Archives febrero 2018

El programa de computadora puede traducir un dibujo en 2D de forma libre en una estructura de ADN

Los investigadores del MIT y la Universidad Estatal de Arizona han diseñado un programa de computadora que permite a los usuarios traducir cualquier dibujo de forma libre en una estructura bidimensional a nanoescala hecha de ADN.

Hasta ahora, el diseño de tales estructuras ha requerido experiencia técnica que pone el proceso fuera del alcance de la mayoría de las personas. Usando el nuevo programa, cualquiera puede crear una nanoestructura de ADN de cualquier forma, para aplicaciones en biología celular, fotónica, detección cuántica y computación, entre muchos otros.

“Lo que este trabajo hace es permitir que cualquiera pueda dibujar literalmente cualquier forma 2-D y convertirlo en origami de ADN automáticamente”, dice Mark Bathe, profesor asociado de ingeniería biológica en el MIT y autor principal del estudio.

Los investigadores publicaron sus hallazgos en la edición del 4 de enero de Avances científicos, y el programa, llamado PERDIX, está disponible en línea. Los autores principales del artículo son Hyungmin Jun, postdoctoral del MIT, y Fei Zhang, profesora asistente de investigación en la Universidad Estatal de Arizona. Otros autores son el investigador asociado del MIT, Tyson Shepherd, el reciente receptor de doctorado del MIT, Sakul Ratanalert, el científico investigador asistente de la ASU, Xiaodong Qi, y el profesor de la ASU, Hao Yan.

Diseño automatizado

El origami del ADN, la ciencia de plegar el ADN en estructuras diminutas, se originó a principios de la década de 1980, cuando Ned Seeman, de la Universidad de Nueva York, propuso aprovechar las capacidades de apareamiento de bases del ADN para crear arreglos moleculares arbitrarios. En 2006, Paul Rothemund de Caltech creó las primeras estructuras de ADN bidimensionales con andamios, tejiendo una larga hebra única de ADN (el andamio) a través de la forma tal que las cadenas de ADN conocidas como “grapas” se hibridarán para ayudar a la La estructura mantiene su forma.

Otros utilizaron más tarde un enfoque similar para crear complejas estructuras tridimensionales de ADN. Sin embargo, todos estos esfuerzos requerían un diseño manual complicado para encaminar el andamio a través de toda la estructura y generar las secuencias de las hebras cortadas. En 2016, Bathe y sus colegas desarrollaron una manera de automatizar el proceso de generación de una estructura de ADN poliédrica en 3D y, en este nuevo estudio, se propusieron automatizar el diseño de estructuras de ADN en 2D de forma arbitraria.

Para lograrlo, desarrollaron un nuevo enfoque matemático para el proceso de enrutar el andamio de una sola hebra a través de toda la estructura para formar la forma correcta. El programa de computadora resultante puede tomar cualquier dibujo de forma libre y traducirlo en la secuencia de ADN para crear esa forma y en las secuencias para las hebras de la grapa.

La forma se puede esbozar en cualquier programa de dibujo por computadora y luego convertirla en un archivo de diseño asistido por computadora (CAD), que se alimenta al programa de diseño de ADN. “Una vez que tienes ese archivo, todo es automático, muy parecido a la impresión, pero aquí la tinta es ADN”, dice Bathe.

Una vez que se generan las secuencias, el usuario puede ordenar que fabricen fácilmente la forma especificada. En este artículo, los investigadores crearon formas en las que todos los bordes constan de dos dúplex de ADN, pero también tienen un programa de trabajo que puede utilizar seis dúplex por borde, que son más rígidos. La herramienta de software correspondiente para los poliedros tridimensionales, llamada TALOS, está disponible en línea y se publicará próximamente en la revista ACS Nano. Las formas, que varían de 10 a 100 nanómetros de tamaño, pueden permanecer estables durante semanas o meses, suspendidas en una solución tampón.

“El hecho de que podamos diseñar y fabricar estos de una manera muy sencilla ayuda a resolver un importante cuello de botella en nuestro campo”, dice Bathe. “Ahora el campo puede hacer la transición hacia grupos mucho más amplios de personas en la industria y el mundo académico, pudiendo funcionalizar las estructuras de ADN y desplegarlas para diversas aplicaciones”.

Patrones a nanoescala

Debido a que los investigadores tienen un control tan preciso sobre la estructura de las partículas de ADN sintético, pueden unir una variedad de otras moléculas en ubicaciones específicas. Esto podría ser útil para templar antígenos en patrones a nanoescala para arrojar luz sobre cómo las células inmunitarias reconocen y se activan mediante disposiciones específicas de antígenos que se encuentran en virus y bacterias.

“La forma en que las células inmunes reconocen los patrones a nanoescala de los antígenos es un área de la inmunología que se conoce muy poco”, dice Bathe. “Agregar antígenos a las superficies de ADN estructuradas para mostrarlas en patrones organizados es una forma poderosa de probar esa biología”.

Otra aplicación clave es diseñar circuitos de captación de luz que imiten los complejos fotosintéticos que se encuentran en las plantas. Para lograrlo, los investigadores están uniendo tintes sensibles a la luz conocidos como cromóforos a los andamios de ADN. Además de la recolección de luz, dichos circuitos también podrían utilizarse para realizar la detección cuántica y los cálculos rudimentarios. Si tiene éxito, estos serían los primeros circuitos de computación cuántica que pueden operar a temperatura ambiente, dice Bathe.


InSight de la NASA coloca el primer instrumento en Marte

El aterrizador InSight de la NASA ha desplegado su primer instrumento en la superficie de Marte, completando un hito importante de la misión. Las nuevas imágenes del módulo de aterrizaje muestran el sismómetro en el suelo, su cubierta de color cobre débilmente iluminada en el atardecer marciano. Parece que todo está en calma y todo está brillante para InSight, llegando a fin de año.

“El calendario de actividades de InSight en Marte ha ido mejor de lo que esperábamos”, dijo el Gerente del Proyecto InSight, Tom Hoffman, quien trabaja en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. “Poner el sismómetro de manera segura en el suelo es un increíble regalo de Navidad”.

