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Computación neuromórfica: el salto de la inteligencia artificial a la inteligencia natural de las máquinas

Por Óscar Herreras (CSIC)*

Todos hemos oído hablar de la inteligencia artificial (IA) y de cómo poco a poco se expande a todos los sectores sociales, desde el control de calidad en cadenas de montaje o la regulación del tráfico en una gran ciudad, hasta el diagnóstico de patologías médicas o la producción de obras artístico-culturales, por muy estrafalarias que nos puedan parecer. No se nos escapa que el término “artificial” implica que las capacidades de una IA están construidas a partir de elementos manufacturados por el ser humano. Pero, ¿y el término “inteligencia”? Sin entrar en el inacabable (y divertido) debate de qué es o qué entendemos por inteligencia, es curiosa la sucesión de manifestaciones desde muchos ámbitos que niegan a las máquinas y dispositivos con IA, incluso futuras, una identidad equivalente a la de una persona. Conste que, como animal limitado que soy, comparto algunos de los temores y reservas detrás de esta actitud negacionista.

No obstante, ¿y si pudiéramos diseñar y construir dispositivos que ‘funcionen’ con una inteligencia inequívocamente natural? ¿Nos atreveríamos a decir entonces que estos dispositivos solo emulan las capacidades del intelecto humano? ¿Es posible replicar en un dispositivo artificial la intricada estructura de los circuitos cerebrales que hacen posible las capacidades cognitivas de los animales? Repasemos las claves que la neurociencia ha encontrado en las últimas décadas para explicar esto.

En primer lugar, al contrario que en un cerebro electrónico estándar, en el que la información se almacena en unidades independientes del procesador (discos, ‘la nube’, etc), los animales guardamos la información relevante obtenida en nuestra experiencia diaria alterando los circuitos cerebrales. A este proceso lo denominamos plasticidad neuronal, como detallábamos en esta otra entrada del blog. Así, las conexiones entre los miles de millones de neuronas que forman los circuitos corticales no son permanentes, pues se modifican cuando ocurren determinados patrones de actividad eléctrica generados por la experiencia sensorial o cognitiva. No tenemos unidades separadas de almacén y procesamiento, los circuitos en sí mismos son ambas cosas a la vez. Circuito diferente, persona diferente.

Esta es la teoría. Pero, ¿cómo la llevamos a la práctica en una máquina? Aquí viene otra clave fundamental. En los animales, la modificación de circuitos consiste en establecer nuevos contactos (nuevas sinapsis) o cambiar la fuerza de los ya existentes. Esto nos permite incorporar nuevos datos a, por ejemplo, asociaciones de objetos o conceptos (ideas) que ya tuviéramos, o establecer otras nuevas. La neurociencia ha confirmado estas propiedades repetidamente y ya se pueden replicar en el laboratorio. Muchos ya pensamos que estas claves son suficientes para explicar todas las capacidades cognitivas del cerebro de los mamíferos: la memoria, la imaginación, la lógica, la planificación, etc. Ahora bien, ¿están presentes estas características en los dispositivos actuales de IA?

A lo largo de la historia de la cibernética, los ingenieros sagazmente han puesto un ojo en los descubrimientos neurocientíficos, hasta el punto de que sus principales hitos han surgido tras replicar algún nuevo hallazgo sobre la estructura o el funcionamiento del sistema nervioso: no es mala idea tratar de emular la “máquina” pensante más compleja y potente. Lo cierto es que, al menos en el plano conceptual, existe un fuerte paralelismo entre la manera en la que un cerebro y un dispositivo IA aprenden: ambos cambian algunos de sus elementos para almacenar información o resolver un problema. La diferencia, como esbozaba antes, estriba en que en una IA los circuitos electrónicos impresos que unen sus partes no varían, la información no está en sus conexiones, se guardan en una lista (software) de una unidad separada. Vemos que la solución biológica es mucho más eficiente, la propia estructura cambiante de los circuitos nerviosos contiene tanto nuestra historia vital como nuestras capacidades.

Para emular esta extraordinaria solución biológica, en el programa Europeo de Investigación Human Brain Project (HBP), en el que participan decenas de grupos experimentales y teóricos de diferentes países, existen varios subproyectos que desarrollan lo que se denomina computación neuromórfica. En pocas palabras, están desarrollando ordenadores con una arquitectura de circuitos mutable. Los datos nuevos o las capacidades nuevas no se guardan en forma de unos y ceros en una unidad separada, sino en el propio mapa de conexiones. Estos ordenadores cambian la conectividad de sus circuitos a medida que aprenden a ejecutar eficientemente una tarea, y lo curioso es que el número de cambios puede ser tal que averiguar cuál es su mapa de conexiones después del aprendizaje plantea ya los mismos problemas a un investigador que un cerebro real. Esos cambios en el aprendizaje son tantos y tan complejos que mantener un listado de las nuevas conexiones sería ineficiente a medida que aumente el tamaño y las tareas de estos computadores neuromórficos.

Materiales con memoria

La capacidad de aprender que nos proporciona la plasticidad de las sinapsis no ha sido fácil de emular en los contactos eléctricos de un circuito impreso. Hemos tenido que esperar a la aparición en la década pasada de materiales con propiedades eléctricas extraordinarias para dar solución al último gran problema. Estos materiales, como el dióxido de titanio, pueden variar su resistencia eléctrica dependiendo de la corriente que ha pasado por ellos anteriormente. Se les denomina memristores (resistencias con memoria), y regulan la cantidad de corriente que dejan pasar dependiendo de su historia previa, esto es, de la corriente que ya circuló por ellos en el pasado, replicando fielmente el papel y funcionamiento de las sinapsis cambiantes entre neuronas. Ya no es necesario mantener los cambios (la experiencia) en una unidad separada. Recuerden, no se pierde la unidad de almacén de información, el circuito es la información.

La prueba de concepto ya ha sido publicada recientemente en la revista Scientific Reports En este artículo, el equipo investigador ha sido capaz de realizar conexiones entre una neurona electrónica y una neurona real utilizando dos de estas sinapsis de dióxido de titanio capaces de aprender. Ya no es necesario guardar los cambios en ninguna parte, todo es estructura cambiante, como en un cerebro real. En ordenadores neuromórficos con sinapsis variables todo es artificial menos, quizá, su funcionamiento. ¿Podemos decir que este tipo de ordenadores ha dado el salto de una IA a una inteligencia natural (IN)? Las diferencias entre la tecnología y la biología ciertamente se estrechan. A estas alturas, yo no sabría decir si el cerebro ‘piensa’ como una máquina o la máquina lo hace como un cerebro

* Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC.

 

Sombreros de plumas: el lado oscuro de la moda

Por Carmen Martínez (CSIC)*

La industria de la moda es una de las más dañinas para la conservación del entorno natural. Promueve el consumo insostenible de prendas y sus procesos productivos son, en general, muy contaminantes. Existen zonas del planeta donde cada año los ríos se tiñen del color que marca la tendencia en occidente. Esta realidad ya era palpable en el siglo XIX, cuando el consumo de ingentes cantidades de plumas para decorar vestidos y sombreros condujo a la extinción de numerosas especies. Durante el período conocido como Plume Boom, el auge de la pluma, se pagaban auténticas fortunas por los sombreros con plumas de aves, lo que llevó al exterminio de millones de ellas.

