizando redes neuronales”, dijo Ge.

Por ejemplo, supongamos que desea crear un sistema de inteligencia artificial que genere imágenes de automóviles. Idealmente, proporcionaría al algoritmo algunas imágenes de un automóvil, y podría generar muchos tipos de automóviles, desde Porsche hasta Pontiacs y camionetas, en cualquier color, desde múltiples ángulos.

Este es uno de los objetivos largamente buscados de la IA: crear modelos que puedan extrapolar. Esto significa que, dados algunos ejemplos, el modelo debería poder extraer las reglas subyacentes y aplicarlas a una amplia gama de ejemplos novedosos que no ha visto antes. Pero las máquinas se entrenan más comúnmente en características de muestra, píxeles por ejemplo, sin tener en cuenta los atributos del objeto.

Figura 1. EN un nuevo enfoque para enseñar a las IA a “imaginar lo invisible”, las imágenes de entrenamiento (abajo) se combinan para sintetizar la imagen solicitada (arriba). Imagen: USC

En este nuevo estudio, los investigadores intentan superar esta limitación utilizando un concepto llamado desenredo. El desenredo se puede utilizar para generar deepfakes, por ejemplo, desenredando los movimientos del rostro humano y la identidad. Al hacer esto, dijo Ge, “la gente puede sintetizar nuevas imágenes y videos que sustituyen la identidad de la persona original por otra, pero mantienen el movimiento original”.

De manera similar, el nuevo enfoque toma un grupo de imágenes de muestra, en lugar de una muestra a la vez, como lo han hecho los algoritmos tradicionales, y extrae la similitud entre ellas para lograr algo llamado “aprendizaje de representación de desenredado controlable”.

Luego, recombina este conocimiento para lograr una “síntesis de imagen novedosa controlable”, o lo que podríamos llamar imaginación. “Por ejemplo, tome la película Transformer como ejemplo”, dijo Ge, “Puede tomar la forma de un automóvil Megatron, el color y la pose de un automóvil Bumblebee amarillo y el fondo de Times Square de Nueva York. El resultado será un automóvil Megatron color abejorro conduciendo en Times Square, incluso si esta muestra no fue presenciada durante la sesión de capacitación”.

Esto es similar a cómo extrapolamos los humanos: cuando un humano ve un color de un objeto, podemos aplicarlo fácilmente a cualquier otro objeto sustituyendo el color original por el nuevo. Usando su técnica, el grupo generó un nuevo conjunto de datos que contiene 1.56 millones de imágenes que podrían ayudar a futuras investigaciones en el campo.

Si bien el desenredo no es una idea nueva, los investigadores dicen que su marco puede ser compatible con casi cualquier tipo de datos o conocimientos.

En el campo de la medicina, podría ayudar a los médicos y biólogos a descubrir fármacos más útiles desenredando la función de la medicina de otras propiedades y luego recombinándolas para sintetizar nuevas medicinas. Imbuir máquinas con imaginación también podría ayudar a crear una IA más segura, por ejemplo, al permitir que los vehículos autónomos imaginen y eviten escenarios peligrosos nunca antes vistos durante el entrenamiento.

Fuente: USC

Diseñan simulación de cómo nacen las estrellas

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La simulación por computadora más realista de la formación de estrellas ofrece vistas impresionantes de cómo se vería el interior de un vivero estelar.

En la simulación de Formación de estrellas en entornos gaseosos, o STARFORGE, una nube virtual gigante de gas colapsa en un nido de nuevas estrellas. A diferencia de otras simulaciones, que podrían representar solo un pequeño grupo de gas dentro de una nube más grande, STARFORGE simula una nube de formación de estrellas completa. También es la primera simulación que explica toda la mezcla de fenómenos físicos que se cree que influyen en la formación de estrellas, informan los investigadores en línea en Royal Astronomical Society.

“De alguna manera conocemos la historia básica de la formación de estrellas… pero el diablo está en los detalles”, dice Mike Grudić, astrofísico teórico de la Universidad Northwestern. Los astrónomos aún no comprenden completamente, por ejemplo, por qué las estrellas tienen masas diferentes. “Si realmente se desea obtener la imagen completa, entonces solo tienes que simular todo”.

STARFORGE comienza con una gota de gas que puede tener decenas a cientos de años luz de diámetro y hasta millones de veces la masa del sol. La turbulencia dentro de la nube crea densos bolsillos que colapsan para forjar nuevas estrellas. Luego, esas estrellas lanzan poderosos chorros, emiten radiación, arrojan vientos estelares y explotan en supernovas. Eventualmente, estos fenómenos hacen desaparecer los últimos vestigios de la nube y dejan una colmena de estrellas jóvenes. Todo el proceso lleva millones de años, o meses de tiempo de computación, incluso ejecutándose en supercomputadoras.

Usando STARFORGE, Grudić y sus colegas han confirmado que los chorros lanzados por nuevas estrellas ayudan a regular la cantidad de material que acumula una estrella. En simulaciones sin chorros, las estrellas típicas tenían aproximadamente 10 veces la masa del sol, mucho más grande que la estrella promedio real. “Tan pronto como agregas esta retroalimentación del jet a tu simulación”, dice Grudić, “las masas estelares comienzan a aparecer más o menos en el punto de lo que se observa que son”.

