DiarioAbiertoCiencia e investigación – DiarioAbierto https://www.diarioabierto.es Información Económica desde una perspectiva plural Wed, 12 May 2021 08:54:23 +0000 es hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.9.17 La Amazonía se despobló y reforestó siglos antes de llegar los europeos https://www.diarioabierto.es/556518/la-amazonia-se-despoblo-y-reforesto-siglos-antes-de-llegar-los-europeos https://www.diarioabierto.es/556518/la-amazonia-se-despoblo-y-reforesto-siglos-antes-de-llegar-los-europeos#disqus_thread Mon, 03 May 2021 17:26:13 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=556518 Estos resultados, publicados en Science, ofrecen nuevas perspectivas sobre la influencia humana en los paisajes amazónicos a lo largo de la historia, explican los investigadores.

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Los geoglifos en el sur del Amazonas son evidencia de una población que alguna vez fue próspera

Los registros de polen fósil de toda la cuenca amazónica sugieren que la despoblación y la consiguiente repoblación forestal en la Amazonia comenzaron siglos antes de la llegada de los europeos y no contribuyeron a la disminución observada del CO2 atmosférico durante el siglo XVII.

Cuando los europeos llegaron por primera vez a las costas de Sudamérica, les siguieron brutales oleadas de enfermedades, guerras, esclavitud y genocidio que culminaron en una catastrófica pérdida de vidas. Se calcula que entre el 90 y el 95% de la población indígena de la Amazonia murió después de 1492.

Como resultado, muchos lugares ocupados fueron abandonados, incluyendo incontables hectáreas de tierras previamente cultivadas, lo que dio lugar a una oleada de repoblación forestal en toda la cuenca del Amazonas.

Se cree que este rápido crecimiento puede haber provocado el marcado descenso de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera que comenzó a principios del siglo XVII, una anomalía también conocida como el pico de Orbis.

El investigador Mark Bush y sus colegas del Instituto de Tecnología de Florida, en Melbourne (Australia), evaluaron los registros de polen fósil de 39 lugares de la Amazonia que registran los cambios en la cubierta forestal durante los últimos 2.000 años.

Descubrieron que, durante ese período, el número de lugares en los que el polen de los bosques aumentaba era aproximadamente igual al de aquellos en los que su abundancia disminuía, «rechazando efectivamente la hipótesis de una reforestación generalizada y sincrónica suficiente para causar la disminución de los niveles de CO2 en la atmósfera», escriben.

Los datos sugieren que, en muchos lugares, el abandono de la tierra y la repoblación forestal comenzaron entre 300 y 600 años antes de la llegada de los europeos.

Aunque los autores señalan que aún no se han identificado los mecanismos que impulsaron el abandono de tierras entre 950 y 1.500 años atrás, sugieren que los efectos en cascada del cambio ambiental, las pandemias preeuropeas y/o las luchas sociales podrían haber contribuido.

No obstante, es posible que las poblaciones indígenas de algunas zonas de la Amazonia ya estuvieran disminuyendo a la llegada de los europeos, disminución que se vio acelerada por los impactos mortales del contacto europeo, concluyen.

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Prueban con éxito en animales un tratamiento para el Alzheimer basado en la nanomedicina https://www.diarioabierto.es/553615/prueban-con-exito-en-animales-un-tratamiento-para-el-alzheimer-basado-en-la-nanomedicina https://www.diarioabierto.es/553615/prueban-con-exito-en-animales-un-tratamiento-para-el-alzheimer-basado-en-la-nanomedicina#disqus_thread Thu, 15 Apr 2021 09:41:48 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=553615 Los nanofármacos basados en polipéptidos dirigidos atraviesan eficazmente la barrera hematoencefálica (BHE), se difunden a través del cerebro y son internalizados por tipos de células relevantes para la enfermedad dentro del sistema nervioso central.

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Mª Jesús Vicent, jefa del Laboratorio de Polímeros Terapéuticos del Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF) de Valencia

 

Un estudio liderado por Mª Jesús Vicent, jefa del Laboratorio de Polímeros Terapéuticos del Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF) de Valencia, demuestra que los nanofármacos basados en polipéptidos dirigidos atraviesan eficazmente la barrera hematoencefálica (BHE), se difunden a través del cerebro y son internalizados por tipos de células relevantes para la enfermedad dentro del sistema nervioso central.

Mediante un análisis exhaustivo, los investigadores validaron in vivo un fármaco seleccionado: la genisteína. Los estudios en el modelo de ratón proporcionan evidencia de mejores resultados terapéuticos después del tratamiento con nuestros nanoconjugados, en comparación con el tratamiento con fármacos no conjugados y no dirigidos, explica el CIPF en un comunicado.

Se trata de una plataforma «excelente» para la construcción de terapias neuroprotectoras para la enfermedad del Alzheimer en etapa temprana, así como combinaciones adicionales de agentes activos para el tratamiento de otros trastornos neurológicos, incluyendo metástasis cerebrales. Estos nanoconjugados pueden representar una plataforma para el desarrollo de terapias mejoradas esta enfermedad y otros trastornos del sistema nervioso.

En concreto, el laboratorio utilizó ácido poliglutámico, un polipéptido soluble en agua, biodegradable y multivalente con alta capacidad de carga que ha demostrado ya beneficios clínicos como nanoportador –nanomaterial para transportar un fármaco– en el tratamiento del cáncer y la regeneración de tejidos. Sus poliglutamatos en forma de estrella autoensamblados reticulados presentan tamaños de 80 a 100 nm y son «completamente biocompatibles».