El equipo de InSight ha estado trabajando cuidadosamente para desplegar sus dos instrumentos científicos dedicados en suelo marciano desde su aterrizaje en Marte el 26 de noviembre. Mientras tanto, el Experimento de Estructura de Rotación e Interior (RISE), que no tiene su propio instrumento separado, ya ha comenzado utilizando la conexión de radio de InSight con la Tierra para recopilar datos preliminares sobre el núcleo del planeta. No ha transcurrido el tiempo suficiente para que los científicos deduzcan lo que quieren saber; los científicos estiman que podrían tener algunos resultados comenzando en aproximadamente un año.

Para desplegar el sismómetro (también conocido como el Experimento Sísmico para Estructura Interior, o SEIS) y la sonda de calor (también conocida como Sonda de Propiedades de Flujo de Calor y Propiedades Físicas, o HP)3), los ingenieros primero tuvieron que verificar que el brazo robótico que recoge y coloca los instrumentos de InSight en la superficie marciana funcionaba correctamente. Los ingenieros probaron los comandos para el módulo de aterrizaje, asegurándose de que un modelo en el banco de pruebas en JPL desplegara los instrumentos exactamente como se esperaba. Los científicos también tuvieron que analizar imágenes del terreno marciano alrededor del módulo para descubrir los mejores lugares para desplegar los instrumentos.

El martes 18 de diciembre, los ingenieros de InSight enviaron los comandos a la nave espacial. El miércoles 19 de diciembre, el sismómetro se colocó suavemente en el suelo justo enfrente del módulo de aterrizaje, tan lejos como el brazo puede alcanzar (5.367 pies o 1.636 metros de distancia).

“El despliegue de un sismómetro es tan importante como aterrizar InSight en Marte”, dijo el investigador principal de InSight, Bruce Banerdt, también con base en JPL. “El sismómetro es el instrumento de mayor prioridad en InSight: lo necesitamos para completar aproximadamente tres cuartas partes de nuestros objetivos científicos”.

El sismómetro permite a los científicos observar el interior de Marte estudiando el movimiento del suelo, también conocido como marsquakes. Cada marsquake actúa como una especie de flash que ilumina la estructura del interior del planeta. Al analizar cómo las ondas sísmicas pasan a través de las capas del planeta, los científicos pueden deducir la profundidad y la composición de estas capas.

“Tener el sismómetro en el suelo es como tener un teléfono en la oreja”, dijo Philippe Lognonné, investigador principal del SEIS del Instituto de Física del Mundo de París (IPGP) y de la Universidad de París Diderot. “Estamos encantados de estar ahora en la mejor posición para escuchar todas las ondas sísmicas desde la superficie de Marte y desde su interior profundo”.

En los próximos días, el equipo de InSight trabajará en la nivelación del sismómetro, que está sentado en un terreno inclinado de 2 a 3 grados. Los primeros datos científicos del sismómetro deberían comenzar a fluir de regreso a la Tierra después de que el sismómetro esté en la posición correcta.

Pero los ingenieros y científicos de JPL, la agencia espacial nacional francesa Centre National d’Études Spatiales (CNES) y otras instituciones afiliadas al equipo de SEIS necesitarán varias semanas adicionales para asegurarse de que los datos devueltos sean lo más claros posible. Por un lado, comprobarán y posiblemente ajustarán la larga y atada cuerda del sismómetro para minimizar el ruido que podría viajar hacia el sismómetro. Luego, a principios de enero, los ingenieros esperan ordenar al brazo robótico que coloque el escudo térmico y contra el viento sobre el sismómetro para estabilizar el entorno alrededor de los sensores.

Suponiendo que no haya problemas inesperados, el equipo de InSight planea implementar la sonda de calor en la superficie marciana a fines de enero. HP3 estará en el lado este del espacio de trabajo del módulo de aterrizaje, aproximadamente a la misma distancia del módulo de aterrizaje que el sismómetro.

Por ahora, sin embargo, el equipo se está enfocando en recuperar esos primeros fragmentos de datos sísmicos (sin embargo ruidosos) de la superficie marciana.

“Esperamos hacer estallar un poco de champán cuando comencemos a obtener datos del sismómetro de InSight en el suelo”, agregó Banerdt. “Tengo una botella lista para la ocasión”.

JPL administra InSight para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. InSight es parte del Programa Discovery de la NASA, que es administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. Lockheed Martin Space en Denver construyó la nave espacial InSight, incluida la plataforma de crucero y el módulo de aterrizaje, y apoya las operaciones de la nave espacial para la misión.

Varios socios europeos, incluidos el CNES y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), apoyan la misión InSight. CNES proporcionó SEIS a la NASA, con el investigador principal en IPGP. Las contribuciones significativas para SEIS provinieron de IPGP, el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Alemania, el Instituto Suizo de Tecnología en Suiza, el Imperial College y la Universidad de Oxford en el Reino Unido, y el JPL. DLR proporcionó el paquete de propiedades físicas y de flujo de calor (HP3), con importantes contribuciones del Centro de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias de Polonia y Astronika en Polonia. El Centro de Astrobiología de España suministró los sensores de viento.

Para más información sobre InSight, visite:

https://mars.nasa.gov/insight


El estudio de la trampa de la cámara revela las vidas ocultas de los carnívoros de las islas

Los investigadores colocaron 160 cámaras en 19 de las 22 islas Apostle en el norte de Wisconsin para ver qué carnívoros vivían allí. Después de tomar más de 200,000 fotos durante un período de tres años, el equipo descubrió que varios depredadores de mamíferos viven en varias islas en este remoto archipiélago en el Lago Superior.

Reportado en la revista. Ecología comunitaria, el estudio revela una próspera comunidad de carnívoros, a algunos les va mejor que a otros en islas que difieren en tamaño y proximidad con el continente.

