Memoria y lenguaje, indicadores clave en la enfermedad de Alzheimer.

En el curso de la enfermedad de Alzheimer pueden aparecer distintos síntomas cognitivos de manera progresiva. Éstos afectan el estado de salud del adulto mayor y son la principal causa de la pérdida de autonomía y, por consiguiente, de la mayor dependencia con respecto a los familiares o cuidadores.

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Entre los primeros indicadores de los síntomas cognitivos se encuentran las alteraciones en la memoria y en el lenguaje. Los problemas de memoria se caracterizan por la presencia de olvidos frecuentes, pérdida de objetos o colocación de los mismos en lugares inadecuados, repetición de preguntas e historias, esto se debe a que la primera región cerebral que se encuentra afectada con la enfermedad es el hipocampo, encargado de elaborar y almacenar nueva información.

La enfermedad de Alzheimer interfiere principalmente con la memoria de fijación y episódica, es decir, la capacidad de retener estímulos inmediatos y aprender nueva información, aunque la persona sí es capaz de recordar hechos más antiguos. También se observa un declive de la memoria de trabajo, que se encarga de almacenar y procesar estímulos provenientes de diversos medios de forma simultánea, en este sentido, la persona puede tener dificultades para seguir una conversación o la trama de una película o libro.

Estos olvidos generan gran estrés y frustración en los pacientes que son conscientes de los mismos, de manera que intentan ocultarlos o utilizar recursos compensatorios, como tomar notas. Si bien durante las primeras fases de la enfermedad, estos problemas de memoria pueden pasar desapercibidos para la propia persona que los padece, así como para sus familiares y amigos cercanos, pronto comienzan a interferir en la vida cotidiana, limitando la funcionalidad y la posibilidad de realizar las actividades diarias de forma independiente.

En etapas más avanzadas, se observan alteraciones en otros tipos de memoria que dependen de funciones más complejas, como la memoria semántica, encargada de procesar la información relacionada con palabras y conceptos. La persona que padece la enfermedad de Alzheimer tiene dificultades para definir o denominar objetos, asociar imágenes con palabras y responder a preguntas.

Además, las alteraciones de la memoria repercuten en la capacidad de orientación del adulto mayor, dificultando la ubicación en tiempo y espacio, en relación a sí mismo y al entorno. Esto se debe a que, para poder orientarse, la persona necesita procesar y retener información nueva que le permita adaptarse a los distintos contextos.  

Las alteraciones en la función viso-espacial se manifiestan a través de la confusión y desorientación en entornos familiares y la dificultad para aprender un camino nuevo, lo que puede hacer que el paciente se pierda y no encuentre el camino a casa, por lo que necesita salir acompañado. Además, también presenta dificultades para procesar la información visual del entorno, por lo que tiene limitaciones para calcular las distancias, reconocer y localizar objetos o incluso su propio cuerpo en el espacio, aumentando la posibilidad de caídas, golpes y accidentes. 

En la enfermedad de Alzheimer, la concepción del propio cuerpo, sus partes y posiciones se encuentra alterada. La persona tiene dificultades para moverse en el espacio, localizarse con respecto a las demás personas y a los objetos, y comprender los conceptos de izquierda-derecha, adelante-atrás y arriba-abajo.

 La capacidad de atención va disminuyendo a medida que progresa la enfermedad. Las personas con la enfermedad de Alzheimer padecen aprosexia, es decir, incapacidad para fijar la atención. Debido a esto, se distraen fácilmente ante estímulos provenientes de diversos medios, tienen dificultades para realizar tareas simultáneas o que requieran concentración durante tiempos prolongados.

Al igual que la memoria, el lenguaje es otra de las funciones que se encuentra afectada desde las primeras fases de la enfermedad, constituyendo uno de los primeros indicadores de la misma. Estas alteraciones se observan tanto en el lenguaje escrito como en el hablado y se manifiestan a través de una pobreza en la expresión, dificultades para encontrar las palabras adecuadas, sustitución de palabras por otras incorrectas o invención de palabras ya que la persona tiene problemas para recordar los nombres de los objetos o personas, pausas frecuentes en las oraciones, disminución del número de palabras empleadas para comunicarse. 

Al inicio de la enfermedad, la persona es capaz de comprender el lenguaje oral pero presenta alteraciones en la fluidez semántica, mientras que en las fases finales aumenta la anomia, aparece un mayor uso de parafasias, neologismos, ecolalias, muletillas, así como otras alteraciones de la comprensión, que ocasiona limitaciones para obedecer órdenes sencillas o recordar el propio nombre.

Los pacientes con Alzheimer también manifiestan un deterioro en la capacidad de razonamiento, juicio, abstracción y resolución de problemas, que lleva a que la persona tenga dificultades para tomar decisiones, identificar situaciones de riesgo, planificar, llevar a cabo tareas sencillas, hacer razonamientos lógicos o comprender el sentido figurado o irónico de una oración.

El cálculo también se encuentra afectado limitando la capacidad para resolver problemas complejos y realizar operaciones aritméticas simples, ya que los números pierden su valor simbólico.

A medida que progresa la enfermedad, también aparece la agnosia, es decir, la dificultad para reconocer o asociar lo que se percibe a través de los sentidos con su significado, sin que exista una afección física en la capacidad perceptiva. De esta manera, se produce una interferencia en la conexión entre lo que la persona percibe y la información almacenada en el cerebro, lo que limita la comprensión del entorno.

En esta misma línea, otro síntoma cognitivo común en el curso de la enfermedad de Alzheimer lo constituyen las apraxias, es decir, la dificultad para ejecutar correctamente, en cuanto a su precisión y secuencia, actos motores voluntarios, como comer, bañarse, vestirse o utilizar los cubiertos, sin que existan limitaciones en la movilidad física.

*Milagros Ferreyra y Martín Gabriel Jozami Nassif son miembros del equipo de Terapia Neurocognitiva

FUENTE: Mdz Neurociencias – Por Milagros Pereyra y Martín Gabriel Jozami Nassif.

 

MUJER – ¿Quieres entrenar el cerebro y mantenerlo en forma?

Apunta estos ocho ejercicios.

 

El cerebro es un músculo más de nuestro cuerpo que necesita que lo trabajes para preservar su salud. Si no haces ejercicios para activarlo, puede atrofiarse, acomodarse y perder capacidades. Por tanto, al igual que te esfuerzas para mantener tu cuerpo en forma, si quieres un cerebro joven, mejorar tu memoria, tu concentración, tu imaginación y creatividad y alcanzar un envejecimiento saludable, tienes que empezar a practicar estas actividades. 

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Test para saber si tienes pérdida de memoria

Cerebro en forma 

Se trata de un plan de entrenamiento o gimnasia cerebral conocida también como neuróbica. Como nos cuentan desde Herbalife Nutrition, todas estas actividades están enfocadas a mejorar y estimular el funcionamiento de los dos hemisferios del cerebro, permitiendo un aumento de la actividad neuronal. Son sencillos ejercicios que puedes practicar a diario que te ayudarán a tener más memoria, atención, concentración y mayores capacidades cognitivas ¡Toma nota!

