La electricidad del cerebro!

Los científicos aprenden a usar la energía eléctrica del cerebro
05-11-2010 - Algún día un paciente paralizado tendrá la capacidad de ordenar con su pensamiento al pie para que se flexione o a una pierna para que se mueva usando una tecnología que controla la energía eléctrica en el cerebro, y los científicos en la Escuela de Kinesiología de la Universidad de Michigan han dado ahora un paso hacia ese logro. Advertisement

 
Los investigadores en esa escuela y sus colegas del Centro Swartz para Neurociencia Computacional en la Universidad de San Francisco, en San Diego, han desarrollado una tecnología que, por primera vez, permite que los médicos y científicos aíslen, sin una intervención invasiva, y midan la actividad eléctrica cerebral en el movimiento de las personas. Esta tecnología es un componente clave del tipo de interrelación de cerebro y computadora que permitiría que un ectoesqueleto robótico controlado por los pensamientos del paciente muevan un miembro del cuerpo, dijo Daniel Ferris, profesor asociado en la Escuela de Kinesiología y autor de tres artículos que dan detalles de la investigación.
 
"Por supuesto esto no ocurrirá pronto pero un paso hacia lograrlo es la capacidad de registrar las ondas cerebrales mientras alguien se mueve de un lado a otro”, dijo Joe Gwin, primer autor de los artículos y un investigador graduado en la Escuela de Kinesiología y el Departamento de Ingeniería Mecánica.
 
Con el uso de esta tecnología los científicos pueden mostrar qué partes del cerebro se activan y de señalar con precisión cuándo se activan a medida que la persona se mueve en un ambiente natural. Por ejemplo cuando caminamos las señales se originan en partes específicas del cerebro a medida que los mensajes van del cerebro a los músculos. Cuando los científicos entiendan dónde ocurren los impulsos cerebrales podrán usar esa información geográfica para muchas aplicaciones diferentes. Hasta ahora los científicos sólo habían podido medir la actividad eléctrica en el cerebro de pacientes que no se movían.
 
Ferris comparó el aislamiento de la actividad eléctrica cerebral con la colocación de un micrófono en medio de una orquesta sinfónica para discernir solamente algunos instrumentos en ciertas áreas, digamos el oboe en la primera silla, o el violín. Tal como ocurre durante la ejecución musical en una orquesta, en el cerebro hay muchas fuentes de "ruido” que producen una actividad eléctrica excesiva. Incluso el electrodo mismo produce "ruido” cuando se mueve en relación con su fuente.
 
Los investigadores identificaron la actividad del cerebro que querían medir colocando decenas de sensores a un sujeto que caminaba o que trotaba en una cinta de ejercicio. Luego usaron un modelo de la cabeza, sustentado en una imagen de resonancia magnética (MRI por su sigla en inglés) para determinar dónde en el cerebro se originaba esa actividad eléctrica. De esta manera los científicos pudieron localizar las fuentes de actividad cerebral en las que estaban interesados sin ocuparse del resto de la actividad como si no se originase en el cerebro.
 
Ferris, quien también tiene una asignación en ingeniería biomédica, dijo que hay un par de razones por las cuales los científicos pueden hacer ahora este tipo de mediciones que eran imposibles hace unos pocos años.
 
Los colegas en el Centro Swartz de Neurociencia Computacional en la Universidad de California, en San Diego, diseñaron las herramientas de computación para llevar a cabo las mediciones sin invasión en individuos sentados, y sin estas herramientas las mediciones hubiesen sido imposibles. Los dos grupos investigadores luego avanzaron para medir la actividad cerebral en sujetos que caminaban y corrían. Asimismo los electrodos se han hecho más sensibles y tienen una mejor proporción de señal a ruido, dijo.
 
A los militares también les interesa este tipo de tecnología, que podría usarse para optimizar el desempeño del soldado observando la actividad cerebral de los soldados en el terreno a fin de saber cuándo se desempeñan a su nivel más alto. La tecnología también podría ayudar a que los militares entiendan cuál es la mejor forma de presentar nueva información a los soldados y la mejor manera para que estos la utilicen.
 
De hecho cualquier industria u organización interesada en comprender cómo interactúan el cerebro y el cuerpo podría beneficiarse por el conocimiento de la manera en que el cerebro funciona durante una tarea determinada.
 
"Podríamos producir imágenes de los cerebros de pacientes con varios tipos diferentes de trastornos neurológicos, y podríamos encaminar la rehabilitación para subgrupos de pacientes que muestren síntomas similares”, dijo Gwin. "Si pudiésemos tener una imagen del cerebro en el transcurso de algunas de estas formas de rehabilitación podríamos diseñar mejor los tratamientos”.

