Un compuesto químico predispone al feto a tener sobrepeso en la infancia

Altos niveles de DDE en las madres aumentan el riesgo del bebé de sufrir un crecimiento acelerado en los primeros meses de vida. Crédito: SINC

“El DDE (dicloro-difenil-dicloroetileno), un subproducto de la pesticida DDT (dicloro difenil tricloroetano), es un químico clasificado como ‘disruptor endocrino’. Estos compuestos son capaces de alterar el equilibrio hormonal de los organismos, y cambiar la actividad de las hormonas que regulan el almacenamiento de grasa en las células adiposas”, explica a SINC Michelle Méndez, autora principal e investigadora en el Centro de Investigación en Epidemiología Ambiental (CREAL) de Barcelona.

El estudio, publicado en la revista Environmental Health Perspectives, demuestra que la exposición de una madre a este compuesto químico durante el embarazo causa un rápido aumento de peso del bebé durante los primeros seis meses de vida, y de su índice de masa corporal (IMC) en la infancia, lo que puede incrementar su riesgo futuro a desarrollar obesidad y otras enfermedades metabólicas a largo plazo.

El equipo de investigación realizó un seguimiento a 657 mujeres –residentes en Sabadell (Barcelona) y reclutadas entre 2004 y 2006- durante los primeros dos meses de embarazo. Realizaron también un control de los bebés hasta que cumplieron los dos años. “Los que tenían un patrón de crecimiento rápido tenían cinco veces más riego de tener sobrepeso a los 14 meses”, apunta Méndez.

Aunque los bebés con un crecimiento rápido pesaban cerca de 300 gramos menos que el resto al nacer, a los seis meses contaban con un peso más elevado que la media (891 gramos superior). Los altos niveles de DDE en las madres provocaron que sus bebés tuvieran el doble riesgo de padecer un crecimiento acelerado durante los primeros seis meses de vida, así como de tener un IMC alto a los 14 meses.

Compuestos químicos en el entorno

El DDE está presente en el medio ambiente, sobre todo cerca de zonas donde alguna vez en el pasado se aplicó el pesticida DDT. Aunque su uso está prohibido desde 1977 en España y limitado en muchos países, su degradación es muy lenta y continúa presente en el ambiente. El DDE también se acumula en algunos alimentos como carnes, pescados y verduras de raíz o de hoja.

Los investigadores creen necesario realizar más estudios sobre la exposición prenatal a esta clase de compuesto y sobre el riesgo de desarrollar obesidad de los bebés para saber si estas asociaciones son causales.

En el caso de los niños con obesidad, “esperamos que la modificación en el contenido de grasa en la dieta o el aumento de la actividad física sean algunos de los comportamientos que puedan ayudar a reducir su peso”, señala Méndez. Sin embargo, “todavía se debe evaluar el papel que podrían desempeñar factores como la dieta postnatal”, concluye.

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Referencia bibliográfica:
Michelle A. Mendez, Raquel Garcia-Esteban, Mónica Guxens, Martine Vrijheid, Manolis Kogevinas, Fernando Goñi, Silvia Fochs, Jordi Sunyer. “Prenatal Organochlorine Compound Exposure, Rapid Weight Gain, and Overweight in Infancy”. Environmental Health Perspectives, vol. 119, núm. 2, febrero de 2011. doi:10.1289/ehp.1002169

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Sometido al mismo estímulo el cerebro adulto crece como el de un niño.

El aprendizaje de los nombres de nuevos colores produce un rápido incremento en la materia gris de la corteza cerebral en un cerebro adulto sano. Dicho con otras palabras, el cerebro humano adulto aún conservaría la capacidad de crecimiento que tiene el de un niño cuando se le expone a estímulos similares a los que tiene éste. El estudio fue realizado por un equipo de investigadores encabezado por Veronica Wok, de la Universidad de Honkg Kong (China). Las conclusiones aparecen en los Proceedings of National Academy of Sciences.


