martes, 21 de marzo de 2017

La subcorteza cerebral también procesa números en adultos



Al igual que en los bebés, la subcorteza cerebral de los adultos tiene un papel en el procesamiento de números, sugiere un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

La investigación apunta que la subcorteza humana es una "posible fuente de conocimiento numérico central" que está relacionada con una competencia filogenética y, a la vez, sirve como base para que se desarrollen habilidades más complejas.

"Encontramos que hay estructuras menos evolucionadas en la región de la subcorteza e información numérica del mismo tipo que la que hay en los bebés", explicó a Efe Marlene Behrmann, profesora de neurociencia cognitiva de Carnegie Mellon University y una de las autoras del estudio.

Basados en estudios anteriores, los investigadores sabían que existen especies de otros órdenes, como las arañas, que parecen tener algún tipo de conocimiento numérico y pueden distinguir cantidades. "Como esperamos que el cerebro humano sea más evolucionado que el de especies menores y, ciertamente, más desarrollado que el de los bebés, nos interesaba saber si podía haber información numérica en estructuras más primitivas", relató Behrmann.

Sin embargo, por su ubicación profunda y su tamaño pequeño, la subcorteza es muy difícil de observar con técnicas que utilizan imágenes, por lo que los científicos debieron recurrir a una serie de experimentos en los que usaron un estereoscopio. Este método les permitió presentar estímulos visuales a las cien personas que participaron en el experimento, algo muy útil para los científicos, pues los signos percibidos por un ojo permanecen separados en la zona del sistema visual ubicada en la subcorteza.

Los resultados permiten a los expertos pensar que los bebés humanos nacen con una información numérica rudimentaria, propia de una capacidad evolutiva, y luego las habilidades "se vuelven más complejas hasta que la corteza se hace cargo de las operaciones sofisticadas como los cálculos y la geometría", consideró Behrmann.

"Son propiedades de la corteza, pero son inicialmente disparadas por las habilidades rudimentarias que los bebés ya tienen en la subcorteza al nacer", agregó. Los científicos aún no saben si en el cerebro adulto la subcorteza sigue encargada de esas operaciones básicas o si lo hace en colaboración con la corteza.

"Lo que mostramos es que las estructuras de la subcorteza continúan cumpliendo una función incluso en adultos que son muy buenos en matemática", afirmó la investigadora.

lunes, 20 de marzo de 2017

Crean esponja que absorbe petróleo



Científicos del Laboratorio Nacional de Argonne, de la Universidad de Chicago y el departamento de Energía de Estados Unidos desarrollaron un material que puede absorber fácilmente el petróleo del agua, hasta 90 veces su propio peso, sin absorber el agua.

Se trata de "Oleo Sponge" (Esponja de óleo), un material capaz de retener petróleo y otro tipo de sustancias aceitosas en su tejido, limpiando incluso debajo del agua.

Además es reutilizable pues actúa como un pegamento con las moléculas de petróleo, las cuales se le adhieren pero no llegan a mezclarse con la esponja, por lo que ésta puede volver a ser utilizada.

Segunda parte Aprendizaje neuronal


En la monografía de Matich, publicada el año 2001 con el título “Redes neuronales: Conceptos básicos y aplicaciones”, se menciona que las redes neuronales son más que otra forma de emular ciertas características propias de los seres humanos, como la capacidad de memorizar y de asociar hechos. Si se examinan con atención aquellos problemas que no pueden expresarse a través de un algoritmo, se observará que todos ellos tienen una característica en común: La experiencia. El hombre es capaz de resolver estas situaciones acudiendo a la experiencia acumulada. Así, parece claro que una forma de aproximarse al problema consista en la construcción de sistemas que sean capaces de reproducir esta característica humana. En definitiva, las redes neuronales no son más que un modelo artificial y simplificado del cerebro humano, que es el ejemplo más adecuado del que se dispone para un sistema que es capaz de adquirir conocimiento a través de la experiencia. Una red neuronal es un nuevo sistema para el tratamiento de la información, cuya unidad básica de procesamiento está inspirada en la célula fundamental del sistema nervioso humano: La neurona. El pensamiento tiene lugar en el cerebro, que consta de billones de neuronas interconectadas. Así, el secreto de la “inteligencia”, sin importar como se defina, se sitúa dentro de estas neuronas interconectadas y de su interacción. También, es bien conocido que los seres humanos son capaces de aprender. Aprendizaje significa que aquellos problemas que inicialmente no pueden resolverse, pueden ser resueltos después de obtener más información acerca del problema.