Fuente: Science News y Royal Astronomical Society

 

Identifican proteínas que predicen la demencia futura

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El desarrollo de la demencia en etapas avanzadas de la vida (a menudo por la enfermedad de Alzheimer) se asocia con niveles sanguíneos anormales de docenas de proteínas, proteínas que se presentan hasta cinco años antes, esto según un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Escuela de Salud Pública Johns Hopkins Bloomberg (JHSPH). Antes no se sabía que la mayoría de estas proteínas estaban relacionadas con la demencia, lo que sugiere nuevos objetivos para desarrollar terapias de prevención.

Se estima que en México hay aproximadamente 800 mil personas afectadas por la Enfermedad de Alzheimer, la causa más común de demencia, una condición fatal irreversible que conduce a la pérdida de la función cognitiva y física. A pesar de décadas de estudio intensivo, no existen tratamientos que puedan retrasar el proceso de la enfermedad, y mucho menos detenerlo o revertirlo. Los científicos asumen ampliamente que el mejor momento para tratar el Alzheimer es antes de que se desarrollen los síntomas de la demencia.

Los esfuerzos para medir el riesgo de Alzheimer de las personas antes de que surja la demencia se han centrado principalmente en las dos características más obvias de la patología cerebral de la enfermedad de Alzheimer: grupos de proteína beta amiloide conocida como placas y marañas de proteína tau. Los científicos han demostrado que las imágenes cerebrales de las placas y los niveles de beta amiloide o tau en sangre o en el líquido cefalorraquídeo tienen cierto valor para predecir la enfermedad de Alzheimer con años de anticipación.

Pero los seres humanos tienen decenas de miles de otras proteínas distintas en sus células y sangre, y las técnicas para medir muchas de ellas a partir de una sola muestra de sangre pequeña han avanzado en los últimos años. ¿Un análisis más completo utilizando tales técnicas revelaría otros precursores de la enfermedad de Alzheimer? Esa es la pregunta que Josef Coresh, professor en el Departamento de Epidemiología en la Escuela Bloomberg y sus colegas intentaron responder en este nuevo estudio.

Los hallazgos se basan en análisis de muestras de sangre de más de diez mil personas de mediana edad y ancianos. Los investigadores relacionaron los niveles sanguíneos anormales de 38 proteínas con un mayor riesgo de desarrollar Alzheimer en cinco años. De esas 38 proteínas, 16 parecían predecir el riesgo de Alzheimer con dos décadas de anticipación.

Aunque la mayoría de estos marcadores de riesgo pueden ser solo subproductos incidentales del lento proceso de la enfermedad que conduce a la enfermedad de Alzheimer, el análisis apuntó a niveles altos de una proteína, SVEP1, como un posible contribuyente causal a ese proceso de enfermedad.

El estudio aparece en la edición de mayo de Nature Aging.

“Este es el análisis más completo de su tipo hasta la fecha y arroja luz sobre múltiples vías biológicas que están conectadas con el Alzheimer”, dice el autor principal del estudio Coresh. “Algunas de estas proteínas que descubrimos son solo indicadores de que podría ocurrir una enfermedad, pero un subconjunto puede ser causalmente relevante, lo cual es emocionante porque plantea la posibilidad de atacar estas proteínas con tratamientos futuros”.

En un análisis estadístico adicional, los investigadores compararon las proteínas identificadas con datos de estudios anteriores de vínculos genéticos con la enfermedad de Alzheimer. La comparación sugirió firmemente que una de las proteínas identificadas, SVEP1, no es solo un marcador incidental del riesgo de Alzheimer, sino que está involucrada en desencadenar o impulsar la enfermedad.

SVEP1 es una proteína cuyas funciones normales siguen siendo algo misteriosas, aunque en un estudio publicado a principios de este año se relacionó con la enfermedad de la arteria engrosada, la aterosclerosis, que subyace a los ataques cardíacos y los accidentes cerebrovasculares.

Otras proteínas asociadas con el riesgo de Alzheimer en el nuevo estudio incluyeron varias proteínas inmunes clave, lo cual es consistente con décadas de hallazgos que relacionan el Alzheimer con una actividad inmune anormalmente intensa en el cerebro.

Los científicos también han estado estudiando cómo los niveles de proteína en las muestras se relacionan con otras enfermedades como la enfermedad vascular (relacionada con los vasos sanguíneos) en el cerebro, el corazón y el riñón.

Explicación de la rara respuesta infantil después de una infección de COVID-19

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Uno de los misterios de la pandemia de COVID-19 es por qué la mayoría de los niños tienden a experimentar menos síntomas que los adultos después de la infección por el coronavirus. La respuesta, puede encontrarse en los raros casos donde el infante experimentó reacciones potencialmente mortales después de la infección, sugiere un estudio dirigido por la Universidad de Yale y publicado recientemente en la revista Immunity.

