Revierten parálisis en micos

Si se rompió la comunicación entre el cerebro y la mano ¿cómo restablecerla?

El sueño de toda persona paralizada, volver a mover sus miembros, podría estar un paso más cerca.

Científicos presentaron en Nature una manera de recuperar el movimiento restableciendo las conexiones rotas tras una lesión en la columna. El procedimiento resultó exitoso en simios.

Los científicos implantaron electrodos en un centro de control del movimiento en el cerebro, conectándolos con electrodos unidos a los músculos del brazo.

El avance se vale de dos logros de los últimos años: las prótesis desarrolladas para que una persona pueda controlar con la mente el cursor de un computador o manipular un brazo robótico, implantes aún en experimentación; y las prótesis que se valen del movimiento residual del hombro para estimular los músculos del brazo permitiendo asir objetos con la mano.

En el nuevo desarrollo, Lee Miller, de Northwestern University Feinberg School of Medicine en Chicago, Illinois, y colegas, implantaron redes de electrodos en la corteza motriz primaria de dos simios. Es la región cerebral que imparte órdenes de movimiento a los músculos del cuerpo, permitiéndoles registrar la actividad de cerca de 100 neuronas en ese punto.

En otra cirugía, se implantaron hasta 5 electrodos en tres músculos del brazo usados para agarrar objetos con la mano. Al grabar simultáneamente los electrodos en cerebro y músculos cuando los monos cogían objetos, se desarrollaron algoritmos computarizados de descodificación que predecían cómo las señales del cerebro se traducían en actividad eléctrica en cada uno de los tres músculos. Luego se esperaba demostrar que los algoritmos podían interpretar órdenes del cerebro en un mico paralizado y entregar el estímulo adecuado a los músculos para provocar el movimiento deseado.

Para eso, inyectaron una droga que bloquea los nervios para paralizar temporalmente una mano y el brazo de los simios. Estos no podían hacer una tarea simple ya aprendida, coger una pelota y meterla por un tubo para obtener un jugo como recompensa. Cuando se encendió la neuroprótesis, lo pudieron hacer con éxito el 80% de las veces.

Se espera que funcione en humanos. No hay impedimentos técnicos para hacer ensayos, pero recibir la aprobación y reclutar voluntarios tardará unos años, dijo Miller.

De todas maneras, la parálisis inducida en los simios no es idéntica a la que sufre una persona paralizada de verdad, que exige activar muchos músculos más. Es la duda que tendrá que ser resuelta en los ensayos.

Dibujo cortesía Nature

Mamíferos vs. dinosaurios: la historia no contada

No fue sino que desaparecieran los dinosaurios, para que llegaran los mamíferos. Es lo que siempre se ha dicho, pues no parecería posible que estos florecieran ante semejantes monstruos.

Un nuevo estudio publicado en Nature sugiere que al menos un grupo de mamíferos había comenzado a expandirse millones de años antes de que los dinosaurios fueran borrados de la faz del planeta tras la caída del gigantesco asteroide.

El estudio conducido por un paleontólogo de la University of Washington sugiere que los multituberculados pudieron prosperar gracias a que desarrollaron numerosos tubérculos en la parte posterior de los dientes que les permitió alimentarse principalmente de angiospermas, plantas con flores que comenzaban a ser comunes en todas partes.

Eran unos mamíferos tipo roedores que emergieron hace cerca de 165 millones de años. Durante los siguiente 80 millones permanecieron pequeños viviendo un número limitado de hábitats, alimentándose de insectos.

Las angiospermas comenzaron a aparecer hace cerca de 140 millones de años, luego de lo cual los pequeños mamíferos comenzaron a crecer hasta alcanzar el tamaño de un castor.

Se había pensado que los dinosaurios no les habían dejado espacios al competir por alimentos, pero no parece cierto.

Cuando los científicos analizaron 48 conjuntos de dientes fosilizados de los multituberculados, hallando pistas sobre su dieta. “Los multituberculados parecen haber desarrollado más protuberancias detrás de sus dientes para quebrar el material vegetal”, dijo el investigador Gregory Wilson.

Esta complejidad dental les permitió comer un rango más diverso de alimentos, como las plantas, con lo cual se desarrollaron más.

Esto concuerda con otros grupos de mamíferos, incluyendo especies descubiertas hace poco del Cretáceo tardío (entre hace 100 millones y 65 millones de años) mostrando adaptaciones muy especializadas.

Los multituberculados se extinguieron hace unos 35 millones de años, no sin antes haberse diseminado por todo el globo. Se ha sugerido que los roedores modernos y otros animales los condujeron a la extinción al competir por la misma comida.