Caballo de Troya

Están diseñados para que tengan un tiempo de circulación sanguínea largo y se han modificado con angiopeptina-2, que actúa como «caballo de Troya» y facilita el paso a través de barreras biológicas tan complejas como la BHE.

Desde hace años, la administración de medicamentos al cerebro es uno de los principales retos en el desarrollo de fármacos que logren superar la barrera hematoencefálica, que protege y restringe el paso de sustancias entre la circulación sanguínea y el cerebro, un desafío para la comunidad científica a la hora de tratar diferentes enfermedades neurológicas.

El equipo del CIPF continúa trabajando para facilitar la difusión de los fármacos a las diferentes células del sistema nervioso central, asegurando la liberación sostenida del fármaco durante un período de tiempo prolongado y, en consecuencia, mejorando la concentración efectiva de los mismos en el cerebro.

Este proyecto está financiado por la Conselleria de Sanidad y fondos FEDER del programa operativo de la Comunitat Valenciana 2014-2020, con el apoyo del Ministerio de Ciencia, la Conselleria de Innovación y el European Research Council. El proyecto contó con aportaciones de la Asociación de Jubilados y Pensionistas de la Pobla Llarga (Valencia).

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Transforman por primera vez astrocitos en neuronas para reparar circuitos visuales https://www.diarioabierto.es/552497/transforman-por-primera-vez-astrocitos-en-neuronas-para-reparar-circuitos-visuales https://www.diarioabierto.es/552497/transforman-por-primera-vez-astrocitos-en-neuronas-para-reparar-circuitos-visuales#disqus_thread Thu, 08 Apr 2021 11:00:23 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=552497 Una investigación realizada en el Instituto de Neurociencias (IN) ha demostrado por primera vez que es posible obtener neuronas específicas de una región cerebral determinada a partir de astrocitos.

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Astrocitos talámicos reprogramados en neuronas in vitro tras la infección con un virus que induce la sobreexpresión del gen Neurogenin2

Una investigación realizada en el Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CISC) y la Universidad Miguel Hernández en Elche (UMH), ha demostrado por primera vez que es posible obtener neuronas específicas de una región cerebral determinada a partir de astrocitos, un tipo de células del sistema nervioso en forma de estrella que llevan a cabo funciones muy importantes para el funcionamiento del cerebro. El estudio, realizado en roedores, ha sido publicado en la revista ‘Science Advances’.

Estos astrocitos han sido reprogramados mediante un gen maestro, denominado Neurogenina2, que llega a su destino en el cerebro de los ratones de la mano de un virus. Los investigadores también han observado cómo expresan genes propios de sus neuronas hermanas (procedentes de una célula progenitora común) en cada región cerebral concreta, lo que ha hecho posible su reprogramación en un tipo de neurona sensorial específica.

Genes clásicos de las neuronas también son expresados por los astrocitos. Y hay un código propio de cada región cerebral que comparten los astrocitos y las neuronas. Esto es importante porque abre la posibilidad de recuperar en el futuro circuitos neuronales perdidos en ciegos o sordos congénitos.

«Hemos descubierto que genes clásicos de las neuronas también son expresados por los astrocitos, aunque en un nivel menor. Y que hay un código propio de cada región cerebral que comparten los astrocitos y las neuronas, y probablemente también otras células nerviosas. Esto es importante porque abre la posibilidad de recuperar en el futuro circuitos neuronales perdidos en ciegos o sordos congénitos», explica Guillermina López-Bendito, directora de la Unidad de Neurobiología del Desarrollo del Instituto de Neurociencias, que ha liderado la investigación.

Restaurar los sentidos perdidos

Las dos estructuras cerebrales implicadas en este proceso son el tálamo, que recibe la información del exterior, y la corteza cerebral, que la procesa. Cuando hay una pérdida en la captación de los estímulos sensoriales parte de las neuronas y los circuitos de estas dos regiones del cerebro se pierden o se reducen considerablemente.

Los astrocitos podrían ser cruciales para restaurar esos circuitos perdidos. Hasta hace poco se consideraba a estas células gliales ‘actrices secundarias’ en el cerebro y la médula espinal cuyo papel era proveer de alimento y soporte estructural a las neuronas.

No obstante, la función de los astrocitos va más allá: participan también en tareas que antes se creían exclusivas de las neuronas, como el procesamiento, la transferencia y el almacenamiento de información. La capacidad de transformarse en neuronas tras la inducción supone una prueba más de su importante papel.

Reparación espontánea

Otro hallazgo de este trabajo es que las células que se generan en una zona concreta del cerebro, ya sean neuronas u otros tipos de células nerviosas, comparten una firma molecular. Es precisamente la expresión génica específica de cada región compartida con las neuronas la que confiere a los astrocitos la capacidad de convertirse en neuronas de un tipo concreto en determinadas condiciones.

Los astrocitos podrían ser cruciales para restaurar esos circuitos perdidos. Hasta hace poco se consideraba a estas células gliales ‘actrices secundarias’ en el cerebro y la médula espinal cuyo papel era proveer de alimento y soporte estructural a las neuronas.

«Ahora estamos intentando averiguar si, de forma espontánea, los astrocitos pueden convertirse en neuronas en situaciones concretas. Por ejemplo, cuando provocamos un aumento de astrocitos reactivos», explica López-Bendito. Los astrocitos reactivos se encargan de proteger a las neuronas cuando se produce un daño, aunque en ocasiones su actuación también puede perjudicarlas si su reacción es muy potente.

