Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 874838 veces)

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Copiado fácil y rápido de rostros humanos para robots

INGENIERÍA

Copiar el rostro de una persona, y todo su conjunto de expresiones faciales, para transferirlos a un robot, no es tarea fácil. Imagen: Amazings / NCYT / JMC.

La facilidad con la que en algunas historias de ciencia-ficción los robots copian los rostros de las personas a las que desean imitar, o incluso suplantar, puede parecer poco realista, si tenemos en cuenta que, hasta ahora, esa modalidad de la animatrónica, concretamente la técnica de recrear de modo cien por cien artificial a personas reales, ha sido un proceso difícil y laborioso que requiere del trabajo manual y experto de especialistas en animación, diseñadores de materiales e ingenieros mecánicos.
Unos investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología, en Zúrich, Disney Research, también en Zúrich, y Walt Disney Imagineering R&D, han desarrollado un nuevo proceso de diseño por ordenador para clonar rostros humanos que podría simplificar muchísimo la creación de piel sintética para esos "clones" electrónicos.
Debido a su poder expresivo, replicar el rostro humano presenta grandes desafíos. Para que resulte convincente y realista, un personaje animatrónico debe ser capaz de adoptar una amplia gama de expresiones faciales, cada una con diferentes deformaciones y arrugas. El diseño manual de la forma y propiedades del material de una piel que sea capaz de lograr todos esos objetivos es una labor formidable.
Los investigadores de Zúrich, sin embargo, han inventado un método para diseñar de modo automático pieles sintéticas que sean semejantes a las de personas reales.
El proceso comienza escaneando en 3D expresiones faciales de un sujeto humano. A continuación, un novedoso esquema de optimización determina la forma de la piel sintética, así como parámetros de control para la cabeza robótica que permitan lograr una similitud muy grande con el sujeto humano y sus expresiones faciales. Este procesamiento aumenta el realismo de la copia resultante, con el resultado de un rostro animatrónico que se asemeja mucho al del sujeto humano.
"Con nuestro método, sencillamente podemos crear un clon robótico de una persona real", es la afirmación tajante, fascinante, y quizá un tanto inquietante, de Bernd Bickel, investigador de Disney Research en Zúrich. La piel diseñada puede ser fabricada usando moldeo por inyección y una tecnología moderna de creación rápida de prototipos. Bickel y sus colaboradores imprimen tridimensionalmente un molde y usan como material base un material elástico con propiedades similares a las de la piel humana.

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Patentan un prototipo de asiento de automóvil que se transforma en silla para niños

INGENIERÍA

siento multifuncional creado por Juan Manuel Rodrigo Pereña. (Foto iCYT)

El español Juan Manuel Rodrigo Pereña ha ideado y creado un prototipo de asiento de automóvil que puede transformarse en silla para bebés y niños. Se trata de un asiento multifuncional único “5 en 1” que podría integrarse de serie en el vehículo, con el fin de evitar la colocación de los dispositivos de retención actuales, que deben cambiarse periódicamente en función de la edad y el tamaño del niño.
Según detalla a DiCYT Juan Manuel Rodrigo Pereña, el prototipo diseñado ofrece una mayor seguridad y comodidad a sus usuarios. “Es más seguro porque pertenece a la propia estructura del vehículo, no es un elemento añadido como las sillas actuales”, subraya. Las sillas de este tipo más seguras hoy en día son las que incorporan el “sistema isofix” aunque, a juicio de Rodrigo Pereña, “las estadísticas demuestran que estos sistemas no son del todo seguros”.
La idea de crear un asiento multifuncional surge, en parte, de este aspecto. “Tengo dos hijas de cinco y ocho años, y el hecho de tener que quitar y poner sillas es incómodo. Además las sillas actuales son menos seguras de lo que parece, porque llevan el cinto de los adultos”. Para paliar esto, el respaldo del prototipo de asiento de Juan Manuel incluye una especie de almohadilla que se extrae, donde van las posaderas del niño. “Se forma un ángulo de 90 grados y se eleva o no en función del tamaño y la altura del niño, lo que reemplazaría a los grupos 1, 2 y 3 actuales”, señala.
Con esta elevación, “se busca que los cinturones de seguridad, que van en la propia estructura del asiento y tienen de cinco puntos de anclaje, se ajusten a la complexión del niño, que puede ser más grande o más pequeño, y a su altura, de modo que siempre irá atado a la altura de los hombros que es lo que en estos momentos no pasa, ahora se tienen que cambiar de altura los cintos”, explica.
Rodrigo Pereña ha tardado en desarrollar el prototipo, que ha sido patentado, cerca de un año. “He hecho cuatro prototipos hasta llegar a este último, que es el más económico y más sencillo de fabricar. He tardado un año en hacer el prototipo porque he utilizado materiales que están en el mercado y he tenido que arreglar las medidas y los sistemas a base de buscar piezas y que cuadrasen en la estructura fabricada”, añade.
El asiento multifuncional “5 en 1” inventado por Juan Manuel Rodríguez fue galardonado con el Premio Leo Oro en la primera Feria Internacional de Inventos e Inventores que se celebró en la Cúpula del Milenio de Valladolid el pasado mes de junio, en colaboración con la Asociación de Inventores de Castilla y León.

