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¿Por qué dormimos?

“No se sabe aún, pero estamos trabajando en ello” es quizás la respuesta más frecuente que te vas a encontrar cuando preguntas sobre ciertos aspectos del cerebro. No iba a ser menos en lo relacionado con dormir. Pero no todo es tan negativo. Hay algunos aspectos que sí pueden ser respondidos.

Gracias a los avances en neurociencia, hoy sabemos que dormir está muy relacionado con la memoria. La privación de sueño afecta notoriamente a la memoria y a la acumulación de β-Amiloide entre las neuronas, que es una de las principales características patológicas del Alzhéimer (1). Para entender esto un poco más en profundidad, hay que ahondar un poco en los mecanismos básicos de la memoria a nivel neuronal. Una sola neurona puede conectarse con entre 10.000 y 50.000 neuronas. Centrémonos en una sola conexión entre dos neuronas. Esta conexión es la famosa sinapsis, y aquí reside la magia de la memoria.

sinapsis-neuronal1

Los mecanismos que hay detrás de una sinapsis son muy complejos, y hoy se siguen haciendo grandes esfuerzos e inversiones para poder entender en profundidad cómo se forman, cómo se mantienen y cómo se destruyen las sinapsis. De manera muy resumida: una vez se genera una sinapsis (el vínculo entre dos neuronas), la relación establecida es débil y susceptible de ser eliminada al cabo de unos pocos días. Estamos empezando a comprender qué provoca que una sinapsis se refuerce o se destruya (2). Pero lo que sí sabemos es que estos procesos ocurren en un área cerebral muy especial durante el sueño. Este área es el hipocampo y está enormemente relacionado con la memoria.

hippocampus

Durante el día adquirimos nuevas experiencias y conocimientos de manera consciente y no consciente. Es durante esos momentos en los que el hipocampo se vuelve muy activo. Esta actividad implica dos mecanismos:

  1. Activación de redes de neuronas que ya están conectadas entre sí y adquisición de un patrón de actividad específico.
  2. Formación de nuevas conexiones entre neuronas que serán integradas en una red neuronal existente.

Cada experiencia, cada vivencia, tiene su propio patrón de actividad en el hipocampo. Gracias a técnicas de electrofisiología podemos observar que durante ciertas etapas del sueño el hipocampo se vuelve especialmente activo. Lo curioso de su actividad es que se pueden reconocer los mismos patrones de actividad neuronal que se podían observar durante el día mientras estamos despiertos. Esta reactivación tiene como fin hacer más fuerte las nuevas conexiones (sinapsis) que se han producido en la memoria.

Hay que tener en cuenta que el hipocampo es un almacén limitado para la memoria, y este tiene sistemas de eliminación de sinapsis muy complejos que aún estamos comenzando a entender. 

Entonces, ¿dónde se almacena la memoria a largo plazo? Si bien es cierto que una parte es almacenada a largo plazo en el hipocampo, otra pasa a formar parte de otras redes de neuronas que se encuentran en la corteza cerebral, que es la región del cerebro más próxima al cráneo. Aún no se sabe muy bien cómo viaja esa memoria en forma de actividad cerebral y se distribuye por la corteza cerebral, pero se sabe que es un proceso que ocurre igualmente durante el sueño, ya que otra vez vemos cómo cuando el hipocampo se activa y repite ciertos patrones de excitación neuronal, ciertas áreas cerebrales de la corteza le imitan con el mismo patrón (3). Se cree que ciertas neuronas del tálamo (en rojo en la imagen); una región que podría considerarse como la gasolinera del cerebro, donde gran parte de las conexiones neuronales paran a repostar (aquí ocurren complejos procesos de regulación de actividad neuronal), podrían estar regulando esta gran orquesta de sincronía neuronal entre el hipocampo y la corteza cerebral.

