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Viernes, 3 febrero 2017

Ingeniería

Interfaz cerebro-ordenador para comunicarse con personas cuya parálisis les ha impedido todo tipo de comunicación

Una interfaz cerebro-ordenador, diseñada para su uso en pacientes que sufren una parálisis completa, siendo incapaces de hablar e incluso de mover los ojos, podría revolucionar las vidas de estas personas. La interfaz es capaz de descifrar pensamientos de ciertas clases en las mentes de sus usuarios

Sin poder hablar ni tampoco efectuar movimientos que sirvan como sustituto del lenguaje, la interfaz puede ser su única vía de expresión hacia fuera de su cuerpo.

En contra de lo que se temía, los participantes en el estudio anunciaron repetidamente estar “contentos”, a pesar de su parálisis extrema.

La investigación fue llevada a cabo por un equipo internacional, encabezado por el profesor Niels Birbaumer, del Centro Wyss de Bio y Neuroingeniería en Ginebra, Suiza.

Los pacientes que sufren de parálisis total, pero que conservan la conciencia, la cognición y los movimientos oculares y el parpadeo tienen en estos últimos movimientos una manera de comunicarse con el mundo exterior. Pero si se pierden también los movimientos oculares, no hay ningún modo natural de comunicación entre la persona y el resto del mundo.

En la prueba con la nueva interfaz, varias personas aquejadas de una parálisis completa, siendo incapaces de hablar e incluso de mover los ojos, pudieron responder “sí” o “no” a preguntas formuladas en voz alta, mediante la simple estrategia de pensar las respuestas. Una interfaz cerebro-ordenador no invasiva detectó sus respuestas midiendo los cambios en los niveles de oxígeno en sangre en diversas zonas del cerebro.

Los resultados derriban teorías anteriores que postulan que las personas con ese tipo de síndrome carecen del pensamiento orientado a objetivos necesario para usar una interfaz cerebro-ordenador, y que son, por tanto, incapaces de comunicarse.

Los investigadores hicieron preguntas personales con respuestas conocidas y preguntas que necesitaban respuestas de tipo “sí” o “no”, incluyendo por ejemplo: “¿Es Joachim el nombre de tu marido?”. Hallaron que las preguntas provocaron respuestas correctas en el 70 por cuento de los casos.

Una pregunta, “¿Eres feliz?”, obtuvo de forma reiterada como respuesta un “sí” de las cuatro personas participantes, repitiéndose a lo largo de semanas de interrogación. Un alivio para sus seres queridos.

En un caso, una familia solicitó a los investigadores que preguntaran a uno de los participantes sobre si estaría de acuerdo en que su hija se casara con su novio “Mario”. La respuesta fue “no”, en nueve de diez ocasiones.

El estudio se ha presentado públicamente en la revista académica PLoS Biology. La referencia del trabajo es la siguiente: Chaudhary U, Xia B, Silvoni S, Cohen LG, Birbaumer N (2017) Brain­Computer Interface­Based Communication in the Completely Locked-In State. PLoS Biol 15(1): e1002593. doi:10.1371/journal.pbio.1002593.



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Jueves, 2 febrero 2017

Geología

Confirman la existencia de un "continente perdido" bajo la Isla de Mauricio

Los resultados de una investigación reciente confirman la existencia de un “continente perdido” bajo la isla de Mauricio, en el Océano Índico. Dicho continente perdido sería un bloque remanente desprendido de la fragmentación del supercontinente Gondwana, que se inició hace unos 200 millones de años. El pedazo de corteza, que quedó posteriormente cubierto por lava joven durante erupciones volcánicas en la isla, es, según todos los indicios, un diminuto trozo del antiguo continente. Este fragmento se desprendió concretamente de la isla de Madagascar cuando África, la India, Australia y la Antártida se separaron y al alejarse unos de otros dejaron el espacio que fue transformándose en el Océano Índico.

Estudiando el mineral circón encontrado en rocas expulsadas a la superficie con la lava durante las erupciones volcánicas, el equipo internacional de Lewis Ashwal, profesor en la Universidad de Witwatersrand en Johannesburgo (Sudáfrica), y Michael Wiedenbeck, del Centro Alemán de Investigación en Geociencias (GFZ), ha hallado que los restos de este material son demasiado antiguos para pertenecer a la isla de Mauricio.

La Tierra está compuesta por dos clases primarias de terrenos sólidos: la de los continentes, que son antiguos, y la del lecho de los océanos, que es mucho más joven. Sobre los continentes encontramos rocas que tienen más de 4.000 millones de años, mientras que en el fondo de los océanos no se encuentra nada parecido, ya que aquí es donde se halla el escenario principal de formación de rocas nuevas.