Fuente: Cristina G. Pedraz/DICYT

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Llegan los circuitos integrados fotónicos

INGENIERÍA

Los circuitos integrados ópticos permiten miniaturizar las aplicaciones que usan la luz láser para procesar y transmitir información. (Imagen: VLC Photonics)

Una tecnología óptica emergente comienza a hacer la competencia a la electrónica en el desarrollo de chips. Se trata de los circuitos integrados ópticos, que permiten miniaturizar múltiples aplicaciones que usan la luz láser para procesar y transmitir información. Una empresa valenciana, spin-off de la Universidad Politécnica de Valencia, en España, está involucrada en su expansión.
"Los circuitos integrados fotónicos equivalen a los electrónicos, sólo que la transmisión y procesado de la información se hace en el dominio óptico, a través de la luz láser", explica Pascual Muñoz, profesor de la Universitat Politècnica de València (UPV) y uno de los fundadores de VLC Photonics. Esta empresa valenciana, spin-off de la UPV, ha realizado varios desarrollos para clientes internacionales en campos como las telecomunicaciones o el sensado con fibra óptica.
En la actualidad múltiples sectores industriales se benefician de estas tecnologías fotónicas integradas. Desde las telecomunicaciones de banda ancha usando fibra óptica, hasta la tomografía óptica coherente para diagnósticos médicos, por ejemplo. En el sector aeronáutico o el de la energía eólica, tienen aplicación en el radar láser (también conocido como lidar), mientras que en otros sectores como el ferroviario, energético (gas, petróleo) o químico se usan en sistemas de sensores con fibra óptica.
"Esta tecnología permite alcanzar velocidades de transmisión de datos muy altas, pero también reducir espectacularmente el tamaño y peso, y realizar funciones especiales que serían impensables con la electrónica", destaca Muñoz. Estos chips también funcionan como sensores de temperatura, presión, químicos o biomédicos, detectando cambios en la luz cuando ésta interacciona con lo que se quiere medir.
El investigador explica la complejidad de estos desarrollos: "En contraste con el silicio utilizado en los microchips electrónicos, hoy existen múltiples materiales diferentes para fabricar un microchip óptico. El mayor desafío es saber qué tecnología es óptima para cada aplicación, y conocer las correspondientes técnicas de diseño para cada material”.
La spin-off VLC Photonics se caracteriza por realizar el diseño y testado de circuitos integrados en múltiples materiales, externalizando su manufacturado a fábricas conocidas como foundries, cuyos procesos son abiertos a muchos usuarios y están estandarizados. "Europa es líder mundial en el acceso compartido a estas foundries, lo cual abarata mucho los costes y permite a PYMES realizar desarrollos de chips inabarcables de otra manera", subraya.
VLC Photonics surgió en 2011 como respuesta a unas oportunidades de negocio detectadas en el grupo de comunicaciones ópticas, dentro del Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (iTEAM) de la UPV. La empresa es una de las pocas europeas dedicada por completo al diseño de circuitos ópticos, figura clave en el ecosistema industrial de la integración fotónica.
José Capmany, catedrático de esta universidad, reciente ganador del premio Rey Jaime I a las Nuevas Tecnologías y miembro fundador también de VLC Photonics, destaca: "Es importante realizar una labor de comunicación de los resultados de investigación en universidades y centros, porque eso luego permite abrir puertas a desarrollos empresariales que repercuten en un beneficio directo para toda la sociedad y generan empleo de calidad".
La empresa consta de cuatro socios y está en pleno proceso de crecimiento en un mercado en rápida expansión. Los componentes ópticos integrados pasaron de la investigación al desarrollo comercial hace ya más de una década, pero se restringían a dispositivos básicos que solo realizaban una única función muy especializada, y generalmente en el campo de las comunicaciones. A día de hoy, la madurez de los procesos de fabricación y las técnicas de diseño permiten implementación de sistemas mucho más complejos, con cientos de dispositivos integrados en el mismo chip, y para ámbitos casi tan diversos como los de la electrónica.

Fuente: UPV

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Una aeronave diseñada para inspeccionar las palas de aerogeneradores

AERONÁUTICA

El modelo de aeronave Eol 6 está diseñado específicamente para las revisiones de aerogeneradores. (Foto: Arbórea)

