40 Aniversario
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.

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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Libros

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En esta nueva aventura científica que recorre desde laboratorios y congresos de medicina sexual hasta clubs de sadomasoquismo o de swingers, Pere Estupinyà nos ofrece la obra más original y completa que ningún autor hispanohablante haya escrito nunca sobre la ciencia de la sexualidad humana.

El ladrón de cerebros La ciencia es la aventura más apasionante que puedas emprender.
En El Ladrón de Cerebros, Pere Estupinyà se infiltra en los principales laboratorios y centros de investigación del mundo con el objetivo de robar el conocimiento de los verdaderos héroes del siglo XXI —los científicos— y compartirlo con sus lectores. El Ladrón de Cerebros

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Estás viajando en avión y aburrido empiezas a hojear el variopinto catálogo de productos que te ofrece la revista Sky Mall. Resulta la mar de entretenido. Puedes comprar los diseños más curiosos de muebles ergonómicos para tu hogar, aparatejos que desinfectan con rayos “nano-ultravioleta”, camisas estampadas de última moda estilo turista sin complejos, controlarores de ladridos ultrasónicos y todo lo que te puedas imaginar para el bienestar de tu perrito, láseres para frenar la caída del cabello, una gran diversidad de reposacuellos, centenares de accesorios para tu teléfono, más tipos de plantillas para el zapado de las que nunca verás en tu vida, cinturones que muscular tus abdominales, duendes, jirafas, pavos reales o monstruos de película en tamaño real para ambientar tu jardín… y un jueguecito realmente sorprendente: “La carrera de obstáculos telequinésicos!”.

Textualmente: “Este es el juego que usa tus ondas cerebrales focalizadas para dirigir una bola a través de una carrera de obstáculos. Un casco y dos clips en los lóbulos de tus orejas registran la actividad de las ondas Theta producidas por tu cerebro mientras te concentras, y envían una señal inalámbrica basada en tus instrucciones cerebrales para acelerar o desacelerar un pequeño ventilador que mantiene suspendida y mueve una bola de espuma por aros, canastas, barreras , balancines o toboganes”.

Me entra la risa, y quedo preguntándome dónde está el truco de esta nueva versión del supuesto poder telequinésico de mover objetos con la mente.

La sonrisa desaparece dos páginas después cuando te ofrecen la posibilidad de detectar y curar por ti mismo cientos de enfermedades con el Aculife; un kit constituido por: un mapa de la palma de tu mano con todos los órganos de tu cuerpo dibujados en él, y una especie de aguja para convertirte tú en tu propio auto-acupunturista. “Se ha utilizado hasta para tratar la impotencia sin fármacos. Simplemente estimula el qi en el sistema corporal que más necesites”.

Aparece el alma escéptica que intento mantener bien escondida, y decido explorar las lagunas científicas que contienen ambos productos. Le envío un mail con la foto del juego telequinésico a la neurocientífica del MIT y colaboradora habitual de este blog, Ma Victoria Puig, y me responde: “El juego no es muy sofisticado, pero no se trata de ninguna tontería. Simplemente miden las ondas cerebrales con eeg y hacen unos cálculos matemáticos… no es muy novedoso científicamente. Quizá se ponga de moda”.

Anda! Yo tomándomelo a broma, y realmente la telequinesia –mover objetos con "el poder" de la mente- no es ninguna entelequia. La ciencia es lo más sorprendente que existe.

Casualidades de la vida, pocos días más tarde me encuentro con una charla TED titulada “Un casco que lee tus ondas cerebrales”. En ella una investigadora presenta un casco que registra actividad cerebral y transmite instrucciones a un ordenador. En el mismo escenario de la charla, Tan Le hace subir a un voluntario que nunca antes había utilizado el casco, le pide que se relaje durante 8 segundos para que el sistema registre señales neutras de fondo, y luego que se concentre, focalice su atención en el cuadrado naranja que está viendo en la pantalla de un ordenador, y piense en aproximarlo. “Milagrosamente”, el cuadrado se aproxima. Luego le pide que lo haga desaparecer, y poco a poco el cuadrado se va desvaneciendo. Sin ningún entrenamiento. Tan Le despide al voluntario explicando que además del movimiento de sillas de ruedas, o modificar la luz o cortinas de tu casa con sólo pensar en ello, esto tendrá un gran impacto en juegos electrónicos y mundos virtuales, ya que además de la sensación mágica de controlar el mundo con tu mente, el casco puede registrar estados emocionales y modificar tu avatar y entorno para intensificar y hacer más real la experiencia que están viviendo.

Envío de nuevo el link de la charla a Vicky Puig preguntándole su opinión y me responde: “Wow! Esto es una pasada. Porque es preciso, wireless y no requiere entrenamiento. Pronto controlaremos el ordenador con las ondas cerebrales. La ciencia da miedo de lo rápido que avanza”.