Los investigadores enseñaron a 19 voluntarios unas tarjetas coloreadas con dos tonos de verde y dos tonos de azul. Cada una de las cuatro tonalidades de color fue bautizada con un nombre inventado y sin ningún sentido, algo completamente nuevo para los probandos y no asociable con nada conocido. Se les pidió a los sujetos que aceptasen estos nombres como los descriptores reales para los cuatro colores y que los memorizasen, de tal manera que pudiesen responder con el nombre correcto cuando se les pidiese asociarlos unos días después. El condicionamiento se realizó durante tres días en un total de cinco sesiones que, en conjunto, sumaron menos de dos horas.
Tras el aprendizaje los voluntarios fueron sometidos a escáneres por resonancia magnética (MRI, por sus siglas en inglés). Los investigadores pudieron comprobar que se había formado nueva materia gris en el hemisferio derecho de los cerebros. No está claro si esta nueva materia gris está constituida por nuevas neuronas o son dendritas (ramificaciones) de las ya existentes. Investigaciones anteriores han demostrado que el cerebro puede crecer en períodos largos de tiempo pero, hasta ahora, se consideraba que el cerebro era incapaz de añadir materia gris en un tiempo tan corto.
Parece ser que la clave estaría en la diferenciación de nombres y en cómo los sujetos perciben los colores en función de los nombres que se les da (esta es una versión de la famosa hipótesis de Sapir-Whorf). A los voluntarios se les habría pedido algo que es mucho más complejo que simplemente memorizar unos nombres, se les habría solicitado un cambio de percepción. El hecho de que las áreas del cerebro en las que aumentó la materia gris sean conocidas como zonas en las que no sólo se procesan el color y la visión, sino también la percepción, respaldarían esta idea.
Como ha ocurrido en otras ocasiones memorables en la historia de la ciencia, el descubrimiento no es lo que los investigadores esperaban encontrar, ya que su idea era precisamente buscar pruebas de la hipótesis de Sapir-Whorf, esto es, si el mundo es percibido según la lengua que se hable. Si bien este resultado no resuelve definitivamente esta cuestión, si podría proporcionar vías por las que desarrollar mecanismos para ayudar a personas con dificultades de aprendizaje o, incluso, con daño cerebral.

Referencia:

Kwok, V., Niu, Z., Kay, P., Zhou, K., Mo, L., Jin, Z., So, K., & Tan, L. (2011). Learning new color names produces rapid increase in gray matter in the intact adult human cortex Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1103217108
  
Fuente : Experientia Doc.

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¿Olemos todos igual? Las conexiones olfatorias varían individualmente.

Imagen coronal del bulbo olfatorio de un ratón adulto.

Un  equipo de investigadores encabezados por Sulagna Ghosh, del Instituto de Investigación Scripps (Estados Unidos), ha desarrollado una técnica basada en un virus para resaltar las rutas que siguen los nervios individuales. Al aplicar la técnica a los sistemas olfatorios de ratones han encontrado que las neuronas olfatorias mandan sus señales a dos áreas cerebrales de formas que difieren significativamente de un ratón a otro; una variabilidad que es probable que también exista en los humanos. Este hallazgo pone de manifiesto una vez más cuánto nos queda por descubrir sobre el conectoma en general. Los resultados aparecen publicados en Nature.

Para los primeros pasos del proceso de percepción de un olor, las conexiones neuronales en mamíferos son algo bastante conocido. Cada neurona olfatoria primaria tiene unas a modo de raicillas incrustadas en los tejidos nasales, en las que hay receptores específicos para cada olor. Cuando estos receptores se activan por la molécula odorífera adecuada, la neurona que los alberga se activa y manda una señal a través de su axón a un centro de procesamiento inicial, el bulbo olfatorio. En éste la señal llega a unas agrupaciones esféricas de fibras llamadas glomérulos [capa azul en la imagen].

Estos glomérulos son específicos para cada olor y están ordenados de una forma tan consistente y homogénea que el patrón de activación espacial que provoca un olor concreto es prácticamente idéntico entre individuos. Tanto es así que, simplemente observando qué conjunto de glomérulos se activan en un ratón dado, se puede predecir qué olor está percibiendo.

Pero cuando estas señales van de los glomérulos a los centros de procesamiento superiores del córtex olfatorio, ¿se mantiene esta ordenación estereotípica? Se sabe que esto es así para la visión y el tacto; la misma regularidad se encuentra en el sistema olfatorio de las moscas pero, ¿y en los mamíferos?

Las señales de los glomérulos activados llegan a las regiones de procesamiento del córtex olfatorio a través de las llamadas neuronas mitrales y en penacho [MP, capa roja en la imagen]. Hasta ahora no se disponía de herramientas lo suficientemente precisas para seguir las conexiones en los mamíferos desde los glomérulos individuales a sus neuronas MP, y de éstas a sus terminaciones en el córtex olfatorio.

Para solventar esta carencia Ghosh et al. han desarrollado una técnica mediante la que pueden llevar a cada glomérulo un virus que expresa un trazador fluorescente. Los investigadores pueden asignar diferentes colores fluorescentes a las neuronas MP conectadas específicamente a un glomérulo y seguir después sus axones hasta el córtex.

La técnica Ghosh (llamémosla así) permitió a los científicos seguir los axones de cualquier neurona MP a dos centros corticales de procesamiento, la pars externa del núcleo olfatorio anterior y el córtex piriforme. Las localizaciones de las terminaciones de los axones de las neuronas MP en ambos centros ya no mostraban el patrón tan claro que aparecía en el bulbo olfatorio. La comparación de estos patrones en los distintos ratones se realizó en un cerebro tridimensional desarrollado por bioinformáticos de la Universidad de California en San Diego.

