Apuntes científicos desde el MIT

Apuntes científicos desde el MIT

Este Blog empezó gracias a una beca para periodistas científicos en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Boston, donde pasé un año aprendiendo ciencia con el objetivo de contarla después. Ahora continúa desde Nueva York buscando reflexiones científicas en otras instituciones, laboratorios, conferencias, y conversando con cualquier investigador que se preste a compartir su conocimiento.

La mujer que corría, y corría… porque no se acordaba de parar.

Por: | 28 de julio de 2009

Pregunta para los que soláis ir a correr de manera frecuente: ¿creéis que durante el recorrido, estar pensando cuánto falta por llegar o el tiempo que ya lleváis forzando vuestros músculos, influye de manera considerable en el cansancio físico percibido? La experiencia de una de las mejores corredoras de larga distancia del mundo, que mejoró sus marcas tras una operación en la que le extirparon una parte del lóbulo temporal derecho de su cerebro, parecen indicar que sí. A pesar del título tan veraniego del post y de introducir el asunto con cierta ligereza, la historia de la estadounidense Diane Van Deren, esconde más dolor que entusiasmo. A los 16 meses de edad Diane sufrió una lesión en el cerebro que en aquel momento pasó desapercibida. Los médicos la encontraron años más tarde, cuando se pusieron a buscar las causas de los ataques epilépticos que Diane empezó a padecer a sus 30 años, durante el embarazo de su tercer hijo. A partir de entonces, la situación se agravó y los ataques iban apareciendo de manera cada vez más frecuente, llegando a producirse 4 o 5 veces por semana. Había una solución: como la lesión estaba muy localizada, en 1997 los doctores optaron por quitar un fragmento del tamaño de un kiwi del cerebro de Diane. Los ataques desaparecieron, pero también algunas de sus capacidades. Desde la operación Diane es incapaz de orientarse, tiene mucha menos capacidad de memorizar, de organizar tareas, y ha perdido gran parte de su concepción del espacio y el tiempo. Esto último, sin embargo, la ha convertido en una mejor atleta. Diane ya era una aficionada a las carreras de larga distancia antes de que aparecieran sus problemas. Pero ahora, a sus 49 años, compite en carreras de más de 100 millas (161 km), y el año pasado ganó la Yukon Arctic Ultra 300 (480 km) Como opina el neurofisiólogo que la trató en el artículo del New York Times que describe su historia : “cuando está corriendo, la cirugía cerebral le ayuda”. Diane entrena horas y horas por las Montañas Rocosas de Colorado y compite en larguísimas distancias sin el freno que puede suponer la percepción del tiempo y el espacio. Simplemente avanza y avanza sin capacidad para recordar donde se encuentra, y cuanto falta por llegar. Los problemas de memoria y organizativos de esta madre de familia hacen que su día a día no sea nada fácil, pero como ella misma describe en este inspirador video (en inglés): “utilizo mis piernas como mis palabras. Cuando gano una carrera, es como una demostración de que todos podemos superar las tragedias que ocurren en nuestras vidas.”

Hay 46 Comentarios

oooooooo k mal x wlla yo me muron kon una buelta

[8D]A mi eso como que me da pena, porque ella por la operaciòn ha perdido ciertas facultades que la hacen un ser anormal.

q bien q ya ai articulos de divulgacion para niños peqes

toy aguado dl ollo que alguien m alluda plis =) :P

[8D] wooooooooooooooooooooooooooooooooooooow sta S genial el texto

Hola Juanan! Me ha encantado el texto. Lo usaré en mis clases. Un beso desde Vejer.

