El cerebro humano madura igual que Internet

El cerebro de un niño muy pequeño funciona como Internet en sus inicios, y el de un adolescente como una compleja y moderna red de fibra óptica.

Esto es lo que ha revelado un estudio sobre la sustancia blanca del cerebro, realizado por científicos de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) y de la Universidad de de Lausanne (UNIL), en Suiza, en colaboración con investigadores de la Escuela Médica de Harvard y de la Universidad de Indiana, en Estados Unidos.

Técnica aplicada

Los científicos afirman que el cerebro humano se encuentra en constante evolución. A lo largo de toda nuestra vida, las redes de fibras neuronales que conectan entre sí las diversas áreas del cerebro no dejan de aumentar en número y eficacia.

Según publica la EPFL en un comunicado, gracias a una tecnología puntera, los investigadores pudieron observar estas redes de fibras neuronales y su desarrollo, mediante la comparación de cerebros de personas de distintas edades.

La finalidad de la investigación era comprender mejor el proceso de maduración del cerebro humano, desde la más tierna infancia hasta el final de la adolescencia.

La técnica empleada, no invasiva, fue una técnica denominada tractografía de IRM, explican los científicos en la revista PNAS. Esta técnica aplica la IRM (tecnología de registro de imágenes por resonancia magnética) y analiza, con un programa informático, las imágenes registradas.

Con la tactrografía se observa, en concreto, la simetría de la difusión del agua en el cerebro: los haces de tractos de fibras hacen que el agua se difunda asimétricamente en el cerebro. Esta asimetría, denominada anisotropía, permite calcular el número de fibras en cualquier región cerebral, dado que existe una relación directa entre la cantidad de fibras y el número de anisotropía (asimetría del agua).

Novedoso programa informático

Los científicos desarrollaron el programa informático aplicado en la tractografía de IRM del presente estudio. Este software permitió realizar la cartografía de la conectividad neuronal del cerebro de los individuos estudiados.

Según explica al respecto del programa informático creado Jean-Philippe Thiran, profesor de la EPFL y director del Laboratorio de tratamiento de señales de dicha escuela: “nuestro software combina una serie de procesos: empieza con la IRM individual y culmina con la creación de un mapa personalizado de las redes de fibra que se encuentran en el cerebro”.

Para el desarrollo y utilización del sistema completo ha sido necesario todo un equipo de matemáticos, físicos, y médicos. Los resultados obtenidos demuestran que la tecnología empleada podría hacer progresar las investigaciones sobre algunos trastornos neuronales, como la epilepsia o la esquizofrenia.

Hallazgos realizados

Con las imágenes y mapas de los cerebros obtenidas por los investigadores en el presente estudio, se pudo establecer que el cerebro de un niño pequeño se parece a Internet en sus inicios, con centros aislados o mal conectados, mediante conexiones poco eficaces.

Por el contrario, el cerebro adulto, afirman los científicos, podría ser comparado con una moderna red de fibra óptica, completamente integrada.

El equipo de investigadores partió para su estudio de la hipótesis de que la sustancia blanca del cerebro, formada por los haces de neuronas que conectan las diferentes partes de éste, madura por la transformación de las conexiones frágiles neuronales en potentes “autopistas”.

Para probar esta idea, los científicos realizaron la cartografía de una treintena de personas de entre dos y 18 años de edad. Gracias a la IRM, pudieron observar el modo en que el agua se distribuía por el cerebro y, a partir de sus asimetrías (anisotropía), establecer la correspondiente densidad de las fibras neuronales de cada región cerebral.

Thiran y su colaborador, Patrick Hagmann, profesor del departamento de radiología de la UNIL, crearon una base de datos de diversas secciones transversales de las fibras neuronales y representaron sus resultados en gráficos. A partir de ellos, elaboraron después un modelo tridimensional de cada cerebro, en el que se muestran los miles de fibras que conectan las diferentes partes.

