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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.
Naturaleza y Biología

Viscum album

Quizás os suene este nombre, pero supongo que a la mayoría no os dirá nada. Es el nombre científico de la planta comunmente llamada muérdago, y que podemos ver creciendo en las ramas de otros árboles.

Esta Navidad estaba viajando por la autopista, y una vez más me llamó la atención el muérdago. Se caracteriza porque son como unas bolas de hojas que crecen en las ramas de otros árboles.

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Naturaleza y Biología

NO JUEGUES CON FUEGO

Lo que se pierde en un incendio es incalculable.

Las imágenes de la semana pasada que nos llegaban desde Asturias, Galicia y Portugal hacían pensar lo peor. No sólo se han perdido vidas humanas, sino que los ecosistemas quedan destruidos.

Aunque los fuegos naturales puedan cumplir una función importante en el mantenimiento de la salud de ciertos ecosistemas, los incendios de la semana pasada, provocados, son una amenaza enorme para muchos bosques y su biodiversidad.

EFECTOS EN LOS ECOSISTEMAS A CAUSA DEL FUEGO

Los incendios forestales tienen muchas implicaciones para la diversidad biológica. A escala general son una fuente importante de carbono emitido, lo que contribuye al calentamiento global que podría conducir a más cambios en la biodiversidad. A nivel regional y local, conducen a cambios en las existencias de biomasa, alteran el ciclo hidrológico con efectos posteriores para los sistemas marinos, y afectan el funcionamiento de las especies de plantas y animales. El humo de los incendios puede reducir significativamente la actividad fotosintética y por supuesto puede ser perjudicial para la salud de humanos y animales.

Después de un incendio, las especies pirófitas, es decir, aquellas especies vegetales que tienen afinidad con el fuego, reemplazan las vastas áreas de bosque calcinado. El reemplazo de estas áreas de bosque con pastizales pirofíticos es uno de los impactos ecológicos más negativos de los incendios en los bosques. Lo que una vez fue un denso bosque de hoja perenne se convierte en un bosque empobrecido poblado por algunas especies de árboles resistentes al fuego y una cubierta de malezas de hierbas. Es decir, la biodiversidad se reduce.

El fuego puede matar prácticamente todas las plántulas, brotes, y árboles jóvenes, ya que no están protegidos por una corteza gruesa. El daño al banco de semillas, las plántulas y los retoños dificulta la recuperación de la especies originales.

EFECTOS DEL INCENDIO EN LA FAUNA FORESTAL

En bosques donde el fuego fue provocado, los impactos son  devastadores en las especies de vertebrados e invertebrados; no solo matándolos directamente, sino también causando efectos indirectos a largo plazo como estrés y pérdida de hábitat, pérdida de territorios, pérdida de refugio y falta de alimento. La merma de organismos clave en los ecosistemas forestales, como invertebrados, polinizadores y organismos encargados de la descomposición de la materia, puede ralentizar significativamente la tasa de recuperación del bosque.

Pérdida de hábitat, territorios y refugio

La destrucción de árboles con cavidades permanentes así como de troncos muertos en el suelo tiene efectos negativos en la mayoría de las especies de mamíferos pequeños (por ejemplo, musarañas, murciélagos) y en aves que anidan en cavidades.

Los incendios también pueden provocar el desplazamiento de aves y mamíferos hacia nuevos territorios, lo que puede alterar el equilibrio local de estos espacios.

Pérdida de comida

La pérdida de árboles frutales provoca una disminución general de las especies de aves y animales que dependen de las frutas como alimento principal.

Los bosques quemados se empobrecen de pequeños mamíferos, aves y reptiles, y los carnívoros tienden a evitar las áreas quemadas. La reducción de la densidad de los mamíferos pequeños, como los roedores, puede afectar negativamente el suministro de alimentos para otros carnívoros, como los zorros.

Los incendios también destruyen la hojarasca y su comunidad asociada de artrópodos, reduciendo aún más la disponibilidad de alimentos para omnívoros y carnívoros.