De forma sorprendente, los investigadores pudieron constatar que las proyecciones del mismo glomérulo en dos ratones diferentes no se parecían más que las proyecciones de glomérulos diferentes. En otras palabras, la conexión existente desde el bulbo olfatorio y las regiones de procesamiento cortical son únicas para cada individuo, en este caso ratones, pero podría extrapolarse a los humanos.

Toda buena investigación plantea preguntas más interesantes que las que resuelve. En este caso se pueden plantear al menos dos que son, como mínimo, desconcertantes: primero, ¿por qué mecanismo durante el desarrollo fetal los axones de neuronas MP adyacentes y aparentemente idénticas llegan a sitios tan distintos del córtex olfatorio?; segundo, ¿perciben los animales el mismo olor de la misma manera si la estructura de conexiones varía de individuo a individuo? Esta última pregunta se refiere a lo que los filósofos llaman qualia , ¿es mi experiencia del olor de la rosa la misma que la tuya?

La clave a la segunda pregunta está probablemente en la amígdala. A este centro llegan también las señales del bulbo olfatorio, pero la técnica Ghosh no permite, de momento, recorrer distancias tan grandes.

Referencia:

Ghosh, S., Larson, S., Hefzi, H., Marnoy, Z., Cutforth, T., Dokka, K., & Baldwin, K. (2011). Sensory maps in the olfactory cortex defined by long-range viral tracing of single neurons Nature DOI: 10.1038/nature09945


Fuente : Experientia Doc.

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Superan un límite cuántico fundamental

“Hemos demostrado experimentalmente la superación del ‘límite de Heisenberg’, inventando una medida basada en la interacción de partículas”, explica a SINC Mario Napolitano, investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO, adscrito a la Universidad Politécnica de Cataluña) y autor principal del estudio que publica hoy Nature.

Hasta ahora los científicos pensaban que la precisión de cualquier medida estaba delimitada por ese límite. Se trata de una consecuencia del ‘principio de incertidumbre’ planteado por el alemán Werner Heisenberg (indica que si se conoce la ubicación exacta de un objeto tan pequeño como un átomo, no se puede saber hacia dónde se dirige).

Ahora, los científicos han detectado por primera vez señales magnéticas ultradébiles por encima del ‘límite de Heisenberg’, “un paso adelante en la comprensión de algo fundamental para la física, además de extender la frontera entre lo que podemos saber a través de una medida y lo que será inaccesible para siempre”, según Napolitano.

Para realizar el estudio, los expertos han utilizado un interferómetro (un instrumento que usa la interferencia de las ondas de luz para medir longitudes de onda) con luz láser polarizada y átomos de rubidio. Con este mecanismo han detectado, a tiempo real, los campos magnéticos producidos en el corazón y en el cerebro.

El investigador aclara: “El problema nace al aplicar el principio de incertidumbre a un sistema hecho con muchas partículas, el instrumento con el que se hacen las medidas, para establecer el límite de su sensibilidad. Si todas las partículas actúan de forma independiente, la sensibilidad está delimitada por este límite. Si existe interacción, el límite se extiende, y es lo que hemos demostrado con nuestro trabajo”.

De la medicina a la astronomía

El hallazgo abre un abanico de aplicaciones en campos muy diferentes, basados en la medida de campos magnéticos muy débiles (magnetometría) y la obtención de instrumentos mucho más sensibles. Los autores confían en que el avance tenga buenos resultados en la diagnosis de desórdenes del corazón y sirva para desvelar nuevos datos sobre el comportamiento del cerebro.

“A largo plazo, el descubrimiento puede mejorar la resonancia magnética en medicina, la búsqueda de ondas gravitaciones en astronomía y la navegación por satélite”, subraya Napolitano.

“Los interferómetros (como los de los relojes atómicos que hacen posible los sistemas GPS y Galileo, o los ópticos -LIGO, VIRGO, GEO- que revelan las ondas gravitacionales) podrían funcionar mejor utilizando las interacción entre partículas, como hemos demostrado”, añade el científico.

Con instrumentos mucho más sensibles, además, se podrá observar mejor la Tierra y detectar en el subsuelo los cambios que causan los yacimientos minerales o de petróleo.

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¿Cuánto de precisa puede llegar a ser una medida?

Supongamos, por ejemplo, que queremos medir la temperatura del agua caliente introduciendo un termómetro en ella. Dicho termómetro está frío y, al entrar en contacto con el agua, la enfría ligeramente. El dato obtenido sigue siendo una buena aproximación de la temperatura, pero su exactitud no llega hasta la billonésima de grado. El termómetro ha modificado casi imperceptiblemente la temperatura que estábamos midiendo.

Si queremos realizar medidas con una precisión extrema, las herramientas utilizadas tienen que ser cada vez más pequeñas, hasta alcanzar el mundo cuántico de los átomos o los fotones. Hoy en día, dichas herramientas se utilizan en instrumentos ultraprecisos, como los relojes atómicos de los satélites GPS.

