BodyLab está realizando una encuesta por internet para determinar el cuerpo diez tanto de hombre como de mujer

BodyLab está realizando una estadística por internet para determinar el cuerpo diez, el más atractivo, tanto de mujer como de hombre. Es una encuesta anónima, si te apetece sigue el siguiente enlace. Podrás comprobar tus preferencias sobre el cuerpo de un hombre/mujer relativas a las preferencias de la media (hasta el momento en que realices la encuesta). El proceso es simple, das tu edad, sexo y preferencias sexuales y te mostrarán una serie de imágenes como la de arriba, que tendrás que calificar con un grado de atractivo para tí en una escala de -3 a +3. Visto en “Shape of Things To Come?,” Science 328: 797, 14 May 2010.

Publicado en Nature: Descubierta una nueva mutación genética en humanos asociada a la ELA, la enfermedad de Stephen Hawking, con posibles aplicaciones terapéuticas

El famoso físico Stephen Hawking padece una enfermedad llamada esclerosis lateral amiotrófica, conocida abreviadamente como ELA (en inglés como ALS), que le fue diagnosticada con 21 años. El 10% de los casos diagnosticados de esta enfermedad parece tener un origen familiar, hay varios miembros afectados en la misma familia, luego se supone que tiene un origen genético. Sin embargo, sólo se han identificado unas pocas mutaciones relacionadas con la ELA entre el 20 y el 30% de dichos casos. Un nuevo estudio publicado en Nature ha identificado tres nuevas mutaciones en un gen llamado optineurin (OPTN), gen que se considera causante de un glaucoma familiar raro. Este descubrimiento es importante porque las mutaciones observadas afectan a una de las funciones del gen optineurin, la regulación de la inhibición de una proteína concreta llamada NF-κB. Como se conocen otras substancias inhibidoras de esta proteína, se abre un camino que podría llevar a una nueva vía terapéutica para tratar esta enfermedad. El artículo técnico es Hirofumi Maruyama et al., “Mutations of optineurin in amyotrophic lateral sclerosis,” Nature 465: 223–226, 13 May 2010.

Recientemente también se publicó un avance genético importante sobre la ELA, una nueva vía para tratarla (en ratones) utilizando la proteína CD40L, proteína que está relacionada con el sistema inmune. Más información, por ejemplo, en “Identifican una vía en el sistema inmune para tratar la ELA,” Europa Press, 28 de marzo de 2010 [visto en Menéame]. Para los interesados en más detalles, el artículo técnico era John M Lincecum et al., “From transcriptome analysis to therapeutic anti-CD40L treatment in the SOD1 model of amyotrophic lateral sclerosis,” Nature Genetics 42: 392–399, 28 March 2010.

Publicado en Nature: Un análisis estadístico bayesiano confirma que la teoría de Darwin del ancestro común es 2860 órdenes de magnitud más probable que sus competidoras

Según la teoría de Charles Darwin del origen de las especies, todo el árbol de la vida en la Tierra parte de un ancestro común. La existencia de un ancestro común se puede deducir por múltiples medios por lo que conforma el dogma central de la teoría de la evolución. Sin embargo, la mayor parte de esta evidencia es de carácter cualitativo y hay muy pocos análisis cuantitativos. Douglas Theobald ha utilizado un análisis estadístico bayesiano para chequear si dicha hipótesis es la más probable. A partir de las secuencias de aminoácidos de 23 proteínas altamente conservadas en las tres ramas evolutivas principales según Carl Woese, las arqueas, las bacterias y las eucariotas, ha inferido árboles (grafos) evolutivos que ha comparado entre sí con un análisis bayesiano de máxima verosimilitud. Este análisis bayesiano, que ha utilizado una versión paralela del software MrBayes,  indica que la hipótesis “infinitamente” más probable es que la vida tenga un único origen. Bueno, “infinitamente” más probable significa que esta hipótesis es 10²⁸⁶⁰ veces más probable que la hipótesis de que la vida tiene al menos dos orígenes (ancestros) diferentes. Un número espeluznante… virtualmente “infinito” para una mente humana. Nos lo cuentan Mike Steel y David Penny, “Origins of life: Common ancestry put to the test,” Nature 465: 168–169, 13 May 2010, haciéndose eco del artículo de Douglas L. Theobald, “A formal test of the theory of universal common ancestry,” Nature 465: 219–222, 13 May 2010. Los detalles de este análisis estadístico, así como las diferentes hipótesis contrastadas, se encuentran en la información suplementaria que acompaña a dicho artículo.

