El rincon de Mikel

Un equipo de científicos de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, ha conseguido identificar qué imágenes estaba mirando un individuo, sólo con contemplar su actividad cerebral. Los resultados de esta investigación, que pretende contribuir al desarrollo de métodos dirigidos a reconstruir la experiencia visual de las personas, han sido publicados en la revista Nature.
Utilizando la técnica de exploración de imágenes por resonancia magnética funcional (fMRI, que es un escáner que mide la respuesta hemodinámica del cerebro relacionada con la actividad neuronal), los científicos identificaron, a partir de la actividad del cerebro, las imágenes que dos voluntarios observaban en una pantalla.
Esta identificación se realizó con un nivel de aciertos sin precedentes: el 92% en el caso de uno de los participantes (los investigadores acertaron 110 imágenes de 120 presentadas), y el 72% en el caso del segundo (acertaron 86 imágenes de las 120 presentadas).
Mmodelo computacional
Según explica la Universidad de Berkeley en un comunicado, estos logros se consiguieron gracias a un modelo computacional que predice los patrones cerebrales originados por la contemplación de diferentes imágenes. El modelo ha sido desarrollado por un grupo de científicos dirigido por el profesor de psicología de la Universidad de California en Berkeley, Jack Gallant.
Este equipo de investigadores está especializado en el análisis de los mecanismos neuronales subyacentes a la visión y a la percepción visual, especialmente la percepción de escenas naturales, el reconocimiento de objetos y la atención selectiva.
Los científicos señalan que las mediciones realizadas por fMRI sirven para proporcionar una estimación del flujo sanguíneo en cada área del cerebro. El flujo sanguíneo, a su vez, está más o menos relacionado con la actividad media de millones de neuronas.
Cuando se analizan los datos de la exploración por fMRI, el cerebro es dividido en muchas secciones denominadas voxels ("volumetric pixel”), y se mide el flujo sanguíneo en cada voxel.
Gallant y sus colaboradores estudiaron la actividad de los voxels en la corteza visual primaria, y midieron la actividad en cada voxel para un conjunto de imágenes. En la primera etapa de su estudio, se registraron los cambios neuronales de los cerebros de dos voluntarios (dos miembros del mismo equipo de investigación: Kendrick Kay y Thomas Naselaris) con la técnica de fMRI, mientras éstos veían 1.750 imágenes distintas.
Alto nivel de aciertos
Esta información fue registrada en un modelo computacional que describía cómo los estímulos visuales eran traducidos dentro de la corteza visual. Posteriormente, se les mostró a estas personas otras 120 imágenes nuevas, que los participantes no habían visto previamente.
Los registros de la actividad cerebral realizados con las 1.750 imágenes previas se utilizaron finalmente para determinar qué imágenes de las nuevas estaban relacionadas con qué tipo de actividad de las neuronas. De esta forma, se consiguió un alto nivel de aciertos al “adivinar” lo que los voluntarios veían.
Según explicó Gallant, “no podemos leer la mente, no reconstruimos las imágenes de lo que la gente ve o piensa. Aún no llegamos a tanto, pero todo eso podría ser posible algún día”.
El siguiente paso sería interpretar lo que una persona está viendo sin tener que seleccionar de un conjunto de imágenes conocidas. Según Gallant, éste sería un objetivo mucho más difícil de conseguir. Para hacerlo, se necesitaría un modelo muy bueno del cerebro, una técnica de medición de la actividad cerebral mejor que el fMRI, y una mejor comprensión de cómo el cerebro procesa determinados parámetros, como las formas y los colores de las imágenes complejas que vemos cada día.
De cualquier manera, la presente investigación deja claro que existe una gran cantidad de información –más de la que los científicos esperaban- que se puede extraer a partir de la técnica de exploración por resonancia magnética funcional y, por tanto, que con esta tecnología se pueden ir comprendiendo mejor las funciones cerebrales.
Posibles aplicaciones
Para Gallant, este descubrimiento es de una gran importancia tanto en términos de pura ciencia como en términos de posibles aplicaciones de la tecnología en el futuro. Según señala al respecto Wired, a medida que se vaya afinando la capacidad de este “decodificador” de la actividad cerebral, la tecnología podría usarse para explorar el fenómeno de la atención visual –la concentración en una parte concreta de una escena con muchas otras partes-, y permitir comprender mejor la función de la visión.
Gallant declaró que incluso “un día será posible reconstruir el contenido visual de los sueños”. Asimismo, la técnica podría servir como sistema de alarma temprana de posibles enfermedades neurológicas o como interfaz que permita a las personas discapacitadas relacionarse mejor con el mundo.
Otras aplicaciones no tan positivas serían, tal vez, las campañas de marketing que buscan la máxima penetración mental o la posible invasión en la privacidad mental con justificaciones como la lucha contra el terrorismo o el crimen.
Aunque estas tecnologías parecen muy lejanas, los investigadores señalan que no es demasiado pronto para pensar en ellas, especialmente si las investigaciones siguen progresando al paso establecido por el estudio de Gallant.