Si bien muchos niños infectados con el virus son asintomáticos o no son diagnosticados, aproximadamente uno de cada 1,000 niños experimenta una respuesta inflamatoria multisistémica (MIS-C) de cuatro a seis semanas después de la infección confirmada por el virus SARS-CoV-2, que causa COVID-19. La afección se caracteriza por una variedad de síntomas, que incluyen fiebre, dolor abdominal con vómitos y/o diarrea, sarpullido y problemas cardiovasculares y neurológicos. Si se diagnostica temprano, la afección se puede tratar fácilmente con inmunosupresores como los esteroides. Sin embargo, si no se trata, puede ser fatal.

“¿Por qué sucede esto cuando todavía no hay un virus o una respuesta anti-viral presente y en los niños? ¿Y por qué solo ocurre en niños?” preguntó Carrie Lucas, profesora asistente de inmunobiología en Yale y autora correspondiente del estudio.

En un análisis exhaustivo, Lucas y su laboratorio analizaron la sangre obtenida de niños con MIS-C, adultos con síntomas graves de COVID, así como niños y adultos sanos. Descubrieron que los niños con MIS-C tenían cierta característica única en el sistema inmunológico distintas a la de otros grupos.

Específicamente, los niños con MIS-C tenían altos niveles de alarminas, moléculas que forman parte del sistema inmunológico innato que se moviliza rápidamente para responder a todas las infecciones. Otros hallazgos de la investigación han sugerido que la respuesta del sistema inmunológico innato de un niño puede ser más fuerte que la de los adultos, una posible explicación de por qué generalmente experimentan síntomas más leves que los adultos después de la infección.

“La inmunidad innata puede ser más activa en los niños infectados con el virus”, dijo Lucas. “Pero por otro lado, en casos raros puede acelerarse demasiado y contribuir a esta enfermedad inflamatoria”.

También se encontró que los niños diagnosticados con MIS-C tienen una marcada elevación de ciertas respuestas inmunes adaptativas, que son defensas para combatir patógenos específicos, como el virus que causa COVID-19, y que generalmente confieren memoria inmunológica. Pero en lugar de ser protectoras, las respuestas producidas en estos niños afectados parecen atacar una variedad de tejidos del huésped, un sello distintivo de las enfermedades autoinmunes.

Lucas especula que la respuesta inmune inicial en estos raros casos, desencadena una cascada que daña el tejido sano, lo que a su vez hace que el tejido sea más susceptible al ataque de autoanticuerpos.

Mientras tanto, las firmas peculiares del sistema inmunológico de MIS-C podrían ayudar en el diagnóstico y las opciones de tratamiento temprano de los niños con alto riesgo de padecer el trastorno, dijo Lucas.

Entrenando abejas para oler el coronavirus

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[vc_row][vc_column][vc_column_text]Nota original de UNAM Global, con información de Universidad de Wageningen
Fecha de publicación de la nota original: 7 de mayo de 2021[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]El coronavirus, como otras enfermedades, provoca cambios metabólicos en el cuerpo que provocan un ‘olor característico’ diferente a los de una persona no infectada. Las abejas pueden detectar volátiles con una sensibilidad de partes por billón. Por ejemplo, encuentran una flor a pocos kilómetros de distancia.

Las abejas, como los perros, pueden aprender a detectar gases volátiles y olores, con solo unos minutos de entrenamiento.

Las empresas emergentes InsectSense y Wageningen Bioveterinary Research han entrenado a las abejas para que extiendan la lengua cuando huelen el coronavirus. Se puede entrenar a las abejas en minutos para que reconozcan el olor de las muestras infectadas con SARS-CoV-2.

Esta investigación se realizó con más de 150 abejas en el laboratorio de Bioseguridad de Wageningen Bioveterinary Research con diferentes configuraciones de entrenamiento para determinar el protocolo de entrenamiento más óptimo. Las muestras utilizadas en los primeros experimentos se obtuvieron de animales (visón) sanos e infectados con SARS-CoV-2. En los experimentos con las muestras de visón, varias abejas indicaron y diferenciaron con muy buenos resultados a los animales sanos de infectados con un número muy bajo de falsos positivos y negativos. También se obtuvieron excelentes resultados similares en experimentos posteriores con muestras humanas.

El siguiente paso es trabajar en la escalabilidad de esta tecnología. Las abejas pueden encontrarse en todo el mundo, por lo que lo único que se necesita es una máquina para poder entrenar a las abejas. InsectSense ya ha desarrollado los prototipos de una máquina que puede entrenar simultáneamente y de manera automática a las abejas y un biosensor que despliega las abejas entrenadas para el diagnóstico. Esta tecnología, ‘BeeSense‘, puede ser un sistema de diagnóstico muy eficaz para los países de bajos ingresos que enfrentan desafíos para acceder a la infraestructura y las tecnologías de alta tecnología.

Las abejas no son los primeros animales en detectar COVID-19 por olor. Los investigadores también han entrenado perros para distinguir entre muestras de COVID-19 positivas y negativas de la saliva o el sudor humanos con niveles bastante altos de precisión. Un pequeño estudio alemán encontró que los perros podían identificar muestras positivas de COVID-19 el 94% de las veces.