PS (14 mayo 2010): Más información en ”Hallan evidencias de lo que vaticinó Darwin. Microorganismos y seres humanos tienen un ascendente común,” Europa Press, 12 mayo 2010 [visto en la portada de Menéame].

Publicado en Nature: Un estudio numérico desarrollado por españoles explica cómo usar las enanas blancas como cronómetros galácticos fiables

Nuestro Sol acabará sus días siendo una enana blanca, el final de más del 97% de las estrellas que conocemos, estrellas con una masa menor de 10 masas solares. La observación de enanas blancas en una galaxia o en un cúmulo de estrellas permitiría estimar su edad si no fuera porque las enanas blancas son muy débiles y sólo se pueden observar en cúmulos muy cercanos a nosotros, como NGC 6791, y porque muchas enanas blancas presentan una curva de luminosidad que indica que son más jóvenes de lo que deberían ser. Un artículo aparecido en Nature cuyo primer autor es el español Enrique García-Berro ha logrado resolver este último problema y explicar por qué ciertas enanas blancas parecen ser más jóvenes que el cúmulo galáctico en el que se encuentran y comparada los resultados de sus simulaciones numéricas mediante métodos de Montecarlo con resultados experimentales para el cúmulo galáctico NGC 6791. Las simulaciones numéricas detalladas de la evolución de la enana blanca han mostrado que su curva de luminosidad presenta dos picos con un valle entre ellos (ver la figura), valle responsable de que algunas enanas blancas de este cúmulo parezcan más jóvenes de lo que son (unos 6 mil millones de años en lugar de los 8 mil millones de años que tiene el cúmulo). La razón física de este valle es que estas estrellas se enfrían cuando los núcleos del isótopo 22 del neón que se producen en la combustión de helio en lugar de emerger hacia la superficie se hunden en el interior de la estrella, provocando una cristalización y separación de las fases de los núcleos de carbono y oxígeno que allí se encuentran. El nuevo artículo restaura la reputación de las enanas blancas como cronómetros fiables y nos muestra el gran nivel de la astrofísica numérica en nuestro país. El artículo técnico es Enrique García-Berro, Santiago Torres, Leandro G. Althaus, Isabel Renedo, Pablo Lorén-Aguilar, Alejandro H. Córsico, René D. Rohrmann, Maurizio Salaris, Jordi Isern, “A white dwarf cooling age of 8 Gyr for NGC 6791 from physical separation processes,” Nature 465: 194–196, 13 May 2010.

PS (14 mayo 2010): La noticia está bien presentada, aunque con título ambiguo, en “Calculan con precisión la edad de las estrellas,” SINC, 12 mayo 2010. “Un equipo de investigadores internacional, liderado desde la Universidad Politècnica de Catalunya, publica esta semana en la prestigiosa revista científica Nature los resultados de un estudio que abre nuevos caminos para el conocimiento de la evolución estelar, la física de plasmas y, en general, el origen del Universo. El equipo ha encontrado la clave de la evolución de un tipo de enanas blancas.”

Publicado en Nature: Descubierto un nuevo supresor de la muerte neuronal excitotóxica, un paso firme hacia el tratamiento del Alzheimer

El ácido glutámico es el neurotransmisor excitatorio principal en el cerebro. Un trauma en el sistema nervioso central causa una elevación en los niveles de glutamato extracelular hasta ocho veces la concentración normal. Si el trauma se mantiene durante varios minutos, estas concentraciones de glutamato elevadas tienen como resultado la muerte neuronal excitotóxica. El concepto de excitotoxicidad también se aplica a la muerte neuronal provocada por la activación sostenida de otros receptores de aminoácidos. La excitotoxicidad por glutamato es una de las causas más comunes de muerte por enfermedades neurodegenerativas, incluido el Alzheimer. Junko Sasaki y sus otros colaboradores japoneses han descubierto una substancia (una fosfotasa) que actúa como supresor de la muerte neuronal excitotóxica por glutamato. La inositol-polifosfato fosfatasa (o fosfatasa PtdIns(3,4)P₂). Según los autores del artículo es la primera proteína de señalización con una función conocida en neuronas que actúa como supresora de la excitotoxicidad, por lo que este descubrimiento podría tener importantes consecuencias futuras en el tratamiento de los desórdenes neurodegenerativos, incluido el Alzheimer. El artículo técnico es muy técnico para mí, muy biológico, pero me ha llamado muchísimo la atención lo desagradable que son los vídeos que incluye como información suplementaria. Cinco vídeos .mov, para quicktime, en los que se ve morir en directo a cinco ratones, con múltiples convulsiones, …, algo muy desagradable, … vídeos no aptos para personas sensibles. No sé, no sé, supongo que podrían haber omitido los vídeos y no pasaría absolutamente nada… aunque quizás entonces no me habría llamado la atención el artículo. No sé, el morbo también se observa en los artículos científicos. El artículo técnico para los biólogos interesados en estos temas es Junko Sasaki et al., “The PtdIns(3,4)P2 phosphatase INPP4A is a suppressor of excitotoxic neuronal death,” Nature, Published online 12 May 2010.