Difusión gratuita del software

Estos modelos individuales de los cerebros han dado una idea no sólo de la forma en que se desarrolla el cerebro, sino también de las diferencias estructurales existentes, por ejemplo, entre los cerebros de las personas diestras y zurdas.

Por otro lado, los científicos explican que pretenden aplicar el método al estudio de la esquizofrenia y de la epilepsia.

Por último, el sistema podría ayudar en un futuro a los neurocirujanos a conocer con mayor precisión el lugar donde deben operar para aliviar los síntomas de la epilepsia, así como establecer qué áreas es mejor evitar en el momento de la operación.

Jean-Philippe Thiran y Patrick Hagmann esperan poder poner a disposición de los hospitales del mundo el programa informático desarrollado, con libre acceso y de forma completamente gratuita, a principios del año próximo.

Consiguen mover objetos a distancias métricas utilizando sólo la luz

urante más de 40 años, los científicos han utilizado la presión de radiación, o presión ejercida sobre cualquier superficie expuesta a la radiación electromagnética, para manipular pequeños objetos en el espacio.

Esta técnica ha resultado ser una herramienta muy útil para la manipulación de partículas microscópicas, células vivas, nanopartículas y átomos, y su uso está cada vez más extendido en los campos de la biología y de la física.

Sin embargo, hasta ahora, los movimientos conseguidos habían estado siempre restringidos a escalas muy pequeñas, de varios cientos de micrómetros (un micrómetro o micra equivale a una millonésima parte de un metro), y sobre todo en líquidos.

Ahora, según publica la revista Physorg, un equipo de investigadores ha desarrollado una técnica que permite desplazar partículas en el aire, a lo largo de distancias métricas.


Por el hueco de la luz

Este avance se consiguió gracias a ciertos cambios en un sistema de atrapamiento óptico tradicional, que permite atrapar pequeñas partículas mediante presión fotónica con una pinza óptica (instrumento que emite rayos láser para proveer una fuerza atractiva o repulsiva, que permite sostener y mover físicamente objetos microscópicos).

Gracias a dichos cambios, los científicos lograron desplazar objetos de un tamaño de 100 micrómetros por un espacio de metro y medio, y con una exactitud de alrededor de 10 micrómetros.

El investigador Vladlen Shvedov y sus colaboradores de la Universidad Nacional de Australia y de la Universidad Nacional de Taurida, en Ucrania, explican en la revista Physical Review Letters cómo lograron modificar el sistema para mover objetos en el aire y otros gases a través de largas distancias.

Los investigadores incorporaron concretamente un haz con vórtice óptico (un anillo de luz con un agujero oscuro en el centro) a un sistema de atrapamiento óptico común. Para hacerlo, realizaron un corte transversal en el sistema creando una especie de “tubería” óptica, en la que el anillo lumínico actuó como “pared de tubería” repelente, atrapando a las partículas que absorbían la luz en el centro oscuro del haz y a lo largo de la “tubería”.

Además del efecto de captura, una parte de la energía de la luz y la fuerza resultante empujaron a las partículas a lo largo de la “tubería” de láser hueca.

Dos tipos de partículas

Por otro lado, con un espejo móvil, los científicos controlaron la dirección del haz, y de esta forma lograron dirigir las partículas hacia objetivos situados a más de un metro de distancia.

El movimiento de las partículas se produce porque, cuando éstas son calentadas con luz de manera no uniforme, las moléculas de aire o gas que las rodean rebotan contra su superficie a diversas velocidades, creando una fuerza que las empuja del espacio de mayor iluminación hacia el de iluminación más baja.

La manipulación óptica a larga distancia fue realizada con dos tipos de partículas: conglomerados de nanopartículas de carbono con diámetros de entre 100 nanómetros y 100 micrómetros; y microesferas de cristal vacías recubiertas de carbono, y de un diámetro de entre 50 y 100 micrómetros.