Fuente: Universidad de Wageningen y Science Alert[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]

Descubren un nuevo grupo de arqueas las cuales suponen poseen un nuevo metabolismo no descrito y amigable con el ambiente

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Las fuentes termales y los respiraderos hidrotermales de la Tierra albergan un grupo de arqueas que hasta ahora, no habías sido identificadas y, a diferencia de organismos diminutos y unicelulares similares que viven en las profundidades de los sedimentos y mastican materia vegetal en descomposición, estas arqueas no producen el gas metano (gas de efecto invernadero), informaron un grupo de investigadores en Nature Communications.

“Los microorganismos son la forma de vida más diversa y abundante en la Tierra, y solo conocemos el 1% de ellos”, dice Valerie De Anda, microbióloga ambiental de la Universidad de Texas (UT). “Nuestra información está sesgada hacia los organismos que afectan a los humanos. Pero hay muchos organismos que impulsan los principales ciclos químicos en la Tierra que simplemente no conocemos”.

Durante muchos años, se pensó que las arqueas existían solo en los entornos más extremos de la Tierra, como las aguas termales. Pero las arqueas, en realidad, están en todas partes, y estos microbios pueden desempeñar un papel importante en el ciclo del carbono y del nitrógeno entre la tierra, los océanos y la atmósfera de la Tierra.

Ahora, De Anda y sus colegas han identificado un filo completamente nuevo, una gran rama de organismos relacionados en el árbol de la vida, de arqueas. La primera evidencia de estos nuevos organismos estaba dentro de los sedimentos de siete fuentes termales en China, así como de los respiraderos hidrotermales de aguas profundas en la cuenca de Guaymas en el Golfo de California. Dentro de estos sedimentos, el equipo encontró fragmentos de ADN que ensambló meticulosamente en los planos genéticos, o genomas, de 15 arqueas diferentes.

Luego, los investigadores compararon la información genética de los genomas con la de miles de genomas de microbios previamente identificados y descritos en bases de datos disponibles públicamente. Pero “estas secuencias eran completamente diferentes de todo lo que conocemos”, dice De Anda.

Ella y sus colegas le dieron al nuevo grupo el nombre de Brockarchaeota, por Thomas Brock, un microbiólogo que fue el primero en cultivar arqueas en el laboratorio. El descubrimiento de Brock allanó el camino para la reacción en cadena de la polimerasa, o PCR, una técnica ganadora del Premio Nobel que se utiliza para copiar pequeños fragmentos de ADN.

Brockarchaeota, en realidad vive en todo el mundo, pero hasta ahora, se había pasado por alto. Una vez que De Anda y su equipo reunieron los nuevos genomas y luego los buscaron en bases de datos públicas, descubrieron que se habían encontrado fragmentos de estos organismos previamente desconocidos en aguas termales, sedimentos de respiraderos geotérmicos e hidrotermales desde Sudáfrica hasta Indonesia y Ruanda.

Dentro de los nuevos genomas, el equipo también buscó genes relacionados con el metabolismo de los microbios: qué nutrientes consumen y qué tipo de desechos producen. Inicialmente, el equipo esperaba que, al igual que otras arqueas encontradas anteriormente en tales entornos, estas arqueas serían productoras de metano. Consumen los mismos materiales que las arqueas productoras de metano: compuestos de un carbono como el metanol o el metilsulfuro. “Pero no pudimos identificar los genes que producen metano”, dice De Anda. Eso significa que estas arqueas deben tener un metabolismo no descrito previamente, a través del cual pueden reciclar el carbono, por ejemplo en los sedimentos del lecho marino, sin producir metano. Y, dado lo generalizados que están, dice De Anda, estos organismos podrían estar desempeñando un papel previamente oculto pero significativo en el ciclo del carbono de la Tierra.

“Es doblemente interesante: es un nuevo filo y un nuevo metabolismo”, dice Luke McKay, ecólogo microbiano de ambientes extremos en la Universidad Estatal de Montana en Bozeman. El hecho de que todo este grupo pudiera haber permanecido fuera del radar durante tanto tiempo, agrega, “es una indicación de dónde nos encontramos en el estado de la microbiología”.

Pero, agrega McKay, el descubrimiento también es un testimonio del poder de la metagenómica, la técnica mediante la cual los investigadores pueden separar minuciosamente los genomas individuales de una gran mezcolanza de microbios en una muestra determinada de agua o sedimentos. Gracias a esta técnica, los investigadores están identificando cada vez más partes del antes misterioso mundo microbiano.

Fuente: Universidad de Texasueas

La Ciudad de México se está hundiendo a un ritmo alarmante e imparable poniendo en riesgo la infraestructura y el suministro de agua

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Después de siglos de drenaje de agua de los acuíferos subterráneos, el lecho del lago en el que se asienta la Ciudad de México se ha vuelto cada vez más seco, lo que hace que las capas de arcilla se compriman y agrieten a un ritmo imparable. Esto no solo pone en riesgo la infraestructura, sino que también amenaza la seguridad del agua para millones de personas.

Todo esto según un reciente estudio publicado en Advancing Earth and Space Sciences.

A pesar de poner fin a la perforación de aguas subterráneas en la década de 1950, 115 años de datos de nivelación y 24 años de datos de GPS han descubierto que la ciudad continúa hundiéndose aproximadamente al mismo ritmo.