Los investigadores colocaron cámaras activadas por movimiento en cada una de las islas estudiadas, a una densidad de una cámara por kilómetro cuadrado. Con el tiempo, la cámara atrapó a 10 de los 12 carnívoros terrestres de Wisconsin, incluidos martas estadounidenses, osos negros, gatos monteses, coyotes, pescadores, zorros grises, lobos grises, mapaches, zorros rojos y comadrejas. Las cámaras también capturaron imágenes de carnívoros semiacuáticos de visón y nutrias de río, así como de rapaces, pequeños roedores, ardillas, aves cantoras y aves acuáticas.

“Este es uno de los primeros estudios en centrarse en la comunidad carnívora en un sistema de islas”, dijo el ecólogo de la vida silvestre Max Allen del Estudio de Historia Natural de Illinois, quien dirigió la nueva investigación con Morgan Farmer y Tim Van Deelen en la Universidad de Wisconsin, y Erik Olson de Northland College. “El área es remota y de difícil acceso, con aguas turbulentas en verano y condiciones variables de hielo en invierno, por lo que la comunidad carnívora nunca se había estudiado”.

El INHS es una división del Prairie Research Institute de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

La investigación ofrece nuevos conocimientos sobre un fenómeno conocido como biogeografía de islas, que describe la distribución y diversidad de las especies en territorios con distintos límites que pueden actuar como obstáculos para la migración hacia adentro y hacia afuera.

“La mayoría de las investigaciones sobre biogeografía de islas se han realizado en sistemas marinos tropicales que tienen niveles de biodiversidad innatamente altos y pocos carnívoros”, dijo Allen. El nuevo estudio es único en el sentido de que examina a los carnívoros en un sistema de islas remotas en un lugar templado, dijo.

“Nos sorprendió encontrar una comunidad carnívora intacta, que incluye lobos grises y martas estadounidenses, en estas islas”, dijo Allen. “Encontramos más especies de carnívoros en islas que eran más grandes y / o más cercanas al continente”.

Se encontraron osos negros en 13 de las islas examinadas. Parecían preferir islas más grandes que estaban más cerca de otras islas. Sin embargo, los lobos grises se vieron solo en una de las 19 islas estudiadas. Estas diferencias pueden tener que ver con las dietas y hábitos de los animales. Los osos tienden a ser solitarios y comen una variedad de alimentos, mientras que los lobos son sociales, con dietas más especializadas. Estos últimos tienden a aprovecharse de los ungulados como los ciervos.

Los investigadores se sorprendieron al descubrir que algunos carnívoros más pequeños, como las comadrejas y las martas americanas, parecían preferir la vida en islas más alejadas del continente.

Los carnívoros pueden nadar de isla en isla o usar puentes de hielo que se forman en invierno entre las islas. Dijo Allen que la disminución documentada en la duración del hielo lacustre como resultado del cambio climático puede dificultar el movimiento de los carnívoros entre las islas y desde y hacia el continente.

“El estudio ofrece un primer vistazo de los principales depredadores que se ganan la vida en las Islas Apóstol”, dijo Allen. “Es bastante emocionante ser el primero en documentar especies en un área, especialmente en un terreno salvaje y remoto en el Servicio de Parques Nacionales”.

 


Programa de Ciencias de la Educación

Con el advenimiento de la computadora personal en nuestra sociedad, en los negocios y en nuestra vida cotidiana, no es sin cierta ironía que la institución de más lenta adaptación haya sido la escuela y la educación.

Los estudiantes todavía leen libros obsoletos, son oyentes pobres debido a la falta de estimulación y fallan en la falta de motivación.

En una era de mensajes de texto, correos electrónicos y música descargable, la necesidad de una nueva forma de enseñanza es evidente!

Los tremendos beneficios de usar software con fines educativos son muchos.

1. El estudiante es capaz de participar interactivamente en el aprendizaje en lugar de quedarse quieto. Tratar de concentrarse a través de largas horas de monótonas conferencias ha demostrado ser un desafío para los estudiantes, ya que no se les permite expresar su lado creativo. Al participar de manera interactiva, el estudiante se comprometerá con su mente de manera más efectiva y divertida que simplemente escuchando.

2. Cada vez que un estudiante pierde un segmento, una sección o simplemente no entiende, él o ella es capaz de rebobinar la grabación y escuchar de nuevo. Muchas veces, el estudiante no escuchaba ni entendía un segmento. Sin tener que interrumpir toda la clase, él o ella puede simplemente repetir la parte perdida de la conferencia y continuar desde su punto preferido.

3. Alivia una enorme cantidad de dinero para las instituciones, ya que no tienen que pagar por los viajes de estudio, material no reutilizable y también ahorra tiempo. La planificación de excursiones al lago o al bosque local podría ser factible incluso para las escuelas más pequeñas. Pero si el objetivo es dejar que los estudiantes experimenten el desierto, los humedales o incluso la selva, simplemente no habrá posibilidad sin la ayuda financiera adecuada. Con el software adecuado instalado en las computadoras de la escuela, el estudiante puede hacer un viaje sin tener que salir del aula. Esto ahorra enormes cantidades de dinero y tiempo a las instituciones.

4. La repetición es verdaderamente la madre de todo aprendizaje. Al permitir que el estudiante repita la información deseada tantas veces como sea necesario, el riesgo de reprobar una clase se reduce considerablemente. Como el estudiante será capaz de asimilar la información relevante a través de ejercicios repetitivos, aprenderá mucho más rápido.

A medida que el aprendizaje se hace más fácil, los resultados siguen, y nada motiva a un estudiante a continuar aprendiendo como si hubiera logrado grandes resultados en el pasado.

La motivación es clave para los estudiantes de todas las edades.

Más información


¿Que es un atlas de anatomía y para qué sirve?

Por naturaleza, somos curiosos en muchos aspectos. Siempre andamos buscando la manera de experimentar o resolver un problema en particular. Y nuestros cuerpos o anatomía no escapan de esa curiosidad. En un ejemplo simple, como es el proceso de desarrollo, los cambios físicos son bastantes notables, al mismo tiempo que estos cambios ocurren, también nuestra mente los padece. Es por lo que como seres humanos estamos a la expectativa de lo que nuestro cuerpo nos quiere decir.