En la tesis de Villaseñor, publicada el año 2004 con el título “Análisis inteligente de datos con redes neuronales artificiales”, se menciona que para definir una red neuronal, no solo basta tener una arquitectura, también es necesaria la determinación de un proceso de aprendizaje. El proceso de aprendizaje en una red neuronal puede ser visto como un problema de actualización de los pesos sinápticos de las neuronas de manera tal que la red neuronal mejore la forma en que realiza cierta tarea específica. Estas mejoras en el desempeño de una red neuronal son logradas a lo largo del proceso de entrenamiento y mediante la actualización iterativa del los pesos sinápticos, los cuales están representados por un vector denominado vector de pesos. En este proceso, se modifican los vectores de pesos, de manera que el comportamiento de la red neuronal se adapte y alcance un desempeño óptimo. Durante el proceso de aprendizaje, los pesos de las conexiones de la red sufren modificaciones, por lo tanto, se puede afirmar que este proceso ha terminado, la red ha aprendido, cuando los valores de los pesos permanecen estables. Un aspecto importante respecto al aprendizaje de las redes neuronales es el conocer cómo se modifican los valores de los pesos, es decir, cuáles son los criterios que se siguen para cambiar el valor asignado a las conexiones cuando se pretende que la red aprenda una nueva información. Hay dos métodos de aprendizaje importantes que pueden distinguirse: Aprendizaje supervisado y aprendizaje no supervisado.

En la tesis de grado de Andrade, publicada el año 2013 con el título “Estudio de los principales tipos de redes neuronales y las herramientas para su aplicación”, se menciona que el aprendizaje supervisado se caracteriza porque el proceso de aprendizaje se realiza mediante un entrenamiento controlado por un agente externo, supervisor o maestro, que determina la respuesta que debería generar la red a partir de una entrada determinada. El supervisor controla la salida de la red y en caso de que ésta no coincida con la deseada, se procederá a modificar los pesos de las conexiones, con el fin de conseguir que la salida obtenida se aproxime a la deseada. En este tipo de aprendizaje se suelen considerar, a su vez, tres formas de llevarlo a cabo, que dan lugar a los siguientes aprendizajes supervisados: (1) Aprendizaje por corrección de error. Consiste en ajustar los pesos de las conexiones de la red en función de la diferencia entre los valores deseados y los obtenidos a la salida de la red, es decir, en función del error cometido en la salida. (2) Aprendizaje por refuerzo. Se trata de un aprendizaje supervisado, más lento que el anterior, que se basa en la idea de no disponer de un ejemplo completo del comportamiento deseado, es decir, de no indicar durante el entrenamiento exactamente la salida que se desea que proporcione la red ante una determinada entrada. En el aprendizaje por refuerzo la función del supervisor se reduce a indicar mediante una señal de refuerzo si la salida obtenida en la red se ajusta a la deseada, y en función de ello se ajustan los pesos basándose en un mecanismo de probabilidades. (3) Aprendizaje estocástico. Consiste básicamente en realizar cambios aleatorios en los valores de los pesos de las conexiones de la red y evaluar su efecto a partir del objetivo deseado y de distribuciones de probabilidad.

Por su parte Matich, en la monografía citada, menciona que las redes con aprendizaje no supervisado, no requieren influencia externa para ajustar los pesos de las conexiones entre sus neuronas. La red no recibe ninguna información por parte del entorno que le indique si la salida generada en respuesta a una determinada entrada es o no correcta. Estas redes deben encontrar las características, regularidades, correlaciones o categorías que se puedan establecer entre los datos que se presenten en su entrada. En cuanto a los algoritmos de aprendizaje no supervisado, en general se suelen considerar dos tipos, que dan lugar a los siguientes aprendizajes: (1) Aprendizaje hebbiano. Esta regla de aprendizaje es la base de muchas otras, la cual pretende medir la familiaridad o extraer características de los datos de entrada. El fundamento es una suposición bastante simple: Si dos neuronas toman el mismo estado simultáneamente, ambas activas o ambas inactivas, el peso de la conexión entre ambas se incrementa. (2) Aprendizaje competitivo y comparativo. Se orienta a la agrupación o clasificación de los datos de entrada. Como característica principal del aprendizaje competitivo se puede decir que, si un patrón nuevo se determina que pertenece a una clase reconocida previamente, entonces la inclusión de este nuevo patrón a esta clase matizará la representación de la misma. Si el patrón de entrada se determinó que no pertenece a ninguna de las clases reconocidas anteriormente, entonces la estructura y los pesos de la red neuronal serán ajustados para reconocer la nueva clase.