En el principio de Heisenberg se encuentra la explicación fundamental de lo que ocurre en este ejemplo: una consecuencia de este principio es que nada se puede medir sin cambiarlo, ya que cuando una herramienta de medida interacciona con el objeto que se está midiendo le está transmitiendo su "incertidumbre" intrínseca. Según cómo sumen todas las incertidumbres entre herramientas y partículas se llega a un límite último en la sensibilidad.

Este límite, denominado "límite de Heisenberg", a diferencia del principio de incertidumbre está mucho menos estudiado y hace unos pocos años los físicos teóricos empezaron a cuestionarlo. En el año 2005, el investigador Alfredo Luis, de la Universidad Complutense de Madrid, trabajó en este ámbito. En el 2007, un equipo de Estados Unidos teorizó sobre lo que podría considerarse la superación del límite de Heisenberg, y el equipo del ICFO ha puesto a prueba esta teoría.

Lo que han hecho los investigadores ha sido mejorar la sensibilidad de sensores ópticos (o magnetómetros atómicos), superando la barrera establecida hasta ahora, ya que, en vez de utilizar cada uno de los fotones del láser de forma independiente, los hacen trabajar conjuntamente, con lo que han conseguido una mejora que incrementa diez veces más la sensibilidad de la medida del campo magnético, demostrando que el límite puede ser superado.

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Referencia bibliográfica:

M. Napolitano, M. Koschorreck, B. Dubost, N. Behbood, R. J. Sewell1 y M. W. Mitchell. “Interaction-based quantum metrology showing scaling beyond the Heisenberg limit”. Nature. 471, 24 de marzo de 2011. Doi:10.1038/nature09778.

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Utilizan la tecnología LED para tratar el cáncer cervical

Neoplasia cervical pre-maligna en cuello uterino. Fuente: Wikimedia Commons.

El cáncer cervical es un tipo de cáncer que se desarrolla en el útero. Se estima que es el segundo tipo de cáncer más común en mujeres, y en países en vías de desarrollo es el más frecuente, con un diagnóstico de más de 400.000 nuevos casos cada año.

Ahora, investigadores de la compañía británica Sagentia y de la empresa noruega Photocure han desarrollado un método de tratamiento del cáncer cervical en sus estadios iniciales.

Se trata de un novedoso sistema que utiliza una fuente de luz LED (de diodos semiconductores que emiten luz) para aplicar, en la zona afectada, una pomada de medicamento y la cantidad de luz precisa para que dicho medicamento resulte efectivo.

Eliminar el tejido enfermo

Bautizado como Cervira, este sistema se ha basado en un campo emergente conocido como terapia fotodinámica o PDT, por sus siglas en inglés.

La PDT en una tecnología que se utiliza para erradicar tumores en estadios iniciales, e incluso para reducir el tamaño de tumores en estadios finales, y que implica tres componentes clave: un fotosensibilizador, luz (con una longitud de onda adecuada para el fotosensiblizador) y el oxígeno de los tejidos.

La luz hace que el fotosensibilizador, a su vez, provoque que el oxígeno de los tejidos dañe y acabe con los tejidos expuestos al haz (por ejemplo, con las células cancerígenas).

En el caso de Cervira, la fuente de luz LED se utiliza para atacar de manera específica las células malignas que propician la aparición de cánceres agresivos, preservando al mismo tiempo el tejido sano de la paciente.

Según explica Euan Morrison, director de óptica avanzada y tecnologías lumínicas de Sagentia, haciendo incidir luz LED sobre los tumores se activa una reacción que, con el tiempo, acaba eliminando el tejido enfermo.

En un artículo aparecido en la revista The Engineer, Morrison añade que los investigadores han trabajado muy de cerca con los fabricantes de diodos emisores de luz (LEDs) para asegurar la obtención de fuentes muy específicas de luz en términos de intensidad y longitud de onda.

Cómo funciona

Actualmente, los tratamientos del cáncer cervical en estadios iniciales suelen ser de dos tipos. Por un lado, se puede practicar una supervisión continuada, dado que algunas lesiones en este estadio remiten naturalmente por sí solas.

Por otra parte, también pueden aplicarse la cirugía preventiva o la cauterización por láser. Estas soluciones presentan algunos problemas: los controles continuados suelen causar una ansiedad permanente en las pacientes, mientras que la cirugía puede producir infecciones postquirúrgicas e incluso reducir la fertilidad.

Los científicos esperan superar ambos escollos gracias al sistema Cervira, que funciona de la siguiente forma: En primer lugar, un ginecólogo o un colposcopista colocan el dispositivo en el cuello del útero.

Una sección hueca situada al final del dispositivo mantiene la pomada de medicamento contra esta parte del cuerpo, en la fase inicial de absorción del tratamiento.

Unas horas después de la aplicación del medicamento, la fuente de luz LED integrada en esa misma sección hueca se activa de manera automática, haciendo incidir sobre la zona tratada la dosis necesaria de iluminación, en una longitud de onda correcta.