Mujer con sombrero de plumas. / National Audubon Society

Londres era el centro internacional para el comercio de plumas. En las salas de venta londinenses se realizaban periódicamente subastas, en las que los comerciantes ofertaban pieles y plumas de las aves más bellas del mundo. No resulta extraño que el zoólogo americano, William Temple Hornaday, pionero en el movimiento de conservación de la vida silvestre en los Estados Unidos y primer director de la Sociedad Zoológica de Nueva York, fundada en 1895, denominase Londres como “la meca de los asesinos de aves del mundo”.

En el último tercio del siglo XIX, los sombreros femeninos eran cada vez más elaborados y vistosos. Para decorarlos, se utilizaban partes de las aves como las alas, las cabezas, los penachos o el animal completo. Los pájaros disecados se fijaban en armazones para dar la impresión de movimiento; en ocasiones, se colocaban sobre nidos, o bien con las alas extendidas para aumentar su naturalidad.

Decenas de especies afectadas

Eran muchas las especies perjudicadas por esta próspera industria: avestruces, faisanes, pavos reales, patos, garzas, palomas, aves del paraíso, etc. Se ha calculado que entre 1905 y 1920 se habrían exportado cada año entre 30.000 y 80.000 pieles de aves del paraíso con destino a las subastas de plumas de Londres, París y Nueva York. Solo en 1911, 41.000 pieles de colibrí se vendieron en Londres y es posible que otras tantas en París. Y en el invierno de 1886-1887, 40.000 charranes fueron abatidos en Cape Cod (Massachusetts) para satisfacer la demanda de un único comerciante de sombreros.

Fábrica de plumas, ca 1907-1933. / NYPL Digital Collection

En la industria de la sombrerería las avestruces también eran muy solicitadas y su comercio se convirtió en un negocio muy rentable. A mediados del siglo XIX se estaban extinguiendo debido a una caza desmesurada, de modo que se fomentó su cría en cautividad. En 1863 se domesticó la primera avestruz en el Cabo (Sudáfrica) y un año después se patentó la primera incubadora. Después del oro, los diamantes y la lana, era el producto más valioso que se exportaba desde Sudáfrica.

Otras aves muy demandadas eran algunas especies de garzas que, en la estación reproductiva, exhibían unas largas plumas blancas muy bellas. Lo más cruel es que, no sólo se las mataba, sino que su caza se realizaba cuando estaban nidificando, con lo que se condenaba a las crías a morir de hambre. Un detalle que da idea de la magnitud de la masacre proviene de una casa de subastas londinense que en 1902 vendió 48.240 onzas (1.368 kilos) de plumas de garza, lo que suponía el exterminio de casi 200.000 ejemplares, sin contar los pollos y los huevos sacrificados. Otro registro contabiliza más de un millón de pieles de garcillas bueyeras vendidas en Londres entre 1897 y 1911.

Sociedades conservacionistas: el freno a la masacre animal

La situación llegó a ser tan dramática que finalmente las mujeres conservacionistas de ambos lados del Atlántico se unieron para luchar contra esta lacra. Así surgieron los primeros movimientos de conservación, que darían lugar a dos de las sociedades conservacionistas más importantes del mundo: la británica Royal Society for the Protection of Birds y la americana National Audubon Society.

Manguito y esclavina confeccionados con gaviotas argentinas. / Metropolitan Museum of Art, Nueva York

En 1889 se creó en el Reino Unido la Society for the Protection of Birds como grupo de presión contra el comercio mundial de plumas para la confección de sombreros, gracias al coraje y la determinación de dos mujeres victorianas: Emily Williamson y Eliza Phillips. En 1904 el rey Eduardo VII otorgó a la sociedad el título “Real”, convirtiéndose así en la Royal Society for the Protection of Birds (RSPB). La lucha sin tregua de la RSPB consiguió que en 1921 se aprobase una ley que prohibía la importación de plumaje en Gran Bretaña.

Mientras tanto, en Estados Unidos, también fueron dos mujeres las que impulsaron el movimiento para proteger a las aves de este ominoso comercio. En 1896, Harriet Hemenway y su prima Minna B. Hall decidieron organizar una serie de reuniones de té para convencer a las damas de la sociedad de Boston de que no llevasen sombreros con plumas de aves. Estas reuniones culminaron con la fundación de la Sociedad Audubon de Massachusetts en 1896, que, en apenas dos años, consiguieron que el estado aprobase un proyecto de ley que prohibía el comercio de plumas de aves silvestres. En 1905, conforme fueron surgiendo secciones locales en todo el país, pasó a llamarse National Audubon Society, cuyo nombre hace honor al dibujante y naturalista John James Audubon, pionero de la ornitología norteamericana.

Catálogo de plumas y alas./ T. Eaton Co, Toronto

En 1918 el congreso de Estados Unidos aprobó la Ley del Tratado de Aves Migratorias que ilegalizó la persecución, caza, captura o venta de cualquier ave migratoria o cualquiera de sus partes, incluidos los nidos, los huevos y las plumas. Esta ley puso fin al comercio de sombreros de plumas, y salvó con ello a cientos de millones de aves.

Paso a paso, las conservacionistas fueron ganando terreno y, a partir de la Primera Guerra Mundial, esta moda se convirtió en algo del pasado. Con la guerra, las plumas, al igual que los alimentos y la ropa, eran un bien escaso. También había cambiado la vida cotidiana, y las ocasiones de lucir sombreros de gran tamaño había disminuido. Por ejemplo, el automóvil se había vuelto popular, pero los asientos difícilmente eran compatibles con aquellos sombreros tan grandes y extravagantes. Además, en Gran Bretaña se consideraba antipatriótico adornarse con plumas, ya que éstas ocupaban un valioso espacio de carga en un tiempo tan difícil… y solo por vanidad.

Había llegado el final de lo que se describió como “Era del exterminio” y el triunfo de los primeros grandes movimientos de conservación gracias al impulso de cuatro mujeres.

 

* Carmen Martínez es investigadora del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN) del CSIC. Este texto es un extracto del artículo ‘Sombreros de plumas, el lado oscuro de la moda’ publicado en la revista Naturalmente.

 

 

La asimetría, una propiedad esencial para la vida

Por Luis Gómez-Hortigüela y Mar Gulis (CSIC)*

Los documentos del caso es una novela epistolar de misterio escrita por Dorothy Sayers en 1930. En la trama —atención, spoiler—, Harrison, un marido engañado aficionado a buscar setas, aparece muerto, aparentemente tras haber consumido una seta venenosa por error. Sospechando que podría haber sido asesinado por el amante de su madre, el hijo del fallecido, Paul, decide investigar su muerte. Descubre que la muscarina, el veneno que acabó con la vida de Harrison, es un producto natural procedente del hongo Amanita muscaria, pero también puede ser preparado artificialmente en el laboratorio. Entonces, ¿falleció el padre de Paul por comerse la seta equivocada o alguien acabó con su vida deliberadamente?