Para conocer más de nosotros mismos, específicamente del cuerpo humano, existen los atlas de anatomía. Son libros o enciclopedias donde se detalla de manera textual en conjunto con material visual, como lo son los dibujos o imágenes del cuerpo humano, donde también se señalan todos los componentes que lo caracterizan.

 

En los atlas de anatomía encontraremos representaciones de las estructuras ósea, la estructura muscular, además que nos encontraremos con identificaciones de cada uno de los sistemas que lo conforman y cada uno de los órganos que forman parte de esos sistemas.

Hay personas que se interesan por este tipo de libros de anatomía, de manera tal de nutrir sus conocimientos y de tener más cultura en esta área. Mientras que otros se enfocan más, debido a sus estudios de medicina o carreras afines a la misma.

Para los estudiantes de medicina su primer libro debe ser un atlas de anatomía, debido a que de allí parte todo lo que se relaciona con el ser humano, por lo tanto, se toma como pilar fundamental en el área medicinal. Igualmente, se conoce que la medicina es solo una base y que de ella se ramifican diversas áreas, enfocadas de igual manera al estudio del cuerpo humano.

Es fácil encontrar estos libros en cualquier biblioteca. Existen ejemplares donde se ve gran contenido en una sola presentación, mientras que otros dividen sus amplios estudios de anatomía en diversos tomos. Con esto no se hace referencia a que algunos libros de anatomía estén incompletos, sino que cada autor hace la distribución de su contenido como lo ve más conveniente al lector a quien va dirigido.

Con la tecnología y el internet, los atlas de anatomía se pueden conseguir fácilmente en sitios webs, donde pueden ser vistos de manera online o pueden descargarse como un archivo. De igual forma, vienen acompañados de dibujos o representaciones gráficas para facilitar el entendimiento de la parte teórica. Si quieres conocer más sobre el cuerpo humano, un atlas de anatomía será una grata herramienta para ti.

 

Fuente: atlasdeanatomia.com


Un asteroide navideño fotografiado con el radar de la NASA – ScienceDaily

El enfoque cercano de diciembre de 2018 por el gran asteroide 2003 SD220 cercano a la Tierra ha brindado a los astrónomos una excelente oportunidad para obtener imágenes de radar detalladas de la superficie y la forma del objeto y para mejorar la comprensión de su órbita.

El asteroide volará a salvo sobre la Tierra el sábado 22 de diciembre, a una distancia de aproximadamente 1.8 millones de millas (2.9 millones de kilómetros). Este será el acercamiento más cercano del asteroide en más de 400 años y el más cercano hasta 2070, cuando el asteroide se acerque a la Tierra de manera segura.

Las imágenes de radar revelan un asteroide con una longitud de al menos una milla (1,6 kilómetros) y una forma similar a la de la porción expuesta de un hipopótamo que vadea un río. Se obtuvieron del 15 al 17 de diciembre mediante la coordinación de las observaciones con la antena de 230 pies (70 metros) de la NASA en el Goldstone Deep Space Communications Complex en California, el Telescopio Green Bank de 330 pies (100 metros) de la National Science Foundation en el Oeste Virginia y la antena de 305 metros (1000 pies) del Observatorio de Arecibo en Puerto Rico.

El Green Bank Telescope fue el receptor de las potentes señales de microondas transmitidas por Goldstone o el radar planetario Arecibo financiado por la NASA en lo que se conoce como “configuración de radar biestático”. El uso de un telescopio para transmitir y otro para recibir puede producir considerablemente más detalles que un telescopio, y es una técnica invaluable para obtener imágenes de radar de asteroides que se acercan y giran lentamente como este.

“Las imágenes de radar alcanzan un nivel de detalle sin precedentes y son comparables a las que se obtienen con un sobrevuelo de una nave espacial”, dijo Lance Benner, del Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California, y el científico que encabeza las observaciones de Goldstone. “La característica de la superficie más conspicua es una arista prominente que parece envolver parcialmente alrededor del asteroide cerca de un extremo. La arista se extiende aproximadamente 330 pies [100 meters] por encima del terreno circundante. Numerosos pequeños puntos brillantes son visibles en los datos y pueden ser reflejos de rocas. Las imágenes también muestran un grupo de características oscuras y circulares cerca del borde derecho que pueden ser cráteres “.

Las imágenes confirman lo que se vio en las mediciones anteriores de la “luz de la luz” de la luz solar reflejada por el asteroide y de las imágenes anteriores de radar de Arecibo: 2003 SD220 tiene un período de rotación extremadamente lento de aproximadamente 12 días. También tiene lo que parece ser una rotación compleja algo análoga a un fútbol mal lanzado. Conocido como rotación de “eje no principal”, es poco común entre los asteroides cercanos a la Tierra, la mayoría de los cuales giran alrededor de su eje más corto.

Con resoluciones tan finas como 12 pies (3,7 metros) por píxel, el detalle de estas imágenes es 20 veces más fino que el obtenido durante el acercamiento anterior a la Tierra del asteroide hace tres años, que estaba a una mayor distancia. Los nuevos datos de radar proporcionarán restricciones importantes en la distribución de densidad del interior del asteroide, información que está disponible en muy pocos asteroides cercanos a la Tierra.

“Este año, gracias a nuestro conocimiento sobre la lenta rotación de la SD220 de 2003, pudimos planificar una gran secuencia de imágenes de radar utilizando los radiotelescopios de plato único más grandes de la nación”, dijo Patrick Taylor, científico principal de la Asociación de Investigación de Universidades del Espacio ( USRA) en el Instituto Lunar y Planetario (LPI) en Houston.

“Los nuevos detalles que hemos descubierto, hasta la geología del SD220 de 2003, nos permitirán reconstruir su forma y estado de rotación, como se hizo con Bennu, objetivo de la misión OSIRIS-REx”, dijo Edgard Rivera-Valentín, USRA. científico en lpi. “La reconstrucción detallada de formas nos permite comprender mejor cómo se formaron y evolucionaron estos cuerpos pequeños con el tiempo”.