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Los 8 alimentos que tu cerebro necesita para mejorar la memoria

Aprender, cambiar, mover 

Tu cerebro necesita acción o, de lo contrario, se relaja. Cada vez que aprendes algo nuevo, que cambias de lugar los muebles de tu casa o le das un aire nuevo a tu hogar, cuando cambias la ruta para ir al trabajo, cambias el reloj de muñeca, intentas manejar el ratón con la otra mano o utilizas la contraria para cepillarte los dientes estás obligando a tu cerebro a trabajar y a esforzarse, es decir, a mantenerse activo. 

Escribir a mano 

Estamos tan acostumbradas a utilizar las nuevas tecnologias  los teclados que hacemos muy pocas cosas a mano, algo que es necesario para que tu cerebro se mantenga en forma. Por lo tanto, escribir a mano es otro de los ejercicios fundamentales que deberías empezar a hacer para conservar una buena memoria y frenar el deterioro cogntivo. Puedes escribir un diario, algo que, además, te servirá para conectar con tus emociones, por ejemplo. 

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Todos los motivos por lo que deberías escribir un diario

Pasatiempos 

Son perfectos para un cerebro en forma. Esto es debido a que las actividades a las que estás acostumbrada, por ejemplo, las de tu trabajo o las tareas del hogar o, como no, ver la tele, no supone demasiado esfuerzo para tu cerebro. Pero si lo desafías, incrementarán el rendimiento, la coordinación, la concentración y la memoria. Ejercicios como los sudokus, encontrar las diferencias, crucigramas, cálculo mental, etc, son las actividades que tu cerebro necesita para que se creen nuevas conexiones neuronales. 

Leer 

Un estudio realizado por investigadores peruanos, en el que participó la Universidad Complutense de Madrid, vio que las personas que leen poco muestran un rendimiento cognitivo general inferior. Además, tienen menos velocidad de procesamiento, imaginación, atención, etc. Está claro que leer es una actividad muy completa y un hábito saludable, pues no solo mejora el pensamiento abstracto, sino también el funcionamiento y la reserva cognitiva del cerebro, es decir, la capacidad para mantener, a lo largo del tiempo, las actividades cerebrales.

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Los 15 libros más vendidos en España y en el mundo

El prestigioso neurocirujano Sanjay Gupta, autor del libro ‘Mantente alerta: construye un cerebro mejor a cualquier edad’, señala que conectar con los demás es otro de los ejercicios fundamentales para mantener la salud de este órgano. Asegura que uno de los secretos de las personas felices es tener unas buenas relaciones sociales y que ello ayuda a aumentar la capacidad para adaptarse y frena el deterioro cognitivo. 

Dieta sana y equilibrada 

La alimentación tiene una repercusión directa en la salud del cerebro, recuerdan los expertos de Herbalife Nutrition. Por eso, es importante, no solo evitar el consumo de alcohol y tabaco, que contribuyen al envejecimiento prematuro, sino llevar una alimentación saludable y equilibrada que permita mantener el cerebro joven y prevenir su deterioro cognitivo. Las frutas, verduras, hortalizas y el pescado aportan los beneficios nutritivos necesarios para mantener el cerebro a pleno rendimiento y prevenir su deterioro cognitivo. 

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Dieta sana: Alimentos buenos para tu memoria

Hacer ejercicio 

Para el Dr. Gupta, tanto el ejercicio aeróbico como el de fuerza mantienen una buena salud cerebral. Recomiendo actividades como caminar, andar en bici, correr al aire libre, etc, y cambiar las rutas y el terreno, o descubrir actividades nuevas que impliquen que nuestro cerebro trabaje, por ejemplo, baile, equitación, etc. 

Descansar 

Es esencial para la salud de tu cerebro. Mientras duermes, tu cerebro trabaja para eliminar la ‘basura’ del día y para fijar los recuerdos. Sin descanso, tu cerebro envejece, se deteriora. Por tanto, es importantísimo procurar dormir al menos 7 horas para una correcta salud cerebral. Los expertos recomiendan mantener un horario para levantarse y acostarse a la misma hora todos los días, evitar siestas largas que van más allá de media hora y no utilizar aparatos electrónicos antes de dormir. Para compensar, puedes hacer siestas cortas si no has dormido lo suficiente.

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Activa tus neuronas con este ejercicio: lograrás dormir bien

Imagen de portada: Gentileza de HOLA!

FUENTE: HOLA! HOME/Estar bien.

 

Las cuevas de Longyou, el misterio arqueológico de 2000 años que nadie logró resolver.

Descubiertas en 1992, poco se sabe aún sobre este yacimiento de 30.000 metros cuadrados ubicado en el extremo sudoriental de China.

Imagen de portada: Grabados en la entrada de una de las 24 cuevas de Longyou – Facebook Siente China

Ubicadas en la provincia china de Zhejiang, las cuevas de Longyou son uno de los misterios que desvelan a los arqueólogos. 

Este yacimiento artificial de más 30.000 metros cuadrados fue descubierto gracias a la curiosidad de los habitantes de la zona. A casi tres décadas de ese hallazgo fortuito, su origen y su construcción continúan siendo un gran interrogante.

Las cuevas de Longyou han sido un lugar poco frecuentado de esa parte sudoriental de China. Pero no por la escasa afluencia la obra arquitectónica es menos interesante.

Independientemente de la baja afluencia de personas, existe un gran enigma en torno a estas gigantescas estructuras subterráneas: ¿Quiénes las construyeron y por qué?

No son muchas las personas que se acercan hasta las cuevas de Longyou, en el extremo sudoriental de China, pero su origen es un  misterio que desvela a multitudes

No son muchas las personas que se acercan hasta las cuevas de Longyou, en el extremo sudoriental de China, pero su origen es un misterio que desvela a multitudes – Magnet

Para conocer la historia del descubrimiento de las cuevas de Longyou debemos remontarnos a 1992. Wu Anai, un poblador de la aldea Shiyan Beicun decidió reunir dinero junto con otros vecinos para dilucidar algo que los intrigaba: cuán profundo era el estanque donde solían bañarse o ir a pescar.

Valiéndose de una poderosa bomba extractora, los vecinos trabajaron durante días en ese espejo de agua. Así, luego de tres semanas de drenaje, se descubrió que lo que llamaban estanque en realidad se trataba de una cueva. Esa fue la primera de las 24 estructuras descubiertas hasta la actualidad.

Casi sin proponérselo, los aldeanos dieron con un yacimiento de limolita del que nadie había oído hablar. Conocidas también como las cámaras de piedra de Xiaonanhai, los investigadores han concluido que, lejos de ser un yacimiento de origen natural, se trata de una obra artificial.

Si se consulta Google Maps, uno de los servicios cartográficos más utilizados a nivel mundial, las cuevas de Longyou son fácilmente localizables. En dicha herramienta web se las describe como un conjunto de cuevas hechas por el hombre. Pero no faltaron quienes se alejaron de la versión oficial y las vincularon a civilizaciones extraterrestres.

