Temas de ciencia y conciencia

Nuestra forma de detectar, identificar y responder ante los olores se ha vuelto un poco más comprensible después de que un equipo de investigación de la Universidad de Boston ha combinado mediciones de la percepción de olores con escaneos de actividad cerebral en ratas despiertas y activas para esclarecer cómo son inicialmente procesados y, después, percibidos por el cerebro.

El sentido del olfato comienza cuando inhalamos u olfateamos un olor y permitimos que sus moléculas lleguen a las células receptoras en la nariz, las cuales luego envían la información al bulbo olfatorio del cerebro. La reciente investigación, dirigida por Matt Wachowiak, en el Departamento de Biología de la Universidad de Boston, demuestra que, una vez recibida esta información, el cerebro puede responder a los olores más rápido de lo que se creía. Y, asombrosamente, el reconocimiento del olor puede completarse incluso antes de que se forme una "imagen" completa del mismo en el cerebro.

Ya se sabe desde hace algún tiempo que algunos animales, incluidos los humanos, podemos discriminar un olor de otro en unos doscientos milisegundos, pero nadie se había fijado en lo que el cerebro hace en ese periodo. "Para nuestra sorpresa, el proceso de respuesta del cerebro, de 50 a 70 milisegundos para identificar un olor, es mucho más rápido de lo que creíamos. La parte más lenta es la llegada de la información de la nariz al cerebro", explica Wachowiak.

La investigación de Wachowiak y su equipo contribuye al avance en uno de los principales campos de estudio de la neurociencia, que es comprender cómo el cerebro codifica y procesa la información. En su trabajo, el equipo se basó en el hecho de que las ratas responden de forma natural ante estímulos diferentes, incluidos olores nuevos, con un comportamiento de exploración olfativa característico. Presentaron distintos olores a las ratas y utilizaron su respuesta olfativa para calibrar el tiempo exacto en el que los animales los percibían.

Con la ayuda de un desarrollo técnico imprescindible, el equipo también logró obtener imágenes de la actividad neuronal del cerebro de las ratas mientras la percepción del olor tenía lugar, lo cual permitió a los científicos ver literalmente lo que el cerebro estaba oliendo.

Este estudio es uno de los primeros que obtiene imágenes de la actividad cerebral en roedores activos que llevan a cabo una tarea sensorial. La toma de imágenes del cerebro de un animal despierto y activo es una forma ideal para relacionar la actividad neurológica con el comportamiento.

Boston U.

El simple acto de caminar ya es un increíble logro de la naturaleza. Sólo para evitar que nos desplomemos al andar, los circuitos neuromusculares que controlan todos los movimientos corporales dependen de la retroalimentación sensorial constante proveniente de la periferia para afinar con la debida precisión sus órdenes a cientos de músculos.

Salk Institute for Biological Studie

Sin embargo, aún es un misterio cómo exactamente, durante el desarrollo del embrión, las neuronas sensoriales y motoras son incorporadas en vías muy bien coordinadas sin que se mezclen entre sí. En un estudio, unos científicos del Instituto Salk para Estudios Biológicos han encontrado que la constante "conversación" que sostienen las neuronas sensoriales y motoras durante su crecimiento las mantiene en coordinación.

Los músculos esqueléticos están constituidos por miles de fibras musculares, cada una controlada por una neurona motora en la médula espinal, que se conecta a fibras musculares individuales y retransmite señales provenientes del cerebro. Los receptores sensoriales, que se localizan en la mayoría de los músculos, al igual que los receptores de temperatura, presión y dolor, envían información hacia el sistema nervioso central.

"Si miramos a una sección transversal de un nódulo nervioso veremos que en realidad es un manojo de "cables". Algunos cables están enviando señales provenientes de la médula espinal, y otros están enviando señales hacia la misma", explica Samuel Pfaff, profesor en el Laboratorio de Expresión de Genes, quien junto a Till Marquardt (que ahora dirige un grupo en el Instituto Europeo de Neurociencia en Gotinga) dirigió el estudio. "Los nervios sensoriales y motores no son diferentes a una autopista con el tráfico en doble sentido, manteniéndose cada vehículo disciplinadamente en su senda".

