Frenar un automóvil mediante el pensamiento

Por primera vez, se ha logrado usar las señales cerebrales del conductor para ayudar a frenar un automóvil, proporcionando con ello tiempos de reacción mucho más cortos y un modo potencial de evitar accidentes de tráfico causados por errores humanos.

(NC&T) Usando electroencefalografía (EEG), una técnica que requiere adherir electrodos al cuero cabelludo, los investigadores han demostrado que su sistema de lectura parcial del pensamiento, combinado con modernos sensores de tráfico, es capaz de detectar en el conductor la intención de frenar 130 milésimas de segundo antes de la reacción normal de pisar el pedal del freno.

Puede parecer poco, pero conduciendo a 100 kilómetros por hora, esos 130 milisegundos de antelación se traducen en reducir la distancia de frenado en 3,66 metros, la longitud de un automóvil de tamaño medio o la diferencia potencial entre sufrir un accidente o evitarlo.

En el estudio, los científicos identificaron las partes del cerebro que más se activan cuando un conductor toma la decisión de frenar. También se valieron de un simulador de conducción para demostrar la viabilidad de la conducción asistida por lectura del pensamiento.

Avances en un nuevo implante biológico de disco intervertebral

Un equipo formado por ingenieros de la Universidad de Cornell en Ithaca, y por médicos de la Escuela Médica Weill Cornell, ambas instituciones en Estados Unidos, trabajan en el desarrollo de un implante artificial, con base biológica, para reemplazar discos intervertebrales en la columna vertebral. Si esta nueva tecnología prospera, algún día podría aportar un gran alivio para innumerables afectados.

En el cuerpo, los discos se encuentran entre las vértebras adyacentes en la columna vertebral y forman una articulación cartilaginosa que permite el movimiento.

Los discos pueden desgastarse o lesionarse, y ello da lugar a severos dolores de espalda o cuello debido a la fricción entre las vértebras, o pueden herniarse y causar la compresión de los nervios o incluso de la médula espinal.

El laboratorio de Bonassar, especializado en el análisis del tejido musculoesquelético y en el desarrollo de técnicas para regenerarlo, creó sus discos artificiales a partir de dos polímeros: el colágeno, que envuelve la parte exterior, y un hidrogel llamado alginato en el medio.

Los científicos de este laboratorio sembraron los implantes con células que repueblan las estructuras con nuevos tejidos. Además, y esto es importante, a diferencia de los implantes artificiales actuales, que se degradan con el paso del tiempo, el equipo de Bonassar y Hartl ha comprobado que sus implantes mejoran a medida que maduran en el cuerpo, debido al crecimiento de las células.

Desde una perspectiva biológica, los nuevos implantes semibiológicos de discos representarán una gran ventaja sobre los implantes tradicionales, debido a su forma de integrarse y madurar con las vértebras. Esta clase de cirugía de implante sería menos invasiva, más segura y causaría menos efectos secundarios a largo plazo.

Lectura cuántica de ADN

Ahora, Stuart Lindsay, biofísico del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona, ha demostrado una técnica que puede conducir a una lectura rápida y de bajo costo de genomas enteros, mediante el reconocimiento de las unidades químicas básicas: las bases que forman la doble hélice de ADN. Una técnica asequible para la secuenciación del ADN sería un enorme avance para la medicina, permitiendo la inspección genómica clínica de manera rutinaria para lograr diagnósticos más precisos y fiables, el diseño de una nueva generación de medicamentos personalizados e incluso los ajustes genómicos más adecuados para mejorar la resistencia celular a una infección viral o bacteriana.

La técnica de Lindsay para leer el código de ADN se basa en una propiedad fundamental de la materia conocida como efecto de túnel cuántico, que opera a escalas subatómicas. Según la teoría cuántica, las partículas elementales como los electrones pueden hacer algunas cosas que para el entendimiento humano y la física clásica resultan muy extrañas, cuando no contrarias a lo asumido como inamovible. Tales partículas subatómicas tienen una naturaleza dual, de partícula y de onda, y una de las consecuencias de esto es que un electrón tiene algunas probabilidades de lograr pasar de un lado a otro de una barrera, independientemente de la altura o anchura de la misma.

Un electrón puede además realizar esta hazaña incluso cuando la energía potencial de la barrera supera la energía cinética de la partícula. Este tipo de comportamiento es conocido como efecto de túnel cuántico, y el flujo de electrones es una corriente de túnel cuántico. El efecto de túnel cuántico se limita a pequeñas distancias, tan pequeñas que pueden permitir la lectura automática de una base de ADN (las hay de cuatro clases en el código genético: A, T, C y G). El grupo de Lindsay ha desarrollado un método que aprovecha esta circunstancia y además evita los problemas derivados de la sensibilidad a la distancia, la cual hace que las vibraciones del ADN, o la intervención de moléculas de agua, estropeen la señal del túnel.