Y para formular tal especulación, los expertos toman en cuenta distintos elementos de las cuevas de Longyou. Uno de ellos es la superficie. El área total mide 30.000 metros cuadrados, con una altura máxima de 30 metros. Para realizar todo el complejo hubiese sido necesario extraer casi 1.000.000 de metros cúbicos de roca.

Más allá de cualquier cálculo científico basado en el tamaño de las cuevas de Longyou, nada se sabe acerca de qué destino tuvo el material rocoso extraído del lugar. Tampoco existen precisiones sobre el tiempo ni la mano de obra empleados en la construcción: se calcula que habrían sido construidas alrededor de 2000 años atrás.

Un grupo de turistas visita una de las cuevas de Longyou, en el extremo sudoriental de China

Un grupo de turistas visita una de las cuevas de Longyou, en el extremo sudoriental de China – Facebook Siente China

Jia Gang, profesor de la Universidad de Tongji especializado en ingeniería civil, se mostró desconcertado cuando conoció las cuevas. El experto sumó otro interrogante al dilema y planteó la necesidad de un elemento indispensable para la construcción del complejo subterráneo. 

“Debería haber lámparas, porque la boca de la cueva es muy pequeña y la luz del sol solo puede ingresar en la cueva en un cierto ángulo, durante un cierto período de tiempo. A medida que uno avanza en la cueva, la luz se vuelve más tenue. En el fondo de la cueva, a una docena de metros de la boca, apenas se podía ver”, estimó.

En 2017, un experto multidisciplinario del Instituto de Arqueología de la Academia China de Ciencias Sociales sostuvo que toda la construcción debió haber estado planificada. 

“En el fondo de cada cueva, los constructores no podrían ver lo que estaban haciendo los demás en la siguiente gruta. Pero el interior de cada cueva tenía que ser paralelo al de la otra, de lo contrario, la pared quedaría perforada. Por tanto, el aparato de medición debía ser muy avanzado. De antemano, debe haber habido algún diseño sobre los tamaños, ubicaciones y distancias entre las cuevas”, enumeró Yang Hongxun.

Las columnas, paredes y techos de las cuevas de Longyou presentan marcas sorprendentemente uniformes

Las columnas, paredes y techos de las cuevas de Longyou presentan marcas sorprendentemente uniformes – YouTube

En paralelo a su extensión, el elemento más llamativo son las marcas regulares en las columnas, paredes y techos de piedra de todas las cuevas de Longyou. Se trata de una serie de estrías paralelas cinceladas con un ángulo de 60 grados. A su vez, cada una de las paredes que separan una cueva de la otra poseen un grosor de 50 centímetros.

Otro de los elementos curiosos son los pilares de las cuevas. Dichas columnas de roca, que también presentan el mismo tallado, han sido dispuestas en línea y evitan que toda la estructura colapse. Llama la atención que no exista registro de semejante obra en una cultura milenaria que ha documentado sus avances a lo largo de los siglos.

¿Encargadas por una dinastía?

En el interior de la cueva de Longyou se han encontrado representaciones de aves, caballos, peces y dragones. Algunos tienden a creer que se trata de la representación de los cuatro elementos: agua, aire, fuego y tierra. Pero estas imágenes podrían ser un indicador de la época en la que se habrían construido.

Se estima que las cuevas de Longyou fueron construidas hace 2000 años, pero no hay registro de la obra

Se estima que las cuevas de Longyou fueron construidas hace 2000 años, pero no hay registro de la obra – Hughes News Today

Como publica el sitio MAGNET, las pinturas presentes en las paredes hacen suponer que todo el yacimiento fue ordenado por un emperador. De hecho, las ilustraciones de los pájaros que se repiten en las distintas cuevas sugieren una relación con la dinastía Dongyi. Para esta civilización, que gobernó en la zona de la China oriental entre 1500 y 1900 años atrás, las aves eran todo un símbolo.

La poca concurrencia a las cuevas de Longyou ha sido aún diezmada por la pandemia de coronavirus. Sin embargo, quien lo desee puede visitar por menos de 10 dólares esta magnífica y misteriosa obra arquitectónica bajo tierra.

FUENTE: LA NACIÓN – El Mundo – Por Diego Cioccio

Sorprendente hallazgo: descubren una nueva especie de ballena de cuatro patas en Egipto.

Según los investigadores a cargo, estos animales surgieron de mamíferos parecidos a los ciervos que habitaron la Tierra durante 10 millones de años.

Imagen de portada – Científicos egipcios anunciaron que identificaron una nueva especie de este extraordinario espécimen

DR ROBERT W. BOESSENECKER

Hace 43 millones de años, una ballena de cuatro patas vivía en nuestro planeta. El arcaico anfibio, que además de nadar también caminaba por la tierra, es considerado un antepasado de las ballenas modernas.

Este miércoles, científicos egipcios anunciaron que identificaron una nueva especie de este extraordinario espécimen. El fósil del anfibio Phiomicetus anubis fue descubierto originalmente en el desierto Occidental de Egipto. Su nombre fue escogido porque su cráneo se asemeja al de Anubis, el antiguo dios egipcio de los muertos con cabeza de chacal.

Estos animales surgieron de mamíferos parecidos a los ciervos que habitaron la Tierra durante 10 millones de años.

Con un peso estimado de 600 kg y tres metros de longitud, el Phiomicetus anubis gozaba de fuertes mandíbulas para atrapar a sus presas, según un estudio publicado por la revista Proceedings of the Royal Society B. El esqueleto fue encontrado en la Depresión de Fayum, al oeste del río Nilo, por científicos de la Universidad de Mansoura.

Aunque el área ahora es desértica, en algún momento llegó a estar cubierta por el mar y es una rica fuente de fósiles.

El anfibio cuadrúpedo, llamado Phiomicetus Anubis, arroja información sobre la transición de de las ballenas la tierra al océano – Reuters

Nueva especie

“El Phiomicetus anubis es una nueva especie de ballena que constituye un descubrimiento crítico para la paleontología egipcia y africana”, le dijo Abdullah Gohar, el autor principal del estudio, a la agencia de noticias Reuters. Si bien esta no es la primera vez que se encuentra el fósil de una ballena con patas, “Phiomicetus anubis podría ser el primer tipo de ballena semiacuática que se ha descubierto en África.

Hesham Sallam, fundador del Centro de Paleontología de Vertebrados de la Universidad de Mansoura, celebró el descubrimiento y compartió en Twitter la ubicación del hallazgo en el desierto egipcio. La evolución temprana de las ballenas en África sigue siendo en gran parte un misterio, dijeron los investigadores.

Hesham Sallam, fundador del Centro de Paleontología de Vertebrados de la Universidad de Mansoura, celebró el descubrimiento y compartió en Twitter la ubicación del hallazgo en el desierto egipcio.

Se cree que las primeras ballenas evolucionaron en el sur de Asia hace unos 50 millones de años. En 2011, un equipo de paleontólogos en Perú descubrió un fósil de ballena de 43 millones de años con cuatro patas, patas palmeadas y pezuñas.

FUENTE: LA NACIÓN – BBC Mundo News 

Hallan datos culturales y genéticos claves para comprender la prehistoria de Europa.

Un nuevo estudio identificó al menos tres nuevas migraciones que dijeron que desempeñaron un papel fundamental en la evolución del hombre primitivo.