Hola Temístocles, en este enlacehttp://jp.physoc.org/content/586/1.toc que te llevará a la revista Journal of Physiology núm 1 de 2008, hay un minisimposio sobre fisiología del ejercicio, bastantes puntos de vista y abordajes. Desde cardiovascular (mira el autor Gonázalez-Alonso que tiene cosas estupendas sobre gasto cardíaco y desarrollo de fatiga o resistencia al estrés térmico). además el artículo de Nielsen en ese número está relacionado con la pregunta que has hecho a Victoria Puig en otro apartado de este blog. Es cómo la corteza cerebral puede aprender en deportistas de élite, o más concreto que cambios fisiológicos podemos medir acualtmente. Tu pregunta en ese tema fue muy correcta, el aprendizaje motor además de los circuitos de recompensa tiene otros mecanismos y estructuras implicadas. El hecho de que Jordan tirase a canasta 300 veces después de cada entreno contribuye a determinar no solo el circuito neuronal que controla e integra la entrada sensoria (a qué distancia está la canasta) con el momento emocional (estrés de competición, o entrenamiento etc), con la ejecución del acto motor (precisión de fuerza dependiendo de distancia, ángulo etc) la cosa es que cuando ese circuito neuronal se cierra... la ejecución deja de ser consciente y se hace automática. Piensa en tenistas, en saltadores etc.... en el aprendizaje motor hay implicadas muchas estructuras y lo fantástico es que termina siendo algo mecanizado con pocos errores.... es decir algo que pasa de ser voluntario a mecánico en nuestro sistema nervioso... la bibliografía de cada uno de esos trabajos te puede abrir camino para investigar por tu cuenta o documentarte... sobre lo que actualmente son las ideas y los resultados en el mundo de la fisiología del deporte. salud!

Gracias otra vez por la referencia. He leído el artículo de Nybo y Nielsen. No sólo la ciencia, sino cada uno de nosotros avanzamos corrigiendo conocimientos previos y, si uno se descuida, queda muy por detrás de lo que se sabe en un momento dado. Estoy muy desfasado en fisiología del ejercicio. Me licencié en el INEF hace mucho tiempo y lo último que había leído era Fisiología Apliacada al Alto Rendimiento, de Gorostiaga e Ibáñez, que se imparte en un Máster de Alto Rendimiento en el Centro Olímpico de Estudios Superiores. Aparte de la Journal of Applied Physiology, ¿qué publicaciones me recomiendas? ¡Un saludo y mucho zumo!

Temístocles, sin quitarte ni una coma de razón, la realidad es que el fenómeno de fatiga es multifactorial. Leas desde el punto de vista que leas, y con los datos que te presentes... es multifactorial. me explico. es reduccionista buscar un sólo culpable (lactato, atp, potasio etc...). La realidad es que durante el ejercicio al mismo tiempo que se altera la producción de lactato y atp se van generando cantidades ingentes de adrenalina, noradrenalina, serotonina, interleukinas... todo ello como parte de una respuesta sistémica que finalmente afecta tanto al sistema nervioso central (generando fatiga central) como a los músculos (cuya contracción difícil mente se ve alterada hasta el extremo de bloquearse por factores locales). En experimentos que se han publicado por Nybo y Nielsen (busca las referencias) se lleva a los ciclistas a la fatiga después de dos horas a tope. Se le pide al individuo que realice contracción máxima voluntaria de la mano y no puede. Se estimula eléctricamente su nervio radial y cubital... y los músculos no han perdido nada nada de capacidad contráctil. qué curioso, ¿verdad?. Luego estimulan con TMS (estimulación magnética transcraneal, es decir estimulan su corteza motora y descubren que realmente es un descenso en la excitabilidad cortical lo que ha determiando la fatiga. la exictabilidad cortical decae por efecto de neuromoduladores (acetilcolina, noradrenalina, serotonina....) que se han ido produciendo durante el ejercicio, en un momento para poder mantener los niveles e intensidad y finalmente, se superan umbrales que determinan los efectos contrarios. Hipoexcitabilidad. Claro que la ciencia avanza y se van descartando o integrando los descubrimientos anteriores... pero en este tema que nos ocupa la bibliografía es muy grande y lo triste es que se sigue hablando de lactato y atp. Ultimamente se ha descubierto que el músculo es un órgano endocrino. Produce moléculas que regulan inflamación, que regulan respuesta inmune como son las interleukinas. Bien, esta producción es actividad dependiente, es decir a mayor actividad muscular mayor producción.... en orden a modular las inflamaciones locales (no dependientes para nada del lactato) en orden a promover el correcto trofismo post-ejercicio y en informar a otros órganos sobre la actividad que se está llevando a cabo para que se tomen medidas, así se propone que por medio de esas inteleukinas se informa al hígado, al páncreas.... para que se ajuste su actividad a los requerimientos. O bien que determinen el cese del ejercicio si los niveles y las distintas inteleukinas alarman de que existe riesgo para el organismo. no olvidemos que el sistema se autoprotege. Lo que nosotros vemos como límites... el organismo lo ve como una forma de guardarse de daños mayores. salud