domingo, 19 de marzo de 2017

Científicos están experimentando con el sueño de una ciudad completa



Bad Kissingen es una pequeña ciudad balneario en Baviera, Alemania, con una población que no supera los 20.000 habitantes. También es, de acuerdo con el nuevo libro “Wild Nights: How Taming Sleep Created Our Restless World”, sujeto de un ajuste experimental por parte de la cronobiología, que están buscando remodelar a la comunidad alrededor de los patrones colectivos de los residentes.

El proyecto —que recibió el nombre futurístico de “Chrono City” y es liderado por Thomas Kantermann— está en sus etapas tempranas, pero en el extracto del libro publicado en Popular Science, el autor Benjamin Reiss describe la esencia de esta manera:

Los residentes de la ciudad serán equipados con dispositivos que podrán llevar puestos y que tienen una aplicación integrada capaz de rastrear su sueño en relación con una serie de variantes capaces de despertarlos: trabajo, ejercicio, dieta, estado anímico, uso de celulares, actividades sociales y más.

La meta es obtener ‘retroalimentación significativa de las interacciones entre la cronobiología y las múltiples estructuras de la sociedad’ y así ‘diseñar soluciones innovadoras y de aplicación directa’ a los problemas que involucran trastornos de sueño colectivos.

A partir de ahí, Kantermann y sus colegas analizarán los datos recolectados y los usarán para informar cosas como los horarios de inicio y fin de la escuela o cuando los pacientes de ciertos hospitales deberían recibir ciertos medicamentos.

También planean: alterar las luces de la ciudad para imitar la transición del atardecer al amanecer y entregar relojes despertadores inteligentes que harán que despertar sea más fácil —al dar un suave impulso a los pobladores para despertarse cuando estén en su fase del sueño más ligera.

¿Suena ambicioso?

Aún así Reiss permanece escéptico del uso final de las metas de Chrono City, argumentando que los científicos están abordando el tema de manera equivocada. Por ejemplo, al intentar reparar el sueño con algunas de las herramientas que lo descompusieron en primer lugar: como despertadores, reglas, pantallas, etc.

Un molesto recordatorio que la forma en que nos enfocamos en intentar mejorar nuestro sueño algunas veces solo agrava el problema.

FUENTE: Muy interesante

sábado, 18 de marzo de 2017

Adelantarse a la metástasis, reto de la investigación científica



Los tumores antes de colonizar otros órganos preparan el terreno creando las condiciones óptimas para que la metástasis sea un éxito. A esas zonas con microambientes especiales se las denomina "nichos pre-metastásicos" y estudiarlos y atacarlos podría mejorar la supervivencia de pacientes con cáncer.

La primera vez que se habló de nichos pre-metastásicos fue en 2005, cuando el investigador estadounidense David Lyden, del Weill Cornell Medicine de Nueva York, demostró su existencia y constató que en ellos se pueden apreciar alteraciones que más tarde permitirán la supervivencia y crecimiento de las células tumorales.

Después, han sido muchos los trabajos que se han publicado en esta dirección. Ahora, un equipo de investigadores publica en la revista Nature Reviews in Cancer un artículo de revisión que resume los avances de la última década sobre estos nichos, cuyo estudio se ha convertido en clave para las vías diagnósticas y terapéuticas. La metástasis es la principal causa de mortalidad asociada al cáncer y sigue siendo difícil de predecir y manejar.

En el cuerpo hay órganos en los que la metástasis es más habitual, es más, cada tumor tiene predilección por colonizar zonas concretas: por ejemplo, el de mama metastatiza en pulmón, cerebro y hueso y el de páncreas en el hígado, explicó Héctor Peinado, jefe del grupo de Microambiente y Metástasis del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), y autor de este último artículo.

El problema, continúa, es que cuando la metástasis se produce suele ser demasiado tarde. Sin embargo, conocer la existencia de los nichos pre-metastásicos y sus mecanismos, los cambios que sufren los órganos antes de la llegada de las células tumorales, abre una oportunidad para los pacientes: el reto está en ser capaces de identificar los nichos antes de que se produzca la metástasis.