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Imagen de portada: El hallazgo ocurrió en Bohemia, República Checa

www.valemany.com

Estudios arqueogeneticos recientes demostraron que los movimientos humanos, como las migraciones y las expansiones, desempeñaron un papel importante en la difusión de las culturas y los genes en la Europa antigua. 

Sin embargo, solo ahora, con investigaciones regionales detalladas y muestreos densos, los expertos empiezan a comprender mejor la magnitud, el ritmo y las implicaciones sociales de estos cambios.

En un nuevo estudio publicado en la revista Science Advances, un equipo internacional de investigadores de los Institutos Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana (Jena) y de Antropología Evolutiva (Leipzig), en Alemania, junto con colegas del Instituto de Arqueología de la Academia Checa de Ciencias (Praga) y otros colaboradores, analizaron los genomas de 271 individuos que vivieron en Bohemia, en la actual República Checa, hace entre 7000 y 3500 años, e identificaron al menos otros tres acontecimientos migratorios que configuraron la prehistoria centroeuropea.

Situada en el centro de las rutas comerciales y estrechamente enclavada en torno a importantes vías fluviales como el río Elba, Bohemia atrajo a muchas culturas arqueológicas diferentes, lo que la convierte en una región clave para comprender la prehistoria de Europa.

Los perfiles genéticos de las personas asociadas a las culturas Funnel Beaker, o cultura de los vasos de embudo, y la de las ánforas globulares muestran evidencias de ser migrantes recientes a la región. 

Este hallazgo demuestra que el periodo entre la llegada de la agricultura y la ascendencia relacionada con la “estepa”, que hasta ahora se consideraba un periodo sin incidentes, fue más dinámico de lo que se pensaba.

El gran tamaño de la muestra del estudio, especialmente concentrado en el Neolítico Tardío y la Primera Edad del Bronce (hace unos 6000-3700 años), también permitió realizar nuevas aportaciones a los procesos sociales. 

Los individuos asociados a la cultura de la cerámica cordada se expandieron desde Europa del Este y luego asimilaron en su cultura a mujeres preferentemente centroeuropeas, dándoles el mismo ritual de enterramiento que a los miembros del grupo inmigrante.

“Por fin pudimos llenar lagunas temporales clave, especialmente en el periodo de transición de hace unos 5000 años, cuando vemos que el paisaje genético cambia drásticamente. Interesantemente, en este horizonte temprano encontramos individuos con altas cantidades de ascendencia ‘esteparia’ junto a otros con poca o ninguna, todos enterrados según las mismas costumbres”, afirmó el investigador Max Planck Wolfgang Haak, autor principal e investigador del estudio.

Una vez establecidos, los individuos de la cultura de la cerámica cordada (hace 4900-4400 años) cambiaron genéticamente a lo largo del tiempo. Una realidad importante parece haber sido la fuerte disminución de la diversidad del linaje del cromosoma Y

Aunque al principio eran portadores de cinco linajes y diferentes, los varones posteriores son portadores casi exclusivamente de un solo linaje, descendiendo esencialmente del mismo hombre en el pasado reciente.

Cráneo humano de la Edad de Bronce, de la cultura Yamnaya, pintado con ocre rojo

Cráneo humano de la Edad de Bronce, de la cultura Yamnaya, pintado con ocre rojo – RASMUSSEN ET AL./CELL 2015

“Este patrón puede reflejar la aparición de una nueva estructura social o regulación del apareamiento en la que sólo un subconjunto de hombres engendraba la mayoría de la descendencia”, dijo el primer autor Luka Papac, investigador del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana.

Esta estructura social parece haber sido aún más estricta en la siguiente sociedad de la cultura del vaso campaniforme (hace 4500-4200 años), en la que cada uno de los hombres muestreados pertenecía a un único linaje recién introducido. 

Sorprendentemente, este linaje Y nunca se había visto antes en Bohemia, lo que implica que un nuevo clon llegó a la región y casi inmediatamente sustituyó todos los linajes Y preexistentes, sin que se encontrara entre los varones de los vasos campaniformes ni un solo linaje de los de cerámica cordada o de sociedades anteriores.

Tradicionalmente se consideró que la cultura Unetice de la Edad de Bronce Temprana desciende de los individuos de la cultura del vaso campaniforme, con una aportación quizás limitada del sureste (cuenca de los Cárpatos). Sin embargo, los nuevos datos genéticos apoyan otro recambio genético procedente de regiones del noreste de Bohemia.

Sorprendentemente, también el 80 por ciento de los linajes Y tempranos de Unetice son nuevos en Bohemia, algunos de los cuales se encuentran previamente en individuos del noreste de Europa, proporcionando pistas sobre su origen. 

“Este hallazgo nos sorprendió mucho a los arqueólogos, ya que no esperábamos ver patrones tan claros, a pesar de que la región desempeñó un papel fundamental, por ejemplo, en el incipiente comercio del ámbar del Báltico y se convirtió en un importante centro de comercio durante las Edades del Bronce y del Hierro”, añadió el coautor y co-investigador Michal Ernée, de la Academia Checa de Ciencias.

Los resultados muestran una imagen muy dinámica de la prehistoria de Europa Central, con muchos y frecuentes cambios en la composición cultural, biológica y social de las sociedades, lo que pone de manifiesto el poder y el potencial de los estudios de alta resolución a escala regional. 

No obstante, según los investigadores, sigue siendo un reto comprender las razones y los mecanismos socioeconómicos, medioambientales y/o políticos que subyacen a estos cambios, lo que ofrece un amplio margen para futuros estudios interdisciplinares sobre la prehistoria de Europa.

FUENTE: LA NACIÓN – Noticias de Europa Press 

UNA DE CADA 10 PERSONAS LO ES.

La relación genética entre ser zurdo y la asimetría cerebral

Aún no se comprende bien qué causa que la mano izquierda sea la predominante, pero ejerce tanta fascinación el misterio que varios estudios están dando nuevas respuestas.

Se estima que una de cada diez personas en el mundo es zurda, y corren muchas leyendas en torno a ellas: que son más creativas, que viven nueve años menos que los diestros, que son más inteligentes… 

Lo cierto es que se estudia mucho sobre ellas, quizá por la fascinación que ejerce el hecho de que, hasta hace poco tiempo, fuera prácticamente un tabú serlo (e incluso se castiga en algunos casos). Grandes genios, como Leonardo da Vinci o Picasso, lo fueron. 

Aunque aún no se comprende bien qué causa que una persona sea zurda o diestra (y eso que existen muchas teorías), hay una cosa evidente: las manos no tienen nada que ver. Es imposible saber si una persona es zurda o diestra con solo mirar sus manos, puesto que no hay diferencias obvias entre huesos, músculos o tendones. 