En los experimentos, los investigadores probaron a desactivar las "señales de tráfico" para ver qué sucedía, y constataron que el crecimiento de los "cables" era caótico, con unos invadiendo el carril de otros, e incluso girando 180 grados.

Los resultados del estudio subrayan que cualquier intento artificial de regenerar tejido nervioso después de una lesión severa de médula espinal debe tener en cuenta esta peligrosa tendencia al crecimiento caótico, y que la desactivación de los frenos que impiden el desarrollo puede acarrear graves problemas, incluyendo dolor severo.

martes, 03 de junio de 2008 09:16
Conexiones inesperadas y sorprendentes yacen en el corazón de la fascinante investigación conducida por Dan Ariely del MIT. Sus estudios de economía conductual han demostrado a través de distintos experimentos, que a menudo la gente toma decisiones que parecen desafiar a la lógica, pero que al mismo tiempo resultan bien predecibles y consistentes.

MIT
De ahí el título del nuevo libro de Ariely "Predictably Irrational" ("Predeciblemente irracional"), publicado por HarperCollins, y ya catapultado a la lista de bestsellers del New York Times después de su debut del 19 de Febrero.

Ariely ha estado fascinado con la forma en la que las personas racionalizan sus decisiones sobre lo que es ético o no. Sus tests simples y pequeños sobre las decisiones éticas de las personas en situaciones cotidianas han revelado patrones de pensamiento que podrían ser relevantes para asuntos de mucha más importancia. Los resultados de estos tests han sido a menudo muy llamativos. Un ejemplo:

Ariely y sus colaboradores dejaron paquetes de 6 latas de refrescos en minifrigoríficos de dormitorios destinados al alojamiento de estudiantes en el campus. La selección la hicieron al azar. Cuando Ariely hizo un chequeo pocos días después, todas las latas de refrescos habían desaparecido.

Pero cuando después colocó platos con seis billetes de un dólar en las mismas minineveras, ni un solo billete faltaba cuando hizo el chequeo. Aunque el valor era comparable y, por tanto, las situaciones se suponían equivalentes, las personas respondieron de maneras totalmente opuestas. ¿Por qué?

En otro experimento, entregó a las personas un test que consistía en una serie de preguntas muy simples de matemáticas, pero sin darles tiempo para terminar. En general, las personas respondían bien 4 preguntas del total de 20. Luego, en otra tanda de pruebas, hizo que cada persona corrigiera su propio examen, se autoadjudicase la puntuación que correspondiera, rompiera la hoja de respuestas y le dijera cómo le había ido. De pronto, el promedio subió hasta 7.

Repitió el experimento, pagándoles una suma de dinero a las personas según la cantidad de respuestas correctas que tuvieran. El resultado fue el mismo. "Todo el mundo hizo trampas, pero sólo un poco". Incluso cuando no había ninguna probabilidad de que se les pillase in fraganti, ya que la prueba del engaño (la hoja de respuestas) era destruida, y los participantes se pagaban a sí mismos de un recipiente de dinero con unos 100 dólares, nadie pretendió haber respondido correctamente las 20 preguntas. Sólo inflaron sus resultados ligeramente.

Los dueños de perros, quienes se han percatado de que sus amigos de cuatro patas parecen igualmente felices de verlos regresar a casa pasados cinco minutos o cinco horas, no importa cuánto tiempo haya transcurrido, coinciden en plantearse una duda común: ¿Tienen sus mascotas la misma noción del paso del tiempo que la que poseemos los humanos? Una nueva investigación realizada en la Universidad de Ontario Occidental podría acercarnos a la respuesta de esta pregunta.