El aumento del número de astrocitos reactivos, o astrogliosis, favorece que estas células se vuelvan más maleables o más dóciles. «En esas circunstancias pensamos que, sin necesidad de introducir un gen maestro que guíe la reprogramación, podríamos observar de forma espontánea esa capacidad de los astrocitos para convertirse en neuronas», señala López-Bendito.

«El proceso de reprogramación de astrocitos a neuronas es factible. Y lo hemos conseguido en estudios tanto in vitro como in vivo en ratones control. Ahora nuestro reto inmediato es hacerlo posible en modelos de ratón con ceguera congénita. Utilizaremos esta misma técnica para reprogramar astrocitos sensoriales y que se conviertan en neuronas visuales que suplan a las que se habían perdido», concluye la investigadora.

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Un estudio conecta la sabiduría y la soledad con la microbiota del intestino https://www.diarioabierto.es/550930/un-estudio-conecta-la-sabiduria-y-la-soledad-con-la-microbiota-del-intestino https://www.diarioabierto.es/550930/un-estudio-conecta-la-sabiduria-y-la-soledad-con-la-microbiota-del-intestino#disqus_thread Fri, 26 Mar 2021 12:49:11 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=550930 Una mayor diversidad de microbios intestinales puede estar asociada a una mayor sabiduría o viceversa; del mismo modo, una menor diversidad podría significar una mayor probabilidad de estar solo.

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Diversidad de microbios intestinales

 

Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego (Estados Unidos) han evidenciado que la sabiduría y la soledad parecen influir, o ser influidas, por la diversidad microbiana del intestino.

La ciencia de la sabiduría, en constante evolución, se basa en la idea de que los rasgos definidos de la sabiduría se corresponden con distintas regiones del cerebro, y que una mayor sabiduría se traduce en una mayor felicidad y satisfacción vital, mientras que ser menos sabio tiene consecuencias negativas opuestas.

Los científicos han descubierto en múltiples estudios que las personas consideradas más sabias son menos propensas a sentirse solas, mientras que las más solitarias también tienden a ser menos sabias.

La microbiota intestinal humana está compuesta por billones de microbios (bacterias, virus y hongos) que residen en el tracto digestivo. Los investigadores conocen desde hace tiempo el «eje intestino-cerebro», que es una compleja red que vincula la función intestinal con los centros emocionales y cognitivos del cerebro.

Este sistema de comunicación bidireccional está regulado por la actividad neuronal, las hormonas y el sistema inmunitario; según los autores, las alteraciones pueden provocar trastornos en la respuesta al estrés y en los comportamientos, desde la excitación emocional hasta las capacidades cognitivas de orden superior, como la toma de decisiones.

Estudios anteriores han asociado la microbiota intestinal con trastornos de salud mental como la depresión, el trastorno bipolar y la esquizofrenia, así como con rasgos psicológicos y de personalidad considerados componentes clave de la sabiduría con base biológica. Investigaciones recientes han relacionado el microbioma intestinal con el comportamiento social, y han descubierto que las personas con redes sociales más amplias tienden a tener microbiotas intestinales más diversas.

En este nuevo trabajo, publicado en la revista ‘Frontiers in Psychiatry’, participaron 187 personas de entre 28 y 97 años, que completaron mediciones de soledad, sabiduría, compasión, apoyo social y compromiso social. La microbiota intestinal se analizó mediante muestras fecales. La diversidad microbiana intestinal se midió de dos maneras: la diversidad alfa, que se refiere a la riqueza ecológica de las especies microbianas dentro de cada individuo, y la diversidad beta, que se refiere a las diferencias en la composición de la comunidad microbiana entre individuos.

«Descubrimos que los niveles más bajos de soledad y los niveles más altos de sabiduría, compasión, apoyo social y compromiso estaban asociados con una mayor riqueza filogenética y diversidad del microbioma intestinal», explica la primera autora de la investigación, Tanya T. Nguyen.

Los autores señalaron que se desconocen los mecanismos que pueden vincular la soledad, la compasión y la sabiduría con la diversidad del microbioma intestinal, pero observaron que una diversidad microbiana reducida suele representar una peor salud física y mental, y está asociada a una serie de enfermedades, como la obesidad, la enfermedad inflamatoria intestinal y el trastorno depresivo mayor. Una microbiota intestinal más diversa puede ser menos susceptible de ser invadida por patógenos externos, lo que podría contribuir y ayudar a promover una mejor resiliencia y estabilidad de la comunidad.

«Es posible que la soledad provoque una disminución de la estabilidad del microbioma intestinal y, en consecuencia, una menor resistencia y resiliencia a las perturbaciones relacionadas con el estrés, lo que conduce a efectos fisiológicos posteriores, como la inflamación sistémica», esgrimen los autores.

La relación entre la soledad y la diversidad microbiana fue particularmente fuerte en los adultos mayores, lo que sugiere que los adultos mayores pueden ser especialmente vulnerables a las consecuencias de la soledad relacionadas con la salud, lo que coincide con investigaciones anteriores.

Por el contrario, los investigadores afirmaron que el apoyo social, la compasión y la sabiduría podrían conferir protección contra la inestabilidad del microbioma intestinal relacionada con la soledad. Una microflora intestinal sana y diversa podría amortiguar los efectos negativos del estrés crónico o ayudar a configurar comportamientos sociales que promuevan la sabiduría o la soledad. Señalaron que los estudios en animales sugieren que la microbiota intestinal puede influir en los comportamientos e interacciones sociales, aunque la hipótesis no se ha probado en humanos.