Lo que sí se sabe a día de hoy es que en los zurdos la cortera motora en el lado derecho es dominante, o por decirlo de una forma más simple: el lado izquierdo del cuerpo está controlado por el derecho y viceversa. Es imposible saber si una persona es zurda o diestra con solo mirar sus manos, puesto que no hay diferencias entre huesos o músculos 

Este hallazgo llevó a los investigadores a una intrigante profunda: ¿Podrían las asimetrías en la estructura del cerebro ser relevantes para las asimetrías en la función cerebral, produciendo estas diferencias zurdo-diestro? Un nuevo estudio se centró en responder esta pregunta observando las diferencias estructurales cerebrales entre zurdos y diestros, así como el vínculo genético entre la mano y la estructura cerebral. 

Según informa “Psychology…Today” , los investigadores analizaron datos de imágenes cerebrales de 28.802 diestros y 3.062 zurdos de Reino Unido (provenientes del Biobanco, un gran conjunto de datos psicológicos y de neuroimagen obtenidos de voluntarios). 

En el estudio, los investigadores analizaron las asimetrías en la estructura del cerebro en todo el cerebro para su conjunto de datos, así como la variación genética relacionada con la mano y la estructura del cerebro y la superposición entre los dos.

La investigación

Lo que descubrieron fue que los zurdos mostraban un cambio hacia la derecha en las asimetrías hemisféricas estructurales en el área de la superficie cortical de ocho áreas del cerebro y un cambio hacia la derecha en las asimetrías hemisféricas estructurales del grosor cortical en dos áreas del cerebro. 

Este desplazamiento hacia la derecha de las asimetrías de los zurdos  sugiere que el ser zurdo está asociado con un desplazamiento de los recursos neuronales hacia el hemisferio derecho motor dominante (el lado derecho del cerebro controla el lado izquierdo del cuerpo y viceversa). 

Funcionalmente, estas áreas del cerebro estaban vinculadas a funciones motoras, pero también a las llamadas funciones ejecutivas, por ejemplo, una gama de habilidades cognitivas superiores como la toma de decisiones, la visión y el lenguaje. 

Los zurdos muestran un desplazamiento de las asimetrías cerebrales hacia su lado derecho de dominio motor.

Luego, se propuso investigar qué factores genéticos estaban relacionados con las asimetrías en la estructura del cerebro en las áreas que muestran diferencias entre zurdos y diestros. 

Descubrieron que para dos regiones del cerebro, el aumento de la disposición genética para ser zurdos se asoció significativamente con un cambio hacia la derecha en las asimetrías cerebrales, lo que sugiere un vínculo genético entre la zurda y las asimetrías en la estructura del cerebro. 

Curiosamente, seis de los genes asociados con las ubicaciones identificadas en el genoma fueron funcionalmente relevantes para los llamados microtúbulos, los cuales juegan un papel en el desarrollo temprano del cerebro. 

En conclusión, el estudio mostró que la mano izquierda y las asimetrías en la estructura del cerebro están relacionadas. Los zurdos muestran un desplazamiento de las asimetrías cerebrales hacia su lado derecho de dominio motor. 

Los análisis genéticos sugieren que los procesos de desarrollo que determinan los lados izquierdo y derecho del sistema nervioso representan el vínculo funcional entre la izquierda y las asimetrías en la estructura del cerebro.

FUENTE: Por Alma, Corazón y Vida – Cerebro – Consciencia – Habilidades

El cerebro lucha contra la depresión incluso cuando está inactivo.

Las neuronas desencadenan una dinámica antidepresiva en el cerebro incluso en ausencia de actividad: generan la producción de proteínas que afectan a la función de células y circuitos neuronales.

Investigadores de la Universidad de Vanderbilt, en Estados Unidos, han descubierto que el cerebro desarrolla mecanismos de neurotransmisión orientados a detener los efectos de la depresión incluso sin presencia de actividad concreta. Las neuronas «dormidas» ponen en acción de forma espontánea procesos celulares e inician la transcripción de genes.

Se trata de algunos pocos genes que se dinamizan, pero que luego activan a otros y desarrollan así diferentes procesos. La transcripción genética permite que la información contenida en los genes se transfiera hacia las proteínas u otros componentes, en forma de órdenes o mecanismos a poner en marcha, en este caso con una función antidepresiva.

Según una nota de prensa, los resultados de este nuevo estudio podrían poner a la ciencia un paso más cerca de comprender la fisiología de la acción antidepresiva en el cerebro. Aunque en la actualidad existe una gran cantidad de fármacos y tratamientos que buscan combatir la depresión, la realidad indica que son ineficaces en alrededor de la mitad de los casos.

Causas que interactúan

La depresión se ha convertido en una de las enfermedades con mayor impacto en la actualidad, y que promete ir en aumento a lo largo del siglo XXI. Hoy afecta a 264 millones de personas en todo el mundo, con el añadido de una peligrosa predisposición al suicidio en los casos sin tratamiento efectivo.

Aunque habitualmente se indica que la depresión es causada por un desequilibrio químico en el cerebro, en realidad su origen puede provenir de múltiples factores. Una regulación defectuosa del estado de ánimo, la vulnerabilidad y predisposición genética a este tipo de patologías, los acontecimientos vitales estresantes, la acción de algunos medicamentos y otras enfermedades relacionadas, son fuerzas que interactúan para provocar la depresión.

Neuronas dormidas que activan genes

Sin embargo, la nueva investigación, publicada recientemente en la revista Cell Reports, parece indicar que la forma de detener a la depresión puede encontrarse en la propia dinámica cerebral.

En un mecanismo que los científicos han denominado «neurotransmisión excitadora espontánea», las neuronas inactivas ponen en marcha y regulan a pesar de su letargo la expresión génica relacionada con la proteína BDNF. Esta proteína se encuentra implicada en diferentes procesos antidepresivos, y es así que fármacos como la ketamina se orientan a impulsar su actividad para reducir los efectos de la depresión.

Este nuevo conocimiento puede renovar la comprensión del proceso fundamental que se desarrolla en el cerebro relativo a la depresión. Gracias a esto, los científicos podrán avanzar en el desarrollo de fármacos más inteligentes, con el objetivo de ofrecer opciones de tratamiento más rápidas o más duraderas. Vale recordar que la efectividad de los tratamientos antidepresivos suele reducirse drásticamente a mediano y largo plazo.

A futuro, los investigadores estadounidenses piensan que la profundización en torno al proceso espontáneo que llevan adelante las neuronas, y que pone en marcha mecanismos antidepresivos, podrá permitir extender en el tiempo los efectos benéficos de la ketamina y otros fármacos. Además, hará posible reducir los efectos negativos que puedan estar relacionados con su aplicación en enfoques antidepresivos.

Referencia:

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A subthreshold synaptic mechanism regulating BDNF expression and resting synaptic strength. Patricia M. Horvath, Natali L. Chanaday, Baris Alten, Ege T. Kavalali and Lisa M. Monteggia. Cell Reports (2021).DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109467

Foto: un proceso que las neuronas realizan incluso al estar «dormidas» puede derivar en la activación de genes y la acción de proteínas con potencial antidepresivo. El mecanismo descubierto podrá iniciar el camino hacia un mejoramiento de la eficacia de fármacos y otros tratamientos que buscan combatir a la depresión, una de las enfermedades con mayor impacto global. Crédito: Gerd Altmann en Pixabay.