El problema reside en no comprender que la ciencia avanza eliminando errores y la idea misma de error supone la idea de verdad objetiva o absoluta, es decir, el patrón al cual podemos no ajustarnos. Aunque no sepamos si una teoría es verdadera, sí podemos saber que es falsa: la del ácido láctico como causante de la fatiga es falsa y la nueva teoría que relaciona el agotamiento del ATP con la imposibilidad de estimular las fibras musculares es verdadera... provisionalmente.

Temístocles, siempre existe una limitación técnica para alcanzar a resolver algunos problemas. En el caso del lactato en un principio fue muy lógico pensar en un producto de "deshecho" que podría ser tóxico (hablo de la primera mitad siglo xx). Luego cuando avanza bastante (en cuestiones técnicas quer permitían abordar la misma idea con mejores resultados) la bioquímica y la fisiología nadie puso en dudas algunas cosas. Y reconozco que es fácil decirlo ahora, a toro pasado. Pero los datos de muchos experimentos y publicaciones bien sólidas iban poniendo en el panorama la importancia del lactato como producto activo no como deshecho, ni residuo ni el malo de la peli. Finalmente la correlación que se hace entre lactato e intensidad de ejercicio ha hecho que sirva como buen indicador (pero sólo eso indicador no desencadenante) de la intensidad de ejercicio y posible desarrollo de fatiga. Es como decir que la cigüeña trae a los niños, si haces una correlación entre número de cigüeñas y nacimiento en los pueblos de españa, resulta que es correlación perfecta, pero claro... los pueblos más grandes con torres antíguas etc... tiene más población y ahí anidan las cigüeñas.... entonces la realidad es otra. Actualmente lo que si va se consolidando es que existe una fatiga local, una sistémica y una central. Cada una se relaciona con las otras y finalmente un fino equilibrio determina el final del ejercicio. en mi opinión estos debates deberían estar en las aulas de INEF, en las pistas de entrenamiento etc. hay demasiado dogma en las pistas y aulas que hace más daño que el hecho de que unos resultados sean solo parcialmente real y en otra década se descubran cosas nuevas... pero si nadie atiende a los nuevos descubrimientos porque hacen de la ciencia un dogma.... entonces están en la anticiencia. no crees? Por lo tanto el problema no es que en una época se obtengan unos resultados y en otra descubramos que aquellos no eran la verdad absoluta (qué lo es???). El problema es que cada vez que mantengo una discusión con fisiólogos del deporte, entrenadores etc... me remiten al lactato como un dogma y descubro que no leen las publicaciones de los grupos de mayor prestigio mundial que van a años luz.... y se niegan a la discusión científica con los datos actuales.... en fin.... salud y un poco de birra.