Mamíferos gigantescos sustituyeron a los dinosaurios

La extinción de los dinosaurios hace 65 millones de años, debido al impacto de un meteorito sobre la Tierra, hizo posible que los mamíferos conquistaran el planeta. Ahora, un equipo de investigación ha revelado que estos herederos llegaron a ser mil veces más grandes de lo que habían sido en el Jurásico más rápidamente de lo que se creía.

El estudio, publicado en la revista 'Science', es el primero en el que se demuestra un patrón de crecimiento en el tamaño de los mamíferos. "Cuando los dinosaurios desaparecieron no había nadie que se comiera la vegetación. Era una fuente abierta de alimentación y los mamíferos comenzaron a aprovecharla de forma eficiente, hasta llegar a ser grandes herbívoros", señala Jessica Theodor, profesora de la Universidad de Calgary y coautora de este trabajo.

La investigación no sólo ha confirmado el aumento de tamaño, sino que el ecosistema fue capaz de reajustarse con relativa velocidad: si los dinosaurios se extinguieron hace 65 millones de años, bastaron 25 millones de años para que animales de grandes dimensiones volvieran a ocupar el espacio que había quedado vacío. "No es mucho tiempo, hablando en términos geológicos", puntualiza Theodor.

Según los datos, los mamíferos, que no pesaban más de 10 kilos cuando compartían territorio con los grandes saurópodos, llegaron a pesar hasta 17 toneladas. "Nadie había demostrado que había un patrón. La gente hablaba de él, pero no se habían hecho las cuentas", argumenta la investigadora.

En total, 20 investigadores de todo el mundo han colaborado en este trabajo, analizando en cada periodos quienes eran los grupos de mamíferos más grandes y determinando cuál era su masa corporal. Para documentar cómo fue su crecimiento en la competitiva carrera evolutiva que tenía lugar, recogieron datos sobre los mamíferos más grandes que hubo en cada continente.

Entre ellos, el 'Perissodactyla' (ungulados, caballos y rinocerontes); Proboscidea (elefantes, mamuts y mastodontes); Xenarthra (perezosos), armadillos y otros grupos ya extintos. Sus resultados dan pistas sobre cuál es el límite de tamaño de un mamífero terrestre, la cantidad de espacio disponible para cada animal o el clima en el que viven.

Por ejemplo, cuanto más frío es el clima, más grandes son los mamíferos, dado que los animales de mayor tamaño conservan mejor el calor. También comprobaron que no hay un grupo de mamíferos que sea el más grande de todos, sino que hay especies grandes en casi todos, dependiendo del momento y del espacio en el que les tocó vivir.

En todo caso, el mamífero más grande que ha habitado la Tierra fue el 'Indricotherium transouralicum', un rinoceronte cornudo y herbívoro que pesaba unas 17 toneladas y media 18 pies de altura. Vivió en Eurasia hace 34 millones de años.

Joven químico recibe premio por investigaciones en nanomedicina

• Sergio Madrigal investiga cómo crear un mejor vehículo para medicamentos
• Invento permitiría liberar las medicinas en sitios específicos del cuerpo

Sergio Madrigal Carballo, un químico de 32 años a quien lo apasiona la ciencia de lo pequeño y busca con ella mejores “vehículos” para los medicamentos, fue galardonado ayer con el premio TWAS-Conicit para jóvenes científicos.

Madrigal busca la construcción de una especie de cápsula de última generación que permita transportar de forma segura sustancias como medicamentos y liberarlos en sitios específicos del cuerpo.

Este tipo de investigaciones se realizan en varios sitios del mundo utilizando una minúscula estructura conocida como liposoma, que imita la forma de la célula. Aunque inspirados en la naturaleza, Carballo comentó que en los últimos años los liposomas también se producen en laboratorio, pero presentan el problema de que no soportan el cambio de acidez que se produce cuando llega a la sangre o al estómago y liberan su sustancia antes del momento que sería óptimo.

El trabajo por el cual este químico ganó el premio consiste en tratar de crear, con sustancias naturales, una estructura que proteja esos liposomas y los haga liberar la sustancia en el sitio indicado.

Entre las sustancias con las que Carballo ha experimentado exitosamente, se encuentran desechos naturales como las cáscaras de camarón, desechos de piña y algas.

Con estos desechos, Carballo ha creado biopolímeros que acomoda a gusto, como las capas de una cebolla alrededor, del liposoma.

Esas capas microscópicas las coloca una a una de forma alternada en función de su carga eléctrica, de ahí el nombre de su investigación: deposición electrostática alternada capa a capa.

“Esto hace que el sistema aumente la estabilidad del liposoma y permita una mejor liberación controlada”, explicó el químico.

