martes, 30 de octubre de 2012

IR CORTANDO SISTEMA NERVIOSO DEL CADÁVER EN CAPAS FINAS

Aunque diferencias en el movimiento de un único electrón podrían en algunos casos cambiar apreciablemente y a corto plazo un pensamiento por otro, no necesitamos saber donde están los electrones ni como van a moverse para tener una copia artificial del sistema nervioso indistinguible del sistema nervioso original.

La idea para extraer la información es ir seccionando el sistema nervioso original en capas muy finas, y mediante métodos ópticos estimar el valor de las propiedades que permitan caracterizar suficientemente el comportamiento eléctrico de la membrana y de las sinapsis.

Yo creo que estas propiedades se pueden estimar estudiando como se refleja y transmite radiación electromagnética de diferentes frecuencias, con diferentes ángulos, usando métodos matemáticos relacionados con los de tomografía. Para recuperar la información perdida en los cortes, se puede estudiar el sistema nervioso completo al principio, y el sistema nervioso restante y cada capa por separado cada vez que hacemos un corte para obtener una capa. Con toda la información se puede obtener una imagen completa del sistema nerviosos usando la reconstrucción de la última capa para calcular la capa anterior, y así sucesivamente hasta poder calcular la primera capa.

Se trata principalmente de averiguar concentraciones de tipos de átomos en función de la posición. No se trata de detectar átomos individuales, ni moléculas individuales, ni neurotransmisores ni proteínas individuales. La corriente de cargas en promedio de los potenciales de acción no se ve afectada por la orientación de las moléculas.

Usando las localizaciones de la membrana y otras estructuras, las concentraciones de tipos de átomos en cada punto se pueden atribuir a concentraciones de neurotransmisores y otras proteínas que afectan a la transmisión de los potenciales de acción. A partir de esta información se puede calcular la concentración de iones en cada punto a lo largo del tiempo, y así calcular como se propagan los potenciales de acción, que a su vez modifican las concentraciones de los diferentes tipos de átomos -- memoria.

Creo que hay mucha información que se puede "inventar", lo cual seguramente provocaría que la copia del sistema nervioso una vez puesta en ejecución se sienta algo diferente. Por ejemplo como si se hubiera tomado un par de cafés o un par de cervezas, o con un leve malestar o euforia. Eso no importa en principio.

Tampoco creo que importe que se destruya el tejido al hacer las mediciones.

Aunque el tejido esté alterado por el efecto de la muerte, congelación o el método de conservación utilizado, no importa si se puede reconstruir por software una realización del tejido original.

martes, 10 de abril de 2012

El cerebro, elegantemente simple

Una nueva tecnología permite trazar el mapa de las conexiones neuronales

ALICIA RIVERA | Madrid | 10 ABR 2012 - 22:02 CET

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Neurología
Anatomía
Investigación científica
Ciencia


Tanto se ha hablado de la enorme complejidad del cerebro, y resulta que, al menos en cuanto a la arquitectura de sus conexiones, es “elegantemente simple”, dicen unos científicos que han logrado hacer un mapa de altísima resolución del cableado neuronal. Y esa estructura no es una maraña de fibras, como muchos pensaban. “Hemos descubierto que el cerebro está hecho de fibras paralelas y perpendiculares que se cruzan entre sí de forma ordenada”, afirma Van J.Wedeen, del Hospital General de Massachusetts (EE UU). “El hecho de encontrar una organización simple en el lóbulo frontal de los animales superiores ha sido completamente inesperado, no creo que nadie sospechase que el cerebro tendría este tipo de patrón geométrico omnipresente”, añade. El avance, dicen los científicos, es importante para poder trazar el atlas de las conexiones cerebrales, para conocer su desarrollo y perfilar mejor las teorías sobre cómo funciona este órgano y cómo ha evolucionado.