Patrick Taylor lideró las observaciones de radar biestático con el Green Bank Observatory, sede del telescopio Green Bank, el radiotelescopio completamente dirigible más grande del mundo. Rivera-Valentín liderará la reconstrucción de la forma del SD220 2003 y lideró las observaciones del Observatorio de Arecibo.

El asteroide 2003 SD220 fue descubierto el 29 de septiembre de 2003 por astrónomos en el Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS) en Flagstaff, Arizona: un proyecto temprano de estudio de Near-Earth Object (NEO) apoyado por la NASA que no es más en funcionamiento. Se clasifica como un “asteroide potencialmente peligroso” debido a su tamaño y acercamientos a la órbita de la Tierra. Sin embargo, estas mediciones de radar mejoran aún más la comprensión de la órbita de la SD220 2003, lo que confirma que no representa una amenaza de impacto futuro para la Tierra.

Los proyectos de radar planetario de Arecibo, Goldstone y USRA se financian a través del Programa de Observaciones de Objetos Cercanos a la Tierra de la NASA dentro de la Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria (PDCO), que administra el Programa de Defensa Planetaria de la Agencia. El Observatorio de Arecibo es una instalación de la National Science Foundation operada bajo un acuerdo de cooperación entre la Universidad de Florida Central, Yang Enterprises y la Universidad Metropolitana. GBO es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.

JPL alberga el Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra (CNEOS) para el Programa de Observaciones de Objetos Cercanos a la Tierra de la NASA.

 


El experimento más genial del universo

¿Cuál es el lugar más frío en el que puedes pensar? Las temperaturas en un día de invierno en la Antártida bajan hasta -120ºF (-85ºC). En el lado oscuro de la Luna, alcanzaron -280ºF (-173ºC). Pero dentro del Cold Atom Laboratory de la NASA en la Estación Espacial Internacional, los científicos están creando algo aún más frío.

El Cold Atom Lab (CAL) es la primera instalación en órbita que produce nubes de átomos “ultrafríos”, que pueden alcanzar una fracción de un grado por encima del cero absoluto: -459ºF (-273ºC), la temperatura más fría que puede alcanzar la materia. Se sabe que nada en la naturaleza alcanza las temperaturas alcanzadas en laboratorios como CAL, lo que significa que la instalación en órbita es regularmente el lugar más frío que se conoce en el universo.

El Cold Atom Laboratory de la NASA en la Estación Espacial Internacional es regularmente el lugar más frío que se conoce en el universo. Pero, ¿por qué los científicos producen nubes de átomos una fracción de un grado por encima del cero absoluto? ¿Y por qué necesitan hacerlo en el espacio? La física cuántica, por supuesto.

Siete meses después de su lanzamiento el 21 de mayo de 2018 a la estación espacial desde la instalación de vuelo Wallops de la NASA en Virginia, CAL está produciendo átomos ultrafríos diariamente. Cinco equipos de científicos llevarán a cabo experimentos en CAL durante su primer año, y tres experimentos ya están en marcha.

¿Por qué enfriar los átomos a un nivel tan bajo? Los átomos a temperatura ambiente generalmente giran como colibríes hiperactivos, pero los átomos ultrafríos se mueven mucho más lentamente que incluso un caracol. Los detalles específicos varían, pero los átomos ultrafríos pueden ser más de 200,000 veces más lentos que los átomos a temperatura ambiente. Esto abre nuevas formas de estudiar los átomos así como nuevas formas de usarlos para investigar otros fenómenos físicos. El principal objetivo científico de CAL es llevar a cabo investigaciones de física fundamental: tratar de comprender el funcionamiento de la naturaleza en los niveles más fundamentales.

“Con CAL, estamos empezando a comprender realmente cómo se comportan los átomos en la microgravedad, cómo manipularlos, cómo el sistema es diferente a los que usamos en la Tierra”, dijo Rob Thompson, un físico de átomos fríos en la NASA. Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California, y el científico de la misión para CAL. “Esto es todo el conocimiento que construirá una base para lo que espero sea un largo futuro de la ciencia del átomo frío en el espacio”.

Los laboratorios en la Tierra pueden producir átomos ultrafríos, pero en el suelo, la gravedad atrae a las nubes atómicas enfriadas y caen rápidamente, lo que les da a los científicos solo fracciones de segundo para observarlas. Los campos magnéticos se pueden usar para “atrapar” los átomos y mantenerlos inmóviles, pero eso restringe su movimiento natural. En la microgravedad, las nubes de átomos fríos flotan durante mucho más tiempo, lo que brinda a los científicos una visión ampliada de su comportamiento.

El proceso para crear las nubes de átomos fríos comienza con láseres que comienzan a disminuir la temperatura al disminuir la velocidad de los átomos. Las ondas de radio cortan a los miembros más cálidos del grupo, reduciendo aún más la temperatura promedio. Finalmente, los átomos se liberan de una trampa magnética y se les permite expandirse. Esto causa una caída en la presión que, a su vez, naturalmente causa otra caída en la temperatura de la nube (el mismo fenómeno que hace que una lata de aire comprimido se sienta frío después de su uso). En el espacio, la nube tiene más tiempo para expandirse y, por lo tanto, alcanzar temperaturas incluso más bajas que las que se pueden lograr en la Tierra, hasta aproximadamente una diez mil millones de grados por encima del cero absoluto, quizás incluso más bajo.

Las instalaciones atómicas ultrafrías en la Tierra generalmente ocupan una habitación completa, y en la mayoría, el hardware se deja expuesto para que los científicos puedan ajustar el aparato si es necesario. La construcción de un laboratorio de átomos fríos para el espacio plantea varios desafíos de diseño, algunos de los cuales cambian la naturaleza fundamental de estas instalaciones. Primero, estaba la cuestión del tamaño: CAL voló a la estación en dos piezas: una caja de metal un poco más grande que una mini nevera y una segunda del tamaño de una maleta de mano. En segundo lugar, CAL fue diseñado para ser operado de forma remota desde la Tierra, por lo que fue construido como una instalación totalmente cerrada.