Una investigación del CSIC establece nuevas fronteras en el estudio de los procesos electrónicos ultrarrápidos

Una investigación del CSIC establece nuevas fronteras en el estudio de los procesos electrónicos ultrarrápidos

Densidad electrónica inducida en una superficie metálica por una carga externa.
Imagen: CSIC
26-11-2010 - El tiempo que tarda un electrón en viajar por una lámina ultradelgada de plomo sin sufrir una colisión con otros electrones depende del tamaño de la lámina. Esta es una de las conclusiones a las que ha llegado un estudio publicado en PNAS y en el que han colaborado investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Esta investigación aporta nuevos datos acerca los procesos físicos que aparecen en sistemas muy pequeños, en la escala del nanómetro, y en tiempos muy cortos, en la escala del attosegundo.
 
"La investigación muestra que algunas de las propiedades que aparecen en el contexto de los procesos ultrarrápidos en la nanoescala [la mil millonésima parte de un metro] son muy poco intuitivas”, explica Daniel Sánchez Portal, científico del Centro de Física de Materiales del CSIC.
 
Ricardo Díez Muiño, otro de los investigadores participantes en el estudio y compañero de Sanchez Portal en el Centro de Física de Materiales señala: "Aumentar en una capa atómica el tamaño de una lámina ultradelgada de plomo puede reducir el tiempo de viaje de los electrones, las partículas de carga negativa que forman parte de los átomos, sin que choque con otros electrones, pero un aumento de dos capas atómicas puede alargarlo considerablemente”.
 
Otras de las ideas que repasa el artículo publicado en PNAS son el tiempo que tarda una superficie metálica en responder a la presencia de una carga eléctrica en su cercanía o el cálculo del tiempo que tarda un electrón en ser transmitido entre un átomo adsorbido y una superficie magnética.
 
En la última década y gracias en parte al desarrollo de sofisticadas técnicas experimentales, muchas de ellas basadas en fuentes de luz láser, la ciencia ha conseguido avanzar en la comprensión de la dinámica electrónica en regiones de tamaño muy pequeño, del orden de la nanoescala.
 
Sin embargo y hasta muy épocas muy recientes, estas técnicas eran incapaces de obtener resoluciones temporales inferiores al femtosegundo, la mil billonésima parte de un segundo. En la práctica, esto suponía que no se podía observar la dinámica electrónica en el tiempo en que se producen las reacciones químicas. La obtención de pulsos láser ultracortos ha cambiado esta situación y ha permitido desarrollar la física del attosegundo, es decir, el estudio de la dinámica electrónica que se produce en escalas de tiempo de trillonésimas de segundo. Por tanto, en la actualidad es posible acceder experimentalmente a la escala de tiempo durante la que se produce una reacción química o se emite un electrón fotoexcitado en una superficie o en una nanoestructura.
 
R. Díez Muiño, D. Sánchez-Portal, V. M. Silkin, E. V. Chulkov, and P. M. Echenique. Time-dependent electron phenomena at surfaces. Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).

El ácido más fuerte del mundo

Según un artículo que encontré hace poco, un grupo de investigadores de la universidad de California descubrieron lo que es el ácido más fuerte del mundo (basándonos en el modelo de Bronsted-Lowry de ácidos y bases); es tan fuerte que puede protonar a otros ácidos (no me equivoqué al escribir, según este artículo puede protonar a otros ácidos) y es el único que puede protonar al gas noble Xenon.

          Este compuesto se llama Ácido Carborano Clorado, y su fórmula molecular es CHB11Cl11.

          El artículo que muestra esta noticia es el siguiente:

Strong, Yet Gentle, Acid Uncovered

¡Saludos!

Reacciones químicas

Siempre las realizamos (todas las semanas, de hecho); sin embargo, me gustaría ilustrar con este video que encontré cómo se ven las reacciones químicas bien hechas y con una mejor perspectiva (sin tener una mano temblando sosteniendo la sustancia, para mi caso particular). Además, se muestran algunas reacciones que aún no hemos realizado, así que nos deberá servir para saber que estamos bien a la hora de realizar una práctica más de laboratorio.

Reacciones Químicas

Espero que este video sea de su agrado. Hasta pronto.

Exageraciones acerca de la química

Tomando como referencia el primer post que hice con respecto a las reacciones de los metales alcalinos con el agua, me gustaría que éstas se tengan en mente a la hora de ver el video que les dejo a continuación:

Brainiac Alkali Metals

          Quise mostrar este video para analizarlo, a mí me hizo bastante gracia cómo quisieron hacer pasar unos explosivos por reacciones químicas de metales alcalinos. La ventaja que obtenemos al estudiar este tipo de materias es que es mucho muy difícil tomarnos el pelo con exageraciones (tal y como lo vimos en introducción a Nanotecnología), y este video es un excelente ejercicio para poner nuestros conocimientos a prueba.

          Aquí les dejo un video de una persona que encontró ciertas cosas en el video que demuestra el probable uso de explosivos para los "experimentos":

Brainiac Alkali Metals - Fake!

          Espero que este post haya sido de su agrado. Hasta pronto.