William Roberts y sus colegas del departamento de psicología de esa universidad, comprobaron que las ratas son capaces de tener constancia de cuánto tiempo ha pasado desde que descubrieron un pedazo de queso, pero no forman recuerdos concretos de cuándo ocurrió el hallazgo. Es decir, las ratas no pueden ubicar el suceso en un punto específico del pasado.

El equipo de investigación, dirigido por Roberts, diseñó un experimento en el que las ratas visitaron ciertas secciones de un laberinto en diferentes momentos del día. Algunas secciones contenían pelotitas de alimentos moderadamente deseables, y una sección contenía un muy deseable pedazo de queso. Se hacía regresar a las ratas al laberinto más tarde, y en algunas ocasiones se quitó el pedazo de queso, mientras que en otras se sustituyó por una de las pelotitas de alimentos moderadamente apetitosos.

Los tres grupos de ratas fueron sometidos al experimento empleando tres percepciones diferentes: cuándo, cuánto tiempo hace, o la suma de ambas.

La única percepción que las ratas lograron usar con éxito fue la de cuánto tiempo hace, en concreto desde que encontraron el alimento.

Estos resultados sugieren que el equivalente a la memoria episódica en las ratas es cualitativamente diferente a la memora episódica humana, la que involucra la retención del punto del pasado en que un evento ocurrió.

Las ratas recuerdan si ellas hicieron algo, como haber guardado alimentos unas pocas horas atrás o cinco días antes. A medida que transcurre mayor tiempo, este recuerdo se va debilitando. Las ratas pueden aprender a seguir diferentes cursos de acción valiéndose de las diferencias de intensidad entre recuerdos, desde los más nítidos (los más recientes) hasta los más borrosos (los más lejanos en el tiempo), respondiendo de manera diferente en dependencia de cuánto tiempo ha transcurrido desde que el evento en cuestión ocurrió. Sin embargo, ellas no recuerdan que el evento haya sucedido en un momento específico, preciso, del pasado.

U. Western Ontario

Una lata de Coca-Cola junto a la palabra "estupenda"; una lata de Pepsi junto a una imagen de una pareja feliz. Parece demasiado básica para ser una publicidad efectiva. Las investigaciones previas mostraron que tales yuxtaposiciones simples no afectan a las actitudes hacia las marcas. Sin embargo, un nuevo estudio examina las opiniones menos evidentes del público y detecta que en realidad podemos ser más susceptibles de lo que pensamos.

Bryan Gibson (de la Universidad Central de Michigan) mostró productos bien conocidos de cola asociados con ciertas palabras e imágenes a estudiantes de psicología. Algunos de esos productos tuvieron asociaciones positivas: un campo de flores, la palabra "estupenda", o una madre sosteniendo a un niño. Otros tuvieron asociaciones negativas: personas en una tumba, la palabra "espantosa", o un sujeto en un traje de protección para contaminación.

Luego, los participantes fueron distraídos con una tarea cognitiva no relacionada, memorizar un número de ocho dígitos, y les ofrecieron una lata de Coca-Cola o Pepsi para que se la llevaran a casa.

Al distraerse, aquellos que inicialmente fueron neutrales hacia ambas marcas tuvieron una fuerte inclinación a escoger la marca que había sido asociada a palabras o imágenes positivas en la tarea anterior. Hay que destacar que esto sucedió aún cuando los participantes no pudieran recordar qué marca había sido emparejada con señales positivas.

Aquellos que, según se comprobó en una prueba inicial, tenían una preferencia establecida hacia una marca antes del experimento, no fueron afectados por la inclusión de una tarea de distracción cuando luego hicieron su elección.

Teclear en un teclado o escribir a mano en un papel pueden ser actividades similares, pero hay una diferencia significativa en cómo el cuerpo se mueve, según una nueva investigación sobre desarrollo motor.