En ambos casos, las superficies de carbono hicieron que estas partículas absorbieran bien la luz, con una reflectividad extremadamente baja.

Tal y como demostraron los investigadores, la técnica permitió manipular las partículas con un alto nivel de exactitud, moviéndolas hacia objetivos situados a medio metro de distancia, en el caso de partículas de diámetros de entre 60 y 100 micrómetros.

Posibles aplicaciones

Según explica otro de los autores del estudio, Andrei Rode, de la Universidad Nacional de Australia, cuanto mayor sea la distancia por la que se desea mover las partículas, mayor potencia láser se precisa. El peligro de la tecnología, por tanto, radica en calentar demasiado las partículas e incluso quemarlas.

Por eso es importante el material del que éstas estén hechas. Con las partículas utilizadas, no sería un gran desafío conseguir que éstas se movieran incluso más de 10 metros de distancia, asegura Rode.

La manipulación óptica de partículas a través de grandes distancias puede tener diversas aplicaciones, como el transporte sin contacto de contenedores de sustancias peligrosas o sensibles, como virus, células vivas o gases.

Además, esta tecnología permitiría dirigir y agrupar nanopartículas presentes en el aire. Por último, dado que la técnica desarrollada se puede aplicar a una amplia gama de materiales, también podría usarse para estudiar partículas aerotransportadas, como los aerosoles atmosféricos y el polvo interestelar, afirman los científicos.

La Antártida esconde una cordillera del tamaño de los Alpes

La gran capa de hielo que cubre el continente antártico alcanza tales magnitudes que llega a cubrir una cordillera con cumbres y valles similares a las de los Alpes, con más de 4.000 metros de profundidad.

Al menos, eso asegura un equipo internacional de científicos que no sólo ha verificado la existencia de esta cordillera montañosa oculta bajo la Antártida, sino que además ha hecho posible recrear en imágenes virtuales que un accidentado paisaje descansa bajo espesores de varios kilómetros de hielo.

Esta cordillera explicaría la formación de la gran capa de hielo del Este de la Antártida. Pese a que ya fue localizada hace 50 años por científicos rusos y bautizada como cordillera Gamburtsev, nadie imaginaba que fuese comparable en tamaño y desniveles a los Alpes. “Hemos podido saber no sólo que se trata de montañas del tamaño de los Alpes europeos sino que tienen además cumbres y valles similares”, explicaron los científicos del British Antartic Survey (BAS). Pero sobre todo, estos hallazgos muestran la descomunal magnitud que puede llegar a abarcar la capa de hielo que cubre la Antártida.

Se está especulando el papel de esta cordillera oculta bajo el hielo en el surgimiento de la gran capa de hielo del este antártico, que cubre más de 10 millones de kilómetros (20 veces España) sobre el lecho continental.

Según los geólogos, si esta corteza de hielo hubiera crecido despacio podríamos ver montañas erosionadas sobre la planicie helada. Pero la presencia de picos y valles en las imáganes recreadas con instrumentos sísmicos sugieren que esta formación de hielo se produjo de forma rápida. El reto científico consiste ahora en determinar si este cambio dramático en el clima se produjo realmente y por qué.

Células madre para curar sordera

Una cura para la sordera utilizando células madre parece estar cada vez más cerca, ya que unos científicos británicos de la Universidad de Sheffield han logrado recrear en un laboratorio las células de las microscópicas vellosidades que recogen las ondas de sonido en el oído interno y las transmiten al cerebro humano.

Si un paciente ha perdido las células ciliadas, podrían ser sustituidas por estas y recuperar la audición.

“El problema con la sordera es que las células ciliadas sólo se producen durante las etapas de desarrollo”, aseguró Marcello Rivolta, quien dirigió el estudio.

“Si estas células se pierden durante la etapa adulta, es imposible regenerarlas. Así que lo que hicimos fue volver a esas etapas iniciales de desarrollo en el embrión para identificarlas, aislarlas y multiplicarlas en el laboratorio”, dijo el científico.