La referencia que he escrito no lleva a ninguna parte. Mejor se entra buscando en google ESTUDIO DE FATIGA MUSCULAR MEDIANTE ESTIMULACIÓN DE BAJA FRECUENCIA de José Humberto Maulén

Olorososeco: Gracias por las referencias. No cabe duda de que todo nuestro conocimiento es conjetural y nunca sabemos cuándo va a fallar. Si ocurrió con la teoría de Newton, que fue tantas veces verificada que el mismo Kant creyó en su verdad indudable (y más tarde Einstein encontró una teoría mejor, que tenía éxito donde Newton fallaba), puede suceder cuando menos nos lo esperemos con las teorías mejor contrastadas. La hipótesis del ácido láctico como causante de la fatiga está tan caduca como la que lo relaciona con las agujetas. Una tesis doctoral muy aclaratoria al respecto y en español se encuentra en esta dirección: http://www.tesisenxarxa.net/TESIS_UB/AVAILABLE/TDX-0526106 Es interesante también que teorías erróneas son aproximaciones suficientes a la verdad para resolver problemas prácticos. Los sistemas de entrenamiento basados en las concentraciones de lactato han funcionado. Los suplementos de monohidrato de creatina mejoran el rendimiento en pruebas cortas y en pruebas de medio fondo (hasta 1500m) y se daba como explicación(en las de medio fondo) su efecto tampón. Según las nuevas teorías, no hace falta tamponar nada, hace falta conservar niveles adecuados de ATP para un correcto funcionamiento de las transmisiones eléctricas responsables de la excitación muscular.

¿Capacidad de leer inglés anulada o, lo que es más probable, desconocimiento y por tanto incapacidad de leer inglés?

Oloroseco, my God! has conseguido anular mi capacidad de leer en inglés. Seguro que a Temístocles le encantará leer todo eso, pero a mí se me han colapsado mis circuitos neurales responsables de esta tarea. Espero poder recperarla pronto. ¡Salud, lactato y humor!

De la revista Science 20 AUGUST 2004 VOL 305 SCIENCE www.sciencemag.org pag 114-1147 Intracellular Acidosis Enhances the Excitability of Working Muscle Thomas H. Pedersen,1 Ole B. Nielsen,1 Graham D. Lamb,2 D. George Stephenson2* Intracellular acidification of skeletal muscles is commonly thought to contribute to muscle fatigue. However, intracellular acidosis also acts to preserve muscle excitability when muscles become depolarized, which occurs with working muscles. Here, we show that this process may be mediated by decreased chloride permeability, which enables action potentials to still be propagated along the internal network of tubules in a muscle fiber (the T system) despite muscle depolarization. These results implicate chloride ion channels in muscle function and emphasize that intracellular acidosis of muscle has protective effects during muscle fatigue. si necesitas más,... te puedo dar otras referencias. El debate entre los fisiólogos del deporte está cada vez más claro, se utiliza el lactato como un indicador, simple indicador, de que el metabolismo lleva tiempo a determinado nivel pero no se piensa actualmente en casi ningún centro de investigación (hay excepciones, claro...) que sea culpable de la fatiga. actualmente, los trabajos más recientes creo que aparecen en 2005, se apunta al músculo como órgano endocrino, productor de muchas miokinas (interleukinas producidas por músculo) que serían los mensajeros tanto locales como sistémicos que contribuirían a informar a otros órganos y al SNC de la actividad metabólica, la necesidad de energía y la necesidad o no (determinado por umbrales endocrinos) de parar. salud

a ve si este trabajo entra ... es de 2001, empieza a ser una cosa antigua. lo encuentras igualmente gratis en Journal of Physiology Protective effects of lactic acid on force production in rat skeletal muscle Ole B. Nielsen, Frank de Paoli and Kristian Overgaard Department of Physiology, University of Aarhus, DK-8000 Århus C, Denmark (Received 15 June 2001; accepted after revision 14 August 2001) 1. During strenuous exercise lactic acid accumulates producing a reduction in muscle pH. In addition, exercise causes a loss of muscle K+leading to an increased concentration of extra- cellular K+([K+]o). Individually, reduced pH and increased [K+]ohave both been suggested to contribute to muscle fatigue. 2. To study the combined effect of these changes on muscle function, isolated rat soleus muscles were incubated at a [K+]oof 11mM,which reduced tetanic force by 75%. Subsequent addition of 20mMlactic acid led, however, to an almost complete force recovery. A similar recovery was observed if pH was reduced by adding propionic acid or increasing the CO2tension. 3. The recovery of force was associated with a recovery of muscle excitability as assessed from compound action potentials. In contrast, acidification had no effect on the membrane potential or the Ca2+handling of the muscles. 4. It is concluded that acidification counteracts the depressing effects of elevated [K+]oon muscle excitability and force. Since intense exercise is associated with increased [K+]o, this indicates that, in contrast to the often suggested role for acidosis as a cause of muscle fatigue, acidosis may protect against fatigue. Moreover, it suggests that elevated [K+]ois of less importance for fatigue than indicated by previous studies on isolated muscles. Journal of Physiology(2001), 536.1, pp.161–166 161

