CAPÍTULO 1 / EJERCICIOS

ciencia y sociedad | ejercicios

¿Qué es la ciencia?

1. Establece las diferencias entre las ciencias básicas y las ciencias aplicadas.

Ciencias básicas Ciencias aplicadas
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Realiza un mapa conceptual sobre los tipos de ciencias.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

el rol del científico y los estereotipos

1. Investiga y realiza un resumen sobre la importancia de la ciencia y la tecnología en el patrimonio cultural.

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2. Selecciona en esta lista la acción que no califica como válida en un trabajo científico:

(  ) Formulación de hipótesis.

(  ) Control de variables.

(  ) Planteamiento del problema.

(  ) Plagio de material publicado.

(  ) Diseño experimental con resultados.

metaciencias

1. Completa las siguientes oraciones:

  • En términos generales, la metaciencia es la práctica de ________________________________________________

______________________________________________.

  • La metaciencia se clasifica en _____________ áreas principales.
  • A _____________________ se lo conoce como el padre de la ciencia.
  • La metaciencia busca mejorar la _________________________________________.

2. Relaciona cada término con sus definiciones.

Epistemología Ciencia que estudia los componentes sociales en la ciencia.
Lógica Rama de la filosofía que estudia los problemas fundamentales del pensamiento filosófico.
Filosofía Rama de la filosofía que estudia los fundamentos y métodos del conocimiento humano.
Metafísica Estudia la estructura de las teorías y la relevancia empírica de los conceptos.
Sociología de la ciencia Ciencia que estudia las leyes universales que producen cambios en la naturaleza, la sociedad y el pensamiento humano.

las ciencias naturales y sus disciplinas

1. Selecciona del siguiente listado las disciplinas que abarcan las Ciencias Naturales.

(  ) Biología

(  ) Historia

(  ) Lenguaje

(  ) Química

(  ) Geología

(  ) Antropología

(  ) Astronomía

2. Identifica en las siguientes imágenes cuál está relacionada con la Geología y describe de qué se trata esta rama de las Ciencias Naturales.

 

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¿Cómo se trabaja en las ciencias naturales?

1. Realiza un trabajo de investigación donde se apliquen los pasos del método científico.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Realiza un listado de 10 materiales de laboratorio e indica la función de cada uno.

  1. _______________________________________________________________________________________________
  2. _______________________________________________________________________________________________
  3. _______________________________________________________________________________________________
  4. _______________________________________________________________________________________________
  5. _______________________________________________________________________________________________
  6. _______________________________________________________________________________________________
  7. _______________________________________________________________________________________________
  8. _______________________________________________________________________________________________
  9. _______________________________________________________________________________________________
  10. _______________________________________________________________________________________________

comunicación, divulgación y modelización en ciencias

1. Realiza una búsqueda a profundidad en la web de 5 artículos con validez científica que sean relevantes para las Ciencias Naturales. Anota el título, el autor y el propósito del trabajo.

a)

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b)

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c)

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d)

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e)

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2. Investiga y describe brevemente la influencia de los siguientes personajes en las Ciencias Naturales:

Hipócrates: ___________________________________________________________________________________________

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Albert Einstein: ________________________________________________________________________________________

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Gregor Mendel: ________________________________________________________________________________________

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Nicolás Copérnico: _____________________________________________________________________________________

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George Cuvier: ________________________________________________________________________________________

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Antoine Lavoisier: ___________________________________________________________________________________

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Carlos Linneo: _______________________________________________________________________________________

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Química y Física

Todo aquello que tiene masa ocupa un volumen y posee cierta cantidad de energía se considera materia, palabra que deriva del latín y significa “sustancia de la que están hechas las cosas”. Ramas de la ciencia como la Física y la Química se encargan de estudiarla, y por lo tanto, dan explicación a fenómenos naturales y componentes del universo.