“Incluso si se elevaran los niveles de agua, no hay esperanza de recuperar la gran mayoría de la elevación perdida y la capacidad de almacenamiento perdida del acuitardo”, escriben los autores. Un acuitardo es una región que restringe el flujo de agua subterránea de un acuífero a otro.

Imagina una huella en la arena mojada. Cuando se quita el pie y el agua vuelve a filtrarse, la huella comienza a llenarse una vez más, como una almohada hundida que se vuelve a inflar. Sin embargo, el peso continuo de una ciudad en expansión y la extracción constante de agua subterránea hacen que un mayor hundimiento sea en gran medida inevitable. El hecho de que esta inmersión también se esté produciendo en regiones aún no lastradas por la urbanización es especialmente preocupante.

“Si pones edificios pesados en ese tipo de terreno y usas cimientos poco profundos, el suelo se compacta”, dijo el ingeniero geotécnico Eddie Bromhead de la Universidad de Kingston en Londres. “Esto además de sacar el agua, es la razón por la que la Ciudad de México es un desastre”.

Los científicos notaron por primera vez que la Ciudad de México se hundía a principios del siglo XX, a una velocidad de aproximadamente 8 centímetros por año. Para 1958, eso había aumentado a 29 centímetros por año, lo que llevó a la decisión de limitar la cantidad de agua que se podía extraer de los pozos en el centro de la ciudad. Después de eso, la tasa de hundimiento volvió a menos de 9 centímetros por año, pero en las últimas dos décadas, los datos de mayor resolución han revelado una tasa constante de hasta 40 centímetros por año en el centro histórico de la ciudad.

Usando datos modernos, los investigadores ahora estiman que las láminas de arcilla debajo de la Ciudad de México podrían finalmente comprimirse en un 30%, y aunque eso no sucederá hasta dentro de 150 años más o menos, hay poco que podamos hacer para detenerlo. Hoy, la arcilla superior de la ciudad ya está compactada en un 17%, y los autores dicen que estos cambios son “casi totalmente irreversibles”.

Por supuesto, no todas las partes de la ciudad se están hundiendo al mismo ritmo. Algunas áreas ya se han hundido debajo del lecho del lago original, mientras que otras permanecen en un terreno ligeramente más alto. Si bien esta falta de hundimiento uniforme puede parecer algo bueno, en última instancia conduce a un mayor riesgo de fracturación intensa de la superficie, que puede dañar la infraestructura y causar contaminación de los suministros de agua.

La lluvia y el agua de manantial que corre por las montañas que rodean la Ciudad de México han dejado a la ciudad hundida y especialmente propensa a las inundaciones. A medida que la arcilla debajo de ella se hunde y se agrieta aún más, los autores temen que este fuerte flujo descendente de agua finalmente se filtre hasta el agua subterránea, introduciendo contaminantes.

Actualmente, el 70% del agua potable de la ciudad proviene de pozos de extracción de agua subterránea, lo que continúa agotando los acuíferos de la región. Si esta agua se contamina, “eventualmente prepararía el escenario para una crisis de contaminación del agua”, señalan los autores.

Sin un sistema generalizado para reutilizar las aguas residuales o recolectar agua de lluvia, la ciudad luchará cada vez más por satisfacer la demanda de suministro de agua. Ya 1.1 millones de casas en la ciudad en expansión carecen de acceso a agua potable, y la mayor parte de las fisuras y fracturas del suelo se están produciendo en áreas de bajo nivel socioeconómico.

Aquellos residentes lo suficientemente ricos pueden permitirse mudarse a áreas menos vulnerables o comprar agua en otro lugar. Pero si no se toman pronto medidas drásticas, el resto se verá obligado a hundirse junto con la tierra.

Fuente: Science Alert

Una buena salud bucal reduce el riesgo de resultados fatales por COVID-19

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Las encías infectadas e inflamadas pueden resultar en tasas más altas de complicaciones y resultados más fatales para las personas diagnosticadas con el virus SARS-COV-2, según un nuevo estudio internacional dirigido por investigadores de la Universidad McGill publicado recientemente en el Journal of Clinical Periodontology. El estudio sugiere que la enfermedad de las encías (periodontitis) puede estar asociada con un mayor riesgo de complicaciones por COVID-19, incluida la admisión en el área de Cuidados Intensivos y la muerte.

Los investigadores descubrieron que los pacientes con COVID-19 con enfermedad de las encías tenían 3.5 veces más probabilidades de ser ingresados en la unidad de cuidados intensivos, 4.5 veces más probabilidades de necesitar un ventilador y 8.8 veces más probabilidades de morir, en comparación con aquellos sin enfermedad de las encías. Hasta ahora, no se ha publicado ninguna otra investigación sobre los efectos destructivos de la enfermedad de las encías en pacientes con COVID-19.

“Al observar las conclusiones de nuestro estudio, podemos resaltar la importancia de una buena salud bucal en la prevención y el manejo de las complicaciones del COVID-19”, explica Belinda Nicolau, autora colaboradora y profesora titular de la Facultad de Odontología de la Universidad McGill. “Existe una correlación muy fuerte entre la periodontitis y el resultado de la enfermedad”.