Los investigadores han demostrado que las bases individuales dentro de una cadena de ADN pueden ser leídas con túneles, sin interferencia de las bases vecinas. Cada base genera una señal electrónica distinta, formada por picos de un tamaño y frecuencia determinados que sirven para identificar cada base.

Aclaran el misterio sobre la producción natural de un raro aminoácido

El último aminoácido descubierto hasta ahora, la pirrolisina, se produce mediante una serie de tan sólo tres reacciones químicas con un único precursor, el aminoácido lisina. Así lo revela una nueva investigación en la que se usó espectrometría de masas y se hicieron experimentos, con el fin de descubrir cómo las células fabrican el aminoácido, un proceso que antes de este estudio era desconocido.

La pirrolisina resulta rara y hasta ahora sólo se sabe de su existencia en cerca de una docena de organismos. Pero su descubrimiento en 2002 como un aminoácido codificado genéticamente en microbios productores de metano generó nuevas preguntas sobre la evolución del código genético.

La pirrolisina está entre los 22 aminoácidos usados para crear proteínas a partir de la información almacenada en los genes. Las proteínas son esenciales para la vida y realizan la mayoría de las tareas dentro de las células.

Esta información sobre cómo se fabrica (su ruta biosintética) ofrece un conocimiento más completo de cómo se fabrican los aminoácidos. Y debido a su rareza, esta molécula se está convirtiendo en una herramienta útil para la manipulación de proteínas en la investigación biomédica. Al haber sido identificado su mecanismo de fabricación, los científicos pueden ahora utilizar esta información para diseñar métodos con los que producir en grandes cantidades moléculas sintéticas similares o idénticas al aminoácido, con el fin de usarlas en diversas áreas de investigación.

Posible camino para tratar alergias sin generar tantos efectos secundarios

Un equipo internacional de científicos ha conseguido dilucidar la compleja estructura tridimensional de la proteína del receptor H1 de la histamina en el Ser Humano. Esta molécula provoca la aparición de picor, sarpullidos o hinchazón en una de cada cuatro personas, con alergia al polen o a otras cosas.

El hallazgo abre el camino para el desarrollo de una nueva generación de medicamentos antihistamínicos que sean eficaces contra diversas alergias sin causar efectos secundarios adversos como somnolencia, dolor de cabeza, náuseas y otros.

La proteína del receptor H1 se encuentra presente en las membranas celulares de diferentes tejidos humanos, incluyendo los de las vías respiratorias, los de los músculos vasculares e intestinales y los del cerebro. Se enlaza a la histamina, que es una parte importante de nuestro sistema inmunitario, pero en ciertos individuos susceptibles esto puede causar una reacción alérgica injustificada y excesiva ante sustancias no perjudiciales. La función de los medicamentos antihistamínicos es impedir qué la histamina se una a los receptores H1.

La causa bioquímica de que las patatas fritas gusten tanto

El equipo de Daniele Piomelli y Nicholas DiPatrizio, de la Universidad de California en Irvine, ha descubierto que las grasas de estos alimentos activan un mecanismo biológico sorprendente que probablemente es el principal responsable de que adoptemos una conducta glotona ante el primer bocado de patatas fritas. Los presuntos culpables son sustancias químicas naturales del cuerpo llamadas endocannabinoides.

Los endocannabinoides movilizados por las patatas fritas son similares a ciertas sustancias producidas por el consumo de marihuana.

En su estudio, Piomelli y sus colaboradores comprobaron que entre las ratas a las que se alimentó con dietas líquidas ricas en grasa, azúcar o proteína, las que se nutrían de dietas ricas en grasa tenían una reacción particular: Tan pronto como el líquido hacía contacto con sus papilas gustativas, su sistema digestivo comenzaba a producir endocannabinoides.

Esos compuestos tienen varias funciones, incluyendo la regulación de la respuesta al estrés, el estado de ánimo, el apetito y el movimiento de la comida por los intestinos.

Gen decisivo para poder vivir en escaso contacto con el agua

Cerca de ocho años de investigación han sido necesarios para descubrir el nuevo gen, Eibi1. Este gen contribuye a la producción de cutina, que está presente en todas las plantas terrestres pero que es inexistente o muy escaso en las plantas acuáticas.

Éste es uno de los genes que contribuyeron a la vida en tierra firme como la conocemos hoy. Es un elemento clave en el proceso de adaptación que experimentaron los vegetales acuáticos para poder vivir en tierra.

La mejora genética de las plantas de cultivo, a fin de hacerlas más resistentes a condiciones de sequía y salinidad, puede ser una vía fundamental para aumentar la cantidad de alimento disponible en numerosas partes del mundo.