Encontran auga líquida nunha lúa de Júpiter

Na codia de Europa, unha das lúas de Júpiter, existe auga en estado líquido cun volume similar ao dos Grandes Lagos de Norteamérica, segundo descubriu un equipo de investigadores da Universidade de Texas en Austin (Estados Unidos). O achado foi publicado en Nature e supoñería un paso "significativo" para a busca de vida fóra da Terra, segundo os expertos.

A auga encóntrase encerrada dentro da codia xeada do satélite e segundo a autora principal, Britney Schmidt, podería representar un hábitat potencial para a vida e poderían existir moitos máis lagos nas rexións pouco profundas da codia de Europa. Ademais, o recén descuberto lago está cuberto por plataformas de xeo flotante que parecen estar a colapsar entre si, proporcionando un mecanismo para a transferencia de nutrientes e enerxía entre a superficie e a auga baixo o xeo. Isto podería facer de Europa e o seu océano "lugares habitables", conclúen os investigadores.

Os científicos centráronse en imaxes tomadas pola nave espacial Galileo de dúas áreas circulares na superficie de Europa, chamadas "caos". Baseándose no que conoemos a partir de procesos similares que teñen lugar na Terra, nas plataformas de xeo e baixo os glaciares sobre volcáns, os investigadores desenvolveron un modelo de catro pasos para analizar as características do terreo en Europa. Tras a análise, realizáronse varias observacións contraditorias: algunhas parecían indicar que a capa de xeo é grosa e outras que é delgada.

Debido a que os lagos se encontran a varios quilómetros baixo a superficie, a única confirmación real da súa presenza chegará tras a misión dunha futura nave espacial deseñada para explorar esta capa de xeo. A devandita misión foi cualificada como a segunda en prioridade, segundo o último informe 'Planetary Science Decadal Survey', e actualmente está a ser estudada pola NASA.

Crean o material sólido máis lixeiro do mundo

Un equipo de investigadores da Universidade de California, os Laboratorios HRL e o Instituto de Tecnoloxía de California desenvolveu o material máis lixeiro do mundo, aproximadamente 100 veces máis lixeiro que o poliestireno extruido (comercializado baixo a marca Styrofoam). O novo material contén un 99,99% de aire e só un 0,01% de elementos sólidos. A parte sólida, fabricada a escala nanométrica, está formada por unha rede de tubos ocos cun espesor mil veces inferior a un cabelo.

A pesar de tratarse dun metal, recupérase completamente tras a compresión e ten unha extraordinaria capacidade de absorber enerxía. "Na actualidade os materiais resultan moito máis fortes se os creamos nas dimensións da nanoescala", explica Lorenzo Valdevit.

Os científicos sustituen con éxito o cerebelo dunha rata por un chip

Un equipo de investigadores da Universidade de Tel Aviv (TAU), en Israel, logrou restaurar nunha rata unha función cerebral previamente inhabilitada, mediante o implante dun cerebelo artificial.

Este avance abre unha nova vía á posibilidade de desenvolver implantes cerebrais que substitúan áreas do cerebro humano danadas por infartos cerebrais ou outras condicións. Estes implantes poderían axudar mesmo a recuperar procesos de aprendizaxe perdidos por efecto do envellecemento.

Comunicación en dúas direccións

Segundo publica a revista Newscientist, os implantes de cóclea ou as extremidades artificiais probaron xa que é posible conectar dispositivos electrónicos ao cerebro. Non obstante, ata agora, estes dispositivos permitiron só a comunicación nunha dirección, dende o dispositivo ata o cerebro ou viceversa.

O que conseguiron o investigador da Universidade de Tel Aviv, Matti Mintz, e os seus colaboradores foi crear un cerebelo sintético que pode recibir sinais sensoriais do madeiro cerebral, unha rexión que actúa como medio de transmisión da información neurolóxica procedente do resto do corpo.

Pero non só iso: este cerebelo artificial é capaz de interpretar os devanditos sinais e, despois, enviar un sinal a outra rexión diferente do mesmo madeiro cerebral, que á súa vez impulsa ás neuronas motoras para que se execute un movemento.