Como mi hemisferio izquierdo todavía está de semi-vacaciones, y pensando más en los próximos días en Madrid, San Sebastián, Pamplona, Barcelona y Tortosa, le envío un tercer mail a Vicky pidiéndole que nos cuente cómo funciona esta tecnología, y qué la hace más especial respecto el casco vendido en el avión.

Explicaciones de la neurocientífica Mª Victoria Puig:

“Se trata de un conjunto de 16 detectores de ondas cerebrales EEGs (electroencefalograma) de alta precisión distribuidos por toda la cabeza. Las neuronas de nuestro cerebro se comunican entre ellas con señales eléctricas, y cuando trabajan en colaboración, emiten ondas cerebrales de suficiente amplitud como para ser registradas desde fuera del cráneo. Por tanto, es una técnica no invasiva.

Los detectores registran el conjunto de ondas cerebrales en tiempo real mientras el sujeto está pensando en una tarea sencilla a realizar con el ordenador. Por ejemplo, mover un cubo en un entorno 3D, hacer desaparecer objetos en la pantalla, etc.

Después el ordenador, a través de un algoritmo matemático, es capaz de interpretar la combinación de las señales provenientes de los 16 electrodos y hacer que el ordenador haga la tarea mientras el sujeto simplemente piensa en ella.

¿Por qué es muy novedoso? En primer lugar el algoritmo matemático utilizado por esta tecnología es mucho más preciso a la hora de interpretar la combinación de señales que los desarrollados anteriormente. Por experimentos de resonancia magnética funcional sabemos que las zonas del cerebro que se activan durante muchas tareas cognitivas son las mismas en distintas personas. El problema reside en que las señales EEGs son emitidas por la corteza cerebral, que recubre la superficie del cerebro. Y la corteza cerebral humana se caracteriza por la miríada de pliegues que tiene, que pueden ser muy diferentes entre personas. Es decir, cada cerebro humano es único. Así que aunque las zonas del cerebro que se activan son las mismas, las señales EEG no tienen por qué ser consistentes entre diferentes personas. Pero este algoritmo 'desdobla' la corteza cerebral, es decir, 'se deshace' de los pliegues, y así la interpretación de las señales es mucho más fiable y replicable entre individuos.

En segundo lugar, los detectores están distribuidos de tal manera que pueden registrar simultáneamente ondas cerebrales asociadas a procesos cognitivos, cambios en la expresión facial y cambios en las emociones. Esta información puede ser muy útil para gran número de aplicaciones. Por ejemplo, conocer tu nivel de frustración o emoción en tiempo real mientras juegas a un videojuego”.

Gracias Vicky. Lo que nos viene encima… y yo desconfiando de las profecías del Sky Mall. Aquí podéis ver la charla de Tan Le en TED:

Nuestro experto en adaptación al cambio climático del Banco Mundial, Daniel Mira-Salama, ya nos ha explicado sus proyectos de restauración de corales en Belice, y de protección de áreas naturales y biodiversidad en Dominica.

Hoy nos habla del imparable retroceso de los glaciares andinos, de las consecuencias de su deshielo, y de los proyectos que el Banco Mundial está emprendiendo… no en intentar preservarlos mitigando el cambio climático (a estas alturas y viendo la no-voluntad política manifestada hace unos meses en Copenhague, esto sería muy inocente). Sino en empezar a adaptarse a los problemas que su inevitable deshielo ya ha empezado a ocasionar.

El retroceso de los glaciares andinos, por Daniel Mira-Salama

Imagina que vuelas a Roma ilusionado en ver la Capilla Sixtina, y cuando llegas está cubierta por un enorme grafiti. Imagina que planeas un excitante viaje para bucear en el Mar Rojo, aletas, gafas, bombona, corazón latiendo excitado… y caramba, qué cosa, el Mar se ha secado; o resulta que una gran mancha de petróleo lo hace poco invitante al baño. Imagina que pones un circo, y una noche de repente, los enanos crecen todos a la vez.

Algo de esta magnitud sucedió recientemente en Bolivia. En la Cordillera Real de los Andes bolivianos, a 5421 metros de altitud sobre el nivel del mar, se encontraba el glaciar Chacaltaya, y la estación de esquí más alta del mundo. Imagina que organizas un viaje a la única estación de esquí que existe en Bolivia y...

Pues sucedió. El glaciar, esa tremenda mole de hielo acumulado durante milenios (se calcula que tenía unos 18000 años), empezó a retroceder centímetro a centímetro, metro a metro, poco a poco, hasta desaparecer por completo. En la actualidad, Chacaltaya es una lúgubre cumbre pelada con un inútil teleférico desde donde se observa el grafiti de rocas que parecería haber sido macabramente pintado sobre la superficie del hielo.