La respuesta a esta cuestión está en la quiralidad, una propiedad que compartimos seres vivos, objetos cotidianos como un tornillo o un sacacorchos y compuestos químicos como la muscarina. Un objeto es quiral cuando no es superponible con su imagen especular. El ejemplo clásico son nuestras manos. Si ponemos la mano izquierda frente a un espejo, se convierte en la derecha. Y si hacemos lo mismo con un tornillo, veremos que la rosca parece girar en sentido contrario. A escala humana, se manifiesta entre otros rasgos en que tenemos el corazón desviado a la izquierda y un cerebro que compartimenta las funciones de forma asimétrica en sus dos hemisferios, así como en la mayor habilidad en nuestra mano diestra (o zurda). La quiralidad está pues estrechamente asociada a la asimetría, es decir, a la falta de simetría. Las dos formas especulares no superponibles entre sí de un objeto o de una molécula quiral se denominan enantiómeros. Si retomamos el ejemplo de nuestras manos, la derecha y la izquierda serían los dos enantiómeros. Lo mismo sucede a nivel molecular, donde muchos compuestos son quirales y poseen dos enantiómeros, ambos imágenes especulares que no son superponibles entre sí, constituyendo por tanto diferentes entidades.

Ejemplar de cangrejo violinista (Uca tangeri) con una de sus pinzas claramente mayor que la otra. / Esmeralda Ramos-García Neto. Fundación Aquae

Pero lo que en el mundo macroscópico es fácil de comprobar —podemos observar a simple vista las diferencias entre nuestras manos o pies derechos e izquierdos— ¿cómo se manifiesta en el microscópico? Uno de los principales rasgos de los compuestos quirales es que poseen actividad óptica, es decir, cuando son expuestos a la luz polarizada tienen la propiedad de rotar el plano de luz un cierto ángulo en uno u otro sentido, según el enantiómero de que se trate.

Volvamos a nuestro protagonista fallecido y su hijo con sed de verdad. A estas alturas ya intuirán que la asimetría algo tiene que ver con la resolución del misterio de la muerte de Harrison. Pues sí. La muscarina es un compuesto quiral. Tanto la muscarina natural como la sintética comparten la misma composición y propiedades, salvo una sutil diferencia: la de procedencia natural tiene actividad óptica, mientras que la sintética es ópticamente inactiva, no produce ningún cambio en el plano de la luz. Al analizar la muscarina ingerida por su difunto progenitor con un polarímetro, Paul observa que esta no posee actividad óptica, lo que no deja lugar a dudas sobre su origen artificial. Descartada la procedencia natural de la muscarina que tomó su padre, Paul consigue demostrar que, efectivamente, Harrison había sido deliberadamente envenenado. Fue Louis Pasteur quien descubrió la quiralidad molecular a mediados del siglo XIX en un experimento que ha sido calificado como el más hermoso de la historia de la química, y constituye la clave para explicar qué le ocurrió a Harrison.

‘Homoquiralidad’: la naturaleza es asimétrica

La investigación del asesinato que plantea Sayers pone de manifiesto una diferencia crucial entre los compuestos quirales de origen sintético, preparados en el laboratorio, y los de origen natural, extraídos a partir de algún componente de un ser vivo. Los primeros, al ser preparados a partir de reacciones químicas que implican movimientos de electrones —sometidos a fuerzas electromagnéticas que no distinguen entre derecha e izquierda— se obtienen como mezclas al 50% de ambos enantiómeros, siendo ópticamente inactivos –la rotación de la luz polarizada en un sentido propiciada por un enantiómero se cancela por la rotación en sentido inverso del otro enantiómero. Por el contrario, los de origen natural, que se obtienen a partir de rutas metabólicas reguladas por diversas entidades bioquímicas presentes en todos los seres vivos, constan de un solo enantiómero, siendo por tanto ópticamente activos. Así, en palabras de Pasteur, la actividad óptica es una firma de la vida.

Moléculas quirales que conforman las macromoléculas funcionales de los seres vivos. En la imagen aparece a la izquierda un L-aminoácido y a la derecha un D-aminoácido. Solo los primeros se encuentran en las proteínas de la materia viva. / Wikipedia

La materia inanimada o inerte está asociada a la existencia de simetría, bien por estar constituida por elementos no quirales o por la existencia de ambas formas especulares en igual proporción de elementos quirales, mientras que la materia animada está invariablemente asociada a la quiralidad en su forma enantioméricamente pura. Podríamos decir que la naturaleza en su conjunto es un sistema quiral.

La mayoría de las moléculas que constituyen los organismos vivos son quirales y, en todos los casos, existe una clara preferencia por uno de los dos enantiómeros, lo que se conoce como ‘homoquiralidad’. Esto es lo que ocurre con los ‘ladrillos’ de los que estamos formados todos los seres vivos: los aminoácidos que componen las proteínas y los azúcares que conforman los ácidos nucleicos, el ADN, con sus hélices retorciéndose invariablemente hacia la derecha, y el ARN.

Así, a través de mecanismos aún desconocidos quiso la vida comenzar su andadura usando exclusivamente la forma L de los aminoácidos y exclusivamente la forma D de los azúcares. A su vez, quiso la evolución imprimir esta caprichosa selección quiral en todos y cada uno de los seres vivos existentes, al menos en lo que a nuestro planeta concierne, haciendo de la asimetría una propiedad esencial asociada intrínsecamente a la vida.

Luis Gómez-Hortigüela es investigador del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC y autor del libro ‘La quiralidad’ (CSIC-Catarata) de la colección ¿Qué sabemos de?

El negocio de los datos personales en internet: cuando el producto eres tú

Por David Gómez-Ullate Oteiza (CSIC)*

En la era de internet nos hemos acostumbrado a que muchas cosas sean gratis: la información de los diarios, los navegadores GPS, los gestores de correo… Nadie puede resistirse a la atracción de lo gratuito. Uno se pregunta, sin embargo, dónde está el producto detrás de tanta gratuidad: ¿cómo ganan dinero estas grandes compañías? Y aquí viene a la cabeza la frase del mítico jugador de póquer Amarillo Slim: “Mira a tu alrededor, si no sabes identificar al pardillo en la mesa, entonces el pardillo eres tú”. En internet, cuando no sabes cuál es el producto, entonces el producto eres tú. Para Google, Facebook y el resto de gigantes de internet no somos usuarios, sino productos: los destinatarios de sus campañas de publicidad.

Así pues, el modelo de negocio es un intercambio en el que nos ofrecen un gestor de correo electrónico con grandes capacidades, una plataforma para conversar con amigos o para encontrar a antiguos compañeros de clase, un navegador GPS para no perdernos en la ciudad, una carpeta en la nube para almacenar nuestros ficheros… Todo ello a cambio de recopilar una cantidad de datos tan inmensa que probablemente hace que Google nos conozca mejor que nosotros mismos: qué coche te quieres comprar, dónde vas a ir de vacaciones, cuántos hijos tienes, qué camino tomas para ir a trabajar, a quién vas a votar, cómo te sientes hoy, esa pasión oculta que no has confesado a nadie pero has buscado en internet, a qué hora te acuestas y con quién, etc.