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Investigadores españoles descubren una diana terapéutica para el envejecimiento https://www.diarioabierto.es/550591/investigadores-espanoles-descubren-una-diana-terapeutica-para-el-envejecimiento https://www.diarioabierto.es/550591/investigadores-espanoles-descubren-una-diana-terapeutica-para-el-envejecimiento#disqus_thread Thu, 25 Mar 2021 09:30:36 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=550591 El estudio concluye que el receptor de hidrocarburos aromáticos, además de su papel confirmado en la desintoxicación de xenobióticos (dioxinas), juega un papel importante en las funciones fisiológicas y el proceso de envejecimiento en humanos.

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José Viña y Eva Senra
ISCIII

Investigadores del CIBER de Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES), del Instituto de Investigación Sanitaria INCLIVA y el Hospital Clínico de València han estudiado en humanos el papel del receptor de hidrocarburos aromáticos (AhR), una proteína que regula la expresión génica y que podría tener un papel importante en el proceso de envejecimiento.

El trabajo, publicado en ‘International Journal of Molecular Science’ y dirigido por el coordinador del Grupo de Investigación en Envejecimiento y Ejercicio Físico de INCLIVA, coordinador de programa y jefe de grupo de CIBERFES, José Viña, ha analizado las funciones fisiológicas de este receptor.

Asimismo, el equipo de Isabel Bravo-Ferrer, entre otros autores, habían realizado un estudio en ratones, publicado en ‘FASEB Journal en 2019’, donde observaban que la falta de esta proteína daba lugar a un envejecimiento prematuro y a un deterioro cognitivo.

En la revisión bibliográfica del doctor Viña se resumen todos los procesos fisiológicos del AhR, destacando su influencia en la regeneración celular, la reacción inmunitaria, la homeostasis intestinal y la proliferación celular. Además, en este estudio, el equipo investigador ha demostrado en humanos que disminuye este receptor durante el envejecimiento y podría ser una de las causas de una peor homeostasis.

«Este proceso puede ser causado por la desregulación de las células madre hematopoyéticas, la pérdida de la homeostasis de la glucosa y los lípidos, el aumento de la inflamación y el deterioro cerebral», ha explicado el investigador Viña.

Además, el estudio concluye que el receptor de hidrocarburos aromáticos, además de su papel confirmado en la desintoxicación de xenobióticos (dioxinas), juega un papel importante en las funciones fisiológicas y el proceso de envejecimiento en humanos, por lo que la modulación de la vía de señalización de este receptor podría ser una diana terapéutica de interés.

«Existe una disminución de los niveles de AhR en la vejez y, en las investigaciones anteriores ya publicadas, se había observado en ratones que los que carecen de este receptor presentan un envejecimiento acelerado y severo. En humanos vemos, asimismo, que este receptor se sobreexpresa en personas centenarias comparadas con ancianas, y que mantiene su expresión, comparado con jóvenes, pero debemos seguir avanzando en su estudio para observar si estos cambios son relevantes para el envejecimiento», ha añadido la investigadora del Grupo de Investigación en Envejecimiento y Ejercicio Físico del CIBERFES y del INCLIVA y primera firmante del artículo, Eva Serna.

El receptor AhR ha sido objeto de estudio por su papel en el metabolismo y desintoxicación por dioxinas, compuestos químicos que amenazan la salud humana y que se incorporan fácilmente a la cadena alimentaria. Los mecanismos que regulan la toxicidad inducida por dioxinas a través de la activación de AhR aún están sin estudiar completamente, de ahí que se haya dado un paso más.

«Este receptor tiene la capacidad de unirse a una amplia gama de compuestos químicos muy diferentes, lo que le confiere gran diversidad de funciones y lo convierte en un receptor molecular con alto potencial farmacológico que conviene explorar», han zanjado los investigadores.

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Récord de resolución para lograr imágenes del ojo humano https://www.diarioabierto.es/548676/record-de-resolucion-para-lograr-imagenes-del-ojo-humano https://www.diarioabierto.es/548676/record-de-resolucion-para-lograr-imagenes-del-ojo-humano#disqus_thread Mon, 15 Mar 2021 08:31:53 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=548676 El avance podría conducir a nuevos tratamientos y una detección más temprana de enfermedades de la retina como la degeneración macular.

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Prueban la seguridad y tolerabilidad a largo plazo de un nuevo fármaco para la DMAE seca

 

Los investigadores han desarrollado una técnica no invasiva que puede capturar imágenes de bastones y conos del ojo con un detalle sin precedentes. El avance podría conducir a nuevos tratamientos y una detección más temprana de enfermedades de la retina como la degeneración macular, una de las principales causas de pérdida de visión, según publican en la revista ‘Optica’, la revista de la Optical Society (OSA).

«Tenemos la esperanza de que esta técnica revele mejor los cambios sutiles en el tamaño, la forma y la distribución de los fotorreceptores de bastón y cono en enfermedades que afectan la retina –explica el líder del equipo de investigación Johnny Tam, del Instituto Nacional del Ojo de Estados Unidos–. Averiguar qué sucede con estas células antes de que se pierdan es un paso importante hacia el desarrollo de intervenciones tempranas para tratar y prevenir la ceguera».

Para la investigación de alto impacto, los investigadores muestran que su nuevo método de obtención de imágenes supera las limitaciones de resolución impuestas por la barrera de difracción de la luz. Los investigadores logran esta hazaña utilizando luz que es segura para obtener imágenes del ojo humano vivo.

«El límite de difracción de la luz ahora se puede superar de forma rutinaria en microscopía, lo que ha revolucionado la investigación biológica –explica Tam–. Nuestro trabajo representa un primer paso hacia la obtención de imágenes por subdifracción de rutina de las células del cuerpo humano».