Imagen1

Todos estos procesos, y algunos que estoy seguro de que quedan por descubrir, participan en la formación y en la consolidación de la memoria. Pese a ello, quiero recalcar que el cerebro funciona en forma de red. Dos neuronas conectadas hacen poca cosa. Es el conjunto de muchas neuronas formando una red y un patrón de activación específico lo que crea funciones más complejas. Al principio de este artículo me he centrado en la descripción de una sola sinapsis entre dos neuronas por motivos de simplificación. Pero hay que entender que la eliminación de una sinapsis en el cerebro no genera consecuencias negativas en el 99,99% de los casos, ya que el cerebro es muy flexible, y las redes neuronales son capaces de suplir esa ausencia con otras nuevas conexiones que son capaces de generar vías alternativas para cumplir la misma función. Lo mismo ocurre con la formación de nuevas sinapsis. Varios miles de conexiones neuronales son generadas a lo largo del día y reactivadas a lo largo de la noche en ciertas fases del sueño. Pero una sola sinapsis poco aporta de nuevo a una red neuronal. Es el conjunto de nuevas sinapsis y remodulación de las redes las neuronales las que provocan cambios significativos en la memoria.

  1. SHOKRI-KOJORI, Ehsan, et al. β-Amyloid accumulation in the human brain after one night of sleep deprivation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018, vol. 115, no 17, p. 4483-4488. 
  2.    NORIMOTO, Hiroaki, et al. Hippocampal ripples down-regulate synapses. Science, 2018, vol. 359, no 6383, p. 1524-1527.
  3. FELL, Juergen, et al. Rhinal–hippocampal theta coherence during declarative memory formation: interaction with gamma synchronization?. European Journal of Neuroscience, 2003, vol. 17, no 5, p. 1082-1088.
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Café molecular

Buenos días concienzud@s,

Hoy os quiero hablar de la nueva bebida presentada por la startup Atomo Coffe que como ya habéis podido adivinar consiste en el café molecular.

Esta bebida se presenta como una alternativa al café tradicional y sus creadores (un equipo de científicos de diferentes aéreas) aseguran que imita perfectamente las cualidades organolépticas del café, pero sin utilizar ni un solo grano.

 

cafe_molecular

 

Este café se ha elaborado mediante la ingeniería inversa, es decir, se analizan todas las moléculas presentes en una taza de café y cómo interactúan entre ellas para luego crear una especie de mapa molecular y producir una sustancia organolépticamente igual al café.

Este producto se elabora con ingredientes naturales y sostenibles y se prepara de igual manera que el café tradicional.

Y la pregunta del millón. ¿Para qué nos hace falta el café de laboratorio?

Pues porque el consumo de café aumenta cada año lo que obliga a incrementar la producción, pero a la vez, el cambio climático afecta especialmente a este cultivo con lo que no se va a poder satisfacer la demanda por parte de los consumidores.

Además, el café molecular no se asocia a la deforestación como el café tradicional, no utiliza pesticidas que se vierten a la naturaleza, no provoca conflictos laborales, etc. Se podría decir que tiene una carta de presentación muy parecida a la carne de laboratorio de la que ya hablamos hace unos meses en este blog.

Atomo Coffe ha puesto en marcha una campaña de crowfunding en la plataforma Kicstarter para poder lanzar una primera versión de su producto y si todo les va bien a finales de este año comenzarán a realizar los envíos a los patrocinadores.

Os dejo el enlace de la página oficial para que le echeis un vistazo.

https://atomocoffee.com/

 

Saludos concienzud@s.

Curiosidades, Descubrimientos y Tecnología

¡Saludad a vuestro tátara-tátara-…-tátarabuelo!

¡Feliz vuelta de vacaciones concienzudXs!

Seguro que este verano habéis hecho montones de planes y habéis cargado las pilas para volver a la rutina con energías renovadas 🙂

Y os preguntaréis, ¿me habré perdido algún descubrimiento científico chulo en este tiempo?

¡Pues sí!

Aunque es posible que algunos de vosotros ya lo sepáis, esta semana os vamos a hablar de un hallazgo arqueológico impresionante y es que: ¡por fin le vamos a poner cara al abuelo de Lucy!

Pero espera… ¿Quién es Lucy?

Reconstrucción del Australopithecus afarensis Lucy y pisadas de este homínido.