El fenómeno del retroceso glaciar se está observando desde hace décadas en todos los glaciares de los Andes Tropicales (en Venezuela, Ecuador, Colombia, Perú y Bolivia). Los datos arrojados por estaciones de medida distribuidas en todo el subcontinente indican que la temperatura media en su superficie está aumentando, y recientes evidencias científicas (Bradley et al. 2006) muestran que la temperatura en las altas cumbres andinas está aumentando a mayor velocidad que la media. El resultado de este aumento se puede observar en la figura adjunta, construida a partir de observaciones reales: todos los glaciares están reduciendo su longitud y su área. Los glaciares tropicales andinos cubrían un área de 2.940 km2 en 1970. Este área descendió a 2.758 km2 en 1991, y a 2.493 km2 en el 2002 (Kaser 2005). Tan sólo en Perú, donde se localizan más del 70% de los glaciares tropicales, el área se ha reducido en un 26% entre 1970 y 2003, en Venezuela se ha reducido en un 87%.

Los que habéis estado en un glaciar andino sabéis la emoción indescriptible que su presencia produce, entendéis la agradable sensación de insignificancia frente a su grandeza e inmensidad. Pero estos gigantes tienen los pies de barro, el que su deshielo genera.

Importancia de los glaciares

Los glaciares son estructuras fundamentales para las economías de los Andes, por su papel indispensable en la regulación hídrica de las cuencas glaciares. Su mecanismo de acción se puede comparar al de una gran esponja. Durante el invierno, cuando las precipitaciones son en forma de nieve, grandes cantidades de agua son ‘absorbidas’ por el glaciar y almacenadas en forma de hielo. Cuando llega la época seca y más cálida, el hielo se derrite, y el glaciar libera el agua acumulada durante la estación húmeda. De esta manera, se asegura la disponibilidad de agua en los riachuelos y torrentes que alimentan a los valles durante todo el año. Estos aportes del elemento vital son indispensables para la supervivencia de los ecosistemas asociados, base del sustento de las comunidades andinas de alta montaña. Los flujos glaciares son además fundamentales para la agricultura, para la generación de energía (aproximadamente el 50% de la energía de Perú es hidroeléctrica) y para el abastecimiento de agua potable. Ciudades densamente pobladas como La Paz y El Alto en Bolivia, o Quito en Ecuador, están ya sufriendo dificultades de abastecimiento de agua potable por la escasez hídrica en alta cuota.

Caminando y aprendiendo

Desde el Banco Mundial, bajo el liderazgo del Ing. Walter Vergara, se han conseguido unos recursos de donación del Fondo Global para el Ambiente (Global Environment Facility) de unos 8 millones de dólares, para el proyecto Adaptación a los Impactos del Retroceso Acelerado de Glaciares en los Andes Tropicales. Este proyecto se implementa principalmente en tres países (Ecuador, Perú y Bolivia), y algunas actividades también en Colombia. Se trata de un gran proyecto marco, en el que se están probando distintas actividades piloto para enfrentar los impactos del retroceso glaciar en la región. El proyecto está articulado en subcomponentes, que comprenden un conjunto de actividades con distinta finalidad según el país y la problemática específica, todas ellas diseñadas para aprender sobre la efectividad de las acciones a ejecutar, sus costos, y cómo se puede expandir en el futuro si resultan exitosas.

El proyecto tiene algo más de un año de vida, y la mayoría de intervenciones sobre el terreno están en la etapa de finalización de diseño. Por eso me las reservo para otra ocasión, y ahora aprovecho para describir el componente de conocimiento científico y fortalecimiento técnico institucional, que es la piedra angular. Para este fin, se ha identificado a los Servicios de Meteorología e Hidrología de los países participantes como las instituciones clave, y a través del proyecto se ha contratado personal de apoyo científico y técnico que colabora en la generación de escenarios de cambio climático y en el análisis de los impactos en la agricultura, ecosistemas, y abastecimiento de agua. Además, a través de acuerdos bilaterales facilitados por el Banco, se han traído a la región los resultados del Simulador de la Tierra de Japón, un gran supercomputador capaz de simular los aumentos de temperatura futuros a gran resolución, así como una colección histórica de imágenes satélite ALOS de las cumbres glaciares, a partir de las cuales se pueden analizar las tendencias de retroceso de los hielos. También se ha dotado a los países con nuevas estaciones de monitoreo glaciar a gran altitud, que proporcionará información clave en la gestión de los recursos hídricos de las cuencas glaciares.