La sonrisa de un bebé no sólo alegra el corazón de su madre sino que, además, activa el circuito de recompensa de cerebro materno, señala una reciente investigación realizada por científicos del Baylor College of Medicine (BCM) de Estados Unidos.
Este descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor el vínculo especial entre madre e hijo, así como las razones por las que, a veces, este vínculo no se desarrolla normalmente, explicó el doctor Lane Strathearn, autor de la investigación, en un comunicado emitido por el BCM.
Strathearn es profesor asistente de pediatría en el BCM e investiga en el Human Neuroimaging Laboratory de dicha universidad. Los resultados de esta investigación han aparecido publicados en Pediatrics, que es la revista oficial de la Academia Americana de Pediatría.
Método de investigación.
Según Strathearn, “la relación entre madres e hijos es crítica para el desarrollo del niño. En algunos casos, por cualquier razón, esta relación no se desarrolla con normalidad. Como resultado se pueden dar situaciones de negligencia e incluso de abuso hacia los niños, con devastadores efectos para ellos”.
Por eso resulta de gran importancia determinar cómo responde el cerebro de la madre a las expresiones faciales de su propio hijo, y ese fue el objetivo principal de este estudio, explican los investigadores en Pediatrics.
Para estudiar la relación entre madre e hijo, Strathearn y sus colegas pidieron a 28 madres primerizas con bebés de entre cinco y 10 meses de edad que mirasen fotos de sus propios hijos y de otros ajenos. En total visualizaron 60 imágenes pertenecientes a seis categorías (hijo propio-contento, hijo propio-neutral, hijo propio-afligido, ajeno-feliz, ajeno neutral, ajeno afligido).
Las imágenes les fueron presentadas de manera aleatoria durante dos segundos cada una, y con un intervalo de entre dos y seis segundos entre cada estímulo. Al mismo tiempo que las madres veían estas imágenes, los investigadores fueron midiendo la actividad cerebral de las participantes con un escáner de registro de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI).
Resultados.
Con esta tecnología, se registraron los flujos sanguíneos del cerebro. En las imágenes obtenidas, se detectaron áreas concretas en las que aumentaban dichos flujos, lo que permitió a los investigadores determinar la parte del cerebro que respondía a las imágenes de los niños.
Así, descubrieron que, cuando las madres veían las caras de sus propios hijos, se iluminaban las áreas cerebrales relacionadas con la recompensa. En concreto se activaron regiones del circuito de recompensa asociadas a la producción de dopamina.
El circuito de recompensa es aquella parte del sistema nervioso central que enlaza los grupos de neuronas que producen sensaciones intensas de placer y satisfacción, mientras que la dopamina es una hormona y un neurotransmisor que se asocia con el sistema del placer del cerebro. Esta hormona se encarga del suministro de sentimientos de gozo y de refuerzo que impulsan a los individuos a realizar ciertas actividades de supervivencia y procreación, como la alimentación o el sexo. La dopamina también puede ser generada artificialmente, mediante el consumo de drogas.
Al parecer, también la sonrisa del bebé genera grandes dosis de dopamina en el cerebro, al activar en las madres áreas cerebrales asociadas con la hormona. Las regiones registradas por el escáner fueron el área ventral tegmental (que está situada en el tronco cerebral y que consiste en vías de dopamina), la sustancia negra del mesencéfalo, el cuerpo estriado y el lóbulo frontal.
Comprensión del vínculo madre-hijo
Según Strathearn, en estudios anteriores sobre la adicción a las drogas, se había relacionado la activación de estas mismas áreas con dicha adicción. Para el científico, la visión de la sonrisa infantil para una madre sería un “estado de euforia natural”.
Por otro lado, la intensidad de la reacción del cerebro de las madres dependió de la expresión del rostro de los bebés. La activación más fuerte se produjo al ver las caras sonrientes. Tuvieron menos efectos en el cerebro los rostros de los hijos propios con expresiones tristes o neutrales.
Los científicos esperaban una reacción diferente cuando las madres viesen a sus hijos llorar en las fotos, pero el caso es que hallaron tan sólo una pequeña diferencia en la reacción de los cerebros de las madres ante las caras de sus hijos llorando y las de cualquier otro niño desconocido.
De cualquier manera, los cerebros de las participantes se activaron mucho más ante la visión de sus propios hijos que ante la visión de niños desconocidos. “Comprender cómo una madre responde sólo a su propio hijo, cuando sonríe o llora, supone el primer paso hacia el entendimiento de las bases neurológicas del vínculo madre e hijo”, señaló Strathearn.

Cuando el acelerador de partículas subatómicas más potente del mundo comience este verano a recopilar datos, será también un gran hito para varios científicos de la Universidad de Washington. Un equipo de esta universidad, dirigido por los profesores Henry Lubatti y Colin Daly, respectivamente de física e ingeniería mecánica, desempeñó un papel importante en el diseño y fabricación de casi 90.000 tubos que son importantes para el funcionamiento del detector Atlas. El Atlas es una de las seis máquinas para experimentos de física de partículas que forman parte del LHC en las instalaciones del CERN, ubicadas cerca de Ginebra, Suiza.