Química Física
¿Qué es? Rama de la ciencia. Rama de la ciencia.
¿Qué estudia? La materia: su composición, estructura y transformación. La materia: sus características en relación a la energía y el tiempo.
Enfoque Los cambios de la materia son estudiados a nivel estructural y molecular. Se ocupa de las interacciones entre sustancias y la energía, sus cambios (reacciones), síntesis y propiedades. Los cambios de la materia son estudiados en base a las propiedades comunes de materiales.

Se ocupa de los principios fundamentales de los fenómenos físicos y las fuerzas básicas de la naturaleza, así como de los principios básicos que explican la materia y energía.

Conceptos fundamentales Materia, elemento, átomo, molécula, ion, carga eléctrica, electrón, protón, neutrón, enlace, reacción, orbitales, solución y nomenclatura, entre otros. Materia, partícula, campo, onda, espacio-tiempo, posición, energía, momentum, masa, carga eléctrica y entropía, entre otros.
Etimología La palabra química tiene un origen controvertido. Proviene de la palabra alquimia y ésta deriva del árabe, aunque algunas hipótesis sugieren que deriva del griego. Uno de sus significados es “al arte de la metalurgia”. La palabra física proviene del latín y del antiguo griego y significa “natural, relativo a la naturaleza”.
Subdisciplinas
  • Química orgánica.
  • Química inorgánica.
  • Bioquímica.
  • Química analítica.
  • Química cuántica.
  • Química ambiental.
  • Química nuclear.
  • Física teórica.
  • Física experimental.
  • Física nuclear.
  • Física atómica.
  • Astrofísica.
  • Biofísica.
  • Física molecular.
Científicos destacados
  • John Dalton (1766-1844)
  • Dimitri Mendelejeff (1834-1907)
  • Amedeo Avogadro (1776-1856)
  • Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794)
  • Louis Pasteur (1822-1895)
  • Marie Curie (1867 – 1934)
  • Albert Einstein (1879 – 1955)
  • Isaac Newton (1643 – 1727)
  • Nikola Tesla (1856 – 1943)
  • Max Planck (1858 – 1947)
  • Galileo Galilei (1564 – 1642)
  • Stephen Hawking (1942 – 2018)
Algunos aportes de interés 
  • Elementos químicos.
  • Herramientas de datación.
  • Radiactividad.
  • Derivados de hidrocarburos.
  • Avances genéticos
  • Conservación de alimentos.
  • Ley de gravedad.
  • Leyes de movimiento.
  • Fuentes de energía.
  • Exploración espacial.
  • Entendimiento del mundo.
  • Rayos láser.

Bosón de Higgs: el mimado de los científicos

El 4 de julio de 2012, el bosón de Higgs se convirtió en la celebridad del mundo científico. Investigadores del CERN anunciaron el hallazgo de la partícula más buscada de los últimos tiempos. «Hemos alcanzado un hito en nuestra comprensión de la naturaleza», afirmó Rolf Heuer, director del CERN. Por su parte, Christoph Paus, físico del MIT, fue más cauteloso en su declaración: «Todavía no podemos decir si el fenómeno que estamos compartiendo es de hecho el bosón de Higgs, ya que se necesitarán muchos más datos». 

Por Carina Maguregui

La historia del bosón

El miércoles 10 de septiembre de 2008 se considera una fecha muy importante para los científicos de todo el mundo, porque se puso en funcionamiento el colisionador de hadrones. «¿Colisionador de qué?», nos preguntamos la mayoría de nosotros. Luego de las primeras indagaciones, noticias en los diarios, informes en noticieros y los resultados arrojados por la consabida búsqueda en internet, tal vez nos encontremos todavía más desconcertados.

Hadrones: ¿con qué se comen? Leemos que el colisionador generaría agujeros negros bajo tierra, oímos que haría viajar partículas a velocidades cercanas a la de la luz, vimos coloridas animaciones sobre la posible recreación del origen del universo, resonaron las palabras primer estallidobig bangcuerdas ydimensiones, cuyo significado a veces ni siquiera llegamos a imaginar.