La depresión puede aliviarse en pocos minutos

Un novedoso enfoque de neuromodulación personalizada logra aliviar los síntomas de la depresión severa y resistente al tratamiento en cuestión de minutos. Se centra en las características individuales de cada paciente, a partir de su “firma eléctrica” cerebral.

Una nueva técnica de estimulación cerebral personalizada o neuromodulación permite reducir el impacto de los casos más severos de depresión, incluso cuando existe resistencia a los tratamientos, en sesiones de algunos minutos. La innovación, desarrollada por científicos de la Universidad de California en San Francisco, se basa en la firma cerebral de cada paciente, que determina características únicas de sus redes y conexiones neuronales.

Reinterpretando el esquema que se emplea para corregir circuitos cerebrales defectuosos en personas con epilepsia o enfermedad de Parkinson, los especialistas estadounidenses han creado un nuevo modelo de estimulación cerebral completamente personalizado. Según un comunicado, ya ha sido probado con éxito en un caso de depresión severa.

Para Katherine Scangos, autora principal del estudio, “tanto el cerebro como el corazón son órganos eléctricos, y teniendo en cuenta esto existe una creciente aceptación en el campo científico sobre el impacto de determinadas redes cerebrales defectuosas que causan depresión, al igual que en la epilepsia o la enfermedad de Parkinson. Dichas redes podrían pasar a un estado más saludable mediante la estimulación dirigida», explicó.

Técnicas personalizadas y dirigidas

La neuromodulación o estimulación dirigida, previamente adaptada a los síntomas distintivos de cada paciente, es una forma cada vez más común de corregir los circuitos cerebrales defectuosos en personas con epilepsia o enfermedad de Parkinson. Ahora, en esta nueva investigación publicada en la revista Nature Medicine, se demuestra que una técnica similar puede aliviar los síntomas de la depresión severa con resistencia al tratamiento en algunos pocos minutos. ¿Cómo se logra este avance?

El primer punto a tener en cuenta es que se trabaja a partir de la “firma eléctrica” cerebral de cada paciente, o sea un conjunto de características que identifican y personalizan a sus redes neuronales y a la manera en la que las mismas se conectan e integran. Posteriormente, una innovadora técnica de mapeo cerebral permite identificar sitios de estimulación terapéutica específicos, incrementando la eficacia de las intervenciones.

El equipo de investigadores probó su metodología empleando un enfoque mínimamente invasivo denominado estéreo-EEG, que consiste en colocar 10 cables de electrodos intracraneales en el cerebro. Mediante una estimulación eléctrica leve en una serie de regiones específicas del cerebro, los especialistas buscaron conseguir efectos positivos sobre el estado de ánimo de una paciente de 36 años que sufre depresión severa desde su infancia.

Resultados prometedores

Los investigadores encontraron que la estimulación de 90 segundos aplicada en varios sitios diferentes del cerebro producía una variedad de estados emocionales positivos en la paciente indicada. Incluso, hallaron que los efectos positivos duraban horas, mucho más que los 40 minutos que habían considerado como límite en su estudio.

En este caso particular, los síntomas mejoraron significativamente en el transcurso de un estudio de 10 días, lo que desembocó en una ausencia casi total de síntomas durante seis semanas. Los científicos se centraron en un área conocida como estriado ventral, que parecía conveniente para abordar mejor los síntomas primarios de baja energía y pérdida de placer en las actividades cotidianas.

Más allá de estos interesantes resultados, los investigadores saben que es necesario abordar la nueva técnica en otros contextos para poder comprobar su eficacia definitiva. Al respecto, expresaron que únicamente desarrollarán el tratamiento cuando la firma cerebral personalizada de un paciente deprimido indique que se necesita un abordaje terapéutico.

Sin embargo, creen que a futuro el esquema podrá aplicarse con éxito porque cada persona recibirá un tratamiento diferente y personalizado, en el cual se buscarán reducir las anomalías en las redes cerebrales que llevan a la depresión, y que se manifiestan de forma única en cada caso.

Referencia

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State-dependent responses to intracranial brain stimulation in a patient with depression. Scangos, K.W., Makhoul, G.S., Sugrue, L.P. et al. Nature Medicine (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41591-020-01175-8

Foto: Volkan Olmez en Unsplash.

FUENTE RESPONSABLE: TENDENCIAS – Ciencia – Cerebro, consciencia – Depresión – Red neuronal – Por Pablo Javier Piacente.

Crean la primera solución de Inteligencia Artificial a escala cerebral del mundo.

Una empresa de California ha creado un único sistema informático para admitir modelos de Inteligencia Artificial (IA) de más de 120 billones de parámetros de tamaño, más que el equivalente computacional en bruto de un cerebro humano completo. Podría ser el inicio de una revolución sin límites en cuanto al impacto de la IA en todos los órdenes de la vida humana.

La firma estadounidense Cerebras Systems ha anunciado recientemente el desarrollo de una innovación que podría marcar un punto de inflexión en la historia de la Inteligencia Artificial (IA) y de la informática contemporánea.

Básicamente, es un sistema dedicado al entrenamiento de modelos y dispositivos con base en IA que equipara la capacidad del cerebro humano en términos de cantidad de parámetros que pueden gestionarse.

Nuestro cerebro dispone de alrededor de 100 billones de sinapsis, que son las conexiones neuronales que le permiten «procesar» la información y aprender cosas nuevas. En la actualidad, los grupos de hardware que trabajan en el entrenamiento de sistemas de Inteligencia Artificial alcanzan aproximadamente un 1% de la escala del cerebro humano, según un artículo publicado en Business Wire.

En otras palabras, esto supondría alrededor de 1 billón de parámetros, que son el equivalente informático de las sinapsis cerebrales. La cantidad de parámetros marca la capacidad de un sistema computacional para «aprender» o desarrollar procesos: si trabaja con una mayor cantidad de parámetros, quiere decir que es capaz de brindar más soluciones o encarar más tareas en forma simultánea y en menos tiempo.

Ahora, la innovación de la empresa californiana supone poder operar un modelo de Inteligencia Artificial con la capacidad de gestionar 120 billones de parámetros, de acuerdo a un artículo de Forbes. 

Esto significa que el nuevo sistema tendría la misma magnitud (o incluso superior) que el cerebro humano, si equiparamos los parámetros con las sinapsis.

El salto adelante de la Inteligencia Artificial

No es difícil imaginar el salto adelante que esto supondría con respecto al impacto de la IA en nuestra realidad: pasamos de modelos que entrenan y gestionan dispositivos de Inteligencia Artificial a razón de un 1% de la escala cerebral o otros que alcanzan el 100% o incluso más de la potencialidad del cerebro humano. 

¿Cuáles serían los principales progresos que podrían obtenerse con este increíble avance?

En principio, sería posible adecuarse a las necesidades de la Inteligencia Artificial: los modelos de IA están duplicando su tamaño cada 3,5 meses, como así también la capacidad de procesamiento que necesitan para entrenar. 

Esta tendencia en constante crecimiento ha producido modelos 1.000 veces más grandes solamente en los últimos dos años. La única forma de hacer frente a estos requerimientos es ampliando la cantidad de parámetros que pueden gestionar.