Corría el año 1974 cuando en Hadar, Etiopía, el equipo del paleoantropólogo Donald Johanson encontró un esqueleto de una hembra Australopithecus afarensis del que se conservaba el 40% en una región cuyos sedimentos databan de hacía 3,2 millones de años. Este ejemplar medía poco más de un metro, pesaba alrededor de 28 kilos y tenía 22 años cuando murió. Posteriormente se encontraron pisadas de A. afarensis en Tanzania, que demostraban más allá de la estructura biomecánica del esqueleto que esta especie era BÍPEDA.

Este resto antropológico de un ancestro directo del Homo sapiens permitió explicar con mayor claridad la relación entre el resto de los primates y los humanos, e impulsó una ola de investigaciones que llevó al descubrimiento de nuevas especies como el Ardipithecus o el A. sediba. Lo más importante de todo esto es que gracias a estos fósiles ahora sabemos que el proceso evolutivo del H. sapiens no fue lineal, que hubo varias especies que coexistieron en el tiempo con sus particularidades anatómicas propias, y que muchas de ellas acabaron extinguiéndose, como por ejemplo los neandertales.

A pesar de que hay estudios genéticos que sugieren que nos separamos evolutivamente de los chimpancés hará unos 13 millones de años, los fósiles nos dan mucha información que no podemos tener analizando una secuencia genética.

Cráneo de Australopithecus anamensis de 3,8 millones de años y reconstrucción facial. © Dale Omori, Museo de Historia Natural de Cleeveland

Y por eso es tan importante el descubrimiento que se ha publicado en la prestigiosa revista Nature. ¿Intrigados? Pues el grupo de Yohannes Haile-Selassie del Museo de Historia Natural de Cleveland y el de Stephanie Melillo del Instituto Max Planck Institute de Antropología Evolutiva han descubierto el primer cráneo de Australopithecus anamensis, de hace 3,8 millones de años, en la región de Woranso-Mille en Etiopía. Esta especie es la predecesora del A. afarensis, y hasta ahora sólo se habían recuperado trozos de mandíbula y algún diente. Este fósil es justo del periodo entre hace 4,1 y 3,6 millones de años en el que se estima que el A. anamensis dio lugar al A. afarensis, con lo que este cráneo no sólo permitirá hacer una reconstrucción facial de cómo era el abuelo de Lucy (que a su vez es nuestro tátara-tatara-…-tatarabuelo), sino que implica que las dos especies de Australopithecus coexistieron durante aproximadamente 100.000 años, lo que pone en tela de juicio la transición “lineal” de A. anamensis a A. afarensis aceptada hasta ahora en la comunidad científica.

¿No os encanta que la ciencia esté constantemente cuestionando sus “pilares” para esclarecer la verdadera realidad?

¡Feliz semana!

 

Por si queréis echar un vistazo a los artículos científicos de los que hablamos aquí los tenéis 😉

  1. Yohannes Haile-Selassie, Stephanie M. Melillo, Antonino Vazzana, Stefano Benazzi, Timothy M. Ryan. A 3.8-million-year-old hominin cranium from Woranso-Mille, Ethiopia. Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1513-8
  2. Beverly Z. Saylor, Luis Gibert, Alan Deino, Mulugeta Alene, Naomi E. Levin, Stephanie M. Melillo, Mark D. Peaple, Sarah J. Feakins, Benjamin Bourel, Doris Barboni, Alice Novello, Florence Sylvestre, Stanley A. Mertzman, Yohannes Haile-Selassie. Age and context of mid-Pliocene hominin cranium from Woranso-Mille, Ethiopia. Nature, 2019; DOI: 10.1038/s41586-019-1514-7
Descubrimientos y Tecnología, Eventos y Premios

FOTCIENCIA 16

Buenos días concienzud@s,

Empezamos este lunes compartiendo con vosotros las imágenes ganadoras de la decimosexta edición del certamen de fotografía nacional científica FOTCIENCIA.

Este certamen está convocado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) con la colaboración de la Fundación Jesús Serra y según nos cuentan su objetivo es acercar la ciencia y la tecnología a los ciudadanos mediante una visión artística y estética sugerida a través de imágenes científicas.