El origen del colisionador de hadrones está en las variantes de sus parientes directos, los aceleradores de partículas, construidos sobre un cúmulo de conceptos teóricos y prácticos provenientes de la física.

Hace millones y millones y millones de años hubo un estallido original —eso dicen al menos muchos físicos del mundo— que dio nacimiento al universo del que somos parte. El colisionador, entre otras cosas, sería el «aparato» que permitiría recrear la condiciones de aquel momento inicial para «observar» lo que habría sucedido.

Aparato que te quiero tanto

¿Por qué son tan importantes los aparatos? La idea es bien sencilla y podemos exponerla de este modo: ninguno de nosotros vio jamás un átomo y, sin embargo, no dudamos de su existencia porque sabemos que se diseñaron y desarrollaron aparatos que permitieron comprobar su existencia. Tampoco vimos ni palpamos genes, pero sabemos que con instrumental específico pueden ser mapeados. El colisionador de hadrones es el
último gran artefacto que construimos para ver cosas que no sabemos si existen.

En la ciudad de Ginebra, en la frontera entre Suiza y Francia, se construyó el LHC (Large Hadron Collider) o gran colisionador de hadrones. La megaestructura —faraónica— comprende un túnel circular de más de 27 kilómetros de longitud, instalado a 100 metros de profundidad. Este túnel es el mayor acelerador y colisionador de protones del mundo.

¿Protones? ¿Protones? Sí, son partículas subatómicas. Una partícula subatómica es una partícula más pequeña que el átomo. Puede ser una partícula elemental o una compuesta. La física de partículas y la física nuclear se ocupan del estudio de estas partículas, sus interacciones y de la materia que las forma. Se consideran partículas subatómicas a los constituyentes de los átomos: protones, electrones y neutrones.

La mayoría de las partículas elementales que se han descubierto y estudiado no pueden encontrarse en condiciones normales en la Tierra, sino que se producen en los rayos cósmicos y en los procesos que se dan en los aceleradores de partículas. ¿Vieron? Para eso necesitamos y construimos los aceleradores de partículas.

Volvamos al acelerador/colisionador LHC, que costó más de 5.600 millones de euros. El consorcio científico involucrado en el proyecto está integrado por más de 6000 científicos de todo el mundo.

El 10 de septiembre de 2008, se realizó la primera prueba de funcionamiento del colisionador. Los científicos hicieron circular a través de toda la trayectoria del túnel enormes cantidades de partículas a la velocidad de la luz. Por eso se les dice «aceleradores», porque tienen la potencia necesaria para imprimir esa velocidad a las partículas: las aceleran, les dan enviones brutales.

Bien, tenemos a las partículas circulando a velocidades inimaginables dentro del acelerador, pero ¿para qué? Parece ser que cuando estas pequeñísimas partículas invisibles al ojo humano se mueven a la velocidad de la luz y chocan entre sí, la fuerza del impacto es tan enorme que la energía resultante las divide en partículas aún menores.

La colisión produciría el estallido de estas partículas en otros subcomponentes más pequeños. Dicho de manera muy simplificada, estos estallidos recrearían mini big bangs.

En el momento de las colisiones, por cada choque se generan miles de subpartículas que dejan patrones o «huellas» que les permiten a los investigadores realizar su identificación. Las huellas son analizadas y estudiadas por identificadores especialmente diseñados para medir sus trayectorias, energías e «identidades». Para los trabajos de identificación, el súper colisionador cuenta con cuatro detectores, cada uno de los cuales tiene una función específica a desarrollar.

El detector llamado Alice estudia el estado de la materia que se produjo instantes después del big bang. El Atlas analiza todas las partículas resultantes de las colisiones; el CMS complementa al Atlas en la búsqueda de la partícula llamada bosón de Higgs, y el Lhc-B estudia las cuestiones relacionadas con la materia y la antimateria.