Para ello, los investigadores se han fijado en las alteraciones que sufren las regiones que van a albergar metástasis: rotura vascular -las arterias comienzan a ponerse débiles-, inflamación local y remodelación del órgano, detalló Peinado. Estos tres signos facilitan la aparición de una metástasis pero también pueden servir como marcadores, señala el CNIO.

"Comprender mejor la biología que determina la inflamación y la disfunción vascular en los citados nichos nos permitirá identificar terapias para bloquear la progresión de la metástasis", apuntó Haiying Zhang del Weill Cornell Medicine y coautora de la revisión.

En la actualidad la investigación va enfocada a desarrollar técnicas de imagen molecular que puedan complementar a las pruebas clásicas para analizar y detectar la formación de estos nichos o biopsias líquidas para analizar los exosomas (vesículas -pequeñas 'burbujas' secretadas por el tumor- que portan proteínas y material genético que actúan de avanzadilla del tumor para crear metástasis).

Además, y para tratar de evitar que se produzca metástasis, una de las cosas en las que trabaja la comunidad científica es en la posibilidad de mantener los citados nichos en un estado durmiente. No obstante, recalcó Peinado, queda mucho trabajo por hacer para trasladar estos avances del laboratorio al paciente.

martes, 14 de marzo de 2017

¿Por qué los bajitos se quedan calvos antes?

Parece una broma, pero no lo es. Los hombres de baja estatura pueden tener un riesgo mayor de volverse calvos prematuramente. Un estudio genético internacional bajo la dirección de la Universidad de Bonn, apunta en esta dirección. Tras analizar el material genético de más de 20.000 hombres, los científicos identificaron más de 60 alteraciones en el genoma humano que aumentan el riesgo de pérdida del cabello. Algunas de ellas están relacionadas con enfermedades como el cáncer de próstata o con características físicas como un pequeño tamaño corporal. El trabajo aparace publicado en Nature Communications.

Desde hace tiempo, se sabe que los hombres con pérdida prematura del cabello sufren de enfermedades del corazón y cáncer de próstata un poco más a menudo. Los nuevos datos genéticos confirman las sospechas de que ahora hay más conexiones a otras características y enfermedades. En su estudio, los investigadores analizaron los datos genéticos de alrededor de 11.000 hombres con calvicie prematura. Otros 12.000 varones con una cabellera todavía frondosa sirvieron como control. Los participantes procedían de siete países diferentes.

“Fuimos capaces de identificar 63 alteraciones en el genoma humano que aumentan el riesgo de pérdida prematura del cabello”, explica el genetista Stefanie Heilmann-Heimbach, uno de los autores principales del estudio internacional. “Algunas de estas alteraciones también se encontraron en relación con otras características y enfermedades, como la reducción del tamaño del cuerpo, la aparición más temprana de la pubertad y varios tipos de cáncer”.

CÁNCER DE PRÓSTATA

Los hallazgos genéticos también confir-man la relación entre la pérdida de pelo y un mayor riesgo de cáncer de próstata. El vínculo con las enfermedades del corazón es mucho más complicado.

De igual manera, “hemos encontrado relaciones con el color claro de la piel y el aumento de la densidad ósea”, explica el profesor Markus Nöthen, director del Instituto de Genética Humana de la Universidad de Bonn. “Esto podría indicar que los hombres con pérdida de cabello son más capaces de utilizar la luz solar para sintetizar la vitamina D. También podría explicar por qué los hombres blancos, en particular, pierden su cabello de forma prematura”.

El estudio ofrece nuevos conocimientos sobre las causas biológicas de la caída del cabello mediante la identificación de los genes implicados. Las células inmunes y de grasa en el cuero cabelludo también están, evidentemente, involucradas en la pérdida del cabello junto con las células del folículo piloso.

“Sin embargo, los hombres con pérdida prematura del cabello no tienen que preocuparse”, asegura el profesor Nöthen. “Los riesgos de enfermedad solamente se incrementaron ligeramente. Es, sin embargo, emocionante ver que la pérdida de cabello no es de ninguna manera una característica aislada, sino que muestra diversas relaciones con otras características”.

FUENTE: ABC - CIENCIA

Los desafíos de Pi, el número de cifras infinitas


No hay muchos días en el año con una celebración matemática, además a nivel mundial. Y tenemos uno: hoy, 14 de marzo, se celebra en todo el mundo, y también en España, el Día Pi (π).

Fernando Corbalán es profesor de la Universidad de Zaragoza y miembro de la Comisión de divulgación de la RSME.