En el dibujo cortesía de Nature, cómo debía lucir un multituberculado.

Estas pulgas comían dinosaurio

Si lo atacaran a uno, seguro que con cuatro o cinco quedaría uno listo. Sí: científicos descubrieron la más antigua evidencia de una pulga. Una pulga del Jurásico, que se alimentaba de dinosaurios.

Claro, para hacerlo no podía tener el milímetro ni los 10 milímetros que, máximo, tiene una pulga moderna. No. Esta pulga medía hasta ¡21 milímetros! Más de dos centímetros para asustar a cualquiera.

La relación pulga-dinosaurio fue establecida gracias a un conjunto de fósiles muy bien preservados, hallados en China.

Hoy las pulgas atacan mamíferos y aves, pero poco se conoce de sus orígenes. El registro fósil consiste de especimenes de especies de los últimos 65 millones de años. La existencia de pulgas del Cretáceo, desde hace 145 a hace 65 millones de años, ha sido muy debatida por científicos. Pero Michel Engel, un paleoentomólogo de la Universidad de Kansas en Lawrence y colegas llevan la historia 60 millones de años más atrás.

El estudio apareció publicado ayer miércoles en Nature.

Engel y coautores estudiaron nueve pulgas de dos sitios: los depósitos del Jurásico de hace 165 millones de años de Daohugou y el estrato de hace 125 millones de años del Cretáceo de Huangbanjigou. Ambos en China.

Los insectos no son las pulgas que hoy conocemos, Medían de 8 a 21 milímetros, explicó Engel.

Pero no solo es el tamaño el que separa las especies. Las pulgas del Jurásico y el Cretáceo carecían de las patas enresortadas que las especies modernas usan apra saltar y sus estructuras bucales eran tipo armadura con proyecciones tipo sierra, a diferencia de la suave mandíbula de las modernas.

Cómo esos rasgos influían en su estilo de vida es difícil de determinar, pero podrían haber sido especialistas en atacar por asalto, subiendo a la presa y luego abandonándola.

De lejos, mejor.

Foto cortesía Nature D-Huang et al

Un genoma en 15 minutos

Con dos anuncios, la tecnología de la secuenciación del genoma queda casi a disposición de la mayoría de personas.

Si hace un mes se anunció que este año se lanzaría una secuenciadora que descifraría cada genoma por unos 1.000 dólares (1.800.000 pesos), la semana pasada Oxford Nanopore Technologies del Reino Unido anunció la puesta a punto del sistema GridION, que comenzará a venderse en el segundo semestre y espera lanzar la primera secuenciadora desechable en miniatura, MinIOn, por menos de 900 dólares.

Un genoma será secuenciado en 15 minutos.

Por su flexibilidad y precio, tendrá un efecto alto en la industria secuenciadora, dijo en su blog el genetista Daniel MacArthur.

El sistema de Nanopore utiliza secuencias por nanoporo para leer rápido las secuencias de ADN. Una tira de ADN es alimentada a través de un poro biológico y las bases son identificadas midiendo la diferencia en su conductividad eléctrica a medida que pasan por el poro.

El anuncio dividió las opiniones, pues mientras unos lo creen posible otros se mostraron mas cautos con la noticia de Oxford Nanopores.

“Es creíble”, dijo a Nature Chad Nusbaum, de Genome Sequencing and Analysis Program en el Broad Institute en Cambridge.

Hoy la tecnología tiene un margen de error del 4%, o sea que esa cantidad de bases no son leídas correctamente. Un margen muy alto, pero la firma trabaja en reducirlo a 0,1-1%.

No se conocen pruebas realizadas por esa compañía, lo que para algunos es un manto de dudas sobre el dispositivo.

De confirmarse el nuevo sistema, se abriría camino la secuenciación de genomas de uso clínico, con profundas implicaciones para la salud.

Gordura genética-gordura infecciosa

Nunca pasará de moda el tema de la obesidad y esta semana hubo dos noticias que llaman la atención.

El problema tendría bases genéticas, se reiteró por un lado, lo que no es extraño, pero esta vez de otra manera, más concreta y sorprendente.

Las personas con ciertas formas del gen CD36 son más dadas a ingerir alimentos más altos en grasas que quienes poseen otras variantes del gen. Esto ayudaría a explicar porqué algunas personas deben esforzarse más cuando son puestas en una dieta baja en grasas y sería útil para seleccionar las dietas que debe seguir la persona.

“La grasa es universalmente gustosa para los humanos”, dijo Kathleen Keller, profesora de nutrición en Penn State.

En los animales ese gen es necesario para detectar y desarrollar preferencias por la grasa. Ahora se demuestra en humanos.