En el detector Atlas trabajan más de 1900 científicos de 170 instituciones pertenecientes a 35 países del mundo, entre ellos la Argentina. Los científicos argentinos involucrados en este gran desafío son Ricardo Piegaia, Gustavo Otero y Garzón, Laura González Silva, Gastón Romeo, Hernán Reisin y Sabrina Sacerdoti, de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA; María Teresa Dova, Fernando Monticelli, Xabier Anduada, Martín Tripiana, Francisco Alonso y María Josefina Alconada y Francisco Arduh de la Universidad Nacional de La Plata. Daniel De Florian es uno de los coordinadores del grupo de trabajo que vincula a los dos experimentos que rastrean al bosón de Higgs y desarrolló herramientas teóricas para el análisis de datos. Sacerdoti, Tripiana, Alonso y Alconada están en este momento en el CERN. Y Anduada, fue uno de los elegidos para la presentación de los resultados del experimento Atlas.

Para intentar comprender todo este asunto aceptamos deglutirnos los protones, pero hadrones ¿es necesario? No nos vamos a complicar la vida y diremos que el pobre hadrón sentado en el banquillo de los acusados también es una partícula subatómica, como el protón. Solo que hay dos tipos de partículas subatómicas: las llamadas fundamentales y las compuestas. Los hadrones son partículas compuestas y están formadas a su vez por: fermiones —denominados quarks y antiquarks— y por bosones llamados gluones. Los gluones actúan de intermediarios para la fuerza que une a los quarks entre sí.

Big Bang

Pero no se aturdan con tantas colisiones porque ahora retomamos los big bangs. Necesitamos esta breve aclaración para saber de qué se trata el big bang. A través de la constante de Hubble (un valor matemático calculado) se puede determinar matemáticamente la edad del universo: aproximadamente 15 mil millones de años, que es el tiempo transcurrido desde el primer gran estallido, el Big Bang, hasta la época actual.

El Big Bang fue bautizado así por el astrónomo inglés Fred Hoyle en 1950, como el instante inicial de la gran explosión que habría dado comienzo al espacio y al tiempo. Sea cual fuera el mecanismo que dio inicio al Big Bang, este debió ser muy rápido: el universo pasó de ser denso y caliente (instante «cero» del tiempo) a estar casi vacío y frío (instante actual).

De la situación del universo antes del Big Bang no se sabe nada, ni siguiera puede imaginarse cómo comenzó. Puede estimarse que antes de conformadas las galaxias, la densidad de materia del universo habría sido infinita o extremadamente grande; por lo tanto, el análisis del universo puede iniciarse un instante después del Big Bang, en el cual la densidad resulte ahora finita, aunque extraordinariamente enorme. Algo similar se puede decir con respecto a la temperatura. En las regiones de mayor temperatura se acumuló la materia que luego dio origen a las galaxias y posteriormente a las estrellas.

Lo que nos importa para seguir nuestro camino es que solamente se pueden analizar los procesos físicos que se desarrollaron después del Big Bang. Al momento del Big Bang las cuatro fuerzas fundamentales fueron: gravitación, fuerza fuerte, electromagnetismo y fuerza débil. Enseguida aparecieron los protones y neutrones que componen los núcleos del hidrógeno, deuterio, helio y litio. Al proseguir el enfriamiento del universo los electrones se unieron a los núcleos átomicos y formaron los átomos neutros. Posteriormente la radiación y la materia que cubrían todo el universo se separaron, lo que se define como el «desacople», y luego aparecieron las galaxias, las estrellas y los planetas.

No nos perdamos en el laberinto de la física y la astronomía y regresemos ahora al colisionador. Decíamos que los estallidos causados por las colisiones de las partículas dentro del túnel causarían minis big bangs¡ahí aparecen los big bangs!, y esa es una de las razones por la que los científicos construyeron el aparato, para poder hacer el análisis y estudio del universo en el instante después del Big Bang.

¿Cómo encajan los agujeros negros en todo esto?