Big data

/Wikimedia Commons

Con esta ingente cantidad de datos, la publicidad digital presume de su precisión, al impactar a la persona escogida en el lugar idóneo y el momento adecuado, frente a los anuncios tradicionales en televisión, por ejemplo, que solo permiten segmentar el público objetivo por franja horaria o asociado a ciertos programas. De hecho, cada vez que cargamos la página de nuestro diario favorito para leer las noticias del día, el correspondiente banner publicitario que vemos depende de una compleja subasta (RTB, Real Time Bidding) en la que distintos algoritmos pujan por mostrarnos su anuncio en función de cuánto piensen que nuestro perfil se adapta al producto que desean vender. Todo esto ocurre en la fracción de segundo que tarda el navegador en cargar la página; obviamente, estos algoritmos emplean toda la información que puedan adquirir sobre quién está al otro lado del ordenador para afinar los modelos: más información implica modelos más precisos y, típicamente, mayor rendimiento de la inversión en publicidad.

Así, Google es la mayor agencia de publicidad del mundo. Facebook o Twitter también siguen el mismo modelo de negocio: nos ofrecen una plataforma para que voluntariamente les entreguemos una cantidad inimaginable de datos personales gracias a los cuales pueden afinar campañas de publicidad muy orientadas a su público objetivo.

En la economía digital nadie da duros a cuatro pesetas o, como nos recordaba el Nobel de Economía Milton Friedman: “There ain’t no such a thing as a free lunch (no existen los almuerzos gratis)”. Las principales empresas hoteleras son Airbnb y Booking; no tienen uno solo alojamiento en propiedad. La empresa líder de movilidad es Uber; no posee un solo vehículo. La primera empresa del sector de venta al por menor es Alibaba; no dispone de inventario. La mayor empresa de contenidos digitales es Facebook; no genera su contenido. Todas son empresas de datos. Recopilan, limpian, analizan y desarrollan aplicaciones para poner en contacto productores de servicios con consumidores.

Pero entonces, ¿cuánto deberían valer nuestros datos personales? La pregunta es muy relativa y probablemente tenga dos respuestas bien diferenciadas para la persona que cede los datos y para la que los adquiere. Para el ciudadano o ciudadana media, a tenor del comportamiento observado durante los últimos años, el valor que concedemos a nuestros propios datos es más bien pequeño, pues prácticamente los hemos regalado a cambio de nada a las grandes compañías. Para los gigantes de internet podemos hacer un cálculo sencillo basado en dividir el beneficio del sector publicitario digital en EE UU durante 2016 (83.000 millones de dólares) entre el número de usuarios en el país (280 millones), lo que arrojaría una cifra media de 296 dólares per cápita. Prácticamente nadie en el entorno empresarial duda ya del inmenso valor que tiene la adquisición de datos, aunque la sociedad en su conjunto no sea aún muy consciente de ello.

Privacidad en tiempos de pandemia

Entre 1950 y 1989, la policía política de la RDA articuló métodos de vigilancia que implicaron a 250.000 personas entre empleados e informantes. Para una población de 17 millones suponía un espía por cada 70 habitantes. Con los métodos de supervisión existentes en la actualidad, empleando técnicas de Inteligencia Artificial, tratamiento de imágenes y procesamiento del lenguaje natural, se puede vigilar a miles de millones de ciudadanos con apenas varios miles de empleados.

Big data

/Wikimedia Commons

Aunque cuando una empresa conecta el micrófono de mi móvil no está interesada en lo que digo, solo quiere saber qué canal de televisión estoy mirando o qué estoy pensando en adquirir. Porque una parte importante de la industria publicitaria se basa en pagar por los anuncios en función de la contribución que cada uno haya tenido en conseguir que adquieras el producto. En su jerga, ellos usan el término “conversión”, pero no una conversión a los principios socialistas de la República Democrática de Alemania, sino una conversión para ganar personas adeptas al último coche, tableta o viaje.

En los últimos meses se está produciendo un intenso debate sobre la pertinencia del uso de datos personales para luchar contra la pandemia, lo cual ha puesto en el ojo público muchas de las cuestiones mencionadas arriba. Los datos de geolocalización o los contactos con otras personas se pueden usar para diseñar sistemas más eficientes y dirigidos de contención de la epidemia, aislando sólo personas infectadas y sus contactos, o lanzando alertas en los lugares con mayor probabilidad de infección. Compartir datos clínicos de pacientes permite ampliar la base estadística de los estudios sobre COVID y conocer mejor la enfermedad para mejorar el tratamiento de enfermos o las políticas de salud pública.

Todas estas cuestiones requieren un debate sobre el alcance de dichas medidas, que en cualquier caso debe de ser limitado en el tiempo y no ser usado con fines distintos a los mencionados. Este debate contrasta con la noticia publicada recientemente sobre las denuncias de un empleado de Apple que trabajaba en el programa de transcripción de textos grabados por sus dispositivos, sin ningún consentimiento por parte de los usuarios. Es fundamental que la sociedad sea más consciente del uso y abuso de los datos personales por parte de las grandes corporaciones y participe de manera activa en el debate abierto sobre la gestión de los mismos.

* David Gómez-Ullate Oteiza es investigador en la Universidad de Cádiz y coautor del libro Big data de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata).

Dibujos animados, series, títeres… Más de 10 propuestas del CSIC para estos días sin cole

Por Mar Gulis (CSIC)

Faltan meses para que niñas y niños vuelvan al cole y recuperen sus rutinas. Mientras tanto, ¿qué hacer? ¿Cómo rellenar tantas horas de ocio? Muchos padres y madres llevan semanas haciéndose estas preguntas. Desde este blog os hemos contado los recursos y canales virtuales a los que podéis acceder para satisfacer vuestra curiosidad científica. Pero también queremos acercar la ciencia al público infantil. Aquí os damos algunas ideas para que la chavalada pueda entretenerse y aprender al mismo tiempo.

Distintos institutos del CSIC ponen a vuestra disposición materiales que combinan contenidos científicos con formatos atractivos para la gente menuda. Dibujos animados, todo tipo de audiovisuales con música e ilustraciones, marionetas, cortometrajes y hasta juegos online os esperan en varias webs vinculadas al CSIC y sus centros de investigación.

Si disponéis de ordenador u otro dispositivo y conexión a internet en casa, accederéis a un abanico de recursos para para que vuestros familiares más jóvenes aprendan de forma divertida sobre cambio climático, galaxias, arqueología o electromagnetismo, entre otros muchos temas. En este post os detallamos algunas opciones que encontraréis a golpe de click. Empezamos por las edades más tempranas:

Fragmento de 'Una aventura en la Prehistoria', de Kids.CSIC

Fragmento de ‘Una aventura en la Prehistoria’, de Kids.CSIC.

Dibujos, marionetas y medio marino (a partir de 3 años)

Para los más pequeños, el Instituto de Investigaciones Marinas cuenta con sus Kaleid@labs, una serie de vídeos cortos sonorizados solo con música donde se alternan ilustraciones, títeres realizados por estudiantes de Infantil y Primaria e imágenes de investigación del medio marino. De forma fluida y amena, y sin pasar por alto cuestiones duras de pelar como la contaminación o el calentamiento global, acercan a este público el complejo mundo de la práctica científica.

El mismo instituto también os lleva de paseo subacuático a recorrer la biodiversidad oceánica con su Safari submarino por aguas gallegas y aguas del mundo, igualmente conformado por música e imágenes. Además, en su página web #quedaNaCasa encontraréis muchos otros recursos y materiales didácticos.

Kaleid@labs

Portada de la serie Kaleid@labs, del IIM.