Lograr imágenes de alta resolución de los fotorreceptores en la parte posterior del ojo es un desafío porque los elementos ópticos del ojo (como el cristalino y la córnea) distorsionan la luz de una manera que puede reducir sustancialmente la resolución de la imagen.

La barrera de difracción de la luz también limita la capacidad de los instrumentos ópticos para distinguir entre dos objetos que están demasiado juntos. Aunque existen varios métodos para obtener imágenes más allá del límite de difracción, la mayoría de estos enfoques usan demasiada luz para obtener imágenes de ojos humanos vivos de manera segura.

Para superar estos retos, los investigadores mejoraron una técnica de imágenes de la retina conocida como oftalmoscopia de luz de escaneo de óptica adaptativa, que utiliza espejos deformables y métodos computacionales para corregir las imperfecciones ópticas del ojo en tiempo real.

«Se podría pensar que se necesita más luz para obtener una mejor imagen, pero demostramos que podemos mejorar la resolución bloqueando estratégicamente la luz en varias ubicaciones dentro de nuestro instrumento –apunta Tam–. Este enfoque reduce la potencia general de la luz que llega al ojo, lo que lo hace ideal para aplicaciones de imágenes en vivo».

Para el nuevo enfoque, los investigadores generaron un rayo de luz hueco o en forma de anillo. El uso de este tipo de haz mejoró la resolución a través de los fotorreceptores, pero a expensas de la resolución de profundidad.

Para recuperar la resolución de profundidad perdida, los investigadores utilizaron un pequeño orificio llamado disco de Airy para bloquear la luz que regresa del ojo. Demostraron que este enfoque de imágenes podría usarse para mejorar una técnica de microscopía llamada detección dividida no confocal, que se usa para adquirir vistas complementarias de los fotorreceptores.

Después de demostrar que la resolución de la imagen se mejoró en simulaciones teóricas, los investigadores confirmaron sus simulaciones utilizando varios objetivos de prueba. Luego usaron el nuevo método para obtener imágenes de los fotorreceptores de bastón y cono en cinco voluntarios sanos en el Centro Clínico de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos.

El nuevo enfoque produjo un aumento de aproximadamente un 33 por ciento en la resolución transversal y una mejora del 13 por ciento en la resolución axial en comparación con la oftalmoscopia de luz de exploración óptica adaptativa tradicional. Usando su enfoque optimizado, los investigadores pudieron ver una estructura subcelular de forma circular en el centro de los fotorreceptores de cono que no se podía visualizar claramente previamente.

«La capacidad de obtener imágenes de fotorreceptores de forma no invasiva con resolución subcelular se puede utilizar para rastrear cómo cambian las células individuales con el tiempo –explica Tam–. Por ejemplo, ver cómo una célula comienza a degenerarse y luego posiblemente recuperarse, será un avance importante para probar nuevos tratamientos para prevenir la ceguera».

Los investigadores planean obtener imágenes de los ojos de más pacientes con la nueva técnica y utilizar las imágenes para comenzar a responder preguntas fundamentales relacionadas con la salud de los bastones y los conos.

Por ejemplo, están interesados en visualizar la salud de los conos y bastones en personas que tienen enfermedades genéticas raras. Dicen que su enfoque de imágenes podría aplicarse a otros enfoques de microscopía e imágenes basados en escaneo puntual en los que es importante obtener imágenes con bajos niveles de luz.

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Un ‘salto cuántico’ de la holografía abre una revolución para la imagen https://www.diarioabierto.es/543730/un-salto-cuantico-de-la-holografia-abre-una-revolucion-para-la-imagen https://www.diarioabierto.es/543730/un-salto-cuantico-de-la-holografia-abre-una-revolucion-para-la-imagen#disqus_thread Thu, 11 Feb 2021 10:09:16 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=543730 Un nuevo tipo de holografía cuántica puede conducir a la obtención de imágenes médicas mejoradas y acelerar el avance de la ciencia de la información cuántica.

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Un equipo de físicos de la Universidad de Glasgow es el primero en el mundo en encontrar una forma de utilizar fotones entrelazados cuánticos para codificar información en un holograma, superando las limitaciones de los enfoques convencionales. El proceso detrás de su avance se describe en un artículo publicado en la revista Nature Physics.

La holografía es familiar para muchos por su uso como imágenes de seguridad impresas en tarjetas de crédito y pasaportes, pero tiene muchas otras aplicaciones prácticas, que incluyen almacenamiento de datos, imágenes médicas y defensa.

La holografía clásica crea representaciones bidimensionales de objetos tridimensionales con un rayo de luz láser dividido en dos caminos. La trayectoria de un rayo, conocido como rayo de objeto, ilumina al sujeto del holograma, con la luz reflejada recogida por una cámara o película holográfica especial. La trayectoria del segundo rayo, conocido como rayo de referencia, rebota desde un espejo directamente sobre la superficie de la colección sin tocar al sujeto.

El holograma se crea midiendo las diferencias en la fase de la luz donde se encuentran los dos haces. La fase es la cantidad en que las ondas del sujeto y los rayos del objeto se mezclan e interfieren entre sí, un proceso habilitado por una propiedad de la luz conocida como «coherencia».

El nuevo proceso de holografía cuántica del equipo de Glasgow también utiliza un rayo de luz láser dividido en dos caminos, pero, a diferencia de la holografía clásica, los rayos nunca se reúnen. En cambio, el proceso aprovecha las propiedades únicas del entrelazamiento cuántico, un proceso que Einstein llamó «acción espeluznante a distancia», para recopilar la información de coherencia necesaria para construir un holograma aunque los haces estén separados para siempre.