Hasta el momento no existe ninguna prueba concluyente de la existencia de agujeros negros. Por ser invisibles, solo podrían ser detectados a través de sus efectos gravitacionales sobre otros cuerpos celestes. ¿Efectos qué? Mejor intentemos explicar qué son los agujeros negros —aunque nunca hayamos visto alguno—.

Desde 1783 los científicos vienen hablando de los agujeros negros, pasando por Albert Einstein hasta el controvertido Stephen Hawking. Lo cierto es que para simplificar las discusiones y los largos desarrollos teóricos, que obviamente no manejamos, nos conformaremos con decir que un «agujero negro» u «hoyo negro» es una región del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula —ni siquiera la luz— puede escapar de su atracción.

Intentemos imaginar algo así: mucha mucha mucha mucha mucha mucha cosa acumulada en poco poco poco poco poco poco espacio. ¿Ehhh? Una gran masa, algo muy denso, pero demasiado concentrado en un espacio tan diminuto que es casi como si no ocupara lugar.

Si casi no ocupa lugar no lo podemos ver, pero sí se hace sentir porque toda esa masa apretadísima en la cabeza de un alfiler invisible genera un campo gravitatorio con mucha atracción. Esto significa que si pasáramos cerca de un agujero negro, aunque no lo viéramos seguramente nos tragaría.

¿Nos tragó el agujero negro y nos olvidamos del colisionador? Noooo, al contrario, dijimos que dentro del colisionador se producían espectaculares choques de partículas aceleradas a la velocidad de la luz. Bueno, justamente de la energía descomunal generada por estas colisiones y estallidos podrían originarse agujeros negros en el interior del túnel. Los más osados y audaces dicen que el colisionador podría generar un «agujero de gusano» capaz de ser atravesado, que es uno de los modelos hipotéticos de máquina del tiempo.

Gusanos, lo que nos faltaba…

Un agujero de gusano, también conocido como un puente de Einstein-Rosen, es una hipotética característica topológica del espacio-tiempo, descrita por las ecuaciones de la relatividad general, que constituye esencialmente un «atajo» a través del espacio y el tiempo. El agujero de gusano tiene por lo menos dos extremos, conectados a una única «garganta», pudiendo la materia ‘viajar’ de un extremo a otro pasando a través de esta garganta o puente.

El primer científico en teorizar sobre la existencia de agujeros de gusanos fue Ludwig Flamm en 1916, y desde entonces han sido objeto de debate en el seno de la comunidad científica.

Los devotos admiradores de los gusanos (recordar la imagen de Jodie Foster en la película Contactoviajando en el tiempo a través de un agujero de gusano) especulan y fantasean con que el colisionador podría provocar accidentalmente la aparición de agujeros de gusano y abrir por primera vez en la historia la puerta de los viajes en el tiempo. Señalan que, bajo ciertas condiciones, las enormes ondas gravitacionales generadas por las partículas en colisión podrían abrir una puerta o desgarro en el tejido espacio-temporal, dando lugar a un atajo espacio-temporal. Pero se desconoce la cantidad de energía necesaria para abrir la «puerta».

¿Y si le ponemos un poco de música a todo esto?

Las cuerdas del violín y las del universo. La sinfonía del universo podría reunir todos los conceptos de los que estamos hablando en una única teoría unificadora: la teoría de cuerdas. La física teórica postula, con la “teoría del todo”, que debe existir un marco conceptual que sirva para conectar y aunar todos los fenómenos físicos conocidos.

La búsqueda de un modelo de teorías de todas las interacciones fundamentales de la naturaleza es una dura lucha intelectual que llevan a cabo los físicos desde hace ya bastante tiempo. El divulgador científico Federico Kukso y el físico argentino Juan Maldacena conversaron largo y tendido sobre esta teoría, que tiene sus fans incondicionales y sus más acérrimos detractores.

La física actual se apoya en dos grandes pilares-teorías incompatibles: la mecánica cuántica (que sirve para describir el interior del átomo y que se aplica a lo pequeño) y la teoría de la relatividad de Albert Einstein, que se aplica a las cosas pesadas (que suelen ser grandes) y describe el espacio-tiempo y la acción de la gravedad.