¡Que vivan los dibujos animados! (a partir de 4 años)

El CSIC dispone de un buen repertorio de dibujos animados con abundante contenido didáctico. Preparad las palomitas porque aquí os damos unas cuantas pistas:

Si queréis acercaros a las ciencias del cosmos, echad un vistazo a los dibujos animados del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), uno de los centros de CSIC dedicados a estudiar el universo. Sus cortometrajes animados contienen grandes dosis de ciencia y humor. Con ellos descubriréis cómo se originaron el Sol y las estrellas, aprenderéis más sobre las galaxias, entenderéis cómo empezó la vida en la Tierra y de qué está hecho el aire que respiramos. También podréis saber más sobre partículas y elementos químicos. La chavalada se familiarizará con conceptos como “zona de habitabilidad” o “contaminación lumínica”, y alucinará con el viaje que hace un fotón desde que sale del Sol hasta que alcanza la superficie de una planta.

Si os atrevéis con la física solar, no os perdáis la serie The QuEST de este mismo instituto, integrante del proyecto del Telescopio Solar Europeo (EST, en sus siglas en inglés). La serie explica los objetos de estudio de este nuevo telescopio solar a través de los astrónomos que los estudiaron por primera vez: Galileo Galilei, George Ellery Hale, Angelo Secchi o John and Mary Evershed. Podéis ver sus episodios online y descargarlos en distintos idiomas.

Imagen the The QuEST

Fragmento del capítulo ‘John and Mary Evershed de la serie The QuEST.

Seguimos con más dibujos animados. El CSIC en la Escuela, un programa orientado a impulsar la ciencia en las primeras etapas del aprendizaje, os ofrece cortometrajes que están acompañados de una guía para el docente y se enmarcan en diferentes itinerarios didácticos: ‘El mundo de las moléculas’, ‘La naturaleza de la luz’, ‘Electromagnetismo’, introducciones a la genética y a la arqueología, o la importancia de la transmisión del conocimiento para el avance de las sociedades. En sus historias remiten a nombres y anécdotas que confeccionan la historia de la ciencia, y en su página web Kids.CSIC cuentan con un apartado especial para biografías, además de incluir juegos y tests interactivos.

Fragmento de Los guisantes informan, de Kids.CSIC

Fragmento de ‘Los guisantes informan’, de Kids.CSIC.

También para pequeñas mentes inquietas, el Instituto de Agroquímicos y Tecnología de Alimentos (IATA) ha realizado una serie de animaciones con las que podéis aprender sobre las bacterias que viven en nuestro intestino, los virus o el gran problema de la contaminación por microplásticos.

Imagen de Los virus entéricos, de la serie de animaciones del IATA

Fragmento de ‘Los virus entéricos, de la serie de animaciones del IATA.

Para un poco más mayores (a partir de 7 años)

En la Unidad de Cultura Científica (UCC) del CSIC en Galicia, con la llegada de la cuarentena se pusieron manos a la obra para alimentar la curiosidad científica en estos días de confinamiento. Hablaron con el actor gallego Rony Flamingo y decidieron elaborar esta serie de Píldoras CSIC de conocimiento. De la mano de una divertida ristra de personajes y con referencias locales, estas píldoras os llevarán a los distintos ámbitos de investigación de los centros del CSIC en esta comunidad.

Imagen de Píldoras CSIC de conocimiento

Fragmento de ‘Palmira, domadora profesional (la domesticación vegetal), de la serie Píldoras CSIC de conocimiento de la UCC del CSIC en Galicia.

Si ha llegado el momento de dar un paso más, otra propuesta animada que no os podéis perder es Revoluciones matemáticas. La serie, que cuenta ya con dos temporadas de cuatro capítulos cada una, presenta la vida y obra de grandes matemáticos como Emmy Noether, Isaac Newton, Ada Lovelace, Henri Poincaré o Leonhard Euler, y explica algunos de los problemas que decidieron resolver a través de este lenguaje numérico y universal.

Imagen de Revoluciones matemáticas

Fragmento del capítulo ‘Ada Lovelace’, de la serie Revoluciones matemáticas.

También podéis ver los vídeos del grupo InDi de investigación y divulgación inclusiva de la Institución Milá y Fontanals (IMF), y conocer la iniciativa ‘La Prehistoria contada con marionetas’, o descubrir ‘Hechos y mitos de la Prehistoria’, que apuesta por una ciencia que también sea hecha por personas con discapacidad intelectual.

Si os gustan los espectáculos científicos, asomaos a la iniciativa Ciencia en Navidad, donde, entre otras cosas, podréis disfrutar de la obra de teatro ‘La radiante vida de Marie Curie’.

Portada de la obra de teatro La radiante vida de Marie Curie, dentro de los vídeos del programa Ciencia en Navidad

Portada de la obra de teatro ‘La radiante vida de Marie Curie, dentro de los vídeos del programa Ciencia en Navidad.

Y para mayores de 9 años que sientan atracción por la astrofísica y el universo, el Instituto de Astrofísica de Andalucía ofrece más alternativas: la serie de vídeos divulgativos Deconstruyendo la luz y, con un plus de creatividad, los videoblogs didácticos El diario secreto de Henrietta S. LeavittEl consultorio de Erasmus Cefeido y el Teslablog.

Finalmente, Climate Change. The FAQs, pensado para público a partir de 12 años, es un vídeo en el que científicas y científicos responden a diversas preguntas de estudiantes de Secundaria sobre las causas, las consecuencias y las posibles soluciones del cambio climático.

Si os quedáis con ganas de más, no os perdáis el amplio repertorio de videojuegos y juegos interactivos, recursos didácticos, convocatorias y experimentos creados por el CSIC para el público infantil y juvenil. Podéis encontrar una buena parte de ellos aquí.

10 experimentos con luz para hacer en casa: crea un arcoíris en tu habitación, monta un microscopio casero o descubre cómo funciona la fibra óptica

Por Mar Gulis (CSIC)

Estos días de confinamiento muchas personas estamos aprovechando para, al fin, hacer limpieza y poner un poco de orden en casa, ese espacio en el que últimamente pasamos todo el tiempo. Llega el momento de deshacerse de cosas: CDs antiguos que aún conservamos a pesar de no tener dispositivos para ver su contenido, cajas o cartones que acumulábamos esperando darles un nuevo uso o, incluso, algún esmalte de uñas que se ha quedado un poco seco y ya no vamos a utilizar.

Pero, antes de desechar definitivamente estos y otros objetos, ¿por qué no darles una nueva oportunidad y pasar con ellos un rato entretenido? Eso es lo que te proponemos en este post: sacarles partido para descubrir de manera sencilla y amena los espectaculares efectos que tiene la luz.

Si hace unas semanas te animábamos a realizar experimentos relacionados con el agua y sus propiedades, esta vez te invitamos a jugar y aprender con la luz. Es tan fácil como descargar de manera gratuita diez fichas de experimentos de la web del CSIC y seguir sus sencillas instrucciones e ilustraciones, que te permitirán entender, y también enseñar a los más pequeños de la familia, conceptos y propiedades de la luz.

¿Qué puedes conseguir con estos experimentos? Cosas tan variadas como crear imágenes de tres dimensiones como si de un holograma se tratase, desmentir que el blanco sea un color y argumentarlo sin problemas o construir un espectroscopio casero con el que observar los espectros de colores que se dibujan con diferentes fuentes de luz.