Su proceso comienza en el laboratorio al hacer brillar un láser azul a través de un cristal no lineal especial que divide el haz en dos, creando fotones entrelazados en el proceso. Los fotones entrelazados están intrínsecamente vinculados: cuando un agente actúa sobre un fotón, su compañero también se ve afectado, sin importar qué tan lejos estén. Los fotones en el proceso del equipo están entrelazados tanto en su dirección de viaje como en su polarización.

Las dos corrientes de fotones entrelazados se envían luego a lo largo de diferentes caminos. Una corriente de fotones, el equivalente al haz de objetos en la holografía clásica, se utiliza para sondear el grosor y la respuesta de polarización de un objeto objetivo midiendo la desaceleración de los fotones a medida que lo atraviesan. La forma de onda de la luz cambia a diferentes grados cuando atraviesa el objeto, cambiando la fase de la luz.

Mientras tanto, su compañero entrelazado golpea un modulador de luz espacial, el equivalente al haz de referencia. Los moduladores de luz espacial son dispositivos ópticos que pueden reducir fraccionalmente la velocidad de la luz que pasa a través de ellos. Una vez que los fotones pasan a través del modulador, tienen una fase diferente en comparación con sus compañeros entrelazados que han sondeado el objeto objetivo.

En la holografía estándar, los dos caminos se superpondrían entre sí, y el grado de interferencia de fase entre ellos se usaría para generar un holograma en la cámara. En el aspecto más sorprendente de la versión cuántica de la holografía del equipo, los fotones nunca se superponen entre sí después de pasar por sus respectivos objetivos.

En cambio, debido a que los fotones están entrelazados como una sola partícula «no local», los cambios de fase experimentados por cada fotón individualmente son compartidos simultáneamente por ambos.

El fenómeno de interferencia se produce de forma remota y se obtiene un holograma midiendo las correlaciones entre las posiciones de los fotones entrelazados utilizando cámaras digitales de megapíxeles independientes. Finalmente, se recupera una imagen de fase de alta calidad del objeto combinando cuatro hologramas medidos para cuatro cambios de fase globales diferentes implementados por el modulador de luz espacial en uno de los dos fotones.

En el experimento del equipo, los patrones de fase se reconstruyeron a partir de objetos artificiales como las letras «UofG» programadas en una pantalla de cristal líquido, pero también de objetos reales como una cinta transparente, gotas de aceite de silicona colocadas en un portaobjetos de microscopio y una pluma de pájaro.

El doctor Hugo Defienne, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow, autor principal del artículo, dijo en un comunicado: «El proceso que hemos desarrollado nos libera de las limitaciones de la coherencia clásica y lleva la holografía al reino cuántico. El uso de fotones entrelazados ofrece nuevas formas de crear hologramas más nítidos y con más detalles, que abren nuevas posibilidades para aplicaciones prácticas de la técnica».

«Una de esas aplicaciones podría ser la obtención de imágenes médicas, donde la holografía ya se utiliza en microscopía para examinar detalles de muestras delicadas que a menudo son casi transparentes. Nuestro proceso permite la creación de imágenes de mayor resolución y menor ruido, que podrían ayudar a revelar detalles más finos de las células y ayudarnos a aprender más sobre cómo funciona la biología a nivel celular», explica.

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Los científicos dan los primeros pasos hacia un cerebro cuántico https://www.diarioabierto.es/542007/los-cientificos-dan-los-primeros-pasos-hacia-un-cerebro-cuantico https://www.diarioabierto.es/542007/los-cientificos-dan-los-primeros-pasos-hacia-un-cerebro-cuantico#disqus_thread Tue, 02 Feb 2021 08:41:44 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=542007 Un material inteligente que aprende cambiando físicamente a sí mismo, similar a cómo funciona el cerebro humano, podría ser la base de una generación completamente nueva de computadoras.

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Los físicos de la Universidad Radboud, en Países Bajos, que trabajan hacia este llamado «cerebro cuántico», han dado un paso importante al demostrar que pueden modelar e interconectar una red de átomos individuales e imitar el comportamiento autónomo de neuronas y sinapsis en un cerebro, según publican en la revista ‘Nature Nanotechnology’.

Teniendo en cuenta la creciente demanda mundial de capacidad informática, se necesitan cada vez más centros de datos, todo lo cual deja una huella energética en constante expansión. «Está claro que tenemos que encontrar nuevas estrategias para almacenar y procesar información de una manera energéticamente eficiente», destaca el líder del proyecto, Alexander Khajetoorians, profesor de microscopía de sonda de barrido en la Universidad de Radboud.

«Esto requiere no solo mejoras en la tecnología, sino también investigación fundamental en enfoques que cambian las reglas del juego –prosigue–. Nuestra nueva idea de construir un ‘cerebro cuántico’ basado en las propiedades cuánticas de los materiales podría ser la base para una solución futura para aplicaciones en inteligencia artificial».

Para que la inteligencia artificial funcione una computadora debe ser capaz de reconocer patrones en el mundo y aprender nuevos. Las computadoras de hoy hacen esto a través de un software de aprendizaje automático que controla el almacenamiento y procesamiento de información en un disco duro de computadora separado.

«Hasta ahora, esta tecnología, que se basa en un paradigma centenario, funcionó suficientemente. Sin embargo, al final, es un proceso que consume mucha energía», reconoce el coautor Bert Kappen, profesor de redes neuronales e inteligencia de máquinas.