En resumen, una simple llama altera el equilibrio natural, y una vez más, nosotros somos los culpables.

Neurociencia

Moscas en la casa, arañas en la cara

¡Hola a tod@s, y buen inicio de curso!

Quizás algun@s sigáis de vacaciones, pero para los que no, hoy vamos a hablar de unos huéspedes muy curiosos, y también muy habituales. Más que de unos “veraneantes”, vamos a hablar de unos inquilinos, ya que estos huéspedes viven entre nosotros, y aún diré más, viven ¡con nosotros!

Hoy vamos a hablar de unas arañitas, los “demodex”, que viven en nuestra cara… ¡sí, sí!, lo habéis oído bien: en nuestra cara.
Demodex folliculorum, que así es su nombre en latín, es un ácaro minúsculo (menos de 0,4 mm) que vive en los poros y folículos del pelo de nuestra cara. Generalmente se puede encontrar en la nariz, la frente, la mejilla, la barbilla, y a menudo en las raíces de las pestañas. Tiene aspecto de lombriz (de ahí el dex, que significa gusano), y sus extremidades son meros tocones. Pero a pesar de su aspecto de lombriz, técnicamente es un ácaro.

Uno de sus descubridores fue un científico inglés llamado Richard Owen (1841).

Era la época de los primeros microscopios serios y los investigadores, valga la redundancia, empezaban a investigar el mundo microscópico.

Este ácaro vive cabeza abajo, en los folículos pilosos, alimentándose de secreciones y piel muerta. Cada hembra de Demodex puede poner hasta 25 huevos en un solo folículo. Las crías se aferran firmemente al pelo mientras crecen, y cuando está maduro, el ácaro sale del folículo y busca uno nuevo en el que poner sus huevos.Es decir, el ácaro abandona su hogar materno para buscar su propio hogar. Este ciclo suele llevar entre 14 y 18 días.

Estas pequeñas arañitas poseen unas garras minúsculas y una estructura en forma de aguja que hacen la función de boca con las que se alimenta de las células muertas de la piel. Su sistema digestivo apenas produce desechos, lo que hace que carezca de una abertura excretoria. Así que tranquilos, no “manchan” nuestra cara.

 

Son inofensivos y no transmiten enfermedades. Sin embargo, una sobrepoblación de Demodex podría causar trastornos de la piel, como la rosácea (una enfermedad de la piel, principalmente de la cara, caracterizada por enrojecimiento, infección de folículos pilosos, proliferación de vasos sanguíneos e inflamación).
Puede sonar un poco raro, pero son un inquilino más de nuestro cuerpo.

¡Feliz semana!

Naturaleza y Biología

¿Por qué los pandas son blancos y negros?

¡Hola Concienzud@s!

Hoy hablaremos sobre un tema curioso donde los haya: ¡el color de los pandas!

El oso panda (Ailuropoda melanoleuca). Fuente: elblogverde.com

 

La coloración del panda ha sido objeto de estudio durante muchos años en el ámbito de la Zoología. A comienzos de este año, un artículo científico de Tim Caro y colaboradores ha arrojado algo de luz en el asunto y ha concluido que sirven para diferentes funciones. La mayor parte del pelaje del panda, que incluyen la cara, nuca, dorso, flancos y vientre, actúa como un mecanismo de mimetismo en ambientes con nieve, mientras que otras partes del cuerpo, como los hombros y las piernas, le sirven para mimetizarse en zonas de sombras.

Por otra parte, el estudio no ha mostrado pruebas concluyentes de que el cambio de color sea debido a decoloración o sirva como regulador de la temperatura. Algunos grupos han sugerido en los últimos años que los dos colores característicos del panda gigante se deben a su dieta, muy pobre nutricionalmente hablando, ya que no están preparados para digerir bien el bambú y extraer al máximo todos sus nutrientes. Este hecho no les permitiría alcanzar suficientes reservas para hibernar y necesitarían estar activos todo el año, por lo que estarían sujetos a numerosos ambientes y diferentes intensidades de luz y sombras, incluyendo paisajes nevados o la oscuridad del bosque tropical.