Holograma creado durante una actividad de la Semana de la Ciencia del IOSA Student Chapter en el Instituto de Óptica del CSIC. Juan Aballe/Cultura Científica CSIC

Además, gracias a estos experimentos podrás conocer cómo funcionan tecnologías que nos facilitan mucho la vida –sobre todo en estos días de confinamiento–, como los láseres o la fibra óptica. También tendrás la oportunidad de fabricar un microscopio casero y observar con él una gota de agua ampliada hasta 10.000 veces para ver lo que se mueve en su interior. Seguramente te sorprenda lo que podemos encontrar en una muestra de saliva de nuestra boca y en el agua que beben nuestras mascotas, la que se filtra tras regar las plantas o la que podemos recoger de cualquier charco que se forme tras la lluvia; pero también podrás entender en qué consiste la convergencia de la luz.

Además de sacar ese lado curioso que todos llevamos dentro, estos experimentos te ayudarán también a entender y asimilar conceptos complejos, como la reflexión y refracción de la luz, la dispersión de los rayos de luz o el funcionamiento de las cámaras oscuras, que supusieron uno de los primeros pasos en el mundo de la fotografía.

¿Quién no se ha maravillado al observar un arcoíris o un hermoso atardecer? ¿Quién no se ha quedado hipnotizado viendo el baile de una vela o el crepitar del fuego de una chimenea? ¿Y qué decir cuando una pajita parece partida dentro de un vaso de agua? Si eres de los que siente curiosidad por estas cosas y quieres saber por qué ocurren, ponte manos a la obra y encuentra las respuestas que buscas.

Un universo de luz

Estas fichas de experimentos forman parte de los recursos elaborados por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), con ayuda de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), en el marco del Año internacional de la luz 2015. Si después de hacer los experimentos te quedas con ganas de saber más, siempre puedes descargar otros materiales elaborados durante esta conmemoración, como la exposición Un Universo de luz, que incluye impresionantes imágenes y textos divulgativos, y las unidades didácticas para diferentes niveles educativos que la acompañan.

Para conocer otros materiales que el CSIC pone a tu disposición para aprender ciencia desde casa de una manera divertida, pincha aquí.

La hipótesis de la abuela: el papel de la menopausia en la evolución humana

Antonio Rosas (CSIC)*

La especie humana cuenta entre sus muchas singularidades con una elevada capacidad reproductiva; y eso a pesar de que nuestro desarrollo individual es muy lento. Los humanos tenemos un largo periodo de crecimiento, con lo que pasan muchos años hasta llegar a la edad adulta. ¡Que se lo digan hoy a algunos padres! Por lo general, en las especies en las que las crías maduran muy despacio, como es el caso de los grandes simios, los intervalos entre nacimientos se alargan mucho, lo que en última instancia se traduce en una baja tasa de reproducción. En las especies cuyos miembros maduran más deprisa, las hembras quedan encintas más rápidamente, con intervalos entre nacimientos más reducidos.

Una simple comparación con nuestros primos evolutivos nos ilustra. Las hembras de los grandes simios (orangutanes, gorilas y chimpancés) comienzan su reproducción a una edad promedio de unos 13 años, mientras que los humanos en las sociedades de cazadores recolectores tienen su primer hijo alrededor de los 18-20 años (en las sociedades modernas esta edad se ha retrasado considerablemente). A su vez, la lactancia de los simios puede llegar hasta ocho largos años, de modo que una hembra no podrá concebir hasta pasado ese tiempo.  Es decir, vienen pocos bebés de chimpancé al mundo.

Según esta lógica, una baja natalidad tendría que ser aún más exagerada en el caso humano, con prolongados intervalos entre nacimientos. Sin embargo, la realidad es bien distinta. En promedio, el periodo de lactancia humana dura entre 2,5 y 3,5 años en sociedades preindustriales. Pasado este tiempo, la fisiología femenina permite reiniciar la ovulación y la mujer puede quedar encinta de nuevo. En las sociedades más avanzadas estos parámetros biológicos se están alterando muy rápidamente por diferentes efectos culturales, los avances médicos y asuntos económicos. Sea como fuere, las densidades de población humana pueden llegar a ser muy elevadas, a pesar de su largo periodo de crecimiento.

¿Qué ha ocurrido en la evolución humana para que se haya acortado tanto el intervalo entre nacimientos? Para dar respuesta a esta pregunta tendremos que dar un rodeo y acabar por entender el significado evolutivo de la menopausia ¡Cosas de la biología!

Los 13 de El Sidrón

Recreación de los 13 individuos neandertales del yacimiento de El Sidrón, en Asturias. © De la exposición ‘Los 13 de El Sidrón’/ Albert Álvarez Marsal

Una característica esencial del ciclo vital humano radica en una larga longevidad, lo que se traduce en que las mujeres presentan un largo periodo de vida tras el cese de su ciclo menstrual. Es decir, la vida femenina continúa durante décadas aun cuando ya no se producen óvulos (las células reproductoras). Esta peculiaridad humana representa una excepción en la naturaleza, tan solo compartida con algunas especies de ballenas. Prácticamente la totalidad de los vertebrados mueren poco después del cese de su función reproductora. Los grandes simios, por ejemplo, llegan a la edad senil en torno a los 40 años y apenas sobreviven a su periodo fértil. Las mujeres –y las hembras de orcas y calderones–, por el contrario, viven muchos años tras la menopausia.

Para los teóricos de la evolución este hecho exige una explicación, ya que los rasgos más característicos de las especies suelen ser adaptaciones resultado de la selección natural. ¿Por qué la longevidad humana ha evolucionado más allá del cese de la fertilidad femenina? Si la menopausia es una adaptación, ¿qué ventaja proporciona? Para explicar la supuesta ventaja selectiva de una duración inusual de la vida post reproductiva se ha formulado lo que se conoce como lahipótesis de la abuela.

Esta hipótesis propone que las hembras en edad post reproductiva (tras la menopausia, cuando ya no pueden tener más hijos) aún pueden fomentar su contribución genética a las generaciones futuras. ¿Cómo? Pues ayudando a la descendencia de sus hijos; es decir, a sus nietos, quienes portarán algunos de los genes de su abuela. La hipótesis de la abuela se fundamenta en el hecho de que con la edad y el deterioro fisiológico la reproducción de las mujeres se hace más costosa. Si en vez de reproducirse, esa energía se desvía en ayudar a los nietos, eso contribuye mejor a asegurar la pervivencia de sus genes. Como refuerzo, la ayuda a los familiares estrecha los lazos sociales y garantiza una mejora en la adquisición de recursos.

Superabuela

‘Superabuela’/Joly Navarro Rognoni, en Abueland, una plataforma con viñetas para reflexionar desde el humor sobre la conciliación y el valor de los cuidados que ejercen los abuelos y las abuelas

Por tanto, la hipótesis de la abuela trata de explicar cómo en circunstancias ecológicas donde los juveniles no pueden obtener sus alimentos de forma eficiente, el cuidado provisto por mujeres en periodo post fértil eleva la tasa de reproducción del grupo. Tal incremento se obtiene al favorecer en las hembras en período fértil el acortamiento del intervalo entre nacimientos. El papel de las abuelas permite a las mujeres jóvenes concentrarse en la cría de los aún lactantes y luego, tras el destete, traer al mundo nuevos hijos, despreocupándose en buena medida del cuidado de los ya creciditos. Volviendo al inicio del artículo, la hipótesis de la abuela ayuda explicar el éxito reproductivo humano a la vez que justifica la gran longevidad humana. Hembras más longevas ayudan a dejar más descendientes portadores de sus genes de modo que aumentan la longevidad de las posteriores generaciones. Así, una larga supervivencia post reproductiva es favorecida por la selección natural.