CAL también cuenta con una serie de tecnologías que nunca antes se habían volado en el espacio, como celdas de vacío especializadas que contienen los átomos, que deben sellarse tan estrechamente que casi ningún átomo perdido pueda filtrarse. El laboratorio necesitaba poder resistir el temblor del lanzamiento y las fuerzas extremas experimentadas durante el vuelo a la estación espacial. Los equipos tardaron varios años en desarrollar un hardware único que pudiera satisfacer las necesidades precisas de enfriamiento de átomos en el espacio.

“Varias partes del sistema requirieron un rediseño, y otras partes se rompieron en formas que nunca antes habíamos visto”, dijo Robert Shotwell, ingeniero jefe de la Dirección de Astronomía, Física y Tecnología Espacial de JPL y gerente de proyectos de CAL. “La instalación tuvo que ser completamente destruida y reensamblada tres veces”.

Todo el arduo trabajo y la resolución de problemas desde el inicio de la misión en 2012 convirtió la visión del equipo de CAL en mayo pasado. Los miembros del equipo de CAL conversaron a través de un video en vivo con los astronautas Ricky Arnold y Drew Feustel a bordo de la Estación Espacial Internacional para la instalación del Laboratorio del átomo frío, la segunda instalación de átomos ultrafríos jamás operada en el espacio, la primera en alcanzar la órbita terrestre y la primera en permanecer en Espacio para más de unos pocos minutos. En el camino, CAL también cumplió con los requisitos mínimos establecidos por la NASA para que la misión fuera un éxito y está proporcionando una herramienta única para explorar los misterios de la naturaleza.

Diseñado y construido en JPL, CAL está patrocinado por el Programa de la Estación Espacial Internacional en el Centro Espacial Johnson de la NASA en Houston, y la División de Investigación y Aplicaciones de la Vida y las Ciencias Físicas del Espacio (SLPSRA) de la Dirección de Misión de Operaciones y Exploración Humana de la NASA en la sede de la NASA en Washington. .


Primer estudio que muestra los beneficios de una vía ERAS integral en pacientes con cirugía de nervios periféricos y de columna vertebral

Un nuevo protocolo de “Recuperación mejorada después de la cirugía” (ERAS) desarrollado por Penn Medicine para pacientes sometidos a cirugía de nervios espinales y periféricos redujo significativamente el uso de opioides. Un nuevo estudio publicado en el Diario de neurocirugía: columna vertebral mostró que cuando se empleó un protocolo ERAS, que optimiza la atención quirúrgica de los pacientes antes, durante y después de la cirugía, incluida la educación del paciente, los medicamentos postoperatorios y los planes de recuperación, menos pacientes necesitaron analgésicos un mes después de la cirugía.

Casi el 75 por ciento de los pacientes de Penn Medicine que se someten a cirugías de la columna vertebral son opioides ingenuos: los pacientes que no toman de forma crónica opioides a diario, lo que aumenta el riesgo de dependencia después de la cirugía. Estudios anteriores también han demostrado que hasta el 7 por ciento de todos los pacientes que se someten a cirugías de la columna vertebral continúan tomando opioides un año después de la cirugía. Parte del protocolo ERAS en Penn incluye un plan de manejo del dolor personalizado, seguro y efectivo para ayudar a prevenir la dependencia de opioides, que se ha convertido rápidamente en una crisis de salud pública en los Estados Unidos.

“Los protocolos ERAS involucran cada aspecto del viaje quirúrgico del paciente para mejorar los resultados clínicos y optimizar una recuperación segura”, dijo la autora principal e investigadora principal Zarina S. Ali, MD, profesora asistente de neurocirugía y neurocirugía ERAS médico líder en la Escuela Perelman de Medicina en la Universidad de Pensilvania. “Este novedoso enfoque permite un marco para abordar el manejo del dolor de manera responsable y eficaz, al tiempo que reduce drásticamente el uso de opioides durante y después de la cirugía”.

Este estudio prospectivo incluyó dos grupos que se sometieron a cirugía electiva de columna o nervio periférico en Penn: 201 pacientes en el grupo ERAS tratados entre abril y junio de 2017 y 74 pacientes que recibieron atención quirúrgica tradicional entre septiembre y diciembre de 2016. Los resultados preliminares se presentaron en la American Asociación de Cirujanos Neurológicos 2018 Reunión Anual en mayo. Este documento representa los resultados completos.

Los investigadores encontraron que el uso de medicamentos opioides por vía intravenosa a través de la analgesia controlada por el paciente (PCA, por sus siglas en inglés), conocida como una bomba para el dolor, fue casi eliminado en el grupo ERAS (0,5 por ciento) en comparación con más de la mitad de los pacientes con cirugía espinal en el grupo control que confió en PCA. Después de un mes, un subconjunto más pequeño de pacientes en el grupo ERAS estaba usando opioides (38 por ciento) en comparación con los pacientes en el grupo de control histórico (53 por ciento). A pesar de ese cambio, las puntuaciones de dolor entre cada grupo fueron similares, lo que sugiere que la PCA no era necesaria en esta población y que el protocolo de manejo del dolor ERAS, que se basa en el uso de medicamentos opioides y no opioides, fue eficaz para lograr un control adecuado del dolor.

Los protocolos ERAS implican la coordinación entre todo el equipo clínico, incluidos los cirujanos, anestesiólogos, enfermeras y personal ambulatorio, para que los pacientes puedan recuperarse de manera segura y con atención a todos los aspectos de su atención, no solo a la cirugía. Los protocolos incluyen formas estandarizadas para educar a los pacientes sobre el procedimiento antes de la cirugía, junto con consultas con especialistas en atención primaria, manejo del dolor, nutrición y medicina del sueño, según corresponda. Otros esfuerzos incluyen dejar de fumar y tomar carbohidratos líquidos, como bebidas deportivas antes de la cirugía.