Tras desarrollar un vehículo aéreo no tripulado llamado 'aracnocóptero', la empresa Arbórea, ubicada en el Parque Científico de la Universidad de Salamanca, en España, ha adaptado este aparato a las necesidades de las compañías de energía eólica para la revisión de las palas de los aerogeneradores. Con el paso del tiempo estos gigantescos molinos sufren desperfectos y su reparación es muy cara. Hasta ahora, las revisiones preventivas también eran muy costosas, pero esta pequeña aeronave robotizada puede ofrecer información precisa de forma muy económica.
El 'aracnocóptero' es fruto de cuatro años de I+D+i por parte de Arbórea y del grupo de investigación Bisite de la Universidad de Salamanca. Frente a otras UAV (del inglés unmanned aerial vehicle o vehículo aéreo no tripulado), presenta numerosas ventajas, ya que tiene un tamaño pequeño pero puede portar varios kilos de peso y ofrece gran estabilidad. El aparato se maneja desde una tablet y puede ir equipado con muchos tipos de cámaras y sensores. Ahora, el 'aracnocóptero' ha pasado de ocho motores (que le daban nombre, puesto que las arañas tienen ocho patas) a seis, para adaptarse a esta función específica. El nombre del nuevo modelo es Eol 6.
El trabajo de adaptación se ha llevado a cabo con la empresa Altertec, una multinacional de mantenimiento eólico con sede en Valladolid. "Hemos adaptado nuestra plataforma para desarrollar la primera aeronave específica para realizar inspecciones de aerogeneradores eólicos", explica a DiCYT Carlos Bernabéu, responsable de Arbórea. "Aunque aquí se han frenado las energías alternativas, en el resto del mundo están en expansión por su gran rentabilidad y España es puntera en esta industria", al contar con "buena parte de las empresas innovadoras en cuanto a infraestructuras y mantenimiento de esta energía limpia", señala. Por eso, la idea de este proyecto es proporcionar una herramienta para facilitar un aspecto esencial como es el mantenimiento de las palas.
Los aerogeneradores, que en la actualidad llegan a tener palas de hasta 100 metros de longitud, especialmente los marinos, "tienen un desgaste sorprendente a pesar de estar hechos de materiales resistentes", indica el experto. Factores como los cambios de temperatura, los rayos ultravioleta del sol o las velocidades que alcanzan los extremos de las palas con vientos fuertes son factores muy importantes. Aunque parezca increíble, "cuando hay vendavales o tormentas el viento arrastra piedras de tamaño considerable que ocasionan agujeros que a su vez propician una entrada de aire en el interior de la estructura, lo que provoca que las palas terminan agrietándose", indica Carlos Bernabéu.
Cuando los deterioros son incipientes, las palas se pueden reparar a bajo coste, pero cuando se producen grietas estructurales importantes es necesario descolgarlas y esto supone un gasto enorme para las compañías, de manera que las aseguradoras exigen que haya un buen plan de inspección y mantenimiento de los aerogeneradores.
Para ello, en la actualidad hay dos procedimientos. El primero es emplear grúas con cestas altísimas que suben al personal de mantenimiento hasta la altura adecuada, un método caro, lento, no exento de riesgos y sólo aplicable con vientos moderados, puesto que la cesta tiene que subir en ocasiones hasta 150 metros. La segunda opción consiste en descolgar un equipo de trabajos verticales, lo cual implica contar con muchos trabajadores y mucho tiempo, aunque hasta ahora es la única solución para los parques eólicos marinos.
Como alternativa, Eol 6 realiza este trabajo en tiempo récord, con un sistema de cámaras que puede controlar una sola persona desde tierra y un software que permite gestionar las imágenes. "El programa añade automáticamente los datos que este sector necesita: hora, posición GPS y altura del desperfecto; de tal forma que se genera un informe inmediatamente", comenta. De esta manera, Arbórea calcula que los costes del sistema son un 10% de los que suponen los métodos tradicionales y que, por lo tanto, "se amortizan en un par de inspecciones".
El aparato es tan fácil de manejar que bastan un par de horas para controlarlo con eficacia, según los técnicos, pero para que un técnico sea eficiente en un trabajo tan específico como la inspección de los aerogeneradores, se requiere una formación algo más intensa, por eso, la empresa del Parque Científico de la Universidad de Salamanca prepara ya un curso que se ofrecerá en los próximos meses.
A pesar de que Arbórea cuenta ya con mucha demanda, sigue trabajando en su línea de I+D+i para mejorar el producto y su eficiencia. En cuatro años de trabajo ha habido una "transformación absoluta" en el campo de la electrónica, el software y el diseño de este aparato fabricado básicamente en titanio y carbono. "Todo lo que utilizamos avanza a pasos agigantados. "Esto nos obliga a estar siempre trabajando para hacer cambios, pero también nos permite mejorar sustancialmente en todos los aspectos", apunta el responsable de Arbórea, en referencia a factores como la duración de las baterías, las cámaras, los sensores y los sistemas de estabilización, muchos de estos elementos con avances "impensables" hace poco tiempo.
En cualquier caso, Eol 6 ya está en fase de comercialización y la empresa del 'aracnocóptero' se abre a nuevos sectores, además del eólico. "La plataforma puede analizar otras infraestructuras y obtener imágenes aéreas, es como un satélite pequeñito que vuela a baja altura y ofrece una calidad extraordinaria. Además, se puede mantener estático, sin vibraciones y en condiciones meteorológicas adversas. Estas características son muy valiosas y podemos adaptar el software y el hardware a lo que el cliente necesita", indica Carlos Bernabéu.

Fuente: José Pichel Andrés/DICYT

[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=K51KbLvPyfY&feature=player_embedded[/youtube]

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Papel y método de impresión especiales para generar un efecto óptico tridimensional

INGENIERÍA

Una imagen impresa en el papel especial reacciona de forma bastante distinta ante la luz dependiendo de la dirección desde la que es iluminada. (Foto: UCSB)

Se ha desarrollado un innovador método de impresión con el que producir fotos que responden ante ángulos diferentes de incidencia de la luz del mismo modo en que lo hace un objeto tridimensional. La técnica utiliza un papel de diseño especial cubierto con miles de hoyos diminutos.
Las fotos en papel convencionales muestran siempre la misma imagen exacta, ya que el papel plano no puede reflejar la luz del modo en que lo hacen los objetos tridimensionales.
Con el nuevo papel, para cada píxel hay un diminuto bache capaz de permitir todas las direcciones angulares sobre su superficie. Con el adecuado método de impresión, se puede aplicar tinta de un modo que controla los ángulos en que la luz será reflejada desde cada píxel.
Conocer al detalle cómo se refleja la luz en cada punto de un objeto es vital para el trabajo de especialistas como los restauradores de obras de arte, quienes, por ahora, deben recurrir con frecuencia a tomar fotos de, por ejemplo, una escultura, desde infinidad de ángulos, cada vez que quieren documentar detalladamente el estado de la misma.
De momento, la calidad de impresión lograda con el método y el papel especiales del equipo de James Davis, de la Universidad de California en Santa Cruz, es aún insuficiente para cubrir las necesidades de los restauradores y otros especialistas, pero la idea básica de poder capturar toda esa información en un soporte impreso es algo que le interesa mucho a ese colectivo, debido a los múltiples usos prácticos que puede tener esa capacidad.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Steven Scher y Adam Crume de la citada universidad, Tom Malzbender y Ramin Samadani de los Laboratorios Hewlett-Packard (pertenecientes a la conocida empresa Hewlett-Packard) y Douglas Dunn de la compañía 3M.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=_gJxLViUcQw&feature=player_embedded[/youtube]