Segunda fase de pruebas

El dispositivo puede dejarse colocado en el cuello del útero más de 24 horas. Durante este tiempo, las pacientes pueden abandonar el hospital y continuar con sus actividades cotidianas. Finalmente, ellas mismas pueden quitarse el dispositivo Cervira.

Morrison afirma que se ha hecho un enorme esfuerzo en las fases iniciales del proyecto de desarrollo del dispositivo, para conseguir que éste tuviera la forma apropiada y no incomodase a las pacientes.

Los científicos esperan que, a pesar de la generalización de la vacuna contra el cáncer cervical como medida de prevención, Cervira sirva para ayudar a salvar vidas. De momento, el sistema se encuentra en la Fase II de pruebas clínicas en múltiples centros de Estados Unidos y Europa.

Fuente : Tendencias21

Referencia   http://www.theengineer.co.uk/sectors/medical-and-healthcare/news/led-technology-could-stop-spread-of-cervical-cancer/1007894.article

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El LHC podría ser la primera máquina del tiempo.

Ilustración de la teoría del viaje en el tiempo de las partículas Higgs singlet. Fuente: Universidad Vanderbilt.

El Gran Colisionador de Hadrones o LHC (acelerador y colisionador de partículas del CERN situado en Ginebra) podría convertirse en la primera máquina capaz de hacer que la materia viaje en el tiempo.

Esto al menos es lo que sugiere una teoría creada por los físicos Tom Weiler y Chui Man Ho, de la Universidad Vanderbilt de Estados Unidos, que “no viola ninguna ley de la física”, según los propios investigadores.

Elusión de la paradoja del abuelo

Uno de los principales objetivos del LHC es encontrar una escurridiza partícula llamada bosón de Higgs, que ha sido predicha por el modelo estándar de la física de partículas y utilizada por los científicos para explicar por qué otras partículas subatómicas como los protones, los neutrones o los electrones tienen masa.

Weiler y Ho creen que si el LHC lograse producir el bosón de Higgs, al mismo tiempo éste daría lugar a una segunda partícula denominada Higgs singlet. Según la teoría de los físicos, esta nueva partícula tendría la capacidad de pasar a una dimensión extra, a una quinta dimensión, donde se podría mover hacia el pasado o hacia el futuro.

En un comunicado emitido por la Universidad Vanderbilt, Weiler explica que uno de los atractivos de dicha teoría es que “elude todas las grandes paradojas” que se derivan de la posibilidad de viajar en el tiempo.

La razón, según él, sería que “el viaje en el tiempo estaría limitado a estas partículas en concreto, y que no sería posible para un ser humano”. De esta forma se evitaría, por ejemplo, la llamada paradoja del abuelo, que señala que si una persona realiza un viaje a través del tiempo y mata al padre de su padre o de su madre (abuelo del viajero), antes de que éste conozca a su abuela y ambos puedan concebir, entonces, el padre o la madre del viajero del tiempo y el propio viajero nunca llegarían a ser concebidos, de tal manera que el viajero no habría podido ir al pasado.

Al no viajar al pasado, su abuelo entonces no sería asesinado, por lo que el hipotético viajero sí habría sido concebido; entonces sí habría podido viajar al pasado y asesinar a su abuelo, pero no sería concebido… y así indefinidamente.

Envío de mensajes al futuro

Sin embargo, según Weiler: “Si los científicos pudieran controlar la producción de Higgs singlets, sí serían capaces de enviar mensajes del pasado hacia el futuro”.

La prueba de la teoría de Weiler y Ho se dará si los físicos que controlan el LCH llegan a observar la aparición simultánea de partículas Higgs singlet y de sus productos de desintegración (núclidos o agrupaciones de protones y neutrones que resultan de un proceso de desintegración).

Esta situación, según los físicos de la Universidad Vanderbilt, demostraría que se habrían producido partículas que viajan a través del tiempo hacia el pasado, para aparecer antes de que se llevaran a cabo las colisiones que a su vez las produjeron.

Este galimatías teórico está en realidad basado en una teoría anterior: la Teoría M, que fue desarrollada en los años 90 para tratar de abarcar las propiedades de todas las partículas subatómicas y fuerzas conocidas, incluida la gravedad.

La Teoría M señala que existirían 10 u 11 dimensiones, en lugar de las cuatro dimensiones conocidas, y que nuestro universo sería como una “membrana” de cuatro dimensiones (una brana ) que flota en un espacio-tiempo multi-dimensional.

Según esta perspectiva de la física, las piezas básicas de nuestro universo estarían permanentemente adheridas a la brana, por lo que no podrían viajar a otras dimensiones. Pero habría algunas excepciones. Algunos científicos han propuesto que la gravedad sería más débil que otras fuerzas fundamentales porque se propaga por otras dimensiones.

Otra excepción posible sería la partícula Higgs singlet, que respondería a la gravedad, pero no a otras fuerzas básicas.