La gravedad del querido Newton es una de las cuatro fuerzas de la naturaleza que mantienen en pie todo lo existente (las otras son la fuerza electromagnética, y la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil que conviven en el interior del núcleo atómico). En la vida cotidiana, esta incompatibilidad lógica y matemática, que al final de su vida intentó resolver Einstein, no se advierte; pero en situaciones extremas como al principio del Big Bang, se nota.

Por eso aún no podemos explicar el principio del tiempo y el espacio: las teorías actuales no son válidas, ya que no consideran a la vez y dentro de la misma teoría la gravedad de la relatividad general y la mecánica cuántica; o sea: una no puede explicar los fenómenos de la otra. Esto puede solucionarse con la teoría de cuerdas, justamente.

A grandes rasgos, consiste en reemplazar las partículas —que en la física de partículas son puntos— por objetos unidimensionales: cuerditas que oscilan y que al vibrar de cierta manera generan ciertas partículas. Parece simple, pero esta sustitución de «ladrillos» (electrones, quarks, protones) por cuerdas como los constituyentes de la materia y la energía resuelve la incompatibilidad entre la mecánica cuántica y la relatividad general.

Fuente: http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=108628&referente=docentes

Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Conectoma: la red de redes está en nuestro cerebro 

En este artículo periodístico Sebastian Seung, profesor de Neurociencia del MIT (Massachusetts Institute of Technology), comenta los resultados de su investigación sobre las conexiones neuronales plasmados en el libro El proyecto Conectoma. Su hipótesis fundamental es que «somos mucho más que nuestros genes» porque lo que nos hace realmente singulares es el sistema de conexión interneuronal.

Por Carina Maguregui

Sebastian Seung es uno de los tantos científicos que desde hace muchos años fue seducido por los grandes misterios del cerebro, ese órgano que pesando aproximadamente un kilo y medio tiene la complejidad de las galaxias.

En la conferencia TED de 2010, que incluimos en esta nota, Seung toma las madejas de lana neuronales que tanto lo fascinan para desovillar las implicancias de semejante tejido y lo hace con un lenguaje llano y algunos toques de humor.

Los últimos treinta años fueron, sin duda, los de la genómica. El genoma abarca toda la secuencia del ADN. Si bien todos nosotros somos seres humanos, cada una de nuestras secuencias de ADN es levemente diferente a las de otros individuos. Por eso tenemos aspectos diferentes, por ejemplo, ojos marrones, celestes o grises; cabello lacio u ondulado, y así podríamos enumerar cientos de características que no son solo superficiales. Los genes también son los responsables de un gran número de enfermedades y trastornos de diverso tipo. Además, los genes parecen moldear nuestra personalidad y tienen un poder impresionante sobre nuestro destino. Sin embargo, dice Seung, «Yo les propongo otra hipótesis: somos más que nuestros genes. Somos nuestro conectoma».

Del gusano al hombre

El científico, cuya formación académica comenzó con una carrera en Física teórica, explica: «Hasta ahora se conoce un solo conectoma: el de un gusano minúsculo. Su modesto sistema nervioso consta de solo 300 neuronas. Y en las décadas de 1970 y 1980 un equipo de investigadores trazó el mapa de sus 7.000 conexiones interneuronales, es decir, su conectoma. El nuestro es mucho más complejo porque el cerebro humano tiene más de 100 mil millones de neuronas y 10 mil veces más conexiones. Nuestro conectoma tiene un millón de veces más conexiones que letras en todo nuestro genoma. Eso es mucha información».

En las últimas décadas son muchas las cosas que nos sorprenden acerca del crecimiento exponencial de la información, sus múltiples modos de transmisión y la variedad de formas para almacenarla. Hablamos deterabytespetabytesexabytes y zetabytes para referirnos a cifras cuya cantidad de ceros apenas podemos imaginar y, sin embargo, no nos asombra llevar un megalmacenador y procesador de información espectacular dentro de nuestras cabezas. ¡Nuestas cabezas! ¡Las de todos!