El estudio también encontró que los niveles sanguíneos de biomarcadores que indican inflamación en el cuerpo eran significativamente más altos en pacientes con COVID-19 con enfermedad de las encías, lo que puede explicar las tasas más altas de complicaciones para esos pacientes. “La periodontitis causa inflamación de las encías y, si no se trata, esa inflamación puede extenderse por todo el cuerpo”, dice Cai. “En pacientes con casos graves de COVID-19, el virus provoca una respuesta inflamatoria que puede llevar a complicaciones como la intubación o incluso la muerte. Nuestra investigación muestra que la periodontitis puede empeorar esto”.

Fuente: Universidad de McGill

Un efecto inesperado de la aspirina podría ser útil contra los daños cerebrales provocados por el aire contaminado

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Investigadores en los EE. UU. Y China compilaron múltiples puntajes de pruebas cognitivas de casi 1,000 hombres que viven en el área metropolitana de Boston, y los compararon con los niveles locales de PM2.5 (partículas en el aire de menos de 2.5 micrómetros de diámetro). Los hombres involucrados en el estudio eran blancos y tenían una edad promedio de 69 años.

El estudio fue publicado en Nature Aging

Los científicos describen cómo los niveles más altos de PM2.5 hasta cuatro semanas antes de la prueba se vincularon con un rendimiento cognitivo más deficiente en tareas que van desde la memoria de palabras hasta el recuerdo de números y la fluidez verbal. El efecto fue claro incluso cuando las concentraciones de PM2.5 se mantuvieron por debajo de los 10 microgramos por metro cúbico, el nivel de la guía de la OMS que se incumple habitualmente en muchas otras ciudades.

Curiosamente, el estudio encontró evidencia de que los puntajes de las pruebas se vieron menos afectados por aumentos a corto plazo en la contaminación del aire si los hombres tomaban aspirina u otros medicamentos antiinflamatorios no esteroideos, conocidos como AINE. Obtuvieron puntuaciones significativamente más altas en las pruebas que miden la memoria, la concentración y la capacidad para seguir instrucciones. “Nuestro estudio indica que la exposición a la contaminación del aire a corto plazo puede estar relacionada con alteraciones a corto plazo en la función cognitiva y que los AINE pueden modificar esta relación”, escriben los autores. En teoría dijo el investigador, estos analgésicos pueden ayudar a reducir la inflamación provocada por la entrada de partículas finas en el cerebro.

Pero eso es solo una hipótesis por ahora. Todavía no sabemos realmente cuáles son los impactos a corto plazo de la contaminación del aire en nuestros cerebros, y los científicos deberán realizar ensayos clínicos aleatorios adecuados entre cohortes más grandes para determinar si los antiinflamatorios no esteroides, como la aspirina, realmente pueden modere estos efectos.

Incluso si funcionan, el uso mundial de la aspirina no es una solución a nuestro creciente problema de contaminación del aire. A largo plazo, incluso las dosis bajas de este medicamento conllevan un mayor riesgo de hemorragia grave.

Sin embargo, descubrir por qué este medicamento está haciendo lo que está haciendo podría ser increíblemente útil. Los autores esperan que una mayor investigación sobre este extraño efecto pueda ayudarnos a delimitar exactamente cómo la contaminación del aire podría estar afectando nuestros cerebros y qué se puede hacer mejor al respecto.

“Por lo tanto, los análisis futuros que investiguen si los deterioros cognitivos son transitorios o persistentes a lo largo de los años serían de gran importancia científica”, mencionan los autores.

“Nuestros hallazgos también son importantes para otros lugares del mundo donde la calidad del aire es más pobre que en los Estados Unidos y, por lo tanto, se espera que el impacto de la exposición a PM sobre la salud cognitiva sea mayor”, concluyen.

Fuente: The Guardian

Científicos han detectado cuatro diferentes tipos de Alzheimer

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La enfermedad de Alzheimer se caracteriza por la acumulación anormal y la diseminación de la proteína tau en el cerebro. Un estudio internacional ahora puede mostrar cómo la tau se propaga de acuerdo con cuatro patrones distintos que conducen a diferentes síntomas con diferentes pronósticos de los individuos afectados.

El estudio fue publicado en la revista Nature Medicine.

“En contraste con cómo hemos interpretado hasta ahora la propagación de tau en el cerebro, estos hallazgos indican que la patología de tau en el cerebro varía de acuerdo con al menos cuatro patrones distintos. Esto sugeriría que el Alzheimer es una enfermedad más heterogénea de lo que se pensaba. Ahora tenemos motivos para reevaluar el concepto de Alzheimer típico y, a largo plazo, también los métodos que usamos para evaluar la progresión de la enfermedad”, dijo Jacob Vogel autor principal del estudio.

La propagación de tau en la corteza cerebral es un marcador clave de la enfermedad de Alzheimer. En los últimos años, ha sido posible controlar la acumulación de dicha proteína tóxica en el cerebro de los pacientes con Alzheimer con la ayuda de la tecnología PET (Tomografía por Emisión de Positrones), una técnica avanzada de imágenes médicas.