A una escala más cercana, en los últimos tiempos hemos presenciado cómo la contribución de los abuelos a la crianza de los hijos es manifiesta. Sobre ellos reposa, a veces con un claro sesgo abusivo, la carga de los nietos. Para colmo, en la última gran crisis económica a principios del siglo XXI la contribución de la pensión de los abuelos a la economía de los hijos se ha revelado como fundamental, siendo lógicamente los nietos los grandes beneficiarios. Queda demostrado que en todas las escalas: la evolutiva, la social y la económica, los abuelos y las abuelas son agentes esenciales de la biología y la cultura humana.

*Antonio Rosas es director del grupo de Paleoantropología del Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC.

 

 

¿Nos encaminamos hacia la sexta extinción?

Por Mar Gulis (CSIC)

“El 25% de las especies de la Tierra desaparecerá en las próximas décadas si el cambio climático persiste. Es decir, en función de las emisiones y del grado de calentamiento global, perderemos de 500.000 a un millón de especies de animales y plantas”. Esta es la respuesta de la bióloga evolutiva Isabel Sanmartín, investigadora en el Real Jardín Botánico (RJB-CSIC), a la pregunta de si hay evidencias científicas suficientes para predecir el impacto del aumento de las temperaturas sobre la biodiversidad.

Invernadero del Real Jardín Botánico del CSIC / Irene Lapuerta

A partir del análisis de fósiles y de reconstrucciones de ADN, Sanmartín investiga cómo se adaptaron las plantas en el pasado a las variaciones climatológicas. Esas indagaciones le dan pistas para entender lo que sucede en el presente y vislumbrar qué sucederá en el futuro. Y las evidencias se acumulan: “El calentamiento global se está produciendo tan rápido que es muy difícil que las especies consigan adaptarse”, señala. Ahí están los datos: “Por ejemplo, en los bosques tropicales, donde vive el 50% de los organismos de la Tierra, calculamos que desaparecerá el 45% de las plantas”.

El aumento de la temperatura y la destrucción de hábitat, en gran medida provocados por la actividad humana, son las principales causas de esta pérdida de biodiversidad que ya se denomina “sexta extinción masiva”, afirma la bióloga.

Las variaciones del clima no son algo nuevo. A lo largo de la historia de la Tierra, factores geológicos como la tectónica de placas han generado cambios climáticos. Las reconstrucciones paleoclimáticas realizadas permiten afirmar que “cuando los continentes estaban juntos, en Pangea, el clima era árido y frío; en cambio, cuando se separaron el clima se hizo tropical. Eso se ve a lo largo de los últimos 600 millones de años”, explica Sanmartin.

¿Qué es entonces lo que hace que el actual calentamiento global dispare las alarmas en la comunidad científica? Básicamente, la velocidad a la que se producen estos cambios y lo que ello implica. “Quizá lo más relevante de esta era del Antropoceno es precisamente lo distinta que es de otras extinciones masivas que se han producido antes. En los cambios climáticos producidos por el movimiento de los continentes, los tiempos son geológicos; estamos hablando de varios de millones de años. El Antropoceno son [como mucho] 10.000 años, desde la aparición de la agricultura, y sin embargo la tasa de extinción de fondo –el número de extinciones por millón de especies por año (background extinction)– ha aumentado entre 100 y 10.000 veces”, detalla Sanmartin.

Más allá del impacto ambiental, la desaparición de tantas especies afectará directamente a la agricultura y por tanto a la obtención de alimentos para el sustento humano, pero también a la economía o incluso a la aparición de conflictos entre comunidades. La Plataforma Intergubernamental de Ciencia y Política sobre Biodiversidad y Servicios de los Ecosistemas (IPBES) de la ONU advierte que estamos ante la primera gran extinción causada por el ser humano, y desde distintos foros científicos, personal investigador de todo el mundo acumula conocimiento y plantea soluciones a este problema.

La pérdida de biodiversidad es uno de los grandes desafíos asociados al cambio global, entendido este como el conjunto de impactos medioambientales provocados por la actividad humana. En el CSIC queremos divulgar lo que dice la ciencia respecto a esta cuestión. Con ese objetivo hemos creado el espacio ‘Científicas y Cambio Global’, donde entrevistamos a Isabel Sanmartin y otras investigadoras que, desde muy diversas disciplinas, tratan de comprender el alcance de este fenómeno, sus causas, sus efectos y qué podemos hacer para afrontarlo.

Científicas y Cambio Global cuenta con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

¿Cuándo empezamos a sentir? Electricidad en los circuitos cerebrales

Por Óscar Herreras (CSIC)*

¿Sentimos lo mismo ante una misma situación? Es evidente que no. Cada objeto, emoción o concepto se graba en circuitos neuronales por la propia experiencia de cada individuo, y para esto no hay manuales, no hay genes. Pero, ¿qué entendemos por sentir? Como casi todos los conceptos que empleamos para definir el comportamiento humano, este también tiene su origen en la era precientífica, de ahí sus mil significados.

Etimológicamente, sentir significa dirigirse hacia donde nos indican los sentidos. Implica, por tanto, percepción y movimiento. ¡Casi nada! Las dos principales propiedades de la vida animal. Afortunadamente, hay una disciplina que estudia las funciones del sistema nervioso y nos las explica con el lenguaje común de la física: la neurofisiología. De ella aprendimos hace ya más de un siglo que todo lo que se percibe –sonidos, imágenes, olores– se traduce y se transmite en los circuitos nerviosos como actividad eléctrica. Desde el instante en que vemos un anuncio de chocolate hasta el momento en el que los músculos nos llevan a la tienda, todo es actividad eléctrica fluyendo por los circuitos neuronales. Esta puede ser la definición mínima de sentir. Y no es para menos: la electricidad es la clave de la vida.

Todas las células, no solo las neuronas, son bolitas de grasa que contienen electrolitos en su interior, como si fueran la batería de un coche. Buena parte de estas células son excitables, lo que les permite generar corriente. Las neuronas evolucionaron dominando este juego de una forma espectacular: pueden codificar en forma de impulsos eléctricos lo que percibimos del mundo exterior e interaccionar con él enviando órdenes a los músculos. Sin flujo eléctrico a través de los circuitos nerviosos no hay sensación, no hay movimiento. La electricidad es lo que diferencia a los circuitos vivos de los muertos, así de simple.