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Robot blando que se desplaza como un gusano y resiste aplastamientos

ROBÓTICA

Robot blando. (Foto: MIT)

Las lombrices de tierra se arrastran por el suelo gracias a la estrategia de contraer y estirar alternativamente músculos a lo largo de su cuerpo, avanzando un poco más con cada tanda de acciones musculares. Los caracoles, los pepinos de mar y otros animales similares también emplean este sistema para su locomoción. Incluso el tracto gastrointestinal humano hace su trabajo mediante un método parecido, contrayendo músculos a lo largo del esófago para desplazar el contenido por la ruta que debe seguir.
Ahora, un equipo de robotistas del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, la Universidad de Harvard, también en Cambridge, y la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur, ha creado el prototipo de un robot blando, cuyo sistema de locomoción se basa en el mecanismo descrito. Este robot se arrastra por las superficies gracias a contraer y estirar segmentos de su cuerpo como una lombriz de tierra, y es capaz de deambular por su cuenta sin necesidad de que le guíen.
El robot, hecho casi por completo de materiales blandos, es muy resistente: Incluso cuando alguien lo pisa o le descarga un martillazo, el robot es capaz de seguir avanzando intacto.
Tal como sugiere Sangbae Kim, del equipo de investigación y desarrollo, un robot blando de esta clase podría ser de gran utilidad para misiones de reconocimiento y rescate que exijan avanzar sobre montones de escombros o adentrarse por espacios muy estrechos.
La "musculatura" artificial de este singular robot está hecha a partir de cables de una aleación especial de níquel y titanio, una aleación con "memoria" de forma y que se estira y contrae de modo notable con una aplicación adecuada de calor. La activación de una pequeña corriente eléctrica a los segmentos de la malla de cables hace que el cuerpo en forma de gusano del robot se estire y contraiga en los sitios apropiados a fin de permitirle desplazarse hacia adelante.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Sangok Seok y Cagdas Denizel Onal del MIT, Robert J. Wood de la Universidad de Harvard, Kyu-Jin Cho de la Universidad Nacional de Seúl, y Daniela Rus, directora del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL), dependiente del MIT.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=EXkf62qGFII&feature=player_embedded[/youtube]

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¿Es factible partir en dos un asteroide para evitar que colisione contra la Tierra?

INGENIERÍA

Recreación artística de aproximación del asteroide Toutatis a la Tierra. En la imagen, la Tierra se divisa desde el asteroide. (Foto: NASA JPL)

Se barajan diversas estrategias para desviar asteroides de una trayectoria que pudiera llevarles a colisionar con la Tierra. Un método muy directo y expeditivo, perforar un pozo hasta el centro del asteroide, colocar ahí una bomba nuclear y hacerla estallar, se ha mencionado a menudo como una posible vía para fragmentar un asteroide y evitar que impacte contra la Tierra.
Concretamente, en la película de ciencia-ficción "Armageddon", de 1998, esa misión se le encomendaba a un equipo encabezado por un ingeniero especializado en perforar pozos petrolíferos, interpretado por Bruce Willis. La detonación de la cabeza nuclear partía en dos al asteroide, y cada uno de los dos fragmentos principales pasaba entonces por un lado de la Tierra, sin chocar contra ella, lo que salvaba a la población terrestre de la aniquilación.
¿Sería posible en la actualidad desviar un asteroide del modo presentado en esa película?
Según una investigación llevada a cabo en el Departamento de Física de la Universidad de Leicester, Reino Unido, la respuesta es un rotundo "No". Este método no funcionaría, ya que, simplemente, no tenemos una bomba lo bastante potente.
Ben Hall, Gregory Brown, Ashley Back y Stuart Turner han determinado en sus cálculos que el artefacto explosivo tendría que ser aproximadamente mil millones de veces más potente que la bomba más fuerte que ha estallado en la Tierra (la bomba de hidrógeno conocida popularmente como "Gran Iván", de 50 megatones, detonada por la antigua Unión Soviética) para poder salvar al mundo de un asteroide de tamaño parecido al del presentado en la película.
El equipo de Ben Hall también ha llegado a la conclusión de que, para poder dividir el asteroide a tiempo y hacer realidad el salvamento mostrado en la película, los astrónomos deberían detectar el rumbo del asteroide mucho antes de lo mostrado en el film.

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Estudiando estrellas parecidas al Sol en nuestro vecindario cósmico

ASTRONOMÍA

Unas 80 estrellas pertenecen al cúmulo estelar Ruprecht 147. (Foto: Chris Beckett y Stefano Meneguolo, Royal Astronomical Society of Canada/Jason Curtis, Penn State University)

Un cúmulo estelar integrado por estrellas bastante separadas unas de otras, y cuya existencia es conocida desde hace más de 180 años, aunque nunca se había estudiado en detalle, puede ser de gran ayuda para las investigaciones sobre la evolución de estrellas como el Sol, y para la investigación de planetas como la Tierra, según las conclusiones a las que se ha llegado en un nuevo estudio.
Al buscar planetas con una masa similar a la de la Tierra y una órbita que permita la existencia de agua líquida en su superficie, los astrónomos a menudo escogen escudriñar el entorno de estrellas con una masa igual o menor a la del Sol. En el marco de esta clase de investigaciones, el cúmulo estelar Ruprecht 147 es muy importante porque está cerca de la Tierra y sus estrellas tienen una masa similar a la del Sol. Sus edades están más cercanas a la del Sol que a las de muchas de las estrellas de otros cúmulos estelares cercanos.
Ruprecht 147 está a una distancia de entre 800 y 1.000 años-luz de la Tierra, lo bastante cerca como para poder observarlo a fines del verano con binoculares, en la constelación de Sagitario.
El equipo de Jason T. Wright y Jason Curtis, de la Universidad Estatal de Pensilvania, ha demostrado por primera vez que las estrellas en Ruprecht 147 tienen unos 2.500 millones de años de edad, alrededor de la mitad de la edad del Sol, y casi la edad que tenía éste cuando apareció por vez primera la vida multicelular en la Tierra.
En la investigación también han trabajado Angie Wolfgang de la Universidad de California en Santa Cruz, John Brewer de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, y John Asher Johnson del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena, las tres instituciones en Estados Unidos.