ERAS también incluye un protocolo robusto de administración de dolor multimodal con uso juicioso de opioides solo cuando sea necesario. El protocolo también exige que el paciente se levante y se mueva regularmente (de tres a cinco veces por día) a partir del día posterior a la cirugía, ya que esto puede mejorar el flujo sanguíneo y fomentar la curación.

“Facilitar el uso de opioides después de la cirugía es una tarea desalentadora, pero la adición de agentes no opioides, como el paracetamol, ayuda a mitigar la necesidad de un manejo tradicional del dolor con opioides pesados. Este enfoque puede tener profundas implicaciones para limitar el riesgo de dependencia crónica de opioides. en pacientes después de una cirugía de columna vertebral “, dijo Ali.

Si bien otros protocolos ERAS han sido efectivos en los campos de la cirugía ortopédica, urológica y colorrectal, este es el primero que se implementa con éxito para pacientes de neurocirugía en un programa integral. Además, el compromiso del paciente con el protocolo ERAS se facilitó a través del programa piloto del Centro Penn para la Innovación, “Engaged Recovery at Penn”, que utilizó un sistema de mensajes de texto para fomentar las conductas ERAS para los pacientes.

Los estudios futuros tratarán de incluir la rentabilidad de la atención ERAS, así como sus efectos en las mejoras de salud a largo plazo. Además, se empleará un enfoque futuro en las medidas de resultado informadas por el paciente con cuestionarios bien validados, como el Sistema de información de medición de resultados informados por el paciente (PROMIS), que evalúa y supervisa la salud física, mental y social.


Terapia de oxígeno hiperbárico para la enfermedad de Alzheimer

El Dr. Paul Harch, profesor clínico y director de medicina hiperbárica en la Facultad de medicina LSU Health de Nueva Orleans, y el doctor Edward Fogarty, presidente de radiología de la Facultad de medicina de la Universidad de Dakota del Norte, informan el primer caso de mejoría documentado mediante escáner TEP. en el metabolismo cerebral en la enfermedad de Alzheimer en un paciente tratado con terapia de oxígeno hiperbárico (TOHB).

Los autores informan el caso de una mujer de 58 años que había experimentado cinco años de deterioro cognitivo, que comenzó a acelerarse rápidamente. La tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) sugiere la enfermedad de Alzheimer. El diagnóstico se confirmó mediante tomografía por emisión de positrones (PET) con 18Fluorodeoxiglucosa (18FDG), que reveló déficits metabólicos globales y típicos en la enfermedad de Alzheimer.

El paciente se sometió a un total de 40 tratamientos de TOHB, cinco días a la semana durante 66 días. Cada tratamiento consistió en 1.15 atmósfera absoluta / 50 minutos de tiempo total de tratamiento. Después de 21 tratamientos, el paciente reportó mayor energía y nivel de actividad, mejor humor y capacidad para realizar actividades de la vida diaria, así como también resolver crucigramas. Después de 40 tratamientos, informó sobre el aumento de la memoria y la concentración, el sueño, la conversación, el apetito, la capacidad para usar la computadora, más días buenos (5/7) que días malos, ansiedad resuelta y disminución de la desorientación y la frustración. También se mejoraron el temblor, la curva profunda de la rodilla, la ganancia en tándem y la velocidad del motor. La repetición de las imágenes de 18FDG PET un mes después de la HBOT mostró una mejora global del 6,5-38% en el metabolismo cerebral.

“Hemos demostrado la mayor mejora en el metabolismo cerebral de cualquier terapia para la enfermedad de Alzheimer”, señala el Dr. Harch. “La TOHB en este paciente puede ser el primer tratamiento no solo para detener, sino también para revertir temporalmente la progresión de la enfermedad en la enfermedad de Alzheimer”.

El informe también contiene imágenes de video, que incluyen Reconstrucciones de superficie de PET 3D rotativas únicas, que permiten a los legos ver fácilmente las mejoras en la función cerebral.

“Las imágenes PET se utilizan en todo el mundo como biomarcadores en oncología y cardiología para evaluar las respuestas a la terapia”, dice el Dr. Fogarty. “Ahora tenemos un sistema de biomarcadores irrefutable que esta intervención promete donde nunca ha existido ninguna otra esperanza real para la recuperación de la demencia”.

Los médicos informan que dos meses después de la TOHB, la paciente sintió una recurrencia en sus síntomas. Se retiró durante los siguientes 20 meses con 56 TOHB (total 96) en la misma dosis, oxígeno suplementario y medicamentos con estabilidad de sus síntomas y examen de estado Mini-Mental de Folstein.

Según los Institutos Nacionales de la Salud, “la enfermedad de Alzheimer es un trastorno cerebral progresivo e irreversible que destruye lentamente la memoria y la capacidad de pensamiento y, con el tiempo, la capacidad de realizar las tareas más simples. Es la causa más común de demencia en adultos mayores. La enfermedad de Alzheimer actualmente está clasificada como la sexta causa de muerte en los Estados Unidos, pero las estimaciones recientes indican que el trastorno puede ocupar el tercer lugar, justo por detrás de las enfermedades cardíacas y el cáncer, como una causa de muerte en las personas mayores “.

Los autores señalan que se han identificado cuatro procesos patológicos y que el tratamiento primario es con inhibidores de la acetilcolinesterasa o con el memantina, un antagonista del receptor de N-metil-D-aspartato, que ha demostrado tener un impacto positivo en la progresión de la enfermedad de Alzheimer sin efectos modificadores significativos de la enfermedad. .

La HBOT es una modulación epigenética de la expresión y supresión de genes para tratar heridas y patofisiología de enfermedades, particularmente la inflamación. HBOT se dirige a los cuatro procesos patológicos de la enfermedad de Alzheimer al afectar la microcirculación; disfunción mitocondrial y biogénesis; reduciendo la carga de amiloide y la fosforilación de tau; controlar el estrés oxidativo; y reduciendo la inflamación.