Investigaciones previas

Weiler comenzó a investigar en los viajes en el tiempo hace seis años, con la intención de explicar ciertas anomalías observadas en diversos experimentos realizados con neutrinos.

Los neutrinos han sido apodados “partículas fantasmas” porque reaccionan de manera extraña con la materia ordinaria: trillones de neutrinos chocan cada segundo con nuestro cuerpo, pero no los notamos porque pasan con rapidez a través de él sin afectarnos.

Weiler y sus colaboradores Heinrich Päs y Sandip Pakvasa, de la Universidad de Hawai, dieron con una explicación para estas anomalías, basándose en la existencia de una partícula hipotética denominada “neutrino estéril”.

En teoría, los neutrinos estériles serían incluso menos detectables que los neutrinos corrientes porque interactúan sólo con la fuerza de la gravedad, es decir, no realizan ninguna de las interacciones fundamentales que contempla el Modelo estándar de la física de partículas.

Además, según Weiler, Päs y Pakvasa, los neutrinos estériles viajarían a una velocidad mayor que la de la luz a través de “atajos” existentes entre las dimensiones extra. Según la Teoría de la relatividad general de Albert Einstein, existen ciertas condiciones en las que viajar más rápido que la luz es equivalente a viajar hacia atrás en el tiempo.

Este aspecto de la Teoría de la relatividad es lo que llevó a los físicos al terreno especulativo de los viajes en el tiempo, y finalmente a Weiler a crear la teoría del Higgs singlet. El físico y su colaborador explican dicha teoría en arXiv.org.

Otros modelos teóricos

En los últimos años, se han realizado diversos avances teóricos en lo que al viaje en el tiempo se refiere. En 2006, por, ejemplo, un físico de la Universidad de Connecticut, en Estados Unidos, publicó que había creado un prototipo de máquina del tiempo que utilizaba energía luminosa en forma de rayos láser para curvar el tiempo y así desplazarse por él.

Por otra parte, en 2007, un equipo de científicos israelíes estableció un modelo teórico para el viaje en el tiempo, que demostraba que se podía generar un bucle espacio-temporal a partir únicamente de materia ordinaria y densidad de energía positiva.

Por último, el año pasado, un físico del MIT ideó otro modelo teórico de viaje en el tiempo que resolvía el efecto paradójico de este tipo de viajes, gracias a ciertas propiedades de la física cuántica. 

 

 

Fuente : Tendencias21

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Fisiologia General (UNICIT)

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Desarrollan artificialmente las neuronas que destruye el Alzheimer

Esquema de la generación de células madre pluripotenciales inducidas. Fuente: Wikimedia Commons.

 

Un equipo de investigadores de la Universidad Northwestern de Estados Unidos ha conseguido por vez primera transformar una célula madre embrionaria humana en una neurona específica, del mismo tipo que destruye la enfermedad del Alzheimer en sus estadios iniciales.

La destrucción de este tipo de células nerviosas del cerebro es lo que ocasiona la pérdida de la memoria en pacientes con este trastorno.

Tanto la pérdida de memoria como la desorientación son los primeros síntomas del Alzheimer, una enfermedad neurodegenerativa que se manifiesta como deterioro cognitivo y trastornos conductuales.
Evitar la muerte neuronal

Según publica la citada universidad en un comunicado, la posibilidad de reprogramar las células madre para dar lugar a un suministro ilimitado de neuronas humanas propiciará la aparición de nuevos medicamentos de prueba contra el Alzheimer.

Por otro lado, el avance permitirá a los científicos analizar las causas de la muerte de las neuronas y, con el tiempo, posibilitará los transplantes de nuevas neuronas en pacientes con Alzheimer.

Concretamente, los investigadores de la Northwestern University consiguieron desarrollar, a partir de las células madre, unas neuronas conocidas como “neuronas colinérgicas del cerebro anterior basal”.

Estas células nerviosas son las que ayudan a una región del cerebro llamada hipocampo a retener los recuerdos. En el cerebro existe una población relativamente pequeña de estas neuronas, pero su pérdida provoca un efecto veloz y devastador en la capacidad de recordar.

Según uno de los autores de la investigación, el neurólogo de la Universidad Northwester, Jack Kessler, ahora que ya se sabe cómo desarrollar estas células nerviosas en laboratorio, éstas podrán ser estudiadas en cultivos, para averiguar cómo se puede evitar su muerte.

Funcionamiento corriente

Otro de los autores del estudio, el también neurólogo Christopher Bissonnette, añade que “esta técnica para producir neuronas permite hacer crecer un número casi infinito de estas células en laboratorio, lo que permitirá a otros científicos analizar porqué esta población de células muere selectivamente como consecuencia del Alzheimer”.

La posibilidad de generar neuronas también supone que los investigadores puedan testar rápidamente miles de medicamentos distintos para comprobar cuál de ellos mantiene a las células vivas en un entorno nocivo. Esta técnica de experimentación rápida es conocida como “cribado de alto rendimiento”.