Además, si vivís en Madrid o tenéis previsto venir, podréis disfrutar de ellas en vivo y en directo ya que actualmente se encuentran expuestas en la sede central del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) situado en calle Serrano 117.

Un saludo.

 

Curiosidades, Descubrimientos y Tecnología

Madera transparente ¿realidad o alquimia?

¡¡Feliz comienzo de semana concienzudXs!!

Como sabéis, cada vez estamos más concienciados de que el mantenimiento de nuestro entorno depende principalmente de lo que nosotros hagamos de él. La semana pasada se lanzó el reto de intentar no consumir productos con envases desechables durante siete días, en algunas de nuestras ciudades empezamos a ver contenedores para materia orgánica, hay protocolos de limitación de circulación de vehículos por la contaminación….

Pero esta “conciencia ecológica” va más allá de nuestros pequeños gestos diarios, y una de las áreas de la ciencia que trabaja activamente en ella es la de los materiales. Justamente la semana pasada salió publicada en los medios una noticia digna de ciencia ficción. Y es que un científico sueco había revolucionado el mundo de los materiales creando… ¡madera transparente!

Quedaos con este nombre: Lars Berglund. Este profesior del Wallenberg Wood Science Center del Real Instituto de Tecnología de Estocolmo (KTH) tuvo una idea de científico loco hace unos años. Quería obtener un material de base biológica para emplear en construcción, que fuera rígido como la madera, capaz de absorber el calor, biodegradable y que dejara pasar la luz. En sí la madera era el material que buscaba, pero no era transparente, así que su planteamiento fue sencillo: ¿y si hago transparente la madera? La idea fue bastante controvertida en el campo de los materiales, pero su grupo hizo una aproximación experimental tan genial como “sencilla”: eliminar la lignina de la madera y sustituirla por un polímero transparente.

Científicamente, la lignina (de la que la madera recibe su nombre, ya que en latín lignum es madera) es un polímero polifenólico que se deposita en las paredes de las células de las plantas. Es una sustancia hidrofóbica que elimina agua de las paredes celulares, limita la difusión lateral, facilitando el transporte longitudinal y refuerza la resistencia mecánica de los tejidos, además de hacer resistentes a las células frente a ataques bacterianos. Es una molécula muy abundante en las plantas  leñosas y es el segundo biopolímero más abundante en la Tierra, tras la celulosa. Los árboles pueden tener entre un 20 y un 30 % de lignina, mientras que las hierbas por debajo del 20 %.

Para nosotros, los mortales comunes, es la sustancia que forma parte de la pared celular de las paredes vegetales que dota a estas células de una dureza y resistencia que las permite crecer en la estructura que conocemos como madera.

Una de las principales ventajas de este material es que su capacidad de absorción del calor, a diferencia de los cristales habituales, evitaría que se “reconcentre” el calor en las casas, generando espacios térmicamente protegidos, lo que ahorraría costes y huella de carbono para climatizar las casas y además podría revolucionar el campo de las placas solares. El investigador afirma que sería también un material óptimo para fachadas, ya que al extraer la lignina, la madera se vuelve blanca, dejando pasar la luz pero pudiendo mantener la privacidad del interior de las viviendas.

Comenzó sus estudios en 2016 y han estimado que en cinco años esta tecnología podría estar disponible en nuestras casas.

¿Ficción? ¡No! Una vez más es ciencia 😉

 

 

Descubrimientos y Tecnología, juegos, Neurociencia

Cómo jugar a ser científico

¿Pasas los ratos muertos jugando al Candy Crush? ¿Eres un as en el buscaminas? ¿Coloreas mandalas para desestresarte? Ahora puedes seguir jugando y relajándote a la vez que contribuyes al próximo gran descubrimiento científico.

Te presentamos Mozak, un videojuego gratuito desarrollado por el centro de ciencia del juego en colaboración con el instituto Allen del cerebro. En él, podrás convertirte en un neurocientífico desarrollando modelos de células cerebrales.