El trabajo de Caro y colaboradores propone que el oso panda es incapaz de realizar la muda del pelaje lo suficientemente rápido y tiene que llegar a un compromiso entre los dos colores del pelaje. Esta es una estrategia evolutiva alternativa para pequeños carnívoros, como el zorro del ártico, que tiene pelajes distintos para invierno y verano. Curiosamente, el conocido como carcayú (o “glotón”, Gulo gulo), es una especie que tampoco hiberna y es capaz de moverse largas distancias a través de diferentes hábitats, en numerosas ocasiones muestra un patrón de color similar al del panda.

 

Carcayú (Gulo gulo). Fuente: osfantasticos-animaisdoplaneta.blogspot.com

Pero esto no ocurre con todas las manchas del cuerpo. Caro y colaboradores sugieren que las manchas negras de los ojos del panda sirven para comunicarse entre ellos e identificarse, y no como camuflaje. Además, las orejas negras estarían relacionadas con una señal de ferocidad frente a situaciones de peligro.
Todo esto se muestra desde el punto de vista humano, pero otros estudios plantean la posibilidad de que estos animales y otros carnívoros posean una calidad de visión pobre para los colores, por lo que pasarían más inadvertidos si estuviésemos mirándolos con una visión escotópica, es decir, con condiciones de poca iluminación, como cuando nos levantamos de noche y solo somos capaces de percibir formas y contornos, en definitiva, poca información visual.

¡Esperamos que os haya gustado el post!

Fuente: Caro T, et al (2017). Why is the giant panda black and White? Behavioral ecology. DOI: 10.1093/beheco/arx008

Curiosidades, Descubrimientos y Tecnología

El sacacorchos

Con este título, evocando la última resaca navideña, os queremos felicitar las fiestas, ¡feliz navidad!

Érase una vez una isla en un país muy lejano, Canadá. Era una isla pequeña, de apenas 42 km de largo y tan sólo 1.5 km de ancho. Por su peculiar forma, dicen algunos, o sus arenas blancas, dicen otros, recibe el nombre de Isla de Sable.

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En esta remota isla, entre los años 1993 y 2001, 4906 cadáveres de foca fueron encontrados. Año tras año aparecían comidos con una peculiar forma, como si los cuerpos de las focas hubiesen sido mordidos por un sacacorchos gigante. Los científicos, al principio, atribuyeron estas muertes a los tiburones blancos, pero pronto se dieron cuenta que por las características de los cadáveres, y al haber sido encontrados en aguas de Alaska, esto no era posible. Por más que buscaron en la bibliografía nunca antes se había descrito nada igual.

focas-sacacorcho

En 1983, habían sido descritos ataques de tiburones a focas en la Isla de Sable, pero no se había identificado el tipo de tiburón.

Así que en 1993, los científicos se ponen manos a la obra para intentar descubrir qué tipo de tiburón está atacando a las focas.

Muchas veces las focas llegan a la isla al poco tiempo de ser atacadas, por lo que se deduce que los ataques ocurren muchas de las veces cerca de la playa. Las heridas son descritas como si se hubiesen hecho con una herramienta afilada, así que el desconcierto de los científicos no hace más que aumentar.

A través de años de estudio, los científicos fueron descartando las especies de tiburones que no podían ser responsables de los ataques, bien porque no se habían registrado en esas aguas, o bien por otras razones: sólo se habían avistado juveniles, el tamaño del tiburón hacía imposible un ataque de ese tipo, etc. Poco a poco iban quedando menos opciones; el tiburón mako, el tiburón azul y el tiburón de Groenlandia fueron los últimos candidatos.

Investigaciones más profundas empezaron a descartar a la mayoría de ellos, bien porque algunos de ellos sólo se divisaban en la zona determinados meses al año, mientras que los ataques ocurrían durante todos los meses del año, o bien porque no se encontraban en sus estómagos restos de ninguna foca.