Durante los últimos treinta años, muchos investigadores han descrito el desarrollo de tau en la patología de Alzheimer utilizando un solo modelo, a pesar de los casos recurrentes que no se ajustan a ese modelo. Sin embargo, los hallazgos actuales explican por qué diferentes pacientes pueden desarrollar diferentes síntomas.

“Debido a que diferentes regiones del cerebro se ven afectadas de manera diferente en los cuatro subtipos de Alzheimer, los pacientes desarrollan diferentes síntomas y también pronósticos. Este conocimiento es importante para los médicos que evalúan a los pacientes con Alzheimer y también nos hace preguntarnos si los cuatro subtipos podrían responder de manera diferente a diferentes tratamientos. En este momento, la investigación sobre varios medicamentos que reducen la cantidad de tau en el cerebro es muy activa y será emocionante ver si su eficacia varía según el subtipo de Alzheimer”, dice Oskar Hansson, profesor de neurología en la Universidad de Lund, quien supervisó el estudio.

Los investigadores han examinado la población más grande y diversa del mundo hasta la fecha con tau-PET, que abarca todo el cuadro clínico de la enfermedad de Alzheimer. El estudio incluyó a participantes que aún no habían desarrollado ningún síntoma, el llamado Alzheimer presintomático, participantes con dificultades leves de memoria y aquellos con demencia de Alzheimer completamente desarrollada.

En una primera muestra, se recopilaron datos a largo plazo de 1,612 personas en cinco estudios multicéntricos independientes. Entre estos, los investigadores identificaron un total de 1,143 individuos que eran cognitivamente normales o individuos que habían desarrollado la enfermedad de Alzheimer en varias etapas.

Se aplicó un algoritmo a los datos de las imágenes PET de tau de los 1,143 individuos, el llamado algoritmo SuStaIn (Subtype and Staging Inference). El material fue procesado en un equipo automatizado, con el fin de poder distinguir subtipos y patrones de la manera más imparcial posible.

Como era de esperar, muchos individuos no mostraron ninguna señal de tau-PET anormal y, por lo tanto, se asignaron automáticamente a un grupo tau negativo. Luego de la validación cruzada de las imágenes de tau-PET con una sexta cohorte independiente, y el seguimiento de los individuos durante aproximadamente dos años, los investigadores pudieron desarrollar cuatro patrones que representaban mejor los datos de los individuos restantes. Aunque el número de subgrupos varió en relación con los individuos, todos estuvieron representados en todas las cohortes.

“Identificamos cuatro patrones claros de patología tau que se hicieron distintos con el tiempo. La prevalencia de los subgrupos varió entre el 18 y 30%, lo que significa que todas estas variantes del Alzheimer son en realidad bastante comunes y ninguna domina como se pensaba anteriormente”, dice Oskar Hansson.

“Las amplias y variadas bases de datos de tau-PET que existen en la actualidad, junto con los métodos recientemente desarrollados para el aprendizaje automático que se pueden aplicar a grandes cantidades de datos, nos permitieron descubrir y caracterizar estos cuatro subtipos de Alzheimer. Sin embargo, necesitamos un estudio de seguimiento más largo, de cinco a diez años para poder confirmar los cuatro patrones con una precisión aún mayor”, concluyó Oskar Hansson.

Los investigadores creen que este nuevo conocimiento puede brindar a los pacientes métodos de tratamiento más individualizados en el futuro.

Fuente: Universidad de Lund

Descubren una posible nueva terapia, segura y no invasiva, para tratar la diabetes tipo 2

Posted on by Beto Torres

Investigadores de la Universidad de Iowa (UI) descubrieron una nueva y segura forma de controlar los niveles de azúcar en sangre y de una manera no invasiva.

“Hemos construido un control remoto para controlar la diabetes”, dice Calvin Carter, uno de los autores principales del estudio y postdoctorado en el laboratorio de Val Sheffield, investigador del Howard Hughes Medical Institute, y profesor Genética Médica y Genómica en la UI. “La exposición a campos electromagnéticos (CEM) durante períodos relativamente cortos reduce el azúcar en sangre y normaliza la respuesta del cuerpo a la insulina. Los efectos son duraderos, lo que abre la posibilidad de una terapia de campo electromagnético pulsado (PEMF) que se puede aplicar durante el sueño para controlar la diabetes durante todo el día”.

Los investigadores expusieron a ratones diabéticos a una combinación de campos magnéticos y eléctricos estáticos durante unas horas al día, esto normaliza dos características principales de la diabetes tipo 2, según los nuevos hallazgos publicados en Cell Metabolism.

El descubrimiento inesperado y sorprendente puede tener implicaciones importantes en el cuidado de la diabetes, particularmente para los pacientes que encuentran engorrosos los regímenes de tratamiento actuales.

El nuevo estudio indica que los campos electromagnéticos alteran el equilibrio de oxidantes y antioxidantes en el hígado, mejorando la respuesta del cuerpo a la insulina. Este efecto está mediado por pequeñas moléculas reactivas que parecen funcionar como “antenas magnéticas”.