En principio parece sencillo, tan sólo debes seguir las intrincadas ramas de cada célula e irlas trazando. No obstante, según vayas avanzando tendrás que ir adivinando a donde lleva cada una y quizás rectificando por el camino. De esta forma ayudaras a comprender la estructura de tu cerebro e irás reconstruyendo las células en 3D que lo conforman!

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Y, por si te quedas con ganas de más, aquí te dejamos el link de otros dos juegos con los que contribuir con el avance científico, Foldit, donde resolviendo puzzles podrás predecir la estructura tridimensional de las proteínas y aportar tu granito de arena al desarrollo de nuevos fármacos o combustibles:

Neo, un juego que saldrá próximamente con el que te sumergirás en fantásticos mundos microscópicos y conseguirás habilidades y objetos especiales que  te permitirán llevar tu traje espacial al próximo nivel:

 

Descubrimientos y Tecnología

Terapias contra el cáncer que van al meollo del asunto

¡Feliz comienzo de semana ConcienzudXs!

Seguramente muchos de vosotros leeríais la semana pasada una noticia muy prometedora en lo que se refiere a la terapia contra el cáncer, y es que un grupo de investigación del Vall d’Hebrón, en concreto el de la Dra. Laura Soucek, publicó un artículo científico con unos resultados pre-clínicos muy prometedores después de tratar tumores de pulmón en ratones con un fármaco que se llama Omomyc, que inhibe el oncogen MYC.

¿Qué es lo que aporta este fármaco que no aporten ya otros?

Bueno, pues lo novedoso de este fármaco es que actúa directamente sobre el oncogen. Para aquellos que os hayáis quedado igual que estabais, MYC es un factor de transcripción que está presente en todas las células de nuestro organismo, y regula de alguna manera (potenciando o inhibiendo) el funcionamiento de casi una cuarta parte del total de nuestros genes. Es crucial en los tumores porque está implicado en los procesos de multiplicación de las células, que son clave para la renovación de los tejidos y el crecimiento del organismo. Por esto mismo, un mal funcionamiento del oncogen MYC está implicado en la malignización y potencial invasividad de muchos tumores diferentes, pero hasta ahora se consideraba que una terapia contra esta proteína podía tener un elevado riesgo de generar efectos secundarios importantes, ya que, como hemos dicho, está implicado también en el funcionamiento y supervivencia normal de todas nuestras células.

Sin embargo, lo que este grupo ha encontrado ha dejado boquiabierta a la comunidad científica, y es que al parecer, MYC facilita el ciclo de multiplicación de las células, pero NO ES IMPRESCINDIBLE. En las células normales lo único que pasa es que la división es más lenta, pero al final se produce, con lo que siguen viviendo. Por el contrario, la supervivencia de las células tumorales, al tener alterada la actividad de MYC, sí que depende de este oncogen, con lo que mueren si se tratan con Omomyc.

Otra dificultad de hacer terapias contra MYC es que este factor se encuentra en el núcleo de las células, pero estudios previos de la primera autora del artículo, Marie-Eve Beaulieu, demostraban que el fármaco puede penetrar hasta el núcleo de las células tumorales tanto en ensayos in vitro como in vivo.

 

 

En esta imagen se puede ver cómo el fármaco administrado intranasalmente llega perfectamente a los pulmones del ratón.

 

Lo impactante de este descubrimiento es que los autores demuestran que el tratamiento con Omomyc es efectivo en varios modelos animales de cáncer, tanto si se administra por vía intranasal como intravenosa, y si se administra tanto solo como en combinación con quimioterapia (en modelos animales de cáncer de pulmón), lo que abre la posibilidad de desarrollar ensayos clínicos con esta terapia. Además, los efectos secundarios que produce en ratones son leves, tolerables y reversibles, lo que ha animado a la industria farmacéutica a realizar el primer ensayo clínico en este hospital a finales de 2020.

¡Desde luego son buenas noticias! ¡Os mantendremos informados! 😉

Para aquellos que queráis echar un vistazo más a fondo al artículo, os dejamos el link: DOI: 10.1126/scitranslmed.aar5012