El estudio se hizo con 317 personas afroamericanas en Estados Unidos, un grupo muy vulnerable a la obesidad.

El otro estudio que llama la atención es la sugerencia de que la obesidad puede ser infecciosa. Sí, tal como lo está leyendo.

Estudio en ratones mostró que al juntar ratones modificados para tener cierta deficiencia inmunitaria que desarrollaron hígado graso y engordaron con una dieta tipo occidental, con ratones sanos, estos comenzaron a presentar hígado graso y a engordar.

Podría ser que las bacterias de los ratones modificados se multiplicaron por 1.000 al tener sistema inmunitario deficiente, según Richard Flavell, de Yale University. Al ser transmitidas a los sanos, les modificaron también su fauna intestinal, volviéndolos más grasosos.

O sea: una infección de gordura. Pero si funciona así en humanos estaría por determinarse aunque no sería fácil: los ratones se comen los excrementos del otro, medio por el cual reciben las bacterias.

La posibilidad queda abierta, de todas maneras.

El estudio fue publicado en Nature.

¿Sí hay otra forma de vida?

Aún está fresco el revuelo que causó Science cuando publicó un artículo de Felisa Wolfe-Simon en el que daba cuenta de una extrañísima bacteria hallada en un lago californiano: en vez de fósforo tenía arsénico entre los bloques constituyentes de su ADN.

Quería decir, ni más ni menos, que había sido encontrada una nueva forma de vida, lo que tendría implicaciones más que para nuestro mundo, para la búsqueda de vida en lejanos planetas. Sí: el abanico de posibilidades se abría y se hacía más problemático, pues cabía la posibilidad de la búsqueda de vida extraterrestre no se tenía que limitar a planetas tipo Tierra en la llamada zona habitable alrededor de su estrella madre.

Tal revuelo y la magnitud del hallazgo originó un hecho lógico: investigadores dijeron que analizarían el caso y repetirían sus experimentos.

Esta semana, un grupo de científicos encabezados por la microbióloga Rosie Redfield en la University of British Columbia en Vancouver, Canadá, colgaron en el blog del laboratorio lo que llamaron una clara refutación al hallazgo publicado en 2010 sobre la nueva forma de vida.

“Su anuncio más llamativo era que el arsénico había sido incorporado en el tronco del ADN y lo que podemos decir es que no hay nada de arsénico en ese ADN”, dijo Redfield.

Los autores del paper en Science no se retractan de sus conclusiones. “Estamos conmocionados porque nuestros resultados están estimulando más experimentos por parte de la comunidad y por nosotros”, dijo Felisa en un email a Nature. Ahora trabaja en el Lawrence Berkeley National en California.

“No entendemos del todo los detalles de los experimentos en el blog y las condiciones. Por eso esperamos ver ese trabajo publicado en un journal con revisión previa, que es como mejor funciona la ciencia”.

Aunque Redfield fue colocando los progresos en su blog, parece que dejó cabos sin atar: no pudo, por ejemplo, cultivar células sin adicionarles un poco de fósforo.

El tema está abierto: ¿una nueva forma de vida? ¿Fue un error de la ciencia?

La resolución no está cerca. Más experimentos se requerirán para confirmar lo hallado por Felisa. Si se confirma, el rompecabezas de la vida se descompondrá. Si no, la calma volverá al reino.

En la foto, Felisa Wolfe-Simon en trabajo de campo.

Llegan las pastillas inteligentes

Si algo faltaba en el botiquín casero, no habrá que esperar mucho para completarlo. En los próximos meses, los pacientes en el Reino Unido dispondrán de las píldoras inteligentes que contienen sensores para monitorear el uso del medicamento, de acuerdo con un informe aparecido en Nature.

Proteus Biomedical, una compañía en Redwood, California, anunció que lanzará su producto de salud digital en el Reino Unido en colaboración con la cadena de farmacias Lloydspharmacy.

Se trata de Helius, que incluirá tabletas sensoras para monitorear el uso del medicamento. Este, en trabajo con médicos, ha sido identificado como uno de los problemas de la medicina, especialmente con pacientes que toman varias drogas a distintas horas.

“La cosa más importante y básica que podemos monitorear es el uso físico de la medicina”, explicó Andrew Thompson, director ejecutivo de Proteus. “Hemos ensayado el sistema en cientos de pacientes en varias áreas terapéuticas como tuberculosis, salud mental, problemas cardiovasculares, hipertensión y diabetes”.