Como si de Gran Hermano se tratase, al final sólo pudo quedar uno:  el tiburón de Groenlandia, un viejo conocido.

Fue el único depredador capaz de causar ese tipo de heridas, con forma de sacacorchos, en las focas. Estos tiburones presentan una mandíbula muy características; los dientes de la mandíbula superior son muy delgados y puntiagudos, carentes de serraciones que actúan como un ancla mientras que la mandíbula inferior hace el corte. Los dientes inferiores se entrelazan y son anchos y cuadrados, conteniendo cúspides cortas y lisas que apuntan hacia fuera. Los dientes de las dos mitades de la mandíbula inferior están fuertemente inclinados en direcciones opuestas.

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Por tanto, los patrones de heridas encontrados en los cadáveres de focas en la isla de Sable sugieren que el tiburón de Groenlandia sería el principal depredador. Los dientes de la mandíbula superior agarrarían la presa, facilitando su manipulación, mientras que con los dientes de la mandíbula inferior la cortarían.

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A quien le falte plan para hoy, aquí un documental.

 

Fuente: TWO SHARK SPECIES INVOLVED IN PREDATION ON SEALS AT SABLE ISLAND, NOVA SCOTIA, CANADA ZOE N LUCAS and LISA J NATANSON. Proceedings of the Nova Scotian Institute of Science (2010)Volume 45, Part 2, pp. 64-88.

Naturaleza y Biología

Cuidado con el otoño…

¡Al fin ha llegado! El verano ya va sonando lejano, y las temperaturas empiezan a descender, las hojas de los árboles caducos cambian su color verde por tonos ocres, amarillos y dorados, y el viento empieza a dejarse notar.

Es el otoño.

otonoEsta estación, que se caracteriza por sus cambios de color, se observa más claramente en diversas regiones del mundo, como América del Norte y Europa. Y qué mejor que disfrutarla que saliendo a pasear a la naturaleza, o recolectando setas, nueces, avellanas o castañas. Las opciones del otoño son infinitas.

Pero entre tanto paseo al campo y recolección de frutos hay que prestar atención.

Os presento al tejo, Taxus baccata, un árbol perteneciente a una especie del género taxus originaria de Europa occidental, central y meridional. Es un árbol que puede crecer hasta los 20 metros y tiene un tronco marrón grueso que puede llegar hasta los 4 metros de diámetro. Su crecimiento es lento y con una longevidad de hasta 5000 años. Se cree que tenía un significado místico y sagrado en cultos paganos precristianos y por eso se suele encontrar junto a iglesias, sobre todo en el norte de España.

tejobermiegoSi tenéis la suerte de tropezaros con uno de éstos durante vuestros paseos otoñales estáis de enhorabuena, pero prestad atención, porque toda la planta es venenosa excepto el arilo que recubre el fruto.

Todas las partes del árbol contienen una sustancia tóxica llamada taxina, una mezcla de alcaloides que tienen un efecto tóxico.

La toxicidad del tejo es conocida desde la antigüedad y hay constancia de que extractos de hojas de tejo se han utilizado para homicidios, así como suicidios; Julio César cuenta uno de los primeros casos conocidos en la Guerra de las Galias, y la primera publicación médica sobre una muerte por ingestión de hojas de  tejo sería un artículo publicado en The Lancet en 1836.

tejoLa ingestión de hojas de Taxus puede causar mareos, náuseas, vómitos, dolor abdominal, paro cardiaco, parálisis respiratoria y terminar con la muerte. A pesar de su toxicidad, también se han demostrado los efectos benéficos del extracto de tejo, especialmente en el tratamiento de la neoplasia.

Lógicamente, la muerte por ingesta de tejo es muy rara; la literatura suele describir la intoxicación accidental sobre todo en niños y animales, como los perros.  As+i que no dejéis de disfrutar de la naturaleza.

 

 

¡Feliz otoño!