Segundo explicou Mintz no último encontro Strategies for Engineered Negligible Senescence, organizado pola Sens Foundation de California e celebrado en Cambridge, este logro probaría que se pode "rexistrar información procedente do cerebro, analizala de xeito similar a como fai a rede biológica, e devolvela ao cerebro de novo”.

Desenvolvemento do experimento


Unha das funcións do cerebelo natural é axudar a coordinar e a cronometrar os movementos. Isto, xunto ao feito de que o cerebelo ten unha arquitectura neuronal sinxela, convérteo nunha rexión do cerebro óptima para a súa reprodución sintética. Mintz afirma que "coñecemos a anatomía do cerebelo e algúns dos seus comportamentos case perfectamente".

Os científicos analizaron os sinais enviados a un cerebelo real e os sinais que este xeraba como resposta. Despois, usaron esta información para crear unha versión artificial do cerebelo nun chip, que foi situado no exterior do cranio da rata e conectado ao cerebro desta a través de electrodos.
Para probar o chip, en primeiro lugar anestesiouse á rata e incapacitóuselle o seu cerebelo real. Despois, intentouse ensinar ao animal un reflexo motor condicionado, un pestanexo, mediante a combinación dun ton auditivo e un refacho de aire vertido sobre os seus ollos.

O animal foi incapaz de aprender este reflexo antes de que lle fose incorporado o chip. Non obstante, unha vez que lle foi conectado o cerebelo sintético, comportouse como un animal corrente, e aprendeu a relacionar o son coa necesidade de pestanexar. Polo tanto, o circuíto artificial funcionou como un circuíto neurolóxico natural.
O seguinte paso que pretenden dar os investigadores é modelar áreas máis extensas do cerebelo, que permitan aprender secuencias de movementos, e probar un novo chip con estas características noutro animal consciente.

Segundo un dos colaboradores de Mintz, o investigador Robert Prueckl, de Guger Technologies en Graz, Austria, novos avances poderían producirse co desenvolvemento de softwares mellorados e mellores técnicas de implantación de electrodos. O obxectivo último será fabricar chips que mimetizar áreas complexas do cerebro.

Contexto da investigación

Na súa presentación no encontro da Sens Foundation, Mintz explicou que a calidade e a esperanza de vida humanas se ven condicionadas por numerosas enfermidades cerebrais. Na actualidade, a recuperación destes problemas está baseada en intervencións dirixidas á activación de procesos de auto-reparación cerebral.

Espérase que futuros avances en intervencións biolóxicas, como as intervencións xenéticas ou as terapias con células nai poidan promover a recuperación neuronal. Pero outra estratexia factible sería a de substituír microcircuítos neuronais naturais polos seus análogos sintéticos.

Décadas de interacción entre as investigacións científicas, os desenvolvementos tecnolóxicos e a demanda clínica crecente deron lugar a novas técnicas de rexistro e estimulación de diversas áreas do cerebro.

Ata a data, a estimulación do cerebro conseguiu paliar unha gama de síntomas do Parkinson ou do Trastorno obsesivo-compulsivo (TOC), e as análises en rexións cerebrais profundas permitiron detectar a orixe neuronal dos ataques epilépticos. A esperanza é que estas dúas técnicas poidan ser interconectadas por un procesador a tempo real, e utilizadas en sincronía co cerebro.

"O noso obxectivo", escribe Mintz, "era probar a factibilidade dunha metodoloxía híbrida de circuíto pechado para a rehabilitación de funcións cerebrais, mediante a substitución dun microcircuíto cerebral danado,". Os resultados obtidos demostraron que esta metodoloxía funciona.

AVANCE PREVIO


En xuño de 2010, Mintz e os seus colaboradores anunciaron a creación doutro chip, o Rehabilitation Nano Chip ou ReNaChip, capaz, de proporcionar unha estimulación precisa a rexións profundas do cerebro, o que permitiría aliviar os efectos de trastornos como a depresión ou o Parkinson. Estes trastornos requiren dunha estimulación neuronal de gran precisión.