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Profundizando en la capacidad olfativa de los mosquitos

ENTOMOLOGÍA

Mosquito Culex. (Foto: James Gathany / CDC)

Los mosquitos son muy hábiles localizando humanos y otros animales de los que se nutren. Para ello se valen de su extraordinario sentido del olfato. Una gran parte de su cerebro está dedicada a este sentido. Sólo las hembras de mosquito se alimentan de sangre, la cual les sirve para su proceso reproductivo. De la capacidad olfativa de una hembra de mosquito para localizar una fuente de sangre dependen por tanto sus probabilidades de éxito reproductivo.
Por ejemplo, los mosquitos Culex, que transmiten la Fiebre del Nilo Occidental y otras enfermedades potencialmente mortíferas, son capaces de detectar concentraciones diminutas de nonanal, una sustancia química producida por el cuerpo humano. Detectan nonanal a través de neuronas receptoras en sus antenas. Las aves son las principales fuentes alimenticias de los mosquitos, y ellas también producen nonanal. Las aves son también el reservorio principal del Virus del Nilo Occidental, y cuando los mosquitos que han succionado sangre de pájaros infectados pican a humanos o a individuos de otras especies, les transmiten el virus.
Conocer a fondo el comportamiento olfatorio de los mosquitos, especialmente en todo lo referente a cómo el olfato les guía hacia los humanos de los que se alimentan, puede ser decisivo para el desarrollo de métodos más efectivos de mantener a raya a los mosquitos y a las enfermedades que transmiten.
Y hacia ese fin está trabajando Zainulabeuddin Syed, un biólogo experto en mosquitos que es miembro del Instituto Eck para la Salud Global, dependiente de la Universidad de Notre Dame en Indiana, Estados Unidos.
Entre otras cosas, Syed está investigando el papel que ejercen los vegetales en el comportamiento de los mosquitos. Syed señala que a pesar de la sensación que mucha gente tiene de estar rodeada de mosquitos que se pasan todo el rato intentando picarnos, estos insectos pasan un tiempo relativamente corto alimentándose de la sangre humana. En cambio, si es considerable el tiempo que consumen en algunas plantas, tomando de ellas los azúcares que necesitan como fuente de energía para realizar su acto de succionar sangre.
El equipo de Syed está estudiando ahora qué olores emiten esas plantas que los mosquitos visitan. Un conocimiento más profundo sobre el papel que desempeñan las sustancias químicas producidas por las plantas y sobre cómo los mosquitos seleccionan los vegetales de los que obtener energía, puede guiar a los científicos hacia mejores estrategias de control y eliminación de estos insectos.
Esta línea de investigación es por tanto de gran importancia. En algunos países, los mosquitos son sólo una molestia. Pero en otros, sin embargo, el control de los mosquitos es un asunto de vida o muerte. En África, la malaria, una de tantas enfermedades transmitidas por los mosquitos, se cobra una vida humana (a menudo la de un niño o niña) cada 30 segundos. Un conocimiento más detallado del papel que desempeña el olor en el comportamiento de un mosquito puede ofrecer pistas decisivas que conduzcan hacia nuevas y muy necesitadas estrategias de control y eliminación.

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Cohete propulsor del tamaño de una moneda para impulsar vehículos en el espacio

ASTRONÁUTICA

El sistema miniaturizado de propulsión iónica podría dar capacidad de impulsión a las naves espaciales más pequeñas. (Foto: M. Scott Brauer)