Al mismo tiempo, uno de los mayores desafíos del uso de grandes grupos de hardware y de equipos cada vez más complejos para resolver problemas de Inteligencia Artificial es la dificultad que acarrea y el tiempo que se necesita para instalarlos, configurarlos y luego optimizarlos para su aprovechamiento en una red neuronal específica. 

Con modelos con una cantidad de parámetros a escala cerebral, esos «cuellos de botella» podrían simplificarse notoriamente.

Un futuro que parece cercano

Por ejemplo, según un artículo publicado en ZDNet, el nuevo modelo integra una máquina de memoria y un conmutador de estructura que permiten sistemas agrupados de hasta 192 equipos informáticos de extrema complejidad, orientados a resolver problemas de Inteligencia Artificial.

Esto supone que en un futuro cercano será posible gestionar redes informáticas cada vez más grandes dedicadas con exclusividad a la Inteligencia Artificial, de una manera que permita obtener una mejor utilización de todos los elementos computacionales y, por lo tanto, derivando en un óptimo rendimiento para una infinidad de aplicaciones e, incluso, en un uso más eficiente de la energía.

¿Habrá límites para esquemas de Inteligencia Artificial capaces de alcanzar o superar al cerebro humano? ¿Quién los pondrá y bajo qué criterios? Todo un universo de incógnitas que se abre frente a un escenario que parece tan cercano como complejo en sus interacciones, algunas de las cuales se vislumbra como muy positivas y otras que, en cambio, arrojan profundas dudas.

Imagen de Portada: Gerd Altmann en Pixabay.

FUENTE: Tendencias – Tecnología – Innovación – Cerebro humano – Inteligencia Artificial- Parámetros – Sinapsis – Por Pablo Javier Piacente.

El gato de Schrödinger puede convertirse en un elefante: estaría vivo y muerto a la vez.

La superposición cuántica escala el mundo macroscópico: se ha conseguido en moléculas orgánicas y puede lograrse en virus y pequeños animales de un milímetro de ancho. El gato de Schrödinger puede convertirse también en un elefante que está vivo y muerto a la vez.

Los científicos están cada vez más cerca de trascender los límites del mundo cuántico. Se han propuesto probar el principio de superposición cuántica a escalas macroscópicas sin precedentes: colocar un objeto levitando en dos ubicaciones a la vez, separadas por una distancia comparable a su tamaño.

Un proyecto europeo, llamado Q-Xtreme, acaba de arrancar con un presupuesto de más de 13 millones de euros, con el propósito de pisar por primera vez la frontera que separa al mundo cuántico del universo macroscópico.

El universo cuántico no sigue las leyes que rigen al mundo físico ordinario, aunque ambos estén describiendo la materia y la energía de todo lo que conocemos.

Es el caso, por ejemplo, de la superposición cuántica, según la cual un sistema físico como un electrón existe en diversos estados posibles hasta que la medición de un científico concreta una de esas posibles configuraciones.

¿Gato o elefante de Schrödinger?

Un ejemplo bastante conocido de esta superposición se remonta a 1935, cuando el físico Erwin Schrödinger propuso un ejemplo imaginario para explicar esta paradoja conocida como el gato de Schródinger.

Planteó que, si tenemos un gato dentro de una caja en la que hemos introducido por un lado alimento y por el otro veneno, al final es el dueño del gato el que decide su suerte al abrir la caja: estará vivo o muerto según lo que el observador quiera encontrarse.

En este ejemplo, el gato no deja de ser una extrapolación imaginaria de un sistema cuántico. Lo que se intenta averiguar ahora es si esa superposición de estados puede darse a niveles más complejos de la materia: lo que pasa con un gato, ¿ocurriría también con un elefante, que estaría vivo y muerto a la vez hasta que alguien abra su jaula?

¿Dónde están?

Las confirmaciones experimentales de superposiciones cuánticas macroscópicas comenzaron en 1927 utilizando electrones, y hoy han alcanzado el tamaño de moléculas orgánicas que contienen miles de átomos.

En 1999, investigadores de la Universidad de Viena demostraron que moléculas de 0,7 nanómetros, mucho más grandes y pesadas que un átomo individual, podían superponerse.

Este año, dos equipos de investigadores, en Austria y Suiza, han logrado de forma independiente congelar nanopartículas tan minúsculas, de solo 100 a 140 nanómetros de diámetro, casi en su totalidad en su estado cuántico de energía más baja, y fijarlos en su lugar con una precisión sobrenatural.

El objetivo es poner estos objetos en una superposición cuántica, en la cual es imposible decir, antes de medirlos, dónde están realmente.

Y también descubrir cómo desaparece esa superposición, un proceso no menos importante: ocurre cuando la función de onda de las partículas de un objeto pierde coherencia y se convierte en una masa de pequeñas ondas en la que la superposición parece desaparecer.

Decoherencia sutil

A este proceso se le denomina decoherencia y es el principal obstáculo para realizar superposiciones cuánticas de objetos grandes que duren lo suficiente para ser observados: cuanto más grande es el objeto, es probable que tenga más interacciones entre sus partículas y más rápido ocurra la decoherencia.

Eso significa que, cuantas más partículas hay en un objeto, más difícil resulta mantener la superposición cuántica. Por lo tanto, si queremos que la superposición tenga una duración significativa con objetos grandes, la solución es restringir las interacciones entre las partículas que lo forman aislando sus respectivos sistemas cuánticos.

Si esto fuera posible, no habría en teoría límite alguno en el tamaño de un objeto que pueda mantener la superposición: el gato de Schrödinger podría convertirse en un elefante y mantener su ambigüedad hasta que un observador intervenga.

Escalada cuántica

La interferencia deliberada de las interacciones entre partículas (decoherencia) se ha conseguido en la práctica con moléculas orgánicas de 6 nanómetros de ancho y el año pasado incluso con una molécula biológica, que alcanzaron así la superposición cuántica sostenida.

El siguiente paso será conseguirlo con virus e incluso con pequeños animales de un milímetro de ancho, como son los tardígrados, señala la revista Quanta.

El proyecto Q-Xtreme se propone seguir escalando experimentos con el mismo espíritu con el que se concibió el gato de Schrödinger y explorar qué sucede con la mecánica cuántica a escalas de tamaño donde la gravedad importa: metafóricamente, con un elefante.

Expandir la escala cuántica a tamaños donde la gravedad importa podría enseñarnos cosas nuevas sobre la mecánica cuántica, la gravedad y los aspectos ocultos del universo, consideran los investigadores.

Física cuántica y gravedad

Los investigadores destacan también que demostrar el principio de superposición cuántica en regímenes de masas sin precedentes abre la puerta para estudiar experimentalmente los modelos de materia oscura y energía oscura.

Estas superposiciones cuánticas macroscópicas darán lugar asimismo a precisiones de detección ultra altas, con aplicaciones en detección de fuerza inercial, mediciones de interacciones de corto alcance y física gravitacional.

Para conseguir estos objetivos, Q-Xtreme llevará la física cuántica macroscópica a un nivel completamente nuevo mediante la preparación de superposiciones cuánticas macroscópicas de objetos que contienen miles de millones de átomos, impulsando el estado de la técnica actual en al menos cinco órdenes de magnitud en masa, según se explica en la presentación del proyecto.