El hallazgo inicial fue pura casualidad. Sunny Huang, coautora del artículo y estudiante de doctorado interesada en el metabolismo y la diabetes, necesitaba practicar la extracción de sangre de ratones y medir los niveles de azúcar. Carter le ofreció tomar prestados algunos de los ratones que estaba usando para estudiar el efecto de los campos electromagnéticos en el cerebro y el comportamiento de los animales.

“Fue realmente extraño porque normalmente estos animales tienen niveles altos de azúcar en sangre y diabetes tipo 2, pero todos los animales expuestos a los campos electromagnéticos mostraron niveles normales de azúcar en sangre”, dice Huang. “Le dije a Calvin, ‘Algo extraño está pasando aquí’”.

El hallazgo de que estos ratones tenían niveles normales de azúcar en sangre después de la exposición a los CEM fue doblemente extraño porque los ratones tenían una modificación genética que los hacía diabéticos.

“Eso es lo que inició este proyecto”, confirma Carter. “Al principio, reconocimos que si los hallazgos se mantenían, podrían tener un impacto importante en el cuidado de la diabetes”.

Los hallazgos se mantuvieron. Carter y Huang, trabajando con Sheffield y el experto en diabetes Dale Abel, y presidente del Departamento de Medicina Interna en la UI, encontraron que la aplicación inalámbrica combinada de campos eléctricos y magnéticos estáticos modula el azúcar en sangre en tres modelos diferentes de ratón de tipo 2 diabetes. El equipo también mostró que la exposición a tales campos que son aproximadamente 100 veces al de la Tierra, durante el sueño, revirtió la resistencia a la insulina dentro de los tres días de tratamiento.

CEM y biología redox

Los campos electromagnéticos están en todas partes; las telecomunicaciones, la navegación y los dispositivos móviles los utilizan para funcionar. Los CEM también se utilizan en medicina, en resonancias magnéticas y EEG (Electroencefalograma), por ejemplo.

Sin embargo, se sabe muy poco sobre cómo afectan en la biología. Durante su búsqueda de pistas para comprender los mecanismos biológicos subyacentes a los efectos biológicos de los campos electromagnéticos sobre el azúcar en sangre y la sensibilidad a la insulina, Carter y Huang revisaron la literatura de la década de 1970, donde se investigaba los mecanismos subyacentes a la migración de las aves. Descubrieron que muchos animales detectan el campo electromagnético de la Tierra y lo utilizan para orientarse y para navegar.

“Esta literatura apuntó a un fenómeno biológico cuántico por el cual los campos electromagnéticos pueden interactuar con moléculas específicas. Hay moléculas en nuestros cuerpos que se cree actúan como pequeñas antenas magnéticas, lo que permite una respuesta biológica a los campos electromagnéticos”, dice Carter. “Algunas de estas moléculas son oxidantes, que se estudian en biología redox, un área de investigación que se ocupa del comportamiento de los electrones y las moléculas reactivas que gobiernan el metabolismo celular”.

El equipo colaboró con Douglas Spitz, y Gary Buettner profesores de UI de oncología de radiación, y Jason Hansen de la Universidad Brigham Young, todos expertos reconocidos internacionalmente en biología redox, para ayudar a probar la acción que presenta una molécula oxidante llamada superóxido, que se sabe que juega un papel en la diabetes tipo 2.

Sus experimentos sugieren que los campos electromagnéticos alteran la señalización de las moléculas de superóxido, específicamente en el hígado, lo que conduce a la activación prolongada de una respuesta antioxidante para reequilibrar el punto de ajuste redox del cuerpo y la respuesta a la insulina.

“Cuando eliminamos las moléculas de superóxido del hígado, bloqueamos por completo el efecto de los campos electromagnéticos en el azúcar de la sangre y en la respuesta de la insulina. La evidencia sugiere que el superóxido juega un papel importante en este proceso”, agrega Carter.

Hacia estudios en humanos

Además de los estudios en ratones, los investigadores también trataron células hepáticas humanas con PEMF durante seis horas y demostraron que un marcador sustituto para la sensibilidad a la insulina mejoró significativamente, lo que sugiere que los PEMF también pueden producir el mismo efecto antidiabético en humanos.

Carter y Huang están entusiasmados con la posibilidad de trasladar los hallazgos a pacientes humanos con diabetes tipo 2. En términos de seguridad, la Organización Mundial de la Salud (OMS) considera que los campos electromagnéticos de baja energía son seguros para la salud humana. El estudio de UI tampoco encontró evidencia de efectos secundarios adversos en ratones.

El equipo ahora está trabajando en un modelo animal más grande para ver si los campos electromagnéticos producen efectos similares en un animal que tiene un tamaño y fisiología más similares a los humanos. También planean realizar estudios para comprender el mecanismo redox subyacente a los efectos de los campos electromagnéticos. Su objetivo es pasar a ensayos clínicos con pacientes para traducir la tecnología en una nueva clase de terapia.

Con ese objetivo en mente, Carter, Huang y el hermano gemelo de Carter, Walter, crearon una empresa nueva llamada Geminii Health, con la ayuda de la Oficina de UI el Vicepresidente de Investigación.

Fuente: Universidad de Iowa. Colegio de Medicina Carver