Conocida por ser un destino tropical de vacaciones, la de Mauricio es una isla volcánica que se formó por erupciones que se iniciaron hace unos 9 millones de años. Por tanto, no existe ninguna roca más antigua de esa edad sobre la isla. Sin embargo, examinando sus rocas, los autores del nuevo estudio han encontrado circones que tienen hasta 3.000 millones de años. Esta pista ha sido crucial para detectar restos del "continente perdido".

Gondwana fue un supercontinente que existió hace más de 200 millones de años y que contuvo rocas de hasta 3.600 millones de años, antes de dividirse en lo que son ahora los continentes y subcontinentes de África, Sudamérica, la Antártida, la India y Australia. La fragmentación sucedió debido al proceso geológico de la tectónica de placas.

En la investigación también ha trabajado Trond Torsvik, de la Universidad de Oslo en Noruega.



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Miércoles, 1 febrero 2017

Ingeniería

El primer transistor del mundo regulado por calor en vez de por electricidad

Se ha conseguido crear, por vez primera en el mundo, un circuito lógico, en este caso un transistor, que está controlado por una señal de calor en vez de por una señal eléctrica.

El citado transistor, creado por científicos de la Universidad de Linköping en Suecia, abre la posibilidad de muchas aplicaciones nuevas, como la detección eficaz de pequeñas diferencias de temperatura, y la utilización de vendajes médicos funcionales en los que además se pueda vigilar el proceso de curación sin tener que retirarlos ni recurrir a otros métodos.

También es factible producir circuitos controlados por el calor presente en la luz infrarroja, a fin de usarlos en cámaras para visualización del calor y en otras aplicaciones. La alta sensibilidad al calor, 100 veces mayor que la ofrecida por los materiales termoeléctricos tradicionales, implica que basta con un único conector de un electrolito sensible al calor, que actúe como sensor, para el circuito del transistor. Un sensor se puede combinar con un transistor para crear un “píxel inteligente”.

Se puede entonces utilizar una matriz de píxeles inteligentes, por ejemplo, en vez de los sensores convencionales que se usan actualmente en las cámaras térmicas para detectar la radiación infrarroja. Con un mayor desarrollo, la nueva tecnología podría permitir la creación de una nueva cámara térmica para teléfonos móviles y a bajo precio, dado que los materiales necesarios no son caros, ni raros ni peligrosos.

El equipo de Xavier Crispin, Dan Zhao y Simone Fabiano, de la Universidad de Linköping, ha mostrado, tras muchas horas en el laboratorio, que es del todo posible construir circuitos electrónicos que sean controlados por una señal de calor.



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Martes, 31 enero 2017

Ingeniería

Crean piel artificial que percibe los cambios de temperatura

Un equipo de ingenieros y científicos ha desarrollado una piel artificial capaz de detectar cambios de temperatura usando un mecanismo similar al usado por el órgano que permite a las serpientes conocidas como crótalos detectar a sus presas.

Esta piel artificial se podría injertar en extremidades protésicas para hacer que las personas con amputaciones recuperasen la capacidad de detectar la temperatura en la parte protésica de su cuerpo. También podría ser aplicado a vendajes de primeros auxilios para alertar al personal sanitario de un aumento en la temperatura (un síntoma de infección) en las heridas.

Este avance tecnológico es obra de científicos del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (también conocido como Escuela Politécnica Federal de Zúrich) y el Instituto Tecnológico de California (Caltech) en la ciudad estadounidense de Pasadena.

La piel creada por el equipo de Raffaele Di Giacomo, del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, y Chiara Daraio, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Estados Unidos, es una película que detecta la temperatura usando un mecanismo parecido, pero no idéntico, al de los crótalos, que permite a estas serpientes notar la presencia de presas calientes en la oscuridad, detectando el calor radiado por ellas. En el órgano que permite eso, el conjunto de canales iónicos en la membrana celular de las fibras nerviosas sensitivas, se produce una expansión de los diminutos detectores naturales a medida que la temperatura aumenta por la sutil influencia de una presa cercana. Esta dilatación permite fluir a los iones de calcio, desencadenando impulsos eléctricos.

Las actuales pieles electrónicas pueden notar cambios de temperatura de menos de una décima de grado centígrado a lo largo de un rango de 5 grados. La nueva piel puede notar cambios que son un orden de magnitud menores y tiene una sensibilidad dos órdenes de magnitud superior al de otras pieles electrónicas a lo largo de un rango de 45 grados de temperatura.

Hasta ahora, la piel es capaz de detectar estos diminutos cambios a lo largo de un abanico de temperaturas que abarca aproximadamente entre los 5 y los 50 grados centígrados (entre 41 y 122 grados Fahrenheit), lo cual es útil en aplicaciones biomédicas y en robótica.