La diferencia entre ver con miopía, visión normal y “supervisión”

Matrícula de un coche a 60 metros visto por un miope con 1'5 dioptrías, con gafas y con supervisión. (C) Pablo Artal

Hay personas que tienen una visión superior a la media, llamada “supervisión.” La figura muestra una comparación entre una persona con 1’5 dioptrías de miopía, dicha persona con gafas correctoras y una persona con “supervisión.” Las personas con “supervisión” tienen ojos que son ópticamente normales (como descubrieron investigadores del Laboratorio de Óptica en la Universidad de Murcia) por lo que se cree que tienen un sistema retiniano y neuronal mejor que la media, capaz de corregir las pequeñas aberraciones ópticas que puedan presentar los ojos. Pablo Artal, el “jefe” de este grupo de investigadores tiene un blog, Optics Confidential, algunas de cuyas entradas traduce al español en Optica Confidencial. La figura está extraída de su entrada “¿Cómo vemos? ¿Cómo ven? Simulaciones de la visión en personas miopes, con cataratas…,” 29 septiembre 2009, traducción de ”How we see? How they see? Simulation of vision in persons with myopia, cataracts or supervision…,” September 28, 2009. La entrada incluye un vídeo en inglés que también está disponible en español en youtube (ver más abajo). El vídeo merece la pena.

Para los lectores de este blog con acceso y aficionados a los artículos técnicos permitidme recomendar algunos. El artículo técnico en el que se presentó el simulador de la visión humana es Enrique J. Fernández, Silvestre Manzanera, Patricia Piers, Pablo Artal, “Adaptive Optics Visual Simulator,” Journal of Refractive Surgery 18 (2002). El descubrimiento sobre la ”normalidad” de los ojos de las personas con supervisión (yo he conocido a más de una) se publicó en E. A. Villegas, E. Alcon, P. Artal, “Optical Quality of the Eye in Subjects with Normal and Excellent Visual Acuity,” Investigative Ophthalmology and Visual Science 49: 4688-4696, 2008. Entre las múltiples publicaciones de Pablo sobre la “supervisión” os recomiendo el breve artículo a dos columnas, en inglés y en español, P. Artal, “Towards ‘super-vision’: facts and fiction,” Points de Vue 46, (2002). Por otro lado, también fue una gran noticia en muchos medios españoles la publicación de P.Artal, J. Tabernero “The eye’s aplanatic answer,” Nature Photonics 2: 586-589, 2008, del que podéis encontrar un digest en español en ”La óptica de los ojos presenta un diseño aplanático,” SINC/UM, 31 oct. 2008.

CSI en acción: Nuevo algoritmo elimina todas las aberraciones de una lente gracias a la óptica de Fourier

La óptica de Fourier es la rama de la óptica ondulatoria que utiliza de forma intensiva la transformada de Fourier para procesar los campos ópticos. En teoría permite procesar una señal óptica tras un sistema de lentes y recuperar la señal original eliminando todas las aberraciones posibles. En teoría, porque en la práctica es muy difícil lograrlo. Un grupo de investigadores de la universidad británica de St Andrews ha desarrollado un algoritmo para la corrección de frentes de ondas basado en óptica de Fourier que permite corregir todas las aberraciones ópticas, según afirman ellos mismo, incluidas las muy fuertes. La figura de arriba muestra el escudo de esta universidad tras pasar por una serie de lentes (g) y cómo el algoritmo numérico es capaz de reconstruirlo (j). Parece de película de CSI. Más aún, estos investigadores han aplicado su nuevo algoritmo en el campo de la micromanipulación óptica en la que gracias a haces láser con un potencia de milivatios se manipulan partículas en coloides o células en medios turbios. A través de estos medios, que actúan como lentes desenfocadas, prácticamente no se ve nada, salvo que se use el nuevo algoritmo. Los detalles del algoritmo se comentan en detalle en la información suplementaria que acompaña el artículo Tomáš Čižmár, Michael Mazilu, Kishan Dholakia, “In situ wavefront correction and its application to micromanipulation,” Nature Photonics, Advance Online Publication, 9 May 2010. 