Temístocles, veo que dominas la fisiología del ejercicio que predomina desde los años 80. Pero también se transluce que no has leído las revisiones sobre lactato y fatiga central, cuyas referencias provienen de revistas actuales y de grupos de investigación de bastante prestigio. En elllas... se pone muy en dudas con datos de laboratorio in vitro e in vivo (con atletas de élite) que el lactato produzca la fatiga. No me extiendo en los fenómenos neuroendocrinos que consiguen generar algo más allá de la simple fatiga local (que parece que depende más de la despolarización repetida de la fibra muscular y del acúmulo externo de potasio que impide la correcta repolarización) y determinan la fatiga central. No se bloquea la conducción nerviosa, se impide la contracción mantenida o repetida por imposibilidad de repolarización de la fibra muscular. Además, un trabajo publicado en J Physiology (incluyo la referencia y título), en el que describen perfectamente con datos de laboratorio que el lactato es "protector" para mantener la contracción muscular durante ejercicio mantenido. Busca bien en las bases de datos de las publicaciones científicas. Tengo algunas conversaciones con profesores de Ciencias del deporte y la actividad física... y tristemente me confirman que estas cosas no han llegado a nuestras aulas... y mucho menos a las pistas o a los centros de alto rendimiento. Te dejo otra referencia. Atento al título. No puedo incluir el resumen del trabajo pues tengo algún problema hoy con el blog. Additive protective effects of the addition of lactic acid and adrenaline on excitability and force in isolated rat skeletal muscle depressed by elevated extracellular K+. de Paoli FV, Overgaard K, Pedersen TH, Nielsen OB. Lo puedes encontrar en Journal of Physiology 2007. Vol 581(2):829-39, Además desde pubmed accedes gratis al contenido total del trabajo en pdf. Lo autores y el centro de investigación son de gran reputación en el campo de la fisiología del deporte. Demuestran que el lactato contribuye a mantener la polaridad de las fibras musculares cuando están sometidas a gran actividad. Con ello permiten mantener su natural actividad en vez de bloquearla como se pensaba clásicamente. Por favor, lee atentamente algún artículo de los que dejé referencia, te aseguro que ahí están esas teorías mejores que pides en tu mensaje. En ellos además encontrarás bibliografía muy importante sobre el tema. El lactato actualmente es un actor secundario en la fisiología del ejercicio. Cuando es detectable, ya el atleta lleva mucho tiempo con una frecuencia cardíaca sobre determinados umbrales, su torrente sanguíneo lleva hormonas que determinan gasto energético, gasto cardíaco y respiratorio, así como el patrón de todo, el sistema nervioso central está en permanente repaso de todo el organismo. Ignacio, pido excusas por el tono de mi mensaje anterior. Mi intención es que estos debates, o mejor que las noticias de importancia en ciencia como en cualquier otro aspecto de la cultura lleguen a los medios y a la sociedad. Un blog, no deja de ser una cosa muy personal. Alguno de estos debates en televisión o radio, como sucede cuando hay un nuevo libro de Pérez-Reverte.... :-) Y creo que tienes razón en tu comentario. salud y ánimo con el estudio.