Proteus diseñó sensores que llama marcadores ingeribles, que pueden ser tomados con las pastillas o incorporados directamente en las medicinas dentro de su manufactura. En el sistema, los sensores estarán en un placebo que se toma junto con el medicamento. Se espera que esté a la venta en septiembre.

Los sensores son activados por el ácido estomacal y son accionados por ‘baterías papa’ en las que dos metales distintos generan una corriente al insertarse en el tubérculo.

Cada sensor contiene una pequeña cantidad de cobre y magnesio. “Si usted ingiere uno de esos dispositivos, usted es la papa que crea un voltaje, y lo usamos para activar el dispositivo que genera la señal”, dijo Thompson.

La señal digital solo puede ser detectada por un dispositivo adherido a la piel del paciente, como una venda, que también monitorea la frecuencia cardiaca, la respiración y la temperatura, mostrando cómo responde el paciente a la medicación. Los datos pueden ser enviados al teléfono celular del paciente y compartida por quien él elija.

La planta carnívora más extraña

La más sofisticada herramienta de caza acaba de ser detectada en una planta brasileña.

Sí: de caza. Mediante hojas pegajosas que permanecen enterradas, la planta captura y digiere gusanos, una forma desconocida de proveerse alimento en plantas carnívoras.

La planta, Philcoxia minensis, se encuentra en las llanuras tropicales de Brasil, y aunque algunas de sus pequeñas hojas crecen sobre la superficie, la mayoría yace debajo de la superficie de las arenas blancas donde crece.

El hallazgo fue presentado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Cuando la planta fue documentada por primera vez, los científicos notaron las hojas redondeadas soportadas por yemas y terminadas por glándulas que segregan una sustancia pegajosa. Todos esos son indicativos de una planta carnívora, pero nunca se le vio en acción.

“Por lo general pensamos que las hojas solo son órganos fotosintéticos, por lo que a primera vista luce extraño que una planta tenga hojas subterráneas, donde hay poca luz”, dijo Rafael Silva Oliveira, ecólogo de la Universidad de Campiñas en Brasil, a LiveScience. “¡Por qué favorecería la evolución la persistencia de este rasgo aparentemente desfavorable?”

Al sospechar que podría ser una planta carnívora los científicos examinaron si podía digerir y absorber nutrientes de varios nemátodos que terminan atrapados por el pegajoso aditivo.

Los análisis químicos de las hojas mostraron que descompone y absorbe los gusanos. Las hojas poseen igualmente actividad enzimática digestiva similar a la conocida en plantas carnívoras, lo que indica que los gusanos nos e descomponen naturalmente.

Los investigadores especulan que las hojas atrapan los gusanos y leugo secretan enzimas que digieren los gusanos.

Datos de Nature indican que apenas 0,2% de las plantas con flores son carnívoras, dato que podría estar subestimado.

Foto cortesía PNAS

Habría más de 100.000 millones de planetas

Tras seis años de búsqueda en los que se cartografiaron millones de estrellas en la Vía Láctea para calcular el número de exoplanetas permitió concluir que antes que escasos son comunes y debe haber al menos 100.000 millones.

En promedio cada estrella en la Vía Láctea tiene un planeta. Los métodos más usados para la detección sugerían que del 17 al 30 por ciento de las estrellas tipo Sol poseen un planeta. ¿Pero y con otros métodos?

Arnaud Cassan y colegas usaron la técnica de microlentes gravitacionales para sondear la existencia de planetas orbitando a entre 0,5 y 10 veces la distancia Tierra-Sol, hallando que alrededor de un 17% de las estrellas albergan planetas tipo Júpiter, un 52% poseen planetas tipo Neptuno y cerca del 62% de las estrellas poseen súper-Tierras.

La investigación apareció publicada en Nature y fue realizada por un equipo internacional de astrónomos, entre ellos 3 del equipo del Observatorio Europeo austral (ESO), que empleó la técnica de microlentes gravitacionales.

Hasta el momento, luego de 16 años de búsqueda, se han encontrado algo más de 700 planetas confirmados, habiéndose iniciado el estudio de los espectros y las atmósferas. Hay más de 1.000 en proceso de confirmación.

La técnica usada ha sido el tránsito y la atracción gravitacional, pero con la de microlentes gravitacionales se puede detectar un rango más amplio de masas y planetas más alejados de sus estrellas.

Para Arnaud Cassan (del Instituto de Astrofísica de París), “estos datos muestran que los planetas son más comunes que las estrellas en nuestra galaxia. También encontramos que los planetas más ligeros, como las súper-Tierras o los Neptunos fríos, deben ser más comunes que los planetas pesados.”