Los físicos de todo el mundo esperan que el Atlas ayudará a desentrañar algunos de los más profundos misterios científicos, y que quizás incluso pueda llevar al descubrimiento del bosón de Higgs, a veces llamado "la Partícula Divina" porque se cree que su descubrimiento aumentará de manera enorme el conocimiento de cómo exactamente se formó el universo, cómo funciona, y cómo apareció la masa.

Los investigadores de la Universidad de Washington están involucrados fundamentalmente en un subsistema del Atlas que detecta las partículas subatómicas denominadas muones. Estas partículas tienen poca interacción entre ellas o con cualquier otra materia, y se forman como subproducto de las colisiones entre protones, los núcleos de los átomos de hidrógeno.
El detector del Atlas contiene más de 430 cámaras llenas de tubos de aluminio con una longitud que varía entre metro y medio y tres metros, aproximadamente. Cada uno se parece a un tubo fluorescente. Desde principios de esta década hasta el 2007, unos 30.000 de esos tubos fueron hechos en la Universidad de Washington y colocados en 80 cámaras que se empaquetaron en contenedores de carga y fueron enviados a Ginebra. El envío de cada cámara costó unos 50.000 dólares, y todos llegaron intactos. Otros 60.000 tubos fueron hechos siguiendo los métodos y especificaciones de la Universidad de Washington.

Imbuidos en un mundo de continuas crisis, controversias y carencias energéticas, cada rayo de Sol que acaricia nuestras ventanas se convierte en un valioso recurso con que alimentar nuestras crecientes necesidades.

Así ha debido pensar un equipo de ingenieros de Estados Unidos, cuyo empeño es que los cristales que iluminan nuestras casas sirvan también, en un futuro cercano, para generar parte de la electricidad que consumimos.

Las ventanas recolectoras de energía, que se presentan en la última edición de la revista 'Science', absorben la máxima cantidad de posible de luz (hasta un 80%) a lo largo de toda su superficie y la concentran en un solo punto, situado en el extremo del vidrio, donde hay una placa fotovoltaica que transforma el calor del Sol en energía eléctrica.

La luz que, aún así, atraviese esta primera ventana, todavía podría recogerse con un segundo cristal interior, que haría más eficiente el sistema. Con esta configuración doble, los investigadores han obtenido una eficiencia de conversión energética del 6,8% (es decir, ese porcentaje de luz solar se transforma realmente en electricidad).

Un panel fotovoltaico convencional, de silicio cristalino, ofrece una eficiencia media algo mayor, de entre el 12% y el 14%, según datos facilitados por la Asociación de la Industria Fotovoltaica (ASIF).

En cualquier caso, el nuevo ingenio no es incompatible con las placas solares convencionales, ya que las ventanas podrían sumarse a una instalación tradicional de paneles, e incluso podría aplicarse el tinte que usan las nuevas ventanas para recolectar luz sobre una célula fotovoltaica fina.

"En este caso, el sistema combinado posee una una eficiencia un 20% mayor que la película de la célula solar sola", según señala a elmundo.es Jon Mapel, ingeniero del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y principal autor de la investigación.

La tecnología actual, según este investigador, tiene varias desventajas a las que no estarían expuestas las nuevas ventanas recolectoras: "Los concentradores solares convencionales persiguen al Sol para generar altas intensidades de luz, frecuentemente mediante el uso de grandes espejos móviles que son caros de desarrollar y mantener. Las células solares en el punto focal de los espejos han de ser enfriadas, y la instalación desperdicia espacio a su alrededor para no dar sombra a los concentradores vecinos. Estas circunstancias añaden un coste sustancial al sistema".

Otra característica de los nuevos vidrios sería su facilidad de instalación, por lo que podrían añadirse sin problemas a construcciones difíciles de rehabilitar. "Las ciudades tienen mucha superficie en fachadas y tejados que se podría utilizar", indica Antonio Ruiz de Elvira, catedrático de Física de la Universidad de Alcalá y responsable del proyecto Ciudades del Futuro, adscrito al Foro Europeo del Clima.

Aunque este experto se muestra partidario de los paneles tradicionales, que pueden situarse en la pared del edificio, reconoce que "las ventanas tienen la ventaja de reemplazarse con facilidad, mientras que recubrir [con nuevos paneles] una fachada antigua es imposible".

El sistema se basa en una vieja idea, desechada en los años 70 por su escasa eficiencia, pero que ahora podría abrirse camino, según creen sus creadores, gracias a diversos avances en el campo de la óptica que han multiplicado la capacidad de recolectar luz. Es decir, energía.

"En la práctica, hemos añadido una pequeña concentración extra de barniz que recoge toda la luz absorbida por las moléculas de barniz que la rodean", explica Mapel. Antes de esta innovación, la mayor parte de la energía se perdía por el camino y jamás alcanzaba la célula fotovoltaica, encargada de convertirla en electricidad.

Pero con el nuevo método, Mapel y sus colegas esperan que sus ventanas solares estén en el mercado de aquí a tres años y puedan rebajar de forma sustancial el coste de la energía proveniente de nuestra estrella.