Los investigadores quisieron conocer si los movimientos que tienen un comienzo y fin definidos, como los realizados al teclear, se controlan de forma idéntica a los movimientos continuos, como los realizados al escribir a mano con rapidez y por tanto en trazos con la mayor continuidad posible enlazando letras, que no tienen un comienzo y un fin bien definidos. ¿O están los movimientos continuos compuestos por una serie de movimientos separados más simples que están conectados entre sí? En ambos casos, la respuesta es no.

El estudio ha sido efectuado por Viktor Jirsa y Raoul Huys, ambos del Centro Nacional para la Investigación Científica, en Francia (CNRS, por sus siglas en francés) y de la Universidad del Mediterráneo en Marsella, Francia, y por Howard N. Zelaznik, Breanna Studenka y Nicole Rheaume, de la Universidad Purdue.

Los resultados de este estudio tienen inmensas implicaciones potenciales para la terapia física y la robótica antropomorfa.

Por ejemplo, en un determinado marco de terapia física, se puede comenzar por hacer un entrenamiento separado de cada una de varias habilidades, tales como mover o flexionar una articulación, y después se solicita al paciente que las realice juntas y de forma continua, como caminando. Los robots antropomorfos, que se parecen a las personas y caminan erguidos, a menudo controlan sus movimientos como una serie de acciones separadas.

Antes de este trabajo, los fundamentos para explicar la relación de estos conjuntos de movimientos se basaban en inferencias a partir de datos sobre movimientos específicos. En la nueva investigación, los científicos demostraron computacional y matemáticamente que el modelo de movimientos separados no puede ser transformado en un modelo continuo y viceversa. Los modelos de movimientos separados no pueden producir movimientos repetitivos rápidos, lo que pone de manifiesto que hay una diferencia en cómo el cerebro controla las pequeñas acciones del cuerpo.

Las similitudes entre las redes alimentarias de hace unos 500 millones de años y las recientes apuntan hacia principios profundos que sirven de base a la estructura de las relaciones ecológicas, tal y como se demuestra en un estudio llevado a cabo por investigadores del Instituto de Santa Fe y otras instituciones. Se trata del primer estudio dedicado a reconstruir en detalle las redes alimentarias de los ecosistemas antiguos.

Según los investigadores, la ecología de las comunidades del Cámbrico estaba llena de especies que no se parecen en nada a las actuales, pero era significativamente parecida a la moderna. Los resultados del estudio sugieren que las redes de relaciones alimentarias entre las especies marinas que vivían cientos de millones de años atrás son notablemente similares a las de hoy.

Las redes alimentarias representan las interacciones alimentarias entre las especies dentro de un hábitat concreto. Son como las cadenas alimentarias, sólo que más complejas y más realistas. El descubrimiento de regularidades fuertes y perdurables en la forma de organización de tales redes, ayudará a comprender mejor la historia y la evolución de la vida, y, además, podría brindarnos elementos de juicio para predecir cómo los ecosistemas actuales responderán ante las extinciones e invasiones biológicas, cada vez más frecuentes por culpa del Calentamiento Global.

Un grupo multidisciplinario de científicos dirigido por la ecóloga Jennifer Dunne del Instituto de Santa Fe en la ciudad del mismo nombre, del estado de Nuevo México, y del laboratorio PEaCE (Pacific Ecoinformatics and Computational Ecology Lab) en Berkeley, California, estudiaron las redes alimentarias de criaturas marinas preservadas en rocas del Cámbrico, época en la que hubo una súbita y enorme diversificación de organismos multicelulares, incluyendo los primeros precursores de las especies actuales así como muchos animales extraños que desde el punto de vista evolutivo, resultaron ser un callejón sin salida.

El coautor del estudio, Richard Williams, del Microsoft Research Lab en Cambridge, Reino Unido, desarrolló el innovador software Network3D que se utilizó para los análisis y la visualización de las redes alimentarias.

Algunas de las similitudes descubiertas entre las redes alimentarias del Cámbrico y las modernas, son, por ejemplo, la cantidad de especies omnívoras, la de las caníbales, y la distribución de la cantidad de tipos de presas que tiene cada especie.

Información adicional en:

PLoS