Con esa técnica se detectan exoplanetas por el modo en que el campo gravitacional de su estrella anfitriona, combinado con el de los posibles planetas, actúa como una lente, magnificando la luz de la estrella de fondo. Si la estrella que actúa como una lente tiene un planeta en su órbita, el planeta puede contribuir a la hora de detectar el efecto de iluminación de la estrella de fondo.

Las microlentes son herramientas poderosas, con el potencial de detectar exoplanetas que, de otra manera, podrían no haber sido descubiertos jamás. Pero, para utilizar la técnica de microlente y ver algo, se requiere de un alineamiento poco común entre una estrella de fondo y otra que haga de lente. Y, para detector un planeta durante el acontecimiento, también se necesita una coincidencia adicional de alineamiento de la órbita del propio planeta.

Pese a que, por todos estos motivos, sea una tarea difícil encontrar un planeta utilizando esta técnica de microlentes, los datos de estos seis años utilizados en los análisis permitieron la detección de tres exoplanetas: una súper-Tierra, y planetas con masas comparables a las de Neptuno y Júpiter.

Al detectar estos tres planetas, o los astrónomos fueron muy afortunados o, sencillamente, los planetas son tan abundantes en la Vía Láctea que era algo prácticamente inevitable.

Los astrónomos combinaron la información relacionada con estas tres detecciones positivas de exoplanetas con otras siete detecciones llevadas a cabo antes, así como con un número de no detecciones en los datos obtenidos durante seis años.

El cartografiado era sensible a la detección de planetas que estuvieran a una distancia de su estrella de entre 75 millones de kilómetros y 1.500 millones de kilómetros (en el Sistema Solar este rango incluye todos los planetas desde Venus a Saturno) y con rangos de masas que van de cinco veces la masa de la Tierra hasta diez veces la de Júpiter.

La combinación de los resultados sugiere firmemente que el porcentaje de planetas alrededor de estrellas es mayor que uno. Más que la excepción, son la norma.

“Antes creíamos que la Tierra podría ser única en nuestra galaxia. Pero ahora parece que, literalmente, hay miles de millones de planetas con masas similares a la de la Tierra orbitando estrellas en la Vía Láctea,” concluye Daniel Kubas, coautor de este artículo.

Nota: Una súper-Tierra tiene una masa de entre dos y diez veces la masa de la Tierra. Hasta ahora se ha publicado el hallazgo de doce planetas utilizando las microlentes con varias estrategias observacionales.

Fuente: ESO-Nature

Cortesía imagen: ESO

Cómo reversar efectos de la cocaína

Gracias al poder de la optogenética, investigadores en Suiza no solo establecieron el primer vínculo causal entre los cambios inducidos por la cocaína en células cerebrales y el comportamiento físico, sino que han revertido tales modificaciones, reveló un artículo en Nature.

Es un resultado muy excitante, dijo Mark Thomas, de la Universidad de Minnesota, quien no estuvo envuelto en el estudio. “Es una prueba de que reversando la plasticidad sináptica inducida por la droga se puede modificar el comportamiento. Desde esa perspectiva, es un gran paso adelante”.

Como en humanos, los ratones que ingieren cocaína se hacen más activos físicamente y ansiosos y con dosis repetidas estas situaciones incrementan, un fenómeno denominado sensibilización locomotriz, que demuestra que las primeras dosis de la droga provocan cambios en el cerebro.

La cocaína aumenta la activación neuronal del núcleo accumbens, una región cerebral relacionada con el placer y la recompensa, según Christian Lüscher, de la Universidad de Ginebra, quien dirigió el estudio. Es decir “la eficacia con la cual la transmisión que ocurre entre las neuronas aumenta”. Pero no existía prueba de que esto estaba relacionado con cambios de comportamiento.

Con el uso de optogenética se logró, una técnica en la cual canales de iones de algas sensibles a la luz se expresan en neuronas específicas haciendo que actúen en respuesta a la luz.

En una pequeña variación de esa técnica, Lüscher y colegas utilizaron estimulación por luz para reducir la actividad de las neuronas en aquel núcleo, reversando la actividad aumentada, llamada potenciación, que provoca la cocaína.

Cuando los ratones a los que se les había suministrado inyecciones de cocaína y fueron tratados con la optogenética modificada, la sensibilización locomotriz no aparecía y en cambio parecía que hubieran recibido la primera dosis de cocaína.

“Es destacable que en verdad funciona”, dijo Lüscher. “Ese era nuestro objetivo, pero que haya funcionado de tal manera tan confiable es muy interesante”.

La capacidad de reversar cambios celulares y conductuales provocados por drogas adictivas abre un camino de potenciales terapias, aunque estas están todavía un poco más lejanas.