Los físicos de la Universidad de Radboud investigaron si una pieza de hardware podría hacer lo mismo sin la necesidad de software. Descubrieron que al construir una red de átomos de cobalto en fósforo negro pudieron construir un material que almacena y procesa información de manera similar al cerebro y, lo que es aún más sorprendente, se adapta a sí mismo.

En 2018, Khajetoorians y sus colaboradores demostraron que es posible almacenar información en el estado de un solo átomo de cobalto. Aplicando un voltaje al átomo, podrían inducir el «disparo», donde el átomo se desplaza entre un valor de 0 y 1 al azar, al igual que una neurona.

Ahora han descubierto una forma de crear conjuntos personalizados de estos átomos y han descubierto que el comportamiento de disparo de estos conjuntos imita el comportamiento de un modelo similar al cerebro utilizado en inteligencia artificial.

Además de observar el comportamiento de las neuronas en punta, pudieron crear la sinapsis más pequeña conocida hasta la fecha. Sin saberlo, observaron que estos conjuntos tenían una propiedad adaptativa inherente: sus sinapsis cambiaban su comportamiento dependiendo de la entrada que «veían».

«Al estimular el material durante un período de tiempo más largo con un cierto voltaje, nos sorprendió mucho ver que las sinapsis realmente cambiaron. El material adaptó su reacción en base a los estímulos externos que recibió. Aprendió por sí solo», explica Khajetoorians.

Los investigadores ahora planean ampliar el sistema y construir una red más grande de átomos, así como sumergirse en nuevos materiales «cuánticos» que se pueden usar. Además, deben comprender por qué la red de átomos se comporta como lo hace. «Estamos en un estado en el que podemos comenzar a relacionar la física fundamental con conceptos en biología, como la memoria y el aprendizaje», avanza Khajetoorians.

«Si eventualmente pudiéramos construir una máquina real a partir de este material, podríamos construir dispositivos informáticos de autoaprendizaje que sean más eficientes energéticamente y más pequeños que los ordenadores actuales –continúa–. Sin embargo, solo cuando entendamos cómo funciona, y eso sigue siendo un misterio, podremos ajustar su comportamiento y comenzar a desarrollarlo en una tecnología. Es un momento muy emocionante», asegura.

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La órbita de Ceres, propuesta para crear un hábitat a gran escala https://www.diarioabierto.es/540259/la-orbita-de-ceres-propuesta-para-crear-un-habitat-a-gran-escala https://www.diarioabierto.es/540259/la-orbita-de-ceres-propuesta-para-crear-un-habitat-a-gran-escala#disqus_thread Fri, 22 Jan 2021 09:07:22 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=540259 Ceres, el asteroide más grande del cinturón principal, ha sido propuesto para albergar en su órbita un asentamiento para permanente para seres humanos, creado a partir de materiales del propio Ceres.

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El físico teórico finlandés Pekka Janhunen ha publicado este concepto de colonización del espacio en arXiv. El asentamiento proporcionaría gravedad artificial a sus residentes, mientras que los recursos locales permitirían la creación de un ecosistema de circuito cerrado en el interior, lo que llevaría efectivamente la «terraformación» a un asentamiento espacial.

Según su estudio, el asentamiento consistiría en hábitats giratorios unidos a una estructura marco en forma de disco a través de cojinetes magnéticos pasivos. Esto permitiría la gravedad simulada dentro de los hábitats, facilitaría los viajes dentro de los asentamientos y garantizaría que la densidad de población se mantenga baja.

Una constelación de mega satélites en órbita de Ceres podría aprovechar los recursos locales para crear condiciones similares a las de la Tierra: «Proporcionan una gravedad de 1 g similar a la de la Tierra, que es esencial para la salud humana, en particular esencial para que los niños crezcan y se conviertan en adultos sanos con músculos y huesos completamente desarrollados. Ceres tiene nitrógeno para crear las atmósferas del hábitat, y es lo suficientemente grande como para proporcionar recursos casi ilimitados. Al mismo tiempo, también es lo suficientemente pequeño como para que su gravedad sea bastante baja, por lo que levantar material de la superficie es barato», declaró este científico a Universe Today.

Janhunen estima que podría mantenerse en 500 personas por kilómetro cuadrado, mientras que ciudades como Manhattan y Mumbai tienen densidades de aproximadamente 27.500 y 32.303 personas por km2 respectivamente. Inicialmente, el asentamiento estaría provisto de un suelo de 1,5 metros de profundidad, que podría mejorarse a 4 metros.

Esto permitiría espacios verdes con jardines y árboles que producirían el oxígeno del asentamiento y limpiarían la atmósfera de CO2 (así como protección adicional contra la radiación). De manera similar, se sabe que Ceres tiene abundantes suministros de sales de amoníaco en su superficie (particularmente alrededor de los puntos brillantes en el cráter Occator) que podrían importarse al asentamiento y convertirse en nitrógeno para su uso como gas amortiguador.

Los espejos planos y parabólicos ubicados alrededor de la estructura marco dirigirían la luz solar concentrada a los hábitats, proporcionando iluminación y permitiendo que ocurra la fotosíntesis. Si bien la creación de un asentamiento de este tipo presenta muchos desafíos técnicos y requeriría un compromiso masivo de recursos, en realidad sería más fácil en muchos aspectos que colonizar la Luna o Marte.

De hecho, también sería mucho más fácil que terraformar la Luna o Marte. «En algunos aspectos más fácil (sin necesidad de aterrizaje planetario, sin tormentas de polvo, sin largas noches). En todos los casos, el principal desafío probablemente sea iniciar la industria en un lugar remoto: se necesita algo de robótica e inteligencia artificial, pero ahora están surgiendo, en términos generales», explicó.