Pero, ademais, segundo publicou a Universidade de Tel Aviv nun comunicado, o ReNaChip podería usarse nun futuro para restaurar funcións cerebrais perdidas despois dun traumatismo producido por un accidente de tráfico ou un infarto cerebral.
A metodoloxía utilizada polos investigadores neste caso consistiu en rexistrar actividade neuronal a través de electrodos implantados en áreas danadas do cerebro. A partir da análise desta actividade, desenvolvéronse algoritmos para a estimulación da actividade neuronal corrente, que foron programados dentro do microchip para a súa posterior implantación no cerebro.

Os científicos miden por primeira vez o contido dos soños

A capacidade de soñar é un aspecto fascinante da mente humana. Non obstante, o xeito en que se forman tanto as imaxes coma as emocións que experimentamos tan intensamente cando durmimos segue sendo un misterio.

Ata o momento, non fora posible medir o contido dos sonos e o seu efecto no cerebro. Agora, investigadores da Sociedade Max Planck para o Avance da Ciencia (MPG) de Alemaña, en colaboración con científicos do hospital Charité de Berlín, conseguiron por vez primeira analizar a actividade do cerebro durante sonos específicos.

Segundo publica a MPG nun comunicado, os autores da investigación foron capaces de facer estas medicións grazas á axuda de soñadores lúcidos, é dicir, de individuos que son conscientes de que están a soñar, e tamén capaces de alterar o contido dos seus sonos.

O estudo consistiu en medir a actividade neuronal destas persoas durante movementos soñados, aínda que voluntarios, e comparala coa actividade cerebral rexistrada durante a execución de movementos reais, levados a cabo en estado de vixilia.

Antecedentes e avances

Grazas a determinadas técnicas, como o de rexistro de imaxes por resonancia magnética funcional (IRMf), que permite mostrar en imaxes as rexións cerebrais que executan unha tarefa determinada, xa se visualizara e identificara con anterioridade a localización espacial precisa da actividade cerebral durante o sono.

Non obstante, ata a data, os especialistas non puideran relacionar a actividade neuronal con contidos específicos dos sonos porque, para facelo, é necesario coñecer os devanditos contidos, dos que só pode informar a persoa que soña ao espertar.

Ademais, para unha medición deste tipo sería necesaria unha coincidencia temporal entre a actividade cerebral durante o sono específico e o momento do rexistro da devandita actividade.

Para salvar estes obstáculos, o que fixeron os investigadores do Instituto Max Planck de Psiquiatría, en Múnic, en colaboración cos científicos do hospital Charité de Berlín e do Instituto Max Planck de Ciencias Cognitivas Humanas e do Cerebro en Leipzig, foi beneficiarse da capacidade dos soñadores lúcidos de soñar conscientemente.

Como se dixo, o sono lúcido caracterízase porque, nel, o soñador é consciente de estar a soñar e, mesmo, pode realizar dentro del accións voluntarias. Grazas a este tipo de sonos, os científicos e os participantes na investigación puideron colaborar, aínda que os segundos estivesen durmidos.

Características do esperimento

Aos soñadores pedíuselles, en primeiro lugar, que tomasen conciencia do seu sono mentres durmían no interior dun escáner de resonancia e que, cando alcanzasen ese estado de lucidez, o comunicasen aos investigadores mediante movementos oculares.

Ademais, os científicos pediron a estes individuos que, mentres soñaban, apertaran repetida e voluntariamente o seu puño dereito e, despois, tamén o seu puño esquerdo, durante un período de dez segundos.

Estas accións permitiron aos autores do estudo rexistrar o acceso ao denominado sono REM, unha fase na que os sonos son percibidos de xeito particularmente intensa. O rexistro foi feito coa axuda dun electroencefalograma (EEG). Os científicos puideron tamén detectar o inicio da fase lúcida do sono con esta mesma tecnoloxía.

A partir dese momento, os investigadores mediron a actividade cerebral correspondente á parte do sono no que os soñadores pechaban os seus puños. Esta actividade, aínda que onírica, provocou que se puxese en marcha unha rexión da codia senso-motora do cerebro que é responsable da execución de movementos reais durante a vixilia.

O efecto foi directamente comparable coa actividade neuronal que se produce cando unha persoa move a man estando esperta, afirman os científicos.