El cerebro, explica la revista Science, donde Wedeen y sus colegas han dado a conocer su trabajo, está hecho de dos tipos de tejido: la materia gris de células nerviosas con funciones específicas, y la materia blanca hecha de largas fibras interconectadas o cables. Las trayectorias y las formas de estos cables, dónde y cómo se cruzan y conectan en sus recorridos se ha considerado siempre un asunto complejo y difícil de abordar. Pero estos investigadores muestran que el cableado cerebral está organizado geométricamente y es sorprendentemente simple.

Todas las fibras forman un único tejido o rejilla tridimensional, como una tela formada por múltiples hilos y doblada. Esta estructura, además, no es exclusiva del cerebro humano, ya que los investigadores han observado el mismo patrón en sus experimentos con cuatro especies diferentes de primates no humanos, además de personas voluntarias.

Los análisis revelan que todas las fibras entrecruzadas o adyacentes con unas vías neuronales dadas son perpendiculares o paralelas a dichas vías. Así se va formando esa estructura de tejido curvado tridimensional. Hasta ahora, destacan los científicos en su artículo en Science, “no estaban claros los principios organizativos de la conectividad cerebral”. Hay varias teorías que proponen una organización geométrica, reconocen, pero los estudios de alta resolución de la conectividad cerebral realizados con sustancias trazadoras habían proporcionado indicios limitados de esa organización geométrica.

El problema es que es difícil obtener imágenes detalladas de las conexiones neuronales en el cerebro humano, en parte, porque la corteza desarrolla muchos pliegues y recovecos que enmascaran la estructura de sus conexiones. Además, la utilización de esos trazadores en la investigación es una técnica invasiva que se ha aplicado en animales, pero que no puede utilizarse con personas.

El hallazgo de Wedeen y sus colegas resulta inseparable del avance tecnológico que les ha permitido alcanzar esa alta resolución en su mapa (aún parcial) de la red de fibras cerebrales. Ellos han utilizado un escáner de resonancia magnética, denominado de imagen por difusión espectral, que revela en el cerebro la orientación de todas las fibras que cruzan por un punto concreto en una vía neuronal. El escáner detecta el movimiento del agua dentro de las fibras para localizarlas y, como puede ver la orientación de múltiples fibras individuales que se entrecruzan en un punto, permite desvelar la estructura de tejido al aplicar a los datos su nuevo sistema de análisis.

“La obtención de un diagrama de alta resolución del cableado de nuestro cerebro es un hito en la neuroanatomía humana”, considera Thomas R. Insel, director del Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) estadounidense. La nueva tecnología “puede revelar diferencias individuales en las conexiones cerebrales que ayuden a diagnosticar y tratar enfermedades cerebrales”.

Conviene recordar que los neurocientíficos atacan la investigación del cerebro desde varios frentes: desde el enfoque estructural, como en este caso del mapa de las conexiones, hasta el funcional, el genético, el molecular, sin olvidar la perspectiva médica, la cognitiva, etcétera.

La resonancia magnética avanzada no solo permite visualizar la red de fibras entrecruzadas, es decir, cómo diferentes partes del cerebro se comunican entre sí, explican los investigadores en un comunicado del NIMH. “A medida que el cerebro se va cableando en la fase de desarrollo temprano, sus conexines forman vías neuronales horizontal, vertical y transversalmente”, continúan. “Esta estructura de tejido parece guiar la conectividad, limitando las opciones de crecimiento a las fibras nerviosas”. Es un desarrollo ordenado, lo que confiere eficacia en la formación de conexiones de las propias fibras. Además, sugieren los científicos, esto facilita la adaptación de la estructura a través de la evolución.

La antigua idea de una maraña de miles de interconexiones del cableado cerebral no tiene sentido desde el punto de vista de la evolución. ¿Cómo podría la selección natural guiar cada uno de esos cables hacía una configuración más eficiente, más ventajosa? “La misma simplicidad de esta estructura de tejido es la razón por la que puede acomodar los cambios al azar, graduales, de la evolución”, explica Wedeen. “Para una estructura simple es más fácil el cambio y la adaptación. Esto tiene sentido desde el punto de vista da evolución y del desarrollo”, concluye.