Kessler y Bissonnette han demostrado ya que las neuronas producidas con su método funcionan igual que las neuronas originales. Los científicos transplantaron las neuronas generadas en el hipocampo del cerebro de ratones, en el que se constató que presentaban un funcionamiento corriente.

Otra forma de producir células nerviosas

Las neuronas desarrolladas a partir de células madre produjeron axones o prolongaciones neuronales que conducen el impulso nervioso dirigidos hacia el hipocampo, y liberaron acetilcolina, que es un neurotransmisor que liberan específicamente las neuronas colinérgicas, y que es necesario para que el hipocampo retenga los recuerdos procedentes de otras partes del cerebro.

En otra investigación reciente, estos mismos científicos descubrieron una segunda técnica de desarrollo de nuevas neuronas. En este caso, los investigadores generaron en primer lugar células madre embrionarias (conocidas como células madre pluripotentes inducidas o iPS ) a partir de células de piel humana y, después, transformaron las iPS en neuronas.

Estas neuronas y sus células madre precedentes fueron desarrolladas a partir de células de piel de tres grupos de personas: pacientes con Alzheimer, pacientes sanos sin antecedentes de casos de Alzheimer en sus familias, y pacientes sanos con una propensión incrementada a padecer la enfermedad, por antecedentes familiares (por razones genéticas o desconocidas).

Según Kessler, este método de obtención de células constituye una “nueva forma de estudiar células humanas enfermas por el Alzheimer”.

Buscarle un hogar a las neuronas

En la primera investigación mencionada, los científicos tuvieron que desarrollar y probar millones de células para descubrir cómo convertir una secuencia exacta de genes, para transformar las células madre en neuronas colinérgicas.

Según explica Bissonnette: “una célula madre tiene el potencial de convertirse en cualquier célula del cuerpo, desde una célula del corazón hasta una de la piel. Su desarrollo final está ocasionado por una gran cantidad de factores que lentamente la dirigen hacia un tipo concreto de célula”.

Además, los científicos tuvieron no sólo que generar las células, sino también aprender cómo estabilizarlas, de manera que viviesen al menos 20 días para poder probar que eran las células que esperaban.

A pesar de la importancia de los avances obtenidos, aún queda por averiguar en qué tipo de cultivo de tejido las neuronas humanas maduras podrían vivir. Una vez que se descubra esto, los científicos podrán hacer que las neuronas duren un tiempo indefinido. Los resultados de la presente investigación han aparecido publicados en la revista especializada Stem Cells. 

 

Fuente : Tendencias21

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El origen evolutivo de la visión: un invertebrado que ve como un vertebrado.

Según la teoría generalmente aceptada hay una clara distinción entre los vertebrados y los invertebrados. Pero parece que la realidad se resiste a las simplificaciones a las que tan aficionado es el cerebro humano. Un equipo de investigadores encabezado por Yale Passamaneck, de la Universidad de Hawai (Estados Unidos), publica en EvoDevo los resultados del estudio de un invertebrado que ve de forma más parecida a como lo hacen los vertebrados que a a la de los invertebrados. Esto implica que hay que revisar completamente la actual hipótesis sobre la evolución de la visión.
Aunque los ojos de los animales varíen en apariencia las células fotorreceptoras que están en ellos y que son las que en definitiva son las sensibles a la luz son de sólo dos tipos: ciliadas y rabdoméricas. Los vertebrados vemos la luz con las del tipo ciliado (que parecen pelos doblados) mientras que los invertebrados emplean fotorreceptores rabdoméricos (que parecen cerdas, pelos rectos).
En 2004 se lanzó la hipótesis de que un ancestro tanto de los invertebrados como de los vertebrados percibía la luz con receptores rabdoméricos pero que también tenía receptores ciliados secundarios en el cerebro, donde se han encontrado en gusanos marinos y abejas, que podrían haber sido sensibles a patrones como el ciclo lunar. Conforme los vertebrados evolucionaban los receptores ciliados habrían teóricamente migrado hacia la superficie corporal y convertido en el fotorreceptor primario.
Pero los nuevos resultados no encajan con esta hipótesis ya que se han descubierto fotorreceptores ciliados en las larvas de un invertebrado marino, Terebratalia transversa, un braquiópodo, unos animales con concha que pueblan la Tierra desde hace 540 millones de años. Los investigadores identificaron la expresión de un gen característico de los receptores ciliados, el de la opsina ciliar, en las células del “ojo” (realmente es un punto sensible a la luz) de las larvas de T. transversa. Démonos cuenta que estamos ante una identificación molecular, no histológica.