Visión e planificación durante o sono

A coincidencia entre os rexistros da actividade cerebral durante o sono e os rexistros durante a realización de accións concretas demostran que o contido dos sonos pode ser medido.

Pero, ademais, segundo explica un dos autores do estudo, o investigador do Instituto Max Planck de Psiquiatría, Martin Dresler, a combinación da tecnoloxía EEG con avanzadas técnicas de rexistro de imaxes da actividade cerebral e con soñadores lúcidos permitiría medir os patróns de actividade do cerebro mesmo durante percepcións visuais oníricas.

Por outra parte, os científicos, axudados por unha técnica coñecida como espectroscopia do infravermello próximo, conseguiron observar unha actividade incrementada nunha rexión do cerebro que xoga un importante papel na planificación dos movementos.

Michael Czisch, outro dos autores do estudo afirma que todos os datos obtidos suxiren que "os nosos sonos non son como o "cine", no que simplemente observamos o que sucede de xeito pasivo, senón que implican unha actividade cerebral que está vinculada co contido do que estamos soñando".

Adestramento para a lucidez

Segundo publicou SINC, no presente estudo participaron seis homes de entre 21 e 38 anos. Os rexistros cerebrais foron realizados durante tres ou catro horas na segunda metade da noite, que é cando a incidencia do sono é máis alta. Os participantes foron adestrados previamente durante varios anos ata que conseguiron ter sonos lúcidos.

A utilización do adxectivo "lúcido" para os sonos foi introducido en 1867 polo escritor, sinólogo e especialista en sonos francés Léon d'Hervey de Saint-Denys, na súa obra "Os sonos e como controlalos.

A maioría dos sonos lúcidos suceden na etapa de sono paradoxal ou fase REM, e danse espontaneamente ou por vontade, grazas á aprendizaxe. A consciencia de soñar dálle ao soñador a posibilidade de controlar deliberadamente, non só as súas accións, senón tamén o contido e desenvolvemento dos sonos. A capacidade de recoñecer e controlar os estados oníricos foi mencionada xa en textos budistas do século VII. En Occidente estudouse o fenómeno en condicións de laboratorio dende finais dos anos 70 do pasado século.

Visualizan por primeira vez a mecánica das células

Científicos da Emory University de Estados Unidos desenvolveron un método de visualización dos movementos e as forzas mecánicas da superficie das células.

Segundo publica a devandita Universidade nun comunicado este sistema, que proporcionou xa a primeira visión detallada das devanditas forzas a nivel celular e a tempo real, podería axudar nun futuro á detección e o tratamento de enfermidades relacionadas coas células, como o cancro.

Un dos autores da investigación, o profesor de química biomolecular da Emory University, Khalid Salaita, explica no devandito comunicado que grazas ao seu método agora "se pode medir algo que nunca antes se medira: a forza que as moléculas aplican a outras moléculas, a través de toda a superficie das células vivas, mentres as células se moven e realizan os seus procesos correntes". Ademais, os investigadores lograron observar estas forzas nunha película con transcurso de tempo.

Todo foi posible grazas a unha técnica de sensor fluorescente, desenvolvida polo propio Salaita en colaboración cos estudantes Daniel Stabley, Carol Jurchenko e Stephen Marshall.

Salaita explica que "as células están constantemente tirando e empurrando do seu ámbito, e mesmo poden comunicarse unhas con outras a través da súa mecánica. Unha das formas en que as células usan estas forzas evidénciase a partir das características da arquitectura do seu tecido, pero se queremos comprender realmente como funcionan as células, debemos entender a mecánica celular a un nivel molecular".

Para iso, en primeiro lugar é necesario medir a tensión aplicada na superficie celular a receptores celulares específicos, engade o científico. Os receptores celulares son proteínas ou glicoproteínas presentes, entre outros cantos celulares, na membrana plasmática que engloba as células.

Estas proteínas fan posible a interacción de determinadas substancias cos mecanismos do metabolismo celular. Por exemplo, aos receptores únense substancias químicas chamadas moléculas señalizadoras, como as hormonas ou os neurotransmisores, para desencadear unha serie de reaccións no interior das células.