¿Qué hay en nuestras cabezas? «No lo sabemos con seguridad pero hay teorías. Desde el siglo XIX los neurocientíficos han especulado que quizá los recuerdos y la información que nos define están almacenados en las conexiones interneuronales. Y tal vez otros aspectos de la identidad personal, quizá la personalidad, el intelecto, tal vez también estén codificados en las conexiones interneuronales», señala Seung.

«Probablemente ya hayan visto imágenes de neuronas. Pueden reconocerlas instantáneamente por sus formas fantásticas. Tienen largas y delicadas ramificaciones; en pocas palabras, parecen árboles. Pero esto es una sola neurona. Para encontrar conectomas tenemos que ver todas las neuronas al mismo tiempo. Bobby Kasthuri, un colega de Seung que trabaja en el laboratorio de Jeff Lichtman en la Universidad de Harvard, “cortó rebanadas muy delgadas” de un cerebro de ratón y luego aumentó 100.000 veces la resolución para poder ver las ramas de las neuronas todas al mismo tiempo».

«Tomamos muchas imágenes de muchas rebanadas del cerebro y las apilamos para obtener una imagen 3D. Pero todavía no podíamos ver las ramas completas. Así que empezamos por arriba y coloreamos de rojo la sección transversal de una rama, e hicimos lo mismo con la rebanada siguiente y con la próxima. Y seguimos así, rebanada tras rebanada. Continuamos con toda la pila y pudimos reconstruir la figura tridimensional de un pequeño fragmento de la rama de una neurona. También pudimos hacerlo con otra neurona en verde. de esta manera, vimos que la neurona verde tocaba la neurona roja en dos partes, y eso es lo que se llama sinapsis».

«Acerquémonos a una sinapsis –continúa Seung–, mantengamos la vista en el interior de la neurona verde. Deberíamos ver unos circulitos. Se llaman vesículas. Contienen una molécula conocida comoneurotransmisor. Y así, cuando la neurona verde quiere comunicarse, cuando quiere enviar un mensaje a la neurona roja, escupe un neurotransmisor. En la sinapsis las dos neuronas están conectadas como dos amigas que hablan por teléfono. Ya ven cómo encontrar una sinapsis –dice Seung– . ¿Cómo podemos encontrar un conectoma? Bueno, tomamos esta pila de imágenes tridimensionales y la procesamos como si fuera un libro para colorear en 3D. Pintamos cada neurona con un color diferente y luego miramos en todas las imágenes, encontramos las sinapsis y anotamos los colores de las dos neuronas involucradas en cada sinapsis. Cuando hacemos esto con todas las imágenes hallamos un conectoma».

Pensar puede cambiar nuestro conectoma

 «Pero hallar un conectoma humano entero es uno de los desafíos tecnológicos más grandes de todos los tiempos. A medida que crecemos en la infancia y envejecemos en la adultez nuestra identidad cambia lentamente. Del mismo modo, cada conectoma cambia con el tiempo». ¿Qué tipo de cambios ocurren? «Bueno, las neuronas, como los árboles, pueden tener nuevas ramas y perder otras. Se pueden crear sinapsis y se pueden eliminar otras. Y las sinapsis pueden aumentar o disminuir de tamaño». ¿Qué provoca estos cambios? «Bueno, es verdad. Hasta cierto punto están programados por los genes. Pero esa no es la historia completa porque hay señales, señales eléctricas, que viajan por las ramas de las neuronas y señales químicas que saltan de rama en rama. Estas señales se llaman actividad neuronal, y hay mucha evidencia de que la actividad neuronal puede hacer que cambien nuestras conexiones. Si se unen estos dos hechos, esto significa que nuestras experiencias pueden cambiar nuestro conectoma. Por eso cada conectoma es único, incluso los de gemelos genéticamente idénticos. El conectoma es la confluencia de naturaleza y crianza. Y podría ser cierto que el mero acto de pensar puede cambiar nuestro conectoma; una idea que puede resultar poderosa», agrega Seung.