Oloroseco, el "joven periodista científico", como lo llamas, nos ha presentado un caso tan interesante que gente muy bien formada como tú ha contribuido a un debate de muy alto nivel.... en España, y a través de un blog!! No me parece algo menor. Además, Pere no ha expuesto sus propias conclusiones, sino la de los investigadores (como no podía ser de otro modo). Somos libres de cuestionarlas, y eso enriquece el post. Puede que P.E. esté de acuerdo en algunas apreciaciones y comentarios (pero prefiere callar el muy bandido). Por último, me parece excesivo afirmar que las conclusiones son desacertadas, pues nosotros nos limitamos a ponerlas en cuestión con argumentos, pero tampoco tenemos pruebas fehacientes de que nuestras explicaciones son las correctas. Más bien sembramos dudas razonables. Y es un ejercicio interesante. Saludos.

Olorososeco: El rendimiento en las pruebas de 3000 a 10000 m depende, fundamentalmente, del umbral anaeróbico individual. Se llama umbral anaeróbico de una persona a la intensidad máxima del ejercicio que puede mantener de manera que su concentración sanguínea de lactato permanezca constante o bien aumente muy poco (menos de 1 milimol por litro entre el minuto 5 y el minuto 20 del esfuerzo. Si el atleta sobrepasa esa intensidad, ocurren dos cosas: el lactato sanguíneo aumenta y el atleta se agota. Y la relación entre ambos hechos es doble: la acidez metabólica bloquea la glucolisis anaeróbica (desnaturaliza enzimas) y bloquea también la transmisión de impulsos nerviosos. Existen sistemas de entrenamiento para aumentar ese umbral y los utilizan, preferentemente, los corredores de las distancias mencionadas. Si alguien conoce una teoría mejor que ésta para explicar el agotamiento de estos atletas, la podría explicar con detalle y proponer un entrenamiento alternativo. Saludossssssss

pere no eres estupinya, sino estupendo pero eso ya te lo han dicho más veces un beso

en realidad lo que se describe es un caso clínico. Con características poco generales. Y unas conclusiones... poco acertadas, dadas las muchas interpretaciones posibles a la luz de la ciencia. El joven periodista científico debe formarse en transmitir ciencia de una forma desgranada, accesible, pero incluyendo la crítica y el método. Es la manera de divulgar ciencia y formar, en vez de contar anécdotas. En vez de esperar una noticia en new york times, o las opiniones de investigadores en conferencias o cafés, estaría bien, agrupar unos cuantos artículos sobre cáncer, células madre, neurociencia, cardio-vascular, medioambiente, ecología, astronomía, matemáticas.... y llevar a la población la importancia de esos resultados. Que cuestan años... y que finalmente benefician a la sociedad. De la misma manera que se hace con la importancia de todo lo que es cultura.

R. Llinás es un neurólogo muy interesante, ciertamente.

Chicos, si Diane y el neurólogo, tal como nos cuenta Pere, dicen que ha perdido la noción del espacio y del tiempo, incluso para las TAREAS COTIDIANAS, ¿por qué no puede ser una la más importante de las causas? Lo que comentáis suena a factor general para todos los atletas de alta competición y a toda aquella persona que hace ejercicio físico. Por otro lado, la hipótesis de R. Llinás no parece muy descaminada (se puede mejorar, claro): http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Estimulacion/cerebral/comer/hablar/peinarse/conciencia/minima/elpepisoc/20070803elpepisoc_6/Tes/ Saludos

Chicos, si Diane y el neurólogo, tal como nos cuenta Pere, ha perdido la noción del espacio y del tiempo, incluso para las TAREAS COTIDIANAS, ¿por qué no puede ser una la más importante de las causas? Lo que comentáis suena a factor general para todos los atletas de alta competición y a toda aquella persona que hace ejercicio físico. Por otro lado, la hipótesis de R. Llinás no parece muy descaminada (se puede mejorar, claro): http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Estimulacion/cerebral/comer/hablar/peinarse/conciencia/minima/elpepisoc/20070803elpepisoc_6/Tes/ Saludos

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Sobre el autor

Pere Estupinya

. Soy químico, bioquímico, y un omnívoro de la ciencia, que ya lleva cierto tiempo contándola como excusa para poder aprenderla.
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