Primeira evidencia directa das forzas celulares

Salaita e o seu equipo aplicaron a súa técnica a un receptor específico: o receptor do factor de crecemento epidérmico ou EFGR. Este receptor está implicado na síntese de ADN e a proliferación celular, e constitúe unha das vías de sinalización celular máis estudadas.

 Os investigadores cartografaron concretamente a tensión mecánica exercida polo EGFR durante os estadios iniciais da endocitose, un proceso que consiste na introdución por parte da célula de moléculas grandes ou partículas nunha vesícula, que remata por desprenderse da membrana para incorporarse ao citoplasma.

Os investigadores cartografaron concretamente a tensión mecánica exercida polo EGFR durante os estadios iniciais da endocitose, un proceso que consiste na introdución por parte da célula de moléculas grandes ou partículas nunha vesícula, que remata por desprenderse da membrana para incorporarse ao citoplasma.

O momento da endocitose rexistrado foi aquel no que o receptor celular capta ligandos ou sinais extracelulares que se unen aos receptores celulares, posibilitando a comunicación celular.

Os resultados obtidos deste rexistro demostraron que as células non absorben pasivamente estes ligandos, senón que tiran fisicamente deles cara ao seu interior. Este achado supón a primeira evidencia directa da aplicación de forza mecánica celular ao inicio da endocitose

Características da técnica                

A cartografía das forzas mecánicas celulares resulta importante porque podería axudar a diagnosticar e a tratar enfermidades relacionadas cos mecanismos celulares.

Por exemplo, sábese que as células canceríxenas non se moven igual que as células normais, pero aínda non está claro se esta diferenza é causa ou efecto da enfermidade.

Salaita explica que se sabe "que se o EGFR está hiperactivo, se pode producir o cancro, e que unha das vías de activación do EGFR é a través da captación de ligandos". Polo tanto, se se puidese comprender ben como as forzas mecánicas dos EGFRs xogan un papel no desenvolvemento desta enfermidade, sería posible deseñar medicamentos destinados a modificar este proceso mecánico e, en consecuencia, a detela".

Nos últimos anos, desenvolvéronse varios métodos para o estudo dos mecanismos das forzas celulares, pero estes presentaron importantes limitacións. No caso dun deles, o da enxeñaría xenética, é necesario agretar e modificar as proteínas celulares, o que leva consigo cambios no comportamento das células e, como consecuencia, resultados de investigación nesgados.

Pola contra, a técnica desenvolvida polos científicos da Universidade de Emory é non-invasora e non modifica as células. Ademais, para a súa aplicación só se necesita un microscopio de fluorescencia estándar, en cuxos dous extremos se sitúa un polímero flexible quimicamente modificado.

Un dos extremos do polímero leva un sensor de fluorescencia activo que se une a un receptor da superficie celular. O outro extremo está ancorado quimicamente á platina do microscopio.

Cando se produce unha forza mecánica na célula, o polímero expándese e o sinal fluorescente do seu sensor actívase, aumentando o seu brillo. A medición da cantidade de luz fluorescente emitida permite coñecer a cantidade de forza mecánica exercida a nivel celular.

Grandes posibilidades

Esta nova técnica fará posible a medición das forzas mecánicas de calquera proteína ou molécula individual na superficie celular, cunha resolución espacial e temporal maior da alcanzada ata agora, sinala Salaita.

Con ela, poderían desentrañarse por iso moitos dos misterios que formulan as células á bioloxía e á química: podería saberse como avanzan as células canceríxenas cando un tumor se expande, como están implicadas estas forzas na división celular e na resposta inmune ou poderían coñecerse os mecanismos que permiten a grupos de células cardíacas latexar ao unísono.

Segundo Salaita: "o noso método podería ser aplicado a case calquera receptor (celular), polo que abre unha vía para o estudo das interaccións mecánicas e químicas de miles de receptores asociados ás membranas celulares das superficies de practicamente calquera tipo de célula. Esperamos que a medición das forzas celulares chegue a formar parte do repertorio estándar de técnicas bioquímicas utilizado polos científicos para estudar os sistemas vivos".

(Polímero expandindose ao entrar en contacto coas forzas celulares. Debuxo: Daniel Stabley. Fonte: Universidad de Emory.)