Lo que antes parecía que estaba claro ya no lo está: no podemos estar seguros de qué fotorreceptor fue primero, y cual evolucionó después, suponiendo, obviamente, que existiese una prelación; porque otra posibilidad es que un ancestro usase ambos receptores y que, tras milenios de evolución, uno u otro perdiese su función visual.
Adicionalmente los investigadores encontraron que los embriones de T. transversa, que tienen el tamaño de un grano de arena y que carecen de cabeza, nervios u “ojos”, también expresaban el gen de la opsina ciliar. Esto indicaría que esta molécula tendría una función incluso antes del desarrollo de ojos verdaderos con fotorreceptores conectados al cerebro. La opsina se encontró en la mitad de las células de los embriones y es la primera vez que se encuentra una opsina en una célula que no sea una neurona.

Si bien la función de la opsina ciliar en esta etapa de la vida no es conocida aún, los investigadores sí pudieron constatar que los embriones son atraídos por la luz, lo que apunta a la posibilidad de que la presencia de la molécula proporcione una sensibilidad rudimentaria a la luz. Estos embriones podrían representar un momento en la evolución anterior a la aparición de los ojos verdaderos, cuando las proteínas visuales eran las encargadas de la sensibilidad a la luz en cada célula. Si esto fuese así, estos braquiópodos podrían atesorar la clave de cómo apareció la visión.

Referencia:

Passamaneck, Y., Furchheim, N., Hejnol, A., Martindale, M., & Luter, C. (2011). Ciliary photoreceptors in the cerebral eyes of a protostome larva EvoDevo, 2 (1) DOI: 10.1186/2041-9139-2-6

Fuente: Experientia Docet

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Genética y eficiencia del conectoma cortical humano.

Lo bien que funcione nuestro cerebro, su eficiencia, depende de varios factores. Un estudio llevado a cabo por un equipo encabezado por Alex Fornito, de la Universidad de Melbourne (Australia), y cuyos resultados se publican en el Journal of Neuroscience abunda en la posibilidad de que el factor más importante es el genético, especialmente en las regiones relacionadas con la inteligencia. Con todo, la influencia del ambiente en el desarrollo de lo que denominamos inteligencia sigue siendo considerable.
El córtex humano es una compleja y tupida red de conexiones interneuronales. La construcción de esas conexiones tiene un coste energético pero, por otro lado, cuantas más conexiones existan mayor capacidad de procesamiento tendrá el cerebro. Podemos ver entonces que podría existir una presión evolutiva hacia cerebros más interconectados que se ve limitada por el coste del establecimiento de esas conexiones. El trabajo de Fornito et al. lo que hace es establecer una primera prueba de la influencia de la genética en lo eficiente que son las interconexiones de las redes cerebrales y viene a reforzar la hipótesis de la búsqueda de la eficiencia es un factor fundamental en el desarrollo del cerebro.
Pongamos el resultado en contexto. El cerebro humano necesita unos 20 años para desarrollarse completamente. Cuando se analiza el cerebro de un adulto lo que se encuentre será el resultado de, en primer lugar, las instrucciones genéticas que especifican el diseño general del cerebro, en segundo de la formación de las conexiones que adaptan el cerebro a su entorno durante el desarrollo y, finalmente, de la adaptación continua como respuesta a la experiencia. Los investigadores han establecido que la herencia genética supone un 60 %, lo que deja un amplio margen para que el ambiente y las experiencias puedan modelar el estado de un cerebro en un momento dado. Esto querría decir que si pretendemos entender la inteligencia, las enfermedades mentales o las neurológicas hemos de considerar seriamente, aunque no aisladamente, la componente genética.


Para llegar a estas conclusiones el equipo de investigadores comparó los escáneres por resonancia magnética funcional de 16 parejas de gemelos (gemelos monocigóticos) y13 parejas de mellizos (gemelos dicigóticos). Los investigadores fueron capaces de construir mapas detallados de la conectividad funcional entre 1041 regiones corticales diferentes, caracterizando la eficiencia de la red.
Tomando el cerebro en su conjunto, el 60% de las diferencias entre personas se pudo explicar por los genes. Pero no en todas las regiones cerebrales se encuentra la misma influencia. Los efectos más fuertes de la genética se encuentran en regiones del córtex prefrontal que, como es conocido, juega un papel fundamental en la planificación, el pensamiento estratégico, la toma de decisiones y la memoria.
Trabajos anteriores han demostrado que las personas con conexiones cerebrales más eficientes obtienen mejores resultados en los test de inteligencia, y que la eficiencia de las redes cerebrales es menor en personas que sufren esquizofrenia; en ambos casos en el córtex prefrontal. Teniendo en cuenta lo limitado de la muestra, y que por lo tanto el trabajo debe reproducirse idealmente con números mayores de sujetos, el lector puede aventurar sus conclusiones.
Referencia:

Fornito A, Zalesky A, Bassett DS, Meunier D, Ellison-Wright I, Yücel M, Wood SJ, Shaw K, O'Connor J, Nertney D, Mowry BJ, Pantelis C, & Bullmore ET (2011). Genetic Influences on Cost-Efficient Organization of Human Cortical Functional Networks. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 31 (9), 3261-3270 PMID: 21368038

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