Un sistema miniaturizado de propulsión iónica podría dar capacidad de impulsión a las naves espaciales más pequeñas.
El revolucionario motor es de tipo iónico. La propulsión iónica ejerce una aceleración muy pequeña pero durante un largo periodo de tiempo. No sirve, por ejemplo, para enviar una nave desde la superficie de la Tierra al espacio. Pero en cambio sí permite hacer viajes por el espacio, y efectuar maniobras de cambio de órbita.
El dispositivo, diseñado por Paulo Lozano, profesor de aeronáutica y astronáutica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, tiene una apariencia muy distinta de la que poseen los motores convencionales de propulsión química, llenos de válvulas y tubos, y unidos a grandes depósitos de combustible, que se usan para naves de tamaño mediano o grande.
El nuevo motor iónico es un cuadrado delgado, similar en aspecto a un chip, cubierto por 500 "agujas" microscópicas que cuando son estimuladas con el adecuado voltaje emiten pequeños haces de iones. La acción conjunta de estas minúsculas toberas crea un efecto de reacción modesto aunque capaz de impulsar, poco a poco, a un satélite del tamaño de una caja de zapatos.
En la actualidad, más de dos docenas de satélites ultrapequeños orbitan la Tierra. Cada uno de ellos es sólo un poco más grande que un Cubo de Rubik, y pesa menos de 1.300 gramos (unas tres libras). Estos diminutos satélites son bastante baratos de montar, y pueden ser lanzados al espacio con relativa facilidad ado que pesan muy poco, un lanzador puede transportar a varios de ellos como carga útil secundaria sin necesitar combustible extra. Cada vez es más obvio que estos minúsculos satélites serán muy comunes en un futuro cercano.
Sin embargo, presentan un problema: Carecen de sistema propio de propulsión, y una vez situados en el espacio, lo habitual es que su movilidad se limite a dar vueltas a la Tierra pasivamente, desde una órbita baja. Después de haber terminado su misión, no transcurre mucho tiempo hasta que pierden altura como consecuencia del carácter inestable de esa clase de órbitas, y se acaban quemando en la atmósfera.
Enviar satélites de este tipo a órbitas más altas, donde tendrían muchas más aplicaciones pero donde pasarían mucho más tiempo hasta caer de forma natural a la Tierra, o en las que incluso podrían permanecer virtualmente para siempre, agravaría el problema de la chatarra espacial.
Una solución para poder enviar satélites tan diminutos a órbitas altas sin que se conviertan en chatarra orbital al acabar sus vidas útiles, sería dotarles de un sistema propio de propulsión. Estos satélites podrían así impulsarse hacia órbitas más bajas, donde la presencia de una ínfima pero decisiva capa de aire podría irlos frenando, con un consecuente descenso de órbita y un mayor rozamiento, hasta reingresar en la atmósfera y quemarse en ella. Incluso podrían hacer bajar a otros satélites muertos, acoplándose a ellos y empujándolos hacia órbitas más bajas para ejecutar el proceso descrito. Sin embargo, los sistemas tradicionales de propulsión son demasiado pesados y voluminosos para satélites tan diminutos como esos. Instalar tales sistemas apenas dejaría espacio útil para la electrónica de a bordo y el equipamiento de comunicaciones.
En cambio, el modelo de microimpulsor de Lozano añade muy poco peso a un satélite. Usar este revolucionario sistema de propulsión iónica puede por tanto dar un decisivo golpe de timón al futuro de la astronáutica de los satélites más pequeños.

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Nuevo modelo de sinapsis para estudiar a fondo trastornos cerebrales

NEUROLOGÍA

Nuevo modelo de sinapsis. (Foto: Gong Chen lab, Penn State)

Un grupo de científicos ha desarrollado una nueva vía para estudiar el papel de un neurotransmisor clave en trastornos tales como epilepsia, ansiedad, insomnio, depresión, esquizofrenia y adicción al alcohol.
El nuevo método se basa en el diseño de un modelo accesible de sinapsis.
La sinapsis es una estructura a través de la cual una célula del sistema nervioso envía señales a otra célula de esa clase.
Este modelo de sinapsis puede controlar con precisión varios receptores del neurotransmisor llamado GABA, el cual es importante en la química del cerebro.
La investigación realizada por el equipo de Gong Chen, profesor de biología en la Universidad Estatal de Pensilvania, abre la puerta a la posibilidad de crear fármacos más seguros y más eficientes que actúen sobre receptores del GABA y que causen menos efectos secundarios.
Los neurotransmisores son sustancias químicas enviadas para hacer que otras células cambien sus respuestas eléctricas. Estas sustancias interactúan con receptores especiales ubicados en la membrana celular externa.
Estos receptores se forman dentro de la célula, y luego son transportados hasta diferentes lugares en la membrana, donde esperan a que lleguen neurotransmisores.
Comprender cómo funcionan estos receptores y cómo llegan hasta diferentes lugares de la membrana celular es un paso crítico hacia el desarrollo de nuevos fármacos que actúen sobre enfermedades que afectan a la química del cerebro.
En el estudio también han intervenido Xia Wu, Zheng Wu, Gang Ning, Yao Guo, y Bernhard Luscher, de la Universidad Estatal de Pensilvania, Rashid Ali y Angel L. De Blas de la Universidad de Connecticut, y Robert L. Macdonald de la Universidad Vanderbilt en Nashville, Tennessee.

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El tamaño de los mamíferos americanos está condicionado por migraciones ancestrales

ZOOLOGÍA

Oso grizzly, uno de los mayores mamíferos terrestres de América. (Imagen: Nomadic Lass)