La nueva tecnología confiere a la investigación mucha más resolución que las técnicas de escáner previas, destacan los expertos. De momento, el mapa es parcial, aproximadamente un 25% de la estructura de la red, del tejido de fibras, del cerebro humano, pero los expertos están ya trabajando con el nuevo escáner para llegar al 75%.

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2012/04/10/actualidad/1334086304_663569.html

sábado, 3 de marzo de 2012

"Lo obvio para el hombre es lo difícil para las máquinas"

Alicia Rivera | 11 ENE 2012 - 08:59 CET
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Inteligencia artificial
Ciencia

Ramón López de Mántaras se dedica a la inteligencia artificial o, dicho de otro modo, a investigar para que algún día las máquinas tengan algo parecido al sentido común de las personas. "Sabemos hacer cosas extraordinarias con los ordenadores, ya sea diagnosticar muy bien una enfermedad concreta o ganar al mejor jugador de ajedrez del mundo. Lo difícil es hacer que una máquina tenga inteligencia generalista, como la nuestra, que tiene mucho que ver con la experiencia y el sentido común, con ese conocimiento que adquirimos los humanos porque tenemos vivencias y desarrollo mental; eso no lo sabemos imitar en las máquinas", explica.

Elige lubina, tomará vino, y se lanza entusiasmado a hablar de inteligencia artificial (IA), no de tecnicismos, sino de las ideas, los retos, lo que las máquinas hacen y lo que pueden llegar a hacer.

López de Mántaras, 59 años, estudió ingeniería electrónica porque, dice, se entusiasmó con la llegada del hombre a la Luna. Su carrera investigadora transcurrió en Francia y en EE UU antes de regresar a España, y dirige, desde 2007, el Instituto de Investigación de Inteligencia Artificial (IIIA, CSIC), en Barcelona. Le gusta Hal, el ordenador de la película 2001 una odisea en el espacio, y lo citó en su conferencia al recibir el premio Robert S. Engelmore de la Asociación Americana para el Avance de la IA, un acontecimiento que, para él, ha marcado 2011. Es la primera vez que se concede a un científico no estadounidense y lo cuenta con ilusión y naturalidad.

¿Se trata de copiar la inteligencia natural? "No, la idea de copiar el cerebro neurona a neurona no es el enfoque adecuado, además, ya lo tenemos: es nuestra inteligencia", explica. "El objetivo es que la máquina copie el comportamiento del cerebro, con la versatilidad de la inteligencia humana". La verdad, reconoce, es que no hay una definición universal de la inteligencia, pero eso no impide investigar y avanzar en IA. "Para nosotros es fácil analizar una escena visual, como lo que vemos en un restaurante como este, pero para una máquina es muy difícil dar sentido a lo que percibe, ya que es necesario tener conocimiento de sentido común. A menudo, lo obvio para nosotros es lo más difícil para una máquina".

Pero la IA es una realidad que mueve mucho dinero en el mundo. "Del IIIA han surgido empresas muy rentables", comenta López de Mántaras. "Una de ellas arrancó con programas de recomendación de canciones por internet, y ahora se dedica a la recomendación de productos financieros, con clientes muy importantes". Pero el instituto, dice, se resiente de los fuertes recortes presupuestarios. "Estamos perdiendo a gente joven muy preparada que se tiene que ir a otros países".

"Descafeinado, por favor, que yo voy siempre como una moto", dice al pedir el café. Su último comentario es inquietante: "En el futuro... creo que se irá acortando la distancia entre nuestra inteligencia natural y la inteligencia artificial porque, por un lado, vamos dotando a las máquinas de algunos aspectos de sentido común, y por otro, me temo, la humanidad está perdiendo el sentido común".

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2012/01/11/actualidad/1326268765_964948.html

viernes, 24 de febrero de 2012

El proyecto Alzheimer 3π aportará el primer análisis global de la enfermedad

La Reina visita las instalaciones del CEI Montegancedo (UPM) donde se desarrollan los aspectos fundamentales de este proyecto que lideran investigadores de la UPM y el CSIC.