La propuesta se completa con la construcción de un ascensor espacial que conecte el complejo con la superficie de Ceres. Es una propuesta más viable que en la Tierra, debido a la menor gravedad del asteroide, y sería más eficiente que una conexión con naves.

«El megasatélite Ceres podría escalar hasta cientos de miles de millones de personas, probablemente, por lo que sería suficiente al menos durante algunos siglos. Discutir el futuro más allá de eso es difícil, pero en general, lo que hace la vida es extenderse a múltiples lugares. Por otro lado, a las personas les gusta vivir en un mundo interconectado a cuyas partes se puede acceder viajando», explica Janhunen, que considera que esta colonia podría ser la puerta de acceso al sistema solar exterior.

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Un tercio de los científicos españoles estará ocho meses sin financiación pública para poder investigar en 2021 https://www.diarioabierto.es/535555/un-tercio-de-los-cientificos-espanoles-estara-ocho-meses-sin-financiacion-publica-para-poder-investigar-en-2021 https://www.diarioabierto.es/535555/un-tercio-de-los-cientificos-espanoles-estara-ocho-meses-sin-financiacion-publica-para-poder-investigar-en-2021#disqus_thread Mon, 21 Dec 2020 12:16:33 +0000 https://www.diarioabierto.es/?p=535555 Debido a la "falta de receptividad" de la Agencia Estatal de Investigación (AEI), uno de los organismos principales encargados de la financiación pública, para modificar el calendario de convocatorias de proyectos de investigación.

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La Asociación Española de Investigación sobre el Cáncer (ASEICA) ha avisado de que en el año 2021 un tercio de los científicos españoles estará 8 meses sin financiación pública para poder investigar.

«La no corrección de dicho calendario ha acarreado consecuencias graves a todos los grupos de investigación que han solicitado los proyectos de investigación del Plan Nacional en este año, así como a los grupos de investigación que soliciten sus proyectos el próximo año», ha señalado la organización.

Esto se debe, prosigue, a que, aunque los proyectos actualmente vigentes acabarán su vigencia el 31 de diciembre de este año, la continuación de los mismos no se producirá hasta septiembre del año que viene. «Si se considera que la financiación actual de proyectos de investigación está a los mismos niveles que hace 15 años, esto supone una china más en el zapato de los investigadores españoles», ha lamentado ASEICA, para añadir que ese retraso supone una reducción a mayores de 22,2 por ciento del presupuesto previsto para los proyectos que sean adjudicados.

Además, el presidente de la asociación, Xosé Bustelo, ha señalado que estos «desfases presupuestarios», que se tienen que sumar al deterioro económico de la financiación de los proyectos por culpa de los recortes de estos últimos años, va a afectar la competitividad de los grupos afectados y, desde luego, la ejecución efectiva de las líneas de investigación previstas en los proyectos actualmente en evaluación.

«Y, sobre todo, afecta de forma más acentuada a los grupos de investigación liderados por científicos jóvenes, dado que estos generalmente poseen financiación exclusivamente a través de este programa», ha enfatizado.

Desde ASEICA se le ha propuesto «de forma repetida» a la AEI medidas paliativas dirigidas a evitar los efectos perniciosos del Calendario sobre los grupos de investigación españoles. Entre estas se encontraban la adopción del calendario de forma progresiva para evitar periodos tan grandes sin financiación de los grupos, la adopción de financiación puente para cubrir dichos periodos, la posibilidad de anticipar la fecha de solicitud de los proyectos para que no existiesen esos huecos sin financiación y varias más posibles.

«No se entiende para nada esta política»

«Pese a que esto fue una demanda general de muchas sociedades científicas, la AEI se ha negado a poner en marcha cualquiera de estas medidas. Todo es imposible por parte de la AEI menos lo más obvio: cargar siempre sobre los hombros de los investigadores cualquier tipo de medida o recorte que se haga», ha enfatizado el presidente de ASEICA.

A su juicio, «no se entiende para nada esta política» cuando, por ejemplo, otras agencias financiadoras del propio Ministerio de Ciencia como es el Instituto de Salud Carlos III ha conseguido adoptar calendarios de convocatorias de proyectos que se cumplen cada año «sin retrasos y sin haber creado este problema de desajuste presupuestario».

«Es por ello que creemos que la cerrazón de la AEI ante un problema tan acuciante y obvio como éste refleja simplemente otro objetivo oculto e inconfesable: el ahorro de una suma considerable de dinero que no va a ser destinado a investigación. Estaría bien, que, al menos, nos tratasen como adultos y no nos vendiesen gato por liebre», ha insistido.

Dicho esto, ha alertado de que este desfase tendrá «efectos graves» sobre los grupos afectados y, sobre todo, sobre los dirigidos por investigadores jóvenes que, generalmente, no tienen otros proyectos para cubrir esos «descubiertos».

«Esa falta de continuidad conllevará pérdida de contratos y, desde luego, una pérdida de competitividad muy significativa de todos investigadores afectados por esta medida. A veces nos quejamos de falta de presupuestos y de falta de estabilidad política como causa de muchos de los problemas de nuestro sistema de I+D+i, lo que desde luego es cierto en muchos casos. Lamentablemente, la medida que denunciamos en esta ocasión no tiene nada de que ver con eso y, lo que más duele, ha sido diseñada por una Agencia que todos los investigadores hemos defendido con uñas y dientes hasta ahora», ha zanjado.

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