Un estudio publicado en The American Naturalist demuestra que las migraciones de mamíferos hacia América contribuyeron a aumentar el tamaño corporal promedio que presentan en la actualidad las animales del norte del continente americano (debido a especies llegadas desde Eurasia). En las regiones más meridionales de América del Sur, el efecto ha sido el opuesto.
Los intercambios bióticos ocurridos durante el periodo Plioceno-Pleistoceno (hace de 5 a 3 millones de años, aproximadamente) han dejado una marca visible en la distribución espacial de tamaños corporales de los mamíferos en América.
Un equipo internacional de investigadores, liderado por Ignacio Morales-Castilla y Miguel Ángel Rodríguez, del departamento de Ecología de la Universidad de Alcalá (España), ha combinado datos contemporáneos, paleontológicos y filogenéticos para establecer si los movimientos de fauna ocurridos en el pasado tuvieron alguna influencia sobre los gradientes (relación entre la variación del valor de una magnitud en dos puntos próximos y la distancia que los separa) actuales de distribución espacial de mamíferos.
El trabajo publicado en The American Naturalist demuestra que estos movimientos contribuyeron a aumentar el tamaño corporal promedio que presentan las faunas de mamíferos del norte de Norteamérica (debido a especies llegadas desde Eurasia), mientras que en las regiones más meridionales de Suramérica el efecto ha sido el opuesto (debido a pequeños mamíferos que cruzaron de norte a sur cuando los continentes americanos se unieron, en la era Cenozoica o Terciaria ).
La investigación revela además que las especies cuyos ancestros participaron en los desplazamientos (denominadas alóctonas en el estudio) y las especies cuyos ancestros se originaron in situ (autóctonas), presentan señales filogenéticas y ambientales diferenciadas en sus tamaños corporales actuales.
Los datos indican que ambas señales son mayores para las especies alóctonas, lo que sugiere que sus tamaños corporales actuales tienen una mayor similitud con los de sus ancestros, y además que su distribución espacial está "más fuertemente determinada por las características del ambiente que en el caso de las especies autóctonas", señalan los autores.
Estas diferencias podrían explicarse por el menor tiempo que las especies alóctonas habrían tenido para diversificarse, adaptarse y para ocupar distintos nichos en los territorios colonizados por sus ancestros en el Plioceno-Pleistoceno (dos de los periodos en los que se divide el Cenozoico) que las especies autóctonas, derivadas de ancestros que ya los habitaban desde antiguo.
Los autores también rechazan la hipótesis de que los gradientes espaciales de tamaño corporal actuales sean debidos a las extinciones de mamíferos de gran tamaño ocurridas en el Pleistoceno a causa, entre otros factores, de la acción humana. Esto lo hacen utilizando datos del registro fósil para reconstruir los patrones latitudinales de distribución de las especies extintas, y comparándolos con las distribuciones de las faunas actuales. En ambos casos se obtienen distribuciones de tamaños corporales promedio similares, lo que indica que la inclusión de las especies extintas en el análisis no cambiaría las conclusiones.
El estudio propone además posibles mecanismos capaces de explicar la distribución geográfica de las biotas actuales al combinar procesos evolutivos, históricos y ecológicos. Aunque la experimentación no es posible a escalas temporales y espaciales tan amplias, los métodos empleados en este estudio han permitido profundizar en cómo ciertos eventos históricos con influencia sobre la historia evolutiva de un grupo faunístico pueden haber condicionado su distribución geográfica en la actualidad, y proporcionar con ello un mejor entendimiento de las relaciones existentes entre ecología y evolución.

Fuente: Universidad de Alcalá

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Las rocas volcánicas del desierto de Atacama dan más pistas sobre la vida en Marte

MICROBIOLOGÍA

Rocas ignimbritas en el desierto de Atacama. (Imagen: Jacek Wierzchos)

Un equipo internacional, liderado por el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC, en España), describe por primera vez la existencia de comunidades microbianas de cianobacterias y bacterias heterótrofas en el interior de rocas volcánicas del desierto de Atacama (Chile). La probable presencia de este tipo de rocas en el cráter marciano de Gale convierte las ignimbritas (depósitos volcánicos) en una diana importante para buscar posible vida en Marte.
El desierto de Atacama en Chile es uno de los mejores lugares en la Tierra para entender las condiciones de extrema aridez de Marte y un terreno perfecto para explorar las estrategias de adaptación y supervivencia de los seres vivos en este tipo de ambientes. Áreas muy extensas de este desierto están cubiertas por mantos de rocas tipo ignimbrita, que son el producto de nubes ardientes asociadas a la actividad volcánica de la cordillera de los Andes.
La biorreceptividad –aptitud de cualquier material para ser colonizado por microorganismos– de las rocas depende de las características físicas y químicas del sustrato rocoso. En el caso de las ignimbritas, su porosidad amortigua las fluctuaciones extremas de la temperatura y permite la retención de humedad después de los "extremadamente escasos" episodios de lluvia en el ambiente hiperárido de Atacama.
Además, el interior poroso de estas rocas volcánicas ofrece protección frente a la radiación ultravioleta y el exceso de luz visible, al tiempo que garantiza la existencia de luz para la fotosíntesis.
Científicos del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), la NASA, la Universidad de Extremadura, la Universidad del Sur de California (EE UU) y del Instituto de Ciencias Agrarias (CSIC) han descrito por primera vez las comunidades microbianas presentes en rocas tipo ignimbrita del desierto de Atacama.
"Los resultados –publicados en la revista Icarus– podrían tener implicaciones para la búsqueda de vida en Marte debido a la abundancia de depósitos volcánicos que cubren la superficie de este planeta. Es más, se han identificado algunas rocas con características muy similares a las ignimbritas en el cráter Gale, el lugar de aterrizaje del Laboratorio Científico de Marte", señala Jacek Wierzchos, investigador del MNCN, que añade "resulta tentador pensar que si el robot Curiosity identifica depósitos de ignimbritas, deberían ser cuidadosamente analizadas".
Las comunidades endolíticas –que viven en el interior de las rocas– colonizan los poros de la roca entre uno y dos milímetros debajo de la superficie. La extremada aridez de este desierto limita las posibilidades de supervivencia a organismos con un elevado nivel de tolerancia a la desecación como es el caso de las primitivas cianobacterias Chroococcidiopsis sp., que han llegado a sobrevivir hasta dos meses en el laboratorio en ambientes completamente secos.
Los investigadores observaron que las cianobacterias Chroococcidiopsis de ignimbrita soportan más de nueve meses las condiciones de extrema aridez que se dan en el desierto de Atacama.
Además de permitir el metabolismo microbiano bajo condiciones extremas, "los poros e intersticios de las ignimbritas pueden convertirse en depósitos de biomarcadores tras la muerte de la colonia microbiana, y proporcionar información sobre la vida en el pasado", apuntan los científicos.