Circuitos de la corteza cerebral

Diversos tipos neuronales forman los complejos circuitos en la corteza cuya actividad eléctrica y funciones madurarán lentamente en la infancia. /López-Mascaraque, Instituto Cajal, CSIC

No obstante, ¿es esta la única función de la electricidad en el sistema nervioso? No, ni mucho menos. Recientemente, nuestro grupo ha mostrado que la actividad eléctrica de la corteza cerebral sensorial en roedores jóvenes, aunque es similar a la de los adultos, está generada por circuitos diferentes. Este hallazgo, publicado en Journal of Neuroscience, es relevante porque previamente sabíamos que los circuitos ya estaban formados a esa edad, y ahora podemos concluir que aún no están plenamente operativos. En este caso, se trataba de los circuitos que controlan las patas, y sabemos que en unos pocos días más, cuando el animal entrene un poco, la electricidad fluirá por sus circuitos como en un adulto. Esta maduración tardía de los circuitos corticales a medida que se usan revela un patrón de economía biológica.

Lejos de ser canales fijos de comunicación, los circuitos son extremadamente mutables, y es nuestra actividad diaria la principal promotora de sus adaptaciones. El entrenamiento es esencial. Los recién nacidos entrenan días, meses y años para adquirir nuevas funciones y capacidades, tiempo en el que la electricidad irá produciendo los cambios necesarios para que todos los segmentos del circuito sean activos y engranen perfectamente.

Corteza cerebral rata adolescente

Los circuitos de la corteza cerebral están organizados en estratos de neuronas diferentes. /Silvia Tapia, Instituto Cajal, CSIC

Suele decirse que hay un mapa genéticamente determinado de nuestros circuitos, y esto es correcto, pero solo en parte. Sin la electricidad, los circuitos no se forman o lo hacen de manera aberrante, como mostraron hace más de medio siglo los Nobeles Hubel y Wiesel al observar que, impidiendo la visión de un ojo unos pocos días tras el parto, los circuitos de la corteza visual eran aberrantes. Hallazgos más recientes muestran que la actividad eléctrica es imprescindible para activar los genes necesarios en la construcción de los circuitos. Así, en esta época en la que todo parece consecuencia de un plan genético determinado para cada especie y cada individuo, resulta que la energía eléctrica determina cuándo, cuánto y cómo se va a ejecutar ese plan. La electricidad no es solo la energía que permite a un organismo complejo ejecutar sus funciones, sino que además controla sus propios cambios estructurales para adaptarse al medio con el que tiene que interaccionar, y permite que este interactúe con nosotros generando electricidad en nuestros órganos sensoriales y cambios en nuestro sistema nervioso.

Medicina sin fármacos

Estudiar y catalogar la electricidad en el cerebro no es fácil; hay demasiados núcleos activos a la vez realizando gran cantidad de funciones. Sus cambios son tan rápidos que es muy difícil clasificarlos para interpretar qué información llevan, que función realizan y si es normal o patológica. Si hoy la ciencia pone el énfasis en las alteraciones moleculares y génicas como responsables de las patologías, algunos investigadores vemos la electricidad como la causa última, y ya vislumbramos el día en que un conocimiento exhaustivo de la actividad eléctrica en los circuitos nos permita interactuar con ellos para reconducir las anomalías estructurales que causan las deficiencias. Aquí está una de las posibles claves de la investigación futura. Medicina sin fármacos. Sabemos que la actividad eléctrica debe seguir un patrón preciso para generar cambios en la estructura, tanto a nivel celular como en los circuitos. Ya hace décadas que se está empleando estimulación eléctrica con patrones temporales muy precisos para tratar la epilepsia y la enfermedad de Parkinson, y ahora se están desarrollando tecnologías para muchas otras patologías, como el alzhéimer o la migraña, o para restablecer funciones perdidas tras un ictus cerebral.

En definitiva, sentimos de manera diferente porque la actividad eléctrica fluye por distintas partes de nuestros circuitos, bien porque seamos un reptil o un primate, un embrión o un adulto, o bien porque usemos la parte reptiliana de nuestro cerebro o dejemos llegar la corriente eléctrica hasta la corteza. Así, si queremos comprendernos a nosotros mismos y nuestras patologías, seamos primates y estudiemos la actividad eléctrica del cerebro.

* Óscar Herreras es investigador del Instituto Cajal del CSIC.

¿Quieres participar en el calendario científico de 2020? ¡Envía tu efeméride!

Por Mar Gulis (CSIC)

El 7 de noviembre podría dedicarse a Marie Curie. Ese día, en 1867, nació esta científica, Premio Nobel de física y química y descubridora del polonio y el radio. / Imagen extraída de un panel de la exposición Entre moléculas.

Un 3 de octubre de 1916 nació Mª Ángeles Alvariño González, primera mujer científica que trabajó a bordo de un buque británico de investigación. Diez años después, el día 17 de agosto, lo hacía Margaret Hamilton, matemática que desarrolló el programa informático de navegación del Programa Apolo de la NASA. Estas y otras efemérides aparecerán en un calendario que también recogerá conmemoraciones de hallazgos e inventos destacables, pasados o de épocas recientes. Así, el 16 de noviembre podría reflejar que ese día, pero del año 1989, los investigadores del CSIC Javier Borderías y Margarita Tejada patentaron el procedimiento para fabricar las famosas gulas, mientras que el 21 de junio de 2002 recogería que, gracias a las vacunas, Europa logró erradicar la poliomielitis.

Lo decimos en condicional porque este calendario científico está en proceso de elaboración. El proyecto, coordinado por el investigador Pablo G. Toral, del Instituto de Ganadería de Montaña (CSIC-Universidad de León), se inspira en las versiones existentes en Rumanía y Escocia, pero el objetivo es incluir contenidos adaptados a nuestro contexto. “A partir de la información que tenemos de otros calendarios científicos, hemos preparado un primer borrador que está disponible online”, explica Toral. Su idea es que cualquiera pueda aportar información para incluir en la versión final. “Vamos a dar de plazo hasta el próximo 6 de septiembre para que la gente envíe sus propuestas. Si conseguimos varios aniversarios para un mismo día, haremos una selección con los temas prioritarios. El resto se aprovecharán en futuras versiones del calendario, pues nace con vocación de continuar”. Ya sabes, si se te ocurre alguna efeméride relacionada con la ciencia, este es el sitio para contarla.

¿Y para qué un almanaque de estas características? El principal objetivo es acercar la cultura científica a la población más joven –especialmente al alumnado de primaria y ESO– y crear referentes que le resulten cercanos. Por esta razón, el calendario científico escolar hace hincapié en mostrar personas y descubrimientos del presente, y en visibilizar a las investigadoras para promover las vocaciones científico-técnicas entre las niñas y adolescentes. Otro de sus propósitos es divulgar la actividad de los centros de investigación españoles y aprovechar el 150º aniversario de la creación de la tabla periódica de los elementos químicos para incluir contenidos relacionados con este icono de la ciencia. Para lograrlo, el calendario irá acompañado de guías didácticas que podrán utilizarse en las aulas.

Y como la idea es llegar a cuanto más público, mejor, todos los materiales estarán disponibles online para su descarga gratuita y se traducirán, además, al  euskera, catalán, gallego y asturiano.

Este proyecto cuenta con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología-Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. Asimismo, asociaciones enfocadas a promover la divulgación de la ciencia y el pensamiento crítico, y profesionales del ámbito educativo, respaldan la propuesta. A su vez, el calendario se basa en las versiones existentes en Rumanía, donde esta iniciativa se desarrolla desde 2011, y Escocia, en la que el Daily Discovery Calendar se ha popularizado más recientemente.

¡Busca tu efeméride y participa!