Todo el mundo sabe de su paso por la escuela y de las matemáticas que allí se estudian, que el número Pi tiene un valor aproximado de 3,14. Como sabes, los americanos escriben 14 de marzo así, 3/14, que son las primeras 3 cifras de este maravillo-so número y por eso es el día internacional de π. La idea original, por lo que sabemos, fue del físico estadounidense Larry Shaw en 1988 y el congreso de EE.UU. en 2009 declaró oficialmente que este día, el 14 de marzo, sería el Día Internacional de π. Desde entonces, cada año se extiende a más gentes y lugares.

El lema de la celebración en España es ‘Sin π no soy nada’ recordando la conocida canción de Amaral. En su web puedes encontrar toda la información (y para todo el mundo, aquí). Aquí se ha formado una comisión auspiciada por la RSME (Real Sociedad Matemática Española) que ha decidido centralizar la celebración cada año en una ciudad anfitriona. Este año es Sevilla y hay un acto central el día 14 en la que se entregan los premios de diferentes concursos que se han convocado.

Han sido, para alumnos de los diferentes niveles educativos, uno de Relatos, otro de Vídeos y un tercero de Comics. Para profesores, de materiales para poder destacar este día y en general para cualquiera un concurso de carteles para el día Pi de 2018, que se celebrará en Salamanca. Los premios a los ganadores se entregarán en Sevilla en un gran acto central.

Pero aunque el plazo para esos concursos ya ha acabado, hay algunos todavía en marcha. El primero ‘Π en un tuit’, que tiene que estar escrito en estilo pilish: un estilo de escritura en el que cada palabra debe tener tantas letras como indica la cifra correspondiente de π. Como las cifras de pi son 3,141592653589…, esta definición de π, atribuida a Manuel Golmayo, la cumple (porque soy tiene 3 letras; y, una; seré, cuatro y así sucesivamente):

Soy y seré a todos definible,mi nombre tengo que darles, cocien-te diametral siempre inmedible soy de los redondos aros.

El concurso es una invitación a publicar el día 14 de marzo de 2017 un tuit, de manera que el número de letras de cada palabra se corresponda con las sucesivas cifras del número π, aunque para facilitarlo un poco no hay por qué empezar por la primera: pueden ser cifras consecutivas desde una cualquiera a la elección del concursante, pero en ese caso, es conveniente que previamente se indiquen las cifras utilizadas. Es muy importante:

-No olvidar incluir en el tuit la etiqueta #PiTuit

-Los tuits deben tener fecha de 14 de marzo de 2017, no anteriores.

Y como el asunto no es fácil, se puede ir ya pensando y preparando los tuits para #PiTuit del próximo martes.

Y hay más. También ‘Selfie con π’, ‘Camisetas de π’ y ‘¿Qué haces por π?’, con la idea de que cualquiera pueda sumarse a la celebración. Todo está en www.piday.es. Invitamos a todo el mundo a participar.

IRRACIONAL Y TRASCENDENTE

Y ya que es su día, hablamos algo de Pi. Su definición, por si alguien no la recuerda, es que π es el cociente entre la longitud de cualquier circunferencia y la de su diámetro, que es siempre la misma. Como el diámetro es el doble del radio de ahí viene aquello tan conocido de que la longitud de la cir-cunferencia es 2 π r.

El número π tiene muchas propiedades interesantes. Por no cansar diremos que π no solo es irracional (es decir que no se puede poner como cociente de dos números enteros) sino que además es trascendente: tampoco es solución de ninguna ecuación con coeficientes enteros.

Además, el hecho de que sea irracional quiere decir que su expresión decimal no es periódica, es decir, que no hay ningún grupo de cifras que se repita. La importancia de π ha hecho que se conozcan muchísimas cifras exactas de π (por ejemplo se puede encontrar un millón de cifras de Pi aquí). Eso hace que podamos encontrar en ese desarrollo cualquier secuencia que queramos: nuestra fecha de nacimiento, la matrícula del coche, el número de nuestro móvil o el de cualquier amigo, … ¡Todos tenemos una relación personal con π!

Hay muchas otras cosas interesantes en π, pero ya las contaremos otro día. Por hoy nos conformamos con animar a todos los lectores a participar en las celebraciones del Día Pi, por los cauces que hemos dicho…o dejando volar su imaginación.

FERNANDO CORBALÁN

FUENTE: ABC - CIENCIA