🧠Cerebro
Hola, buenos días!. Esta semana se la dedicamos al cerebro. Cuidenlo en la semana, es producto de 500.000 años de evolución. Y plantas en el espacio, porque los astronautas también comen ensalada.
El mentalis-IA
Leer mentes ya no está reservado solamente para personas que llevan galera y bastón, ni se logra a través de esferas de cristal. La neurociencia lo está buscando por intermedio de la inteligencia artificial. Y no es solo para saber lo que la gente realmente piensa de tu nuevo corte de pelo.
La tecnología podría ayudar a las personas incapaces de comunicarse de forma oral, gestual o a través de la escritura. Esto incluye pacientes en un estado muy limitado de consciencia, como el estado vegetativo. Las tecnologías actuales para ayudarlos involucran cirugías riesgosas para implantar chips en el cerebro.
Un equipo de META entrenó a un algoritmo de inteligencia artificial que logró identificar lo que 169 voluntarios estaban escuchando a partir de su actividad cerebral. Si, la empresa detrás de Facebook e Instagram, cómo si necesitaran más información de nosotros.
El neurocientífico francés Jean-Rémi King y sus colegas entrenaron al algoritmo para detectar palabras y oraciones en 56000 horas de grabaciones de voz en 53 idiomas. Luego aplicaron esta herramienta—llamada modelo de lenguaje—en bases de datos con la actividad neuronal de los voluntarios.
Los voluntarios escuchaban historias, como Alicia en el país de las maravillas, mientras se escaneaba su cerebro de dos formas: magneto encefalografía (MEG) y electroencefalografía. El contenido de estas historias se comunicó al mentalista artificial que, a partir de solamente 3 segundos de información, confeccionaba una lista de predicciones sobre qué estaban escuchando en ese momento. Para la información de MEG logró incluir la opción correcta en sus 10 opciones más probables un 73% de las veces—lo que es muy alto. Sin embargo, en la información por electroencefalografía no llegó al 30%.
¿Entonces Mark Zuckerberg ya puede dominar el mundo? No exactamente. Uno de los problemas es que los equipos de MEG son grandes, aparatosos y muy caros. Para que la tecnología llegue a los pacientes se necesitan innovaciones tecnológicas importantes.
Otro aspecto es que, en esta decodificación, el algoritmo conocía cuales eran las opciones—miles si, pero finitas. Cómo dice Jonathan Brennan, lingüista de la Universidad de Michigan, “con el lenguaje, esto no es suficiente si queremos llevarlo a un uso práctico, porque el lenguaje es infinito”.
Además, lograron identificar con bastante éxito lo que estaban escuchando de forma pasiva, pero esto no es directamente relevante a los potenciales pacientes. Para ser una herramienta de comunicación debe detectar lo que quieren decir. “Hasta ahora el estudio es sobre percepción del habla, no producción” según Brennan. King está de acuerdo: “aún estamos muy lejos”.
Huerta extraterrestre
Las plantas para crecer necesitan agua, dióxido de carbono y luz, ¿no? En la fotosíntesis combinan los dos primeros usando la energía de la luz para generar carbohidratos; que luego son consumidos por la planta para alimentar sus procesos biológicos. Pero puede que las plantas puedan desarrollarse en completa oscuridad.
En general solamente consumen el alimento que ellas mismas generan. Pero hay excepciones. Algunos organismos, como las algas, consumen acetato—el químico responsable del olor fuerte del vinagre—cuando no hay luz. Cuando Feng Jiao presentó un método más eficiente para producir acetato, despertó el interés de varios científicos que trabajan con plantas.
Conformaron un equipo para probar si podían engañarlas a consumirlo. Se lo dieron a algas viviendo en completa oscuridad, de este modo, dado que la fotosíntesis era imposible, de haber crecimiento debía ser enteramente gracias al acetato. Y si que lo hubo: las algas crecieron cuatro veces más que cuando tienen luz.
Luego probaron con lechugas. Alimentaron las semillas con una mezcla de acetato y azúcar. Las semillas se mantuvieron con vida, pero no crecieron. Para entender el proceso, los científicos colocaron átomos de carbono en el alimento, que funcionan como rastreadores químicos. Estos terminaron en las células de la planta, lo que “muestra que la lechuga estaba tomando el acetato” según Marcus Harland-Dunaway de la Universidad de Riverside.
Los resultados sugieren que las plantas pueden alimentarse a base de acetato, pero se resisten. El equipo cree que con algunas modificaciones se podría promover la absorción y usarlo para sustituir a la fotosíntesis.
¿No es mejor simplemente poner las plantas al sol? Es cierto, este trabajo no es tan relevante para cultivar en la Tierra, donde en general hay luz suficiente, aunque puede ayudar a mejorar la eficiencia agrícola. Pero es clave si queremos viajar al espacio—donde la luz no está garantizada.
Uno de los atractivos del método de Jiao es su similitud con la la fotosíntesis: toma CO2 y lo convierte en alimento, solamente que sustituye la energía solar por eléctrica. Él visualiza misiones espaciales o la colonización de Marte como campos de aplicación: “Incluso en el espacio, hay acceso a la electricidad. Quizá tenés un pequeño reactor nuclear”.