La dinámica no lineal y la sincronización en un rebaño de vacas

La ecología matemática estudia modelos de las interacciones entre seres vivos en un entorno. La tradición dicta que las explotaciones agrícolas y ganaderas no utilicen modelos matemáticos para definir sus estrategias. En otras industrias se lleva haciendo con éxito desde hace tiempo. Si no me equivoco en unos años hablaremos de matemática agropecuaria como una rama de la matemática industrial. Todo esto viene a colación porque a cabo de ver un artículo de  Jie Sun et al. en el que nos presentan un modelo matemático de las actividades diarias de una vaca (comer, descansar y rumiar de pie) en términos de un sistema dinámico afín a trozos. Cada vaca se comporta como un oscilador y Sun et al. lo estudian utilizando la teoría de bifurcaciones (puntos fijos y órbitas periódicas). El modelo permite considerar múltiples vacas en interacción mutua, un rebaño, modelado como una red de osciladores en interacción. La cooperación y la sincronización entre las vacas es de gran interés en una explotación ganadera y Sun et al. estudian varios regímenes de parámetros en los que estas dinámicas se refuerzan. El número de posibilidades crece exponencialmente, con lo que el estudio se limita a rozar la superficie. Los autores prometen futuras incursiones en este campo con énfasis en las posibles estrategias de explotación ganadera así como la inclusión de dinámicas espaciotemporales en el modelo. Habrá que estar al tanto. Los interesados en dinámica no lineal, osciladores en sincronización y ecología matemáticas seguramente disfrutarán del artículo de Jie Sun, Erik M. Bollt, Mason A. Porter, Marian S. Dawkins, “A Mathematical Model for the Dynamics and Synchronization of Cows,” ArXiv, 9 May 2010.

Hay dos cosas que vienen a la mente siempre que pienso en vacas. Los pasiegos y Temple Grandin. Los pasiegos son cántabros nativos del Valle del Pas que practican una ganadería trashumante en unos territorios que no alcanzan los mínimos que permiten una explotación rentable en otras zonas. La tradición dicta las normas y forja el carácter. La vida de un pasiego gira entorno a sus vacas. Imaginar a un pasiego aferrado a un modelo matemático que prediga la dinámica y la sincronización de los hábitos de sus vacas parece imposible. Pero ya sabéis el dicho “a buen hambre no hay pan duro, ni falta salsa a ninguno.“

Temple Grandin es una profesora Universidad Estatal de Colorado especialista en el diseño de mataderos y explotaciones ganaderas vacunas. Temple es autista. Ha escrito varios libros en los que afirma que ser autista le ayuda a ponerse en el lugar de los animales en las explotaciones agropecuarias, lo que permite diseñarlas de forma que minimicen el estrés que provocan en estos animales. Su libro más famoso es “Animals in Translation: Using the Mysteries of Autism to Decode Animal Behavior,” Temple Grandin y Catherine Johnson, 2005. Da la casualidad que una de las autoras del artículo de Jie Sun et al. revisó dicho libro para Nature, Marian Stamp Dawkins, “An autistic look at animals,” Nature 435: 147-148, 12 May 2005. Hay un documental maravilloso de Horizon, emitido por primera vez por la BBC, sobre Temple que, si eres de los pocos que no lo conoces, disfrutarás sin lugar a dudas (sigue las partes del siguiente vídeo de youtube). Está en inglés, pero merece la pena.

PS (1 sep. 2011): El artículo de Sun et al. ha sido aceptado en Physica D. Realmente es curioso que un físico aproxime una vaca por una esfera y un matemático por un oscilador triestado. Los tres estados son comer (E), reposar (R) y estar de pie (S); la dinámica de cada estado es lineal a trozos y las vacas interaccionan entre sí en una red cuya topología está fijada de antemano. El modelo indica que el comportamiento de cada vaca oscila entre dos fases, estar de pie y comer (E-S) y reposar y rumiar (E-R). Las condiciones matemáticas bajo las cuales el rebaño logra sincronizar sus acciones son estudiadas por este artículo aceptado en Physica D, que ilustran un ejercicio excelente para cursos de dinámica no lineal.