Los países participantes se han entrenado en el procesamiento de los datos del modelo japonés, y están utilizando los resultados y las imágenes satélite como punto de partida para diseñar las acciones piloto de adaptación. En la actualidad, se está culminando el proceso de instalación de las estaciones de monitoreo a gran altitud.

Este gran proyecto tiene previsto otras muchas acciones, que ya describiré más adelante. Pero para concluir, quiero volver al Chacaltaya, a esa imagen de roca pelada y despojada de su tesoro helado. Me gustaría que esa roca oscura se convierta en una luz, en un faro que ilumine la retina de todos nosotros: el clima está cambiando. Y alguien, en alguna parte, lo está sufriendo.

Daniel Mira-Salama

Prácticas de química: De la hoja de coca a la cocaína

Por: | 14 de agosto de 2010

Las hojas que tengo en mis manos son de la planta de coca.

Si como hacen algunos poblados indígenas las secas y metes en tu boca junto con una bola de fragmentos calcáreos de caracola de mar quemada y triturada, poco a poco irás extrayendo e incorporando a tu organismo un alcaloide llamado cocaína que eliminará tu sensación de hambre, sed, cansancio, dolores, y te mantendrá estimulado durante todo el día.

Pero también puedes recordar las clases de química de productos naturales (disciplina que busca identificar y extraer de la naturaleza sustancias con aplicaciones industriales, agroalimentarias, farmacológicas…) y llevar a cabo un proceso de extracción química ligeramente más elaborado:

Recolectas 100 Kg de hojas de coca (necesitarás unas 6000 plantas) y te pasas media hora triturándolas.

Luego añades 100 Kg de cal (óxido de calcio) y 200 Kg de sal común, y vas pisoteándolas durante una hora para ir rompiendo las paredes de las células vegetales y dejar libres las moléculas de cocaína.

Tu objetivo químico entonces será separar dichas moléculas de todo el resto de componentes en esos grumos sucios de color verde oscuro. En química existen gran cantidad de técnicas de separación, pero una de las más utilizadas – especialmente en los laboratorios de productos naturales- es jugar con la polaridad de las moléculas y su afinidad relativa en ciertos solventes: ir añadiendo diferentes tipos de líquidos que disuelven unas sustancias y no otras, y quedándote en cada caso la fracción que te interese.

Por ejemplo, disolventes orgánicos como la gasolina lo disuelven casi todo: introduces tu mezcla de hojas de coca, cal y sal en un bidón con 120 litros de gasolina, lo remueves durante dos horas, lo filtras, y ya puedes tirar los restos sólidos a la basura. Los componentes de la futura pasta de coca -junto con muchas otras sustancias- se habrán quedado en la fase líquida.

Pero tú no quieres la gasolina para nada. Le añades 10 litros de agua con 50 miligramos de ácido sulfúrico concentrado, remueves enérgicamente durante 10 minutos para que todas las moléculas de la mezcla entren en contacto entre sí, y lo dejas reposar hasta que la fase acuosa y orgánica se separen debido a su diferente densidad. Estás haciendo una clásica decantación líquido-líquido.

Conoces la polaridad de las moléculas de cocaína, y sabes que son mucho más afines a la mayor polaridad de la pequeña fase acuosa que queda en el fondo del recipiente. Coges un tubito, sitúas un extremo en el fondo, y succionas para traspasar a otro recipiente la mezcla transparente de agua, ácido, pasta de coca, sales, y todavía muchas otras sustancias. Eso hay que limpiarlo.

Para ello vas añadiendo poco a poco 1 kg de permanganato potásico. Este compuesto neutralizará los restos de gasolina, cal y sal, y hará que se formen unos grumos sólidos de color marrón oscuro.

Los filtrarás, y te quedarás de nuevo con el líquido transparente que irá goteando dentro de otro recipiente.

Allí es donde se encuentra la mayor parte del alcaloide, disuelto gracias a que el pH es todavía considerablemente ácido.

Entonces vuelves a jugar con las polaridades de las moléculas y su solubilidad: Vas añadiendo poco a poco sosa cáustica para ir neutralizando la acidez de la mezcla y disminuir su polaridad, hasta que una sustancia blanquecina empiece a precipitar.

La filtras. Esa pasta contiene un 90% de cocaína.

Si coges un poquito con el dedo y te la colocas sobre las encías, se anestesiará la zona dejando la misma sensación extraña que cuando el dentista te duerme un área de tu boca.

Lo dejarás secar, y si el proceso ha funcionado correctamente tendrás 1 Kg de pasta de coca lista para ser vendida a narcotraficantes. A ellos sólo les quedará el paso de añadir acetona para limpiar las impurezas de químicos y dejar la cocaína en un estado de polvo ya preparado para su adulteración y posterior uso.

El País

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