El proceso no solo toma dióxido de carbón, sino que produce oxígeno. Así, puede suplir el rol de “pulmón” que tienen usualmente las plantas. Esto es importante, porque con cada suspiro los astronautas consumen oxígeno y liberan CO2, que es tóxico. Encerrados en la pequeña cápsula, puede llegar rápidamente a niveles peligrosos. La huerta espacial podría no solo limpiar el aire, sino proveer alimentos, lo que permitiría mejorar la nutrición de los tripulantes y aumentar el rango de las misiones.
Gioia Massa trabaja para el programa de producción de cultivos en el espacio de la NASA. Ella cree que, aunque este método está aún verde, es muy prometedor. El acetato tiene un “muy buen potencial para crecer plantas en el espacio”. Ella espera que en las primeras misiones a Marte—que la NASA proyecta sean en los próximos 20 años—toda la comida se lleve desde la tierra. Pero “en el futuro vamos a terminar con un enfoque mixto”.
Big Brains
Hace algunos cientos de miles de años nuestros antepasados eran un primate más. ¿Cómo se desarrollaron nuestros cerebros para pasar de rudimentarias herramientas de piedra a la fibra de carbono, de cuevas a rascacielos? ¿Cómo superamos a nuestro primo genético—el neandertal—para ganar la carrera evolutiva?
Hace décadas el biólogo alemán Wieland Huttner del Instituto Max Planck se desvela con estas preguntas. En 2016 su equipo encontró que el gen ARHGAP11B, compartido por los humanos modernos y los neandertales, generaba mayor producción de neuronas que en los demás primates, que no lo tienen. Pero, aunque los cerebros de ambos tienen tamaños similares, las formas son diferentes y nosotros desarrollamos herramientas que ellos no pudieron. Entonces, el equipo se propuso encontrar las diferencias entre ambos, especialmente en el neocórtex—la zoma más grande y joven del cerebro qué, justo detrás de la frente, lleva a cabo la mayor parte de los procesos cognitivos.
Se concentraron en TKTL1, un gen que en los humanos modernos tiene una única mutación en un aminoácido—un eslabón en la cadena genética—que lo diferencia de la versión de otros mamíferos, incluido el neandertal. Introdujeron ambas versiones en ratones y encontraron que los cerebros con la versión humana desarrollaban más neuronal corticales.
También comprobaron que nuestra versión potencia los pliegues del cerebro. Este elemento es fundamental porque es una geometría que aumenta la superficie, lo que nos permite tener más neuronas en el mismo volumen.
Debido a que TKTL1 promueve una enzima que ayuda a producir ácidos grasos, fundamentales en la división celular, creen que el gen resulta en una mayor cantidad de neuronas.
El tamaño no importa: El estudio muestra una de las diferencias entre nuestros cerebros y los del neandertal, pero no se puede usar para definir los debates acerca de sus capacidades cognitivas. Christoph Zollikofer, paleontólogo en la Universidad de Zurich, dice que un cerebro más grande y una mayor cantidad de neuronas no necesariamente se traduce en mayor inteligencia. “Lo que más importa son las conexiones entre las neuronas”. Huttner está de acuerdo, pero destaca que “tener más neuronas probablemente no es malo”.
Datos copados
🧑🏽⚕️🪨Cirujanos en la edad de piedra: Un niño en la isla de Borneo, parte de Indonesia, fue el primer paciente quirúrgico, hace 31.000 años. Los proto-cirujanos tenían un conocimiento detallado de la anatomía humana y pericia técnica: lograron evitar pérdida de sangre fatal o infecciones. Analizando el hueso en la pierna baja, donde fue la amputación, los investigadores encontraron que el niño vivió entre 6 y 9 años más, hasta los 20 años. Creen que, frente a la amenaza de rápidas infecciones en la selva, los habitantes de la isla desarrollaron tratamientos antisépticos a partir de plantas locales.
☢️Fusión record: La fusión nuclear—la fusión átomos para dar un nuevo elemento y liberar una gran cantidad de energía, como sucede en las estrellas—es una de las claves para un futuro sostenible. En el proceso se forma plasma supercaliente. Es vital evitar que tome contacto con las paredes del recipiente, porque se enfría y genera enormes daños en la estructura. Para contenerlo utilizan campos magnéticos. Un nuevo experimento en la Universidad Nacional de Seúl alcanzo 100 millones de grados Celsius durante 30 segundos en su reactor, una combinación récord. El tiempo solo se vio limitado por problemas de hardware, por lo que esperan alargar la duración en el futuro. Aún así, el consenso es que faltan varías décadas para poder tener un reactor de fusión nuclear funcional.
🤖💣Dron des-minador: 7073 personas murieron o fueron heridas de gravedad por minas explosivas en 54 países durante 2020. Los ejércitos las instalan para evitar que el enemigo se mueva por algunos lugares. ¿El problema? Las minas no se desactivan una vez que acaba el conflicto (además de la catástrofe de la guerra en sí). En algunos casos sobreviven incluso a los países que las colocaron: en Afganistán sigue habiendo minas colocadas en la invasión soviética. Muchas ONG buscan métodos para removerlas. Una de ellas está desarrollando un dron equipado con una cámara con reconocimiento de imágenes para identificar los explosivos. Recientemente lo probaron en un predio de la Universidad de Oklahoma y esperan que pronto pueda usarse de forma generalizada. Pueden verlo en acción acá.
Gracias por leerme, buena semana para tod@s.