La dimensión fractal del kernel de Linux es mucho más pequeña que la de la internet

Los que hemos publicado más de un artículo científico/técnico con la palabra “fractal” en el título sabemos que encontrar fractales por doquier es fácil. El núcleo (kernel) del sistema operativo Linux está formado por una complicada red de programas (subrutinas) que se llaman mutuamente entre ellos. La aplicación del algoritmo PageRank que utiliza el buscador Google permite estudiar las propiedades de esta red de llamadas. El espectro de autovalores y autovectores de la matriz de Google resultante presenta una geometría fractal caracterizada por una dimensión (fractal) no entera. El análisis de 14079, 85756 y 285509 llamadas a subrutina en el kernel de las versiones 2.0.40, 2.4.37.6 y 2.6.32, respectivamente, de Linux muestra que la dicha dimensión fractal es constante e igual aproximadamente a 1’2.  ¿Con qué comparar este número? Un análisis similar para la estructura fractal de la WWW (internet) muestra que tiene una dimensión fractal de 4’1. Más aún, para redes con dimensión fractal menor de 2 se puede aplicar la ley de Weyl que caracteriza la red mediante un exponente (fractal). El exponente de Weyl para el kernel de Linux es 0’63 (para la WWW dicha ley no es aplicable). Un análisis interesante sobre todo para los interesados en teoría de redes y un resultado curioso para todos los aficionados a Linux. Saberlo, servir, lo que se dice servir, no sirve para nada, pero seguro que muchos frikis presumen de recordar estos números en más de una campus party. El artículo técnico sobre Linux es L. Ermann, A. D. Chepelianskii, D. L. Shepelyansky, “Fractal Weyl law for Linux Kernel Architecture,” ArXiv, 9 May 2010, y el artículo técnico sobre la WWW (ya aceptado en Phys. Rev. E) es B. Georgeot, O. Giraud, D.L. Shepelyansky, “Spectral properties of the Google matrix of the World Wide Web and other directed networks,” ArXiv, 17 Feb 2010.

¿Matriz de Google? Un grafo dirigido, conjunto de nodos unidos por flechas, se caracteriza bien gracias a una matriz de Google que se construye a partir de los arcos dirigidos entre los nodos de la forma , donde la matriz se obtiene normalizando a la unidad todas las columnas de la matriz de adyacencia (matriz con un uno en la posición si hay un arco entre dichos nodos y un cero en caso contrario), reemplazando las columnas cuyos elementos son cero por , donde es el número total de nodos. El parámetro de relacjión  describe la probabilidad de alcanzar un nodo de la red tomando un arco aleatorio. Para el único autovector con $\lambda=1$ es llamado vector de PageRank.

XENON100 versus DAMA, guerra de cifras sobre la masa de las partículas WIMP de materia oscura

Límites para la sección eficaz versus la masa para partículas WIMP como materia oscura, obtenidos por XENON100 (línea continua), CDMS (línea discontinua), CoGeNT (línea verde), DAMA (líneas roja y azul) y un modelo teórico (gris).

Dos experimentos italianos subterráneos llamados XENON100 y DAMA, ambos  en Gran Sasso, han ofrecido datos contradictorios sobre las propiedades de la materia oscura. Los primeros datos de XENON100 contradicen a los previamente obtenidos por DAMA (ratificados por CoGENT y CDMA). La figura compara los resultados de XENON100 con los de otros detectores y son similares a los de CDMS. ¿Realmente los 11 primeros días de XENON100 demuestran que DAMA, CoGENT y CDMA están equivocados? No, ni mucho menos, dos días después de la publicación del artículo de la Colaboración XENON100, ha aparecido otro artículo en el que se presentan serias dudas sobre la interpretación de los datos observados por XENON100. En opinión de Juan I. Collar y Dan N. McKinsey, dos expertos de reconocido prestigio en física de la materia oscura y en partículas WIMP, se ha realizado una extrapolación de la sensibilidad de XENON100 a partículas WIMP de baja masa más allá de lo razonable y las conclusiones obtenidas son muy dudosas. Su artículo técnico ”Comments on “First Dark Matter Results from the XENON100 Experiment”,” ArXiv, 5 May 2010, recomienda a los investigadores de la Colaboración de XENON100 que reexaminen sus “apresuradas” conclusiones, dado que las incertidumbres en sus detectores han sido subestimadas en casi un orden de magnitud. En opinión de Collar y McKinsey, el artículo técnico bajo sospecha, Elena Aprile et al. (XENON100 Collaboration), “First Dark Matter Results from the XENON100 Experiment,” ArXiv, 3 May 2010, no pasará una revisión por pares seria y no será publicado en ninguna revista internacional de prestigio sin que el análisis y la interpretación de los datos sean completamente reescritos. Elena Aprile afirma que no se puede hacer mejor de lo que lo han hecho y que esperarán a lo que digan los revisores. ¿Habrá un nuevo análisis de los datos? ¿Cuáles serán sus conclusiones? Habrá que estar al tanto… hay que recordar que los primeros que observen evidencia fiable sobre las partículas de materia oscura recibirán un Premio Nobel de Física. Un premio muy suculento que bien merece una guerra de cifras…