¿Existe la frontera cuántica?

Nadie sabe hasta dónde, en principio, puede continuar esta expansión de la física cuántica.

¿Existe, como algunos piensan, un límite de tamaño en el que simplemente desaparece, quizás porque el comportamiento cuántico es incompatible con la gravedad (que es insignificante para los átomos y las moléculas)? ¿O no hay un límite fundamental a lo grande que puede ser la cuántica?, se pregunta la revista Quanta.

¿Qué tamaño puede tener un objeto y seguir actuando como una onda cuántica? En teoría, cualquier tamaño, añade.

En los próximos años, seguramente, estaremos muy cerca de la respuesta: Q-Xtreme termina en 2027 y espera haber resuelto una cuestión que puede cambiar nuestra forma de entender y gestionar el mundo.

Imagen de portada : Gerd Altmann en Pixabay

FUENTE: Tendencias – Por Eduardo Martínez de la Fe – Periodista Científico – 

Fotografían a una partícula cuántica en un «estado extracorporal».

En un estado exótico de la materia, los electrones se descomponen en dos cuasi partículas cuánticas, una que permanece inmóvil, y otra que vive una «experiencia extracorporal» mientras rebota como un fantasma en un cristal. Hay fotos.

Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) de Estados Unidos han fotografiado a una partícula cuántica en una especie de «estado extracorporal» totalmente inesperado, rebotando como un fantasma por un material cristalino.

Es la primera vez que los científicos consiguen captar imágenes directas de cómo los electrones se descomponen en partículas similares a espines llamadas espinones, y en partículas similares a cargas eléctricas llamadas holones, después de ser introducidos en un nuevo estado de la materia conocido como Líquido de spin cuántico (QSL).

Ese estado exótico de la materia QSL es como una especie de «líquido» que se caracteriza, entre otras cosas, por su frenesí de entrelazamiento cuántico.

Las partículas cuánticas tienen dos propiedades inherentes e inseparables: el espín, que refleja su momento angular (estado de rotación), y su carga eléctrica. Ambas se pueden alterar en un entorno QSL.

Para entender la importancia de este descubrimiento hay que retroceder hasta 2006, cuando investigadores de la Universidad de Stanford comprobaron por primera vez experimentalmente una teoría que llevaba 40 años esperando verificación.

Ilustración de un electrón que se rompe en partículas fantasma de espín y halones dentro de un líquido de espín cuántico. (Crédito: Mike Crommie et al./Berkeley Lab)

Fotos históricas

Trabajando en la Fuente de Luz Avanzada (ALS) del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de Estados Unidos, el mismo que ha conseguido las históricas fotos, los científicos pudieron comprobar entonces que la excitación colectiva de un sistema de electrones puede conducir a la aparición de dos nuevas cuasipartículas llamadas «espinones» y «holones».

En este estado, el espinón transporta información sobre el espín de un electrón y un holón transporta información sobre su carga, y lo hacen como entidades separadas e independientes.

Es algo paradójico, ya que, trasladado el fenómeno al mundo ordinario, es como si las ruedas de un coche estuvieran orientadas a la derecha y el coche girara a la izquierda, explican los investigadores.

Hasta entonces no se había podido confirmar ni la existencia ni el comportamiento de espinones y halones. Quince años después se ha obtenido el primer testimonio gráfico de ese singular proceso.

Imagen real

“Otros estudios han visto varias huellas de este fenómeno, pero ahora tenemos imágenes reales del estado en el que vive el espinón. Esto es algo nuevo”, explica el líder del nuevo estudio, Mike Crommie, en un comunicado.

Otro de los investigadores, Sung-Kwan Mo, añade: “Los espinones son como partículas fantasma. Son como el gran pie de la física cuántica: la gente dice que los ha visto, pero es difícil demostrar que existen. Con nuestro método, hemos proporcionado algunas de las mejores pruebas hasta la fecha».

En una QSL, los espinones se mueven libremente transportando calor y giro, pero sin carga eléctrica. Para detectarlos, la mayoría de los investigadores se han basado anteriormente en técnicas que buscan sus firmas de calor.

Ahora, como se informa en la revista Nature Physics, Crommie, Mo y sus equipos de investigación, han demostrado cómo caracterizar los espinones en las QSL mediante imágenes directas de cómo se distribuyen en un material.

División insólita

Lo que pudieron apreciar en la imagen obtenida es que, cuando se inyecta en una QSL, un electrón se rompe en dos partículas diferentes, espinones y halones.

Las imágenes obtenidas de esta «separación espín-carga» de electrones, que se produjo en muestras de una sola capa de un sólido cristalino con solo tres átomos de espesor, evidencian en primer lugar que los halones se congelan en su posición.

Forman lo que los científicos llaman una onda de densidad de carga: tiene la forma de una estrella de David (de seis puntas, formada por dos triángulos que se cruzan en seis lugares).

Esquema de la retícula de espín triangular y el patrón de onda de densidad de carga de estrella de David en una monocapa de diseleniuro de tantalo. Cada estrella consta de 13 átomos de tantalio. Los giros localizados están representados por una flecha azul en el centro de la estrella. La función de onda de los electrones localizados está representada por un sombreado gris. (Crédito: Mike Crommie et al./Berkeley Lab)

Experiencia extracorporal

Sin embargo, la imagen permite observar también que los espinones se someten a una «experiencia extracorporal» a medida que se separan de los halones congelados en su posición, y se mueven libremente a través del material.

Esto es inusual, ya que, en un material convencional, los electrones transportan tanto el giro como la carga a medida que se mueven. Estas dos propiedades «no suelen romperse de esta manera tan divertida», dice Crommie.

Y añade: “parte de la belleza de este tema es que todas las interacciones complejas dentro de una QSL de alguna manera se combinan para formar una partícula fantasma simple, que sencillamente rebota dentro del cristal”.

Cúbits más robustos

Valorando la importancia de su descubrimiento, los investigadores consideran que las QSL podrían algún día formar la base de los bits cuánticos (cúbits) robustos que se utilizan para la computación cuántica.

En la computación convencional, un bit codifica la información como un cero o como un uno, pero un cúbit puede contener tanto un cero como un uno al mismo tiempo, acelerando así potencialmente ciertos tipos de cálculos.

Comprender cómo se comportan los espinones y halones en las QSL podría potenciar la investigación en la computación de próxima generación, según los autores de este estudio.

Otra motivación para comprender el funcionamiento interno de las QSL es que se ha predicho que serán un precursor de la superconductividad exótica. Los investigadores se proponen probar esa predicción en la Fuente de Luz Avanzada (ALS).

Referencia

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Evidence for quantum spin liquid behaviour in single-layer 1T-TaSe2 from scanning tunnelling microscopy. Wei Ruan et al. Nature Physics (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-021-01321-0

Foto superior: Jr Korpa. Unplash.

FUENTE: TENDENCIAS – Partícula cuántica – electrones- espinones-holones- Liquido de spin cuántico- Por Eduardo Martínez de la Fe (Periodista Científico).