De momento, la primera fase del proyecto ha sido un éxito, pero ahora deben comprobar con animales si las células creadas logran recuperar las funciones auditivas

Descubren el planeta extrasolar más pequeño

Si hace un tiempo anunciábamos lo mismo con un planeta tres veces mayor que la Tierra, apenas 7 meses después se encuentra otro con tan sólo dos veces el diámetro de nuestro planeta.

Astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias y gracias al satélite CoRoT, han descubierto este planeta fuera del sistema solar, con una temperatura entre 1.000 y 1.500 grados centígrados y con una superficie seguramente rocosa o cubierta de lava.

Este nuevo planeta, que tiene un diámetro aproximadamente el doble que el de la Tierra, recibe el nombre de CoRoT-Exo-7b, y está muy cerca de su estrella principal, por eso su temperatura es tan elevada.

La detección se produjo por medio del método de tránsito, es decir, mediante el ligero oscurecimiento del brillo de la estrella cuando el planeta pasa regularmente delante de ella, cada 20 horas terrestres.

La mayoría de los más de 330 planetas descubiertos hasta ahora son gigantes compuestos sobre todo de gas, como Júpiter y Neptuno, y en el caso de CoRoT-Exo-7b su densidad aún no ha sido determinada, aunque podría tratarse de un objeto rocoso, como la Tierra, o bien estar cubierto de lava líquida o tratarse de una mezcla de ambos tipos.

Identificar la naturaleza de este planeta requerirá muchas investigaciones futuras, y es posible que deba considerarse este descubrimiento como el comienzo de la astronomía exoterrestre, indicó Hans Deeg, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y miembro del equipo del descubrimiento.

Identifican por primera vez dos agujeros negros que orbitan entre sí

Según han señalado astrónomos estadounidenses y ha publicado la revista Nature, dos inmensos agujeros negros parecen estar orbitando el uno en torno al otro, en una especie de “baile cósmico” en el centro de una galaxia lejana.

Se trata de dos agujeros negros supermasivos, que son objetos celestes con una gran atracción gravitacional, y se encuentran atrapados en una órbita a unos 5.000 millones años luz de la Tierra.

Estamos ante la mejor evidencia hasta la fecha de dos agujeros negros que se orbitan mutuamente, y algunos astrónomos aseguran que en un futuro podrían fundirse en un agujero negro de mayor tamaño.

El menor de los dos agujeros negros posee una masa 20 millones de veces mayor a la del sol, mientras que el más grande posee 1.000 millones de veces la masa solar. Orbitarse entre sí les lleva cerca de 100 años y están ubicados a unas 3/10 partes de un año luz el uno del otro.

Hallan agua salada en estado líquido en Marte

Científicos estadounidenses aseguran que el agua en forma líquida descubierta junto a una de las patas del “Phoenix” es salada y podría haber más en otros sitios del planeta.

“Un gran número de pruebas físicas y termodinámicas independientes muestra que el agua salina puede ser común en Marte”, aseguraron, y estan muy contentos ante la primera vez que se ha detectado y fotografiado agua líquida fuera de la Tierra.

El agua líquida es un ingrediente esencial para la vida. Este descubrimiento tiene implicaciones importantes para muchas áreas de la exploración planetaria, incluida la habitabilidad de Marte. Hasta ahora los científicos creían que el agua existía en Marte solo como hielo o vapor debido a las bajas temperatura y presión atmosféricas en el planeta.

Pensaban que en ese ambiente el hielo podía sublimarse o vaporizarse, pero no creían que podría derretirse. Las fotos de una de las patas del aparato muestran gotas de rocío durante el verano marciano.

Sobre la base de la temperatura de la pata y la presencia de gran cantidad de sales percloradas detectadas en el suelo los científicos creen que las gotas fueron muy probablemente de agua salina líquida y fango que salpicaron a la cápsula espacial.