23.02.12

Un equipo multidisciplinar de investigadores, liderados por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), aportará el primer análisis global sobre el Alzheimer. El proyecto, denominado Alzheimer 3π, tiene como principal objetivo la creación de mapas microscópicos del cerebro completo de personas afectadas por la enfermedad.

Para buscar nuevas formas de abordar esta demencia, que en España afecta a unas 650.000 personas, los científicos elaborarán mapas que integrarán información detallada sobre los aspectos clínicos, genéticos, moleculares, funcionales y patológicos. Las conclusiones del trabajo servirán para realizar estudios transversales, simular y recrear modelos de la enfermedad para abordar posibles tratamientos.

Los científicos han detallado algunos de los aspectos fundamentales del proyecto a S.M. la Reina Doña Sofía, que ha recorrido las instalaciones del Campus de Excelencia Internacional de Montegancedo de la UPM, donde se llevan a cabo los aspectos fundamentales del Proyecto Alzheimer 3π. Su visita se enmarca en el convenio de colaboración firmado el pasado 20 de octubre entre la Fundación Reina Sofía, el CSIC, la UPM y la Asociación Nacional del Alzheimer (AFALcontigo) con el objetivo de impulsar la investigación en enfermedades neurodegenerativas, con especial aplicación a esta demencia. Doña Sofía estuvo acompañada por la ministra de Sanidad, Servicios Sociales e Igualdad, Ana Mato, el rector de la UPM, Javier Uceda, y el presidente del CSIC, Emilio Lora-Tamayo.

También han asistido la consejera de Educación y Empleo de la Comunidad de Madrid, Lucía Figar; la secretaria de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación, Carmen Vela; el presidente de la Fundación Reina Sofía, Arturo Coello; y la presidenta de AFALcontigo, Blanca Clavijo, entre otras autoridades.

“El primer paso es el desarrollo de herramientas computacionales para crear un banco de datos con información clínica, epidemiológica, funcional y de neuroimagen, por medio de sistemas de información integrados”, ha detallado el investigador del CSIC/UPM y director del proyecto Alzheimer 3π, Javier de Felipe.

Según De Felipe, que trabaja en el Laboratorio Cajal de Circuitos Corticales del Centro de Tecnología Biomédica (UPM) y en el Instituto Cajal (CSIC), el diseño de nuevos métodos y tecnologías para el desarrollo de un software específico que permita gestionar, consultar y navegar “de una forma interactiva y amigable este vademécum digital y la información multimodal integrada” es otro de los pasos del proyecto.

Despliegue tecnológico

Alzheimer 3π cuenta con la estructura y los recursos humanos y técnicos del Blue Brain Project (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza), denominado en España proyecto Cajal Blue Brain, cuyo fin es realizar ingeniería inversa del cerebro para conocer su funcionamiento y analizar cómo se altera ante diversas enfermedades. El Centro de Tecnología Biomédica, el Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid y el Centro de Domótica Integral de la UPM, y el Instituto Cajal del CSIC acogen la mayor parte de las instalaciones donde se lleva a cabo el proyecto.

Entre los recursos tecnológicos que se emplearán en Alzheimer 3π, destaca la “Cueva de realidad virtual de cinco caras”, desarrollada por la UPM y T-Systems, que permitirá reproducir la evolución de la enfermedad mediante simulaciones 3D; “Magerit”, un supercomputador capaz de recrear el cerebro de manera virtual con una potencia pico de cálculo de 103,4 TeraFlops (103.400.000.000.000 operaciones por segundo); el Laboratorio Cajal de Circuitos Corticales, que cuenta con el Microscopio Cross Beam NEON 40 EsB de Zeiss, que realiza reconstrucciones seriadas del cerebro a nivel ultraestructural de forma automática; y el Laboratorio de Neurociencia Cognitiva y Computacional del Centro de Tecnología Biomédica de la UPM, que dispone de uno de los dos magnetoencefalógrafos que hay en España, y que mide de forma directa y no invasiva la actividad neuronal del cerebro.

http://www.upm.es/institucional/UPM/CanalUPM/NoticiasPortada/Contenido/70bde1eab79a5310VgnVCM10000009c7648aRCRD