El primer caso exitoso de enfermedad de Alzheimer tratado con HBOT se publicó en 2001. El presente caso es el primer paciente de una serie de 11 pacientes con enfermedad de Alzheimer tratados con HBOT cuya mejoría sintomática se documenta con tomografía por emisión de positrones con 18fluorodeoxiglucosa (PET 18FDG). “Nuestros resultados sugieren la posibilidad de tratar la enfermedad de Alzheimer a largo plazo con TOHB y farmacoterapia”, concluye Harch.


El estudio del mono aullador examina los mecanismos de formación de nuevas especies

Un nuevo estudio de la Universidad de Michigan sobre el entrecruzamiento entre dos especies de monos aulladores en México está proporcionando información sobre las fuerzas que impulsan la evolución de nuevas especies.

¿Cómo surgen nuevas especies en la naturaleza? Una versión común pero demasiado simplificada de la historia es la siguiente: una población de animales o plantas queda aislada geográficamente, por ejemplo, por un río que cambia de curso o por una cordillera que se eleva, por ejemplo, y los dos grupos separados acumulan diferencias genéticas Con el tiempo se adaptan a sus entornos de forma aislada.

Finalmente, el ADN de los dos grupos es tan diferente que las dos poblaciones se consideran especies distintas. Voilà, ha ocurrido la especiación.

En realidad, el proceso es mucho más complejo que eso. Si bien el aislamiento geográfico puede iniciar el proceso de especiación, los biólogos evolutivos creen que otras fuerzas, incluidas varias formas de selección natural, pueden ayudar a completarla.

El nuevo estudio de UM proporciona una evidencia empírica rara de que múltiples formas de selección natural, incluida una contenciosa llamada refuerzo, están ayudando a completar el proceso de especiación en una “zona híbrida” de mono aullador natural, un lugar donde las dos especies coexisten y ocasionalmente se cruzan en Un proceso llamado hibridación.

El estudio está programado para su publicación en línea el 22 de diciembre en la revista Ecología Molecular. En el documento, los investigadores usan la zona híbrida de primates para identificar partes del genoma que probablemente contengan genes de la especiación subyacente y para detectar señales de las fuerzas de selección que las formaron.

“Observamos patrones en los datos genéticos que sugieren que la hibridación está desempeñando un papel directo en completar el proceso de especiación al mejorar las diferencias genéticas entre las especies”, dijo la candidata doctoral U-M Marcella Baiz, primera autora del estudio. Las otras autoras son Liliana Cortés-Ortiz y Priscilla Tucker, del Departamento de Ecología y Biología Evolutiva de la U-M.

“Encontramos una señal para las múltiples formas de selección natural que impulsan las diferencias de especies, incluido el refuerzo, un proceso que ha sido muy debatido”, dijo Baiz. “Este resultado es particularmente notable porque la evidencia empírica de refuerzo es extremadamente rara, especialmente la evidencia genética”.

Las dos especies en el centro del estudio, monos aulladores con mantas y monos aulladores negros, se separaron hace unos 3 millones de años y vivieron separados hasta hace relativamente poco tiempo cuando volvieron a entrar en contacto, quizás en los últimos 10.000 años, en aproximadamente 12 – Zona híbrida de una milla en el estado de Tabasco, sureste de México.

Una especie se definió una vez como un grupo de individuos en realidad o potencialmente entrecruzados que están aislados reproductivamente de otros grupos similares. El concepto de aislamiento reproductivo es clave para esa definición y significa que, a pesar de cualquier hibridación, las verdaderas especies mantienen su singularidad.

Sin embargo, la visión moderna de lo que es una especie no requiere un aislamiento reproductivo completo, y se ha descubierto que la hibridación es bastante común en la naturaleza.

En la zona híbrida de monos aulladores en México, donde Cortés-Ortiz de U-M y sus colegas han trabajado durante aproximadamente dos décadas, el análisis de las muestras de ADN ha confirmado que los monos aulladores negros y acolchados se cruzan y producen descendencia híbrida. El hecho de que se esté produciendo una hibridación entre los dos grupos significa que el aislamiento reproductivo está incompleto.

Los biólogos evolutivos creen que varias presiones de selección natural pueden ayudar a completar el proceso al fortalecer las barreras al flujo de genes entre dos grupos, empujándolos hacia el aislamiento reproductivo completo.

Y debido a que la selección natural favorece a los organismos que se reproducen con éxito sobre los que no lo hacen, está predispuesta contra los híbridos, que a veces mueren antes de reproducirse o simplemente son incapaces de reproducirse.

La selección natural trata de bloquear la formación de estos híbridos “no aptos”. Una forma de hacerlo es aumentar gradualmente las diferencias genéticas entre dos grupos de organismos, en este caso monos aulladores negros y con mantos, de modo que les sea más difícil aparearse y producir descendencia híbrida.

Mientras se trabaja para frustrar la formación de híbridos de esta manera, la selección natural fortalece el aislamiento reproductivo al aumentar las diferencias genéticas. Este proceso se llama refuerzo; Si bien la idea ha existido durante más de un siglo, la evidencia empírica para respaldarla es escasa.

Para probar la presencia de refuerzo, Baiz y sus colegas compararon el ADN de los monos aulladores negros y con manto que viven en la zona híbrida de Tabasco con el ADN de los monos aulladores negros y con manto que viven lejos de la zona híbrida.

Si el refuerzo está trabajando para frustrar la hibridación y fortalecer el aislamiento reproductivo, entonces las diferencias genéticas entre las dos especies en la zona híbrida deberían ser mayores que las diferencias genéticas entre los monos de estas dos especies que viven a ambos lados de la zona híbrida.

Y eso es exactamente lo que Baiz y sus colegas encontraron cuando compararon los marcadores genéticos que se encuentran en o cerca de los genes probablemente asociados con el aislamiento reproductivo.

“La especiación es un proceso complejo que puede ser impulsado por mecanismos directos e indirectos que interactúan para mantener y fortalecer el proceso, y este estudio es uno de los pocos ejemplos naturales que lo documenta”, dijo Baiz.