Fuente: MNCN

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Estrategia de vegetales para lograr que roedores dispersen sus semillas

BOTÁNICA

Ochradenus baccatus. (Foto: Michal Samuni-Blank, Technion-Israel Institute of Technology)

En el desierto del Negev, Israel, una planta usa una estrategia química comparable en ciertos aspectos a una bomba de gas mostaza para lograr que los ratones que comen el fruto de la planta escupan las semillas. De este modo, el vegetal ha conseguido convertir a esos roedores en un agente de dispersión de sus semillas.
Así se ha comprobado en un nuevo estudio, realizado por científicos del Instituto Tecnológico de Israel (el Technion) y otras instituciones.
La planta es la Ochradenus baccatus, que alcanza aproximadamente entre 90 y 180 centímetros (3 y 6 pies) de altura. Este vegetal produce bayas, cada una de las cuales contiene entre 5 y 9 semillas. Los frutos de esta planta, u otras partes de ella, son comidos por camellos, cabras montesas, roedores y numerosos pájaros.
La planta es una especie clave que desempeña un papel decisivo en zonas desérticas, ya que suele constituir una especie de minioasis para la actividad animal, al suministrar alimento, agua, sombra y un sitio donde anidar. También es valiosa para otras especies vegetales, a las cuales sirve como "planta nodriza", ayudándolas a poder establecerse con éxito.
Roedores como el Acomys cahirinus se comen la pulpa de las bayas pero escupen casi todas las semillas. El nuevo estudio lo documenta en fotografías y vídeo. Los autores del estudio también han constatado que los ratones se comen las semillas si la "bomba de gas mostaza" es desactivada. Queda claro, por tanto, la utilidad de este recurso químico del vegetal.
En la investigación han trabajado, por parte israelí, Michal Samuni-Blank y Zeev Arad del Instituto Tecnológico de Israel (el Technion), Ido Izhaki y Alon Lotan de la Universidad de Haifa, Yoram Gerchman y Beny Trabelcy de la Universidad de Haifa en Oranim. Por parte estadounidense, han trabajado Denise Dearing de la Universidad de Utah y William Karasov de la Universidad de Wisconsin-Madison.

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Descubren la importancia de una proteína en el desarrollo del sistema nervioso

BIOLOGÍA

A la derecha de la imagen, neuronas del hipocampo de un ratón que no expresa la proteína RhoE. En ellas se pueden observar las alteraciones en la cantidad y en el crecimiento de axones y dendritas, comparadas con las imágenes del control de la izquierda.

Científicos del Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF), de la Universidad CEU-Cardenal Herrera y de la Universidad de Valencia, en España, han descubierto la implicación de una proteína llamada RhoE en el desarrollo del sistema nervioso y las alteraciones que su carencia induce en las neuronas.
El estudio, publicado en el Journal of Neurochemistry, se ha llevado a cabo a partir del cultivo en el laboratorio de las neuronas de un ratón que no expresa la proteína RhoE. Los investigadores han estudiado los efectos de la falta de esta proteína y han descubierto importantes alteraciones en el desarrollo neuronal.
Rosa Guasch, investigadora del CIPF y autora principal del artículo, apunta que “este modelo animal presenta evidentes alteraciones en el cerebro como son un retraso en el crecimiento de las neuronas, así como daño neuromotor y neuromuscular, y en definitiva un desarrollo anormal del sistema nervioso”.
La proteína RhoE pertenece a la familia de proteínas “Rho” - homólogas del oncogen Ras-, cuya función principal es la de organizar el citoesqueleto celular. Precisamente por su papel en la restructuración del citoesqueleto, este tipo de proteínas estan implicadas en diversos procesos celulares como la proliferación, migración, secreción, etc. En los últimos años se está resaltando su importancia en diversos aspectos del crecimiento neuronal.
En trabajos anteriores el equipo de investigadores estudió las alteraciones que presentaba el ratón que no expresa la proteína RhoE, observando que estos animales mostraban un tamaño corporal menor y una mortalidad muy temprana, puesto que fallecen a las 3-4 semanas de vida. Además, este modelo animal presenta una ataxia de las extremidades posteriores, así como importantes alteraciones en el desarrollo neuromotor.
Con el propósito de profundizar en el conocimiento de los mecanismos de acción de la proteína RhoE, los investigadores decidieron estudiar el crecimiento de las neuronas del hipocampo (zona del cerebro relacionada con la memoria y el aprendizaje) en este modelo animal. En estos cultivos celulares, los científicos advirtieron que existía un deficiente desarrollo de las dendritas puesto que tanto su número como su longitud es menor.
Asimismo, observaron alteraciones en el desarrollo del axón, estructura especializada en la transmisión del impulso nervioso. En este sentido, estudios en curso del grupo de investigadores han detectado también una pérdida de mielina en determinadas partes del cerebro.
Como apunta Guasch, “todos estas alteraciones encontradas en el ratón carente de la proteína RhoE demuestran que la ausencia de esta proteína induce un crecimiento neuronal deficiente, lo que sugiere la implicación de RhoE en procesos neurodegenerativos”.
Para profundizar en el mecanismo implicado en las alteraciones observadas en el ratón carente de la proteína RhoE, el grupo de investigadores se centró también en el estudio de la vía de señalización de la proteína RhoE, es decir, las proteínas sobre las que actúa para producir las alteraciones observadas. El propósito de estas investigaciones es descubrir dichas moléculas para poder actuar sobre ellas cuando sea necesario y conseguir revertir o disminuir el deficiente desarrollo neuronal.
El grupo de investigadores observó que las neuronas que no expresan RhoE presentan una serie de proteínas que se encuentran más activadas que en el caso de las neuronas controles. Estas proteínas podrían ser utilizadas como dianas terapéuticas en el estudio de potenciales tratamientos de enfermedades neurodegenerativas.

Fuente: CIPF

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