«¿Qué hay en esta imagen? Una corriente de agua fría y refrescante. ¿Qué más hay en esta imagen? No se olviden del surco de la tierra llamado lecho del arroyo. Sin él, el agua no sabría en qué dirección fluir. Y con el arroyo podemos proponer una metáfora de la relación entre la actividad neuronal y la conectividad», explica claramente el investigador. «La actividad neuronal cambia constantemente. Es como el agua del arroyo: nunca se queda quieta. Las conexiones de la red neuronal del cerebro determinan las vías por las que fluye la actividad neuronal. Entonces el conectoma es como el lecho del arroyo. Pero la metáfora es más rica. Porque es verdad que el lecho del arroyo guía el flujo de agua pero, con el tiempo, el agua también da forma al lecho del arroyo. En otras palabras, la actividad neuronal puede cambiar al conectoma. Y elevando el nivel de la metáfora les recuerdo –así Seung redobla la apuesta– que la actividad neuronal es la base física de los pensamientos, los sentimientos y las percepciones. Por eso podríamos hablar de de un torrente de conciencia. La actividad neuronal es el agua y el conectoma el lecho del torrente».

Millones de kilómetros de cables

Apelando a su gran humor, Seung exclama: «¡Qué lío! ¿Alguna vez han tratado de conectar un sistema tan complejo como ese? Espero que no. Pero si lo han hecho sabrán que es muy fácil cometer un error. Las ramas neuronales son como los cables del cerebro. ¿Alguien puede adivinar cuál es la longitud total de cables del cerebro? Les daré una pista. Es un número grande, estimo que son millones de kilómetros. Todos dentro del cráneo. Y si uno entiende ese número puede ver fácilmente qué problemas genera un mal cableado cerebral. De hecho a la prensa popular le encantan los titulares como: “Los cerebros anoréxicos tienen un cableado diferente”, o “Los cerebros autistas tienen un cableado diferente”. Estas son afirmaciones plausibles, pero en verdad, no podemos ver el cableado cerebral tan claramente como para saber si son realmente ciertas. Las tecnologías de visualización de conectomas nos permitirán finalmente leer el mal cableado del cerebro para ver desórdenes mentales en los conectomas».

«Volvamos de la metáfora y retomemos la ciencia. Supongamos que las tecnologías para hallar conectomas funcionan. Propongo una prueba directa: tratemos de leer recuerdos de los conectomas. Piensen en la memoria de largas secuencias temporales de movimientos como las de un pianista que toca una sonata de Beethoven. Así que una manera de tratar de probar la teoría es buscar esas cadenas dentro de los conectomas. Pero no va a ser fácil porque van a estar cifradas. Tendremos que usar nuestras computadoras para tratar de descifrar la cadena. Y si podemos hacer eso, la secuencia de neuronas que recuperemos al descifrar [la cadena] será una predicción del patrón de actividad neuronal que se reproduce en el cerebro en la recuperación de memoria. Y si eso funcionara sería el primer ejemplo de lectura de memoria de un conectoma».

Perspectivas

Seung describe la búsqueda que se inicia en el mundo de lo muy pequeño y nos impulsa hacia el mundo del futuro lejano: «Los conectomas marcarán un punto de inflexión en la historia humana. A medida que evolucionamos respecto de nuestros antepasados simios en la sabana africana, lo que nos distinguió fue el cerebro más grande. Hemos usado el cerebro para elaborar tecnologías cada vez más asombrosas. Con el tiempo estas tecnologías se volverán tan poderosas que las usaremos para conocernos a nosotros mismos desarmando y reconstruyendo nuestros propios cerebros. Creo que ese viaje de autodescubrimiento no solo es para los científicos sino para todos», concluye el investigador.

Fuente: http://www.educ.ar/sitios/educar/recursos/ver?id=109109&referente=docentes

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