Como siguiente fase de esta línea de investigación y desarrollo, al equipo de Daraio y Di Giacomo le gustaría ampliar ese rango hasta los 90 grados centígrados (194 grados Fahrenheit). Ello haría que estos sensores resultasen adecuados para aplicaciones industriales, como por ejemplo sirviendo de sensores térmicos en la electrónica de consumo, o como pieles robóticas para mejorar las interacciones entre humanos y robots.



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Lunes, 30 enero 2017

Ingenería

Grabación magnética mediante luz y sin generar calor

Un intenso pulso de luz corto puede registrar datos sobre una capa magnética de un material especial. El novedoso mecanismo sobrepasa en prestaciones a alternativas ya disponibles, permitiendo las operaciones de escritura y lectura magnéticas más rápidas hasta la fecha, todo ello acompañado por una carga de calor tan baja que no tiene precedentes.

El logro es obra de científicos de la Universidad Radboud, en la ciudad neerlandesa de Nimega, y la Universidad de Bialystok, en Polonia.

Bastantes expertos opinan que la grabación de datos fiable, barata y rápida será tan crucial para la economía del siglo XXI como lo fue el petróleo en el siglo XX. El registro magnético se desempeña bastante bien en ese sentido, pero los centros de datos sufren un creciente problema de sobrecalentamiento debido a la demanda cada vez más aguda de almacenamiento en la nube. Se necesita mucha energía para refrigerar sus procesadores. El sistema HAMR (por las siglas en inglés de Heat Assisted Magnetic Recording), la última innovación en la grabación magnética, no solucionará este problema. Al contrario: como su nombre indica, utiliza el calor de un pulso de láser para acelerar el proceso de grabación. Por esta razón, un registro magnético superveloz que no produzca calor y no necesite electroimanes se ha convertido en el santo grial de la actual investigación fundamental y aplicada acerca del magnetismo.

Para poder resolver el problema del sobrecalentamiento, se necesitaría un medio con una absorción óptica baja. Para metales con muchos electrones libres, la absorción de luz (y por tanto el calentamiento del material) es algo inevitable. Esto significa que para poder reducir el calentamiento, es preciso utilizar un material dieléctrico. En la nueva investigación, el equipo de Alexey Kimel modificó un material conocido como YIG por las iniciales de sus componentes en inglés y que es esencialmente una versión sintética del granate, una piedra preciosa.

Es imposible registrar información a través de luz sobre YIG normal. Pero con las modificaciones introducidas por Kimel y sus colegas, el material resultante vio incrementada su sensibilidad a la excitación óptica. La luz puede cambiar el movimiento orbital de los electrones en los iones y por tanto afectar al magnetismo. Los experimentos coinciden por completo con lo que esperaban los científicos.

Cambiando la polarización del pulso láser, es posible guiar la magnetización neta en el YIG modificado, o, en otras palabras, escribir bits magnéticos 0 y 1 a voluntad. Este mecanismo supera a otras alternativas ya disponibles, permitiendo el evento de escritura-lectura magnética más rápido de la historia, menos de 20 picosegundos, acompañado de una carga de calor extremadamente baja.

Kimel tuvo problemas para conseguir financiación para este proyecto porque su idea era considerada demasiado exótica para ser verdad. Ahora, la demostración de su sistema demuestra que tenía razón desde el principio.

Este nuevo tipo de grabación magnética no se aplicará probablemente a los ordenadores personales; el salto tecnológico es muy grande y menos justificado en ellos que en los grandes centros de datos. Es en estos donde el sistema resultará ser una opción interesante. Otro uso posible podría ser la grabación de datos a temperaturas muy bajas. La electrónica superconductora y los ordenadores cuánticos carecen de un sistema de memoria de alta velocidad que pueda registrar datos a temperaturas por debajo de 10 Kelvin (-263 grados centígrados). Hasta ahora, esto era un obstáculo muy preocupante para la computación superconductora.




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ESPECIAL

Divulgación

El origen del universo (programa 1 de Órbita Laika La Nueva Generación)

Video del programa que incluye entrevista a Stephen Hawking, quizá el físico más célebre de nuestros tiempos.

Radio Televisión Española (RTVE) ya tiene disponible online el programa 1 del espacio televisivo de divulgación científica "Órbita Laika La Nueva Generación", un espacio en el que los fundadores de NCYT de Amazings tenemos el placer de colaborar. Está coproducido por RTVE y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), en colaboración con la productora de televisión Estudio Brainstorm. El espacio aborda esta tarea divulgativa con un estilo ideado para llegar no solo a los apasionados de la ciencia sino también para despertar el interés por ella en el resto de la población. A tal fin se ha recurrido a un atractivo planteamiento que agrega el humor como un ingrediente principal, y también toques de ciencia-ficción. El presentador es Goyo Jiménez, de interesante trayectoria televisiva y grandes dotes para el humor.






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