Hay más información sobre el nuevo resultado de XENON100 en muchas fuentes, pero en español recomiendo la traducción de Kanijo, “Los primeros resultados de un detector de materia oscura arrojan dudas sobre anteriores afirmaciones,” Ciencia Kanija, 10 Mayo 2010, del artículo de John Matson, “Early Results from Large Dark Matter Detector Cast Doubt on Earlier Claims. The XENON100 detector in Italy should have been able to confirm previous dark matter signals,” Scientific American, May 5, 2010.

Más información sobre las nuevas dudas sobre la interpretación de los datos de XENON100 en Jon Cartwright, “Dark matter ‘no result’ comes under fire,” Physics World, May 6, 2010, en Chad Orzel, “Through a (Noble) Gas, Darkly,” Uncertain Principles, May 6, 2010, y como no en ”More dark entries,” Resoonances, 1 May 2010 (revisado el 4 y luego el 6 de mayo).

PS: La respuesta a la crítica de Collar y McKinsey por parte de los miembros de la Colaboración XENON100 no se ha hecho esperar mucho: The XENON100 Collaboration, “Reply to the Comments on the XENON100 First Dark Matter Results,” ArXiv, Submitted on 14 May 2010.

Los chimpancés imitan, los niños humanos sobreimitan, incluso en un entorno transcultural

Un adulto le muestra a un niño y a un chimpancé que para abrir una caja y coger el objeto de su interior primero hay que acariciar la caja con una pluma y luego levantar la tapa. El niño imita al adulto en su totalidad. El chimpancé va directo al grano y levanta la tapa, como si supiera que acariciar la caja con la pluma es una soberana tontería. La sobreimitación está en la base de la transmisión de la cultura humana. Los niños imitan hasta las acciones más absurdas. Mark Nielsen y Keyan Tomaselli han demostrado que la sobreimitación infantil es transcultural, es decir, un niño educado en cierta cultura sobreimita también a adultos de otra cultura. Han estudiado a 90 niños bosquimanos entre 2 y 13 años (ver tabla) a los que se les ha presentado una caja cerrada con un juguete en su interior junto a un protocolo “absurdo” para abrirla (que incluye movimientos “mágicos” que concluyen en mover el pestillo que abre la caja). Los niños nunca habían visto una caja como esa ni un mecanismo de apertura tan “exótico.” Todos los niños sobreimitaron la acción. A ninguno se le ocurrió que mover el pestillo permitía abrir directamente la caja. El artículo técnico es Mark Nielsen, Keyan Tomaselli, “Overimitation in Kalahari Bushman Children and the Origins of Human Cultural Cognition,” Psychological Science, Published online before print April 16, 2010. Visto en Gisela Telis, “Kids Overimitate Adults, Regardless of Culture,” Science NOW, May 7, 2010, que incluye un vídeo mostrando las acciones de unos de los niños.

Publicado en PNAS: Lo que le pasa a una píldora en nuestro estómago

Las píldoras que tomamos por vía oral tienen formas y pesos diferentes. Para mejorar su diseño es necesario saber lo que les pasa dentro de nuestro estómago. Bryan Laulicht et al. han utilizado una píldora magnética para estudiar desde el exterior su trayectoria (posición y orientación) dentro del estómago (tanto en perros como voluntarios humanos) y así reconstruir en tiempo real las fuerzas y momentos de fuerza gástricos responsables de sus movimientos antes de pasar al intestino. Cuando la píldora es administrada después de comer, la fuerzas gástricas sobre la píldora son similares en perros y en humanos. Sin embargo, en ayunas, en promedio las fuerzas gástricas en perros son hasta cinco veces mayores que en humanos. El análisis de los campos de fuerza observados permite cuantificar la retención gástrica y gastroenterológica que ayudará al diseño de píldoras gastroretentivas que permiten una liberación lenta y sostenida de fármacos. Además, el estudio es un primer paso hacia la diagnosis de enfermedades y desórdenes de movilidad gástrica. Un trabajo realmente curioso que se ha publicado en Bryan Laulicht et al., “Understanding gastric forces calculated from high-resolution pill tracking,” PNAS 107: 8201-8206, May 4, 2010.

Propuesta teórica para la simulación del multiverso utilizando metamateriales

La analogía física es clave para el avance de muchos campos de conocimiento. Explorar un agujero negro y verificar la existencia de la radiación de Hawking parece imposible. Sin embargo, se han fabricado análogos ópticos de un agujero negro en los que es posible que algún día observemos dicha radiación (hasta el momento no se ha logrado). Igor I. Smolyaninov, de la Universidad de Maryland, EE.UU., nos propone utilizar un metamaterial (un medio óptico ahora muy de moda) para simular el multiverso y estudiar su naturaleza cuántica. El multiverso se caracteriza por regiones (“universos”) en las que la dimensión efectiva y la topología cambian. En un metamaterial podemos configurar el espacio óptico para que simule regiones cuya geometría y topología corresponda a teorías de Kaluza-Klein efectivas (espaciotiempos con algunas dimensiones compactificadas). Estos metamateriales presentarían transiciones de fase en las que cambiarían sus propiedades topológicas que según Smolyaninov simularían transiciones entre estas teorías efectivas y con ellas el surgimiento de un universo dentro del multiverso. Su trabajo presenta modelos ópticos para espaciotiempos de tipo dS3×S1 (un espaciotiempo tipo de Sitter en 3 dimensiones con una dimensión compactificada en un círculo) y tipo dS2×S2 (un espaciotiempo tipo de Sitter en 2 dimensione con dos dimensiones compactificadas en una esfera). Afirma también, aunque no lo detalla en su artículo, que se pueden obtener análogos de dS4 (de Sitter en 4D) y AdS4 (anti-de Sitter en 4D). Forzando la aparición de transiciones ópticas no lineales entre estos estados en el metamaterial podría permitir estudiar las características cuánticas de las transiciones entre “universos” en un multiverso y la generación cuántica de “universos.” Parece fascinante, aunque por ahora es sólo una propuesta teórica y me temo que se necesitarán muchos años para ponerla en práctica. Para los interesados en más detalles, aunque este tema está todavía muy verde, el artículo técnico es I.I. Smolyaninov, “Metamaterial “Multiverse”,” ArXiv, 6 May 2010.

El tiempo cuántico según John Ashmead

No he tenido tiempo de leer en detalle la tesis de John Ashmead, ”Quantum Time,” ArXiv, 5 May 2010 (110 páginas). Sólo he leído un par de capítulos completos y ojeado el resto por encima. La naturaleza cuántica del tiempo es una de las cuestiones que más me interesan en física fundamental y el trabajo de Ashmead parece interesante. Presenta una ecuación de Schrödinger covariante en la que el tiempo y el espacio se tratan en pie de igualdad. Esta ecuación la estudia utilizando el formalismo de integrales de camino de Feynman. Por lo que he visto, la idea, que parte ideas previas de Feynman, se presenta con grandes palabras, pero no se lleva muy lejos. Aún así me ha parecido interesante y curiosa. Por cierto, John es el autor de un blog “Time and Quantum Mechanics. Exploring the intersection of time and quantum mechanics.” Os recomiendo su entrada “Why quantum time?” Habrá que seguir la trayectoria del “tiempo cuántico” de Ashmead.

Observadas ondas de choque en fibras de cristal fotónico no lineales inducidas por el efecto Raman

La observación de ondas de choque en medios ópticos es difícil porque el espectro de las ondas de choque es tan ancho que las propiedades ópticas del medio cambian mucho en una región tan amplia. Las fibras de cristal fotónico son fibras ópticas con agujeros a su largo de su sección transversal. En la propagación de ondas por reflexión total interna se requiere que el índice de refracción del núcleo sea mayor que el del recubrimiento. Gracias a los agujeros en las fibras de cristal fotónico se logra un cambio entre estos índices (apertura numérica) muy pequeña, lo que permite la propagación de señales en régimen monomodo a lo largo de un espectro muy ancho. Las fibras de cristal fotónico además tienen una gran ventaja en régimen no lineal, el control del perfil del índice de refracción gracias a la distribución de agujeros permite amplificar ciertos efectos no lineales y reducir otros, con lo que se pueden estudiar ciertos efectos no lineales específicos mucho mejor que en fibras ópticas convencionales. Para señales ópticas de gran potencia la combinación de efectos no lineales y propagación monomodo de amplio espectro ha permitido la observación de muchos tipos de ondas no lineales, como los solitones y los breathers (“suspiros”). Quiero hacerme eco de un nuevo trabajo que muestra la propagación de ondas de choque en fibras de cristal fotónico no lineales diseñadas para que los efectos dominantes sean el efecto de Kerr y el efecto Raman. Aunque no son ondas de choque tan claras como en el caso hidrodinámico, los investigadores han sido capaces de observar varias ondas de choque en interacción y verificar que se comportan como predice la teoría. Un gran trabajo entre cuyos autores se encuentra, como no, el genial Philip St.J. Russell. El artículo técnico, para los interesados en más detalles, es Claudio Conti, Sebastian Stark, Philip St.J. Russell, Fabio Biancalana, “Multiple hydrodynamical shocks induced by Raman effect in photonic crystal fibres,” ArXiv, 29 Apr 2010.

La teoría de Kurt Ammon sobre el cerebro humano como una máquina creativa

El cerebro humano parece capaz de realizar tareas que no puede realizar ningún ordenador. Un ordenador sólo puede realizar tareas calculables (o computables). Turing (1969) afirmó que la inteligencia se caracteriza por la creatividad o iniciativa para el procesamiento de conceptos informales. ¿Es el cerebro una máquina creativa? ¿Es calculable computacionalmente la creatividad? Kurt Ammon introduce en “Informal concepts in machines,” ArXiv, 4 May 2010, el concepto de máquina creativa como la que es capaz de evaluar funciones más allá de las posibilidades de una máquina de Turing o de un sistema formal. ¿Existen las máquinas creativas? Su definición se apoya en dos teoremas: el teorema 1 afirma que existe un procedimiento efectivo para generar una función calculable que no está contenida en ninguna enumeración efectiva de funciones calculables, que demuestra utilizando un argumento de diagonalización; y el teorema 2 afirma que existe un procedimiento efectivo para generar una función calculable que no está contenida en ningún sistema formal que incluya predicados sobre dichas funciones, que demuestra usando el teorema 1. ¿Qué significan estos teoremas?

Una función calculable de los números naturales es parcial si no es capaz de dar un valor resultado para todos los números naturales (su dominio es un subconjunto de los naturales). Una función calculable es total en el caso contrario, cuando su dominio son todos los naturales. Obviamente, el problema de la parada implica que no existe ningún algoritmo (máquina de Turing) que pueda decidir si una función calculable parcial es total. Para Ammon, una máquina creativa es la que es capaz de transformar en función total toda función (sea parcial o total) que reciba como entrada. En este sentido un sistema creativo es capaz de calcular valores de funciones no calculables más allá de los límites de cualquier máquina de Turing o sistema formal. Según Ammon, sus teoremas afirman que los procedimientos (máquinas) creativos existen, pero como no pueden ser máquinas de Turing, no podemos describirlos en un sistema formal. Para él, una máquina “inteligente” es una máquina creativa, capaz de calcular más allá de la capacidad de procesamiento de una máquina de Turing.

Si Ammon tiene razón, nunca la inteligencia artificial será capaz de construir un algoritmo (máquina de Turing) inteligente, aunque las máquinas “inteligentes” existen. A los matemáticos les encanta demostrar la existencia de objetos que no se pueden construir (algorítmicamente) o describir (formalmente). Para la mayoría de nosotros es obvio que las máquinas inteligentes existen, nosotros somos una máquina inteligente.

Estado actual del LHC del CERN y las previsiones para su futuro según el LHCC Meeting

El miércoles y el jueves no pude ver en directo el webcast del “101st LHCC Meeting Agenda.” Las transparencias de las charlas se encuentran colgadas en la web, lo que nos permite tener una idea de lo que se ha contado en las diferentes charlas. Como resumen general hay que decir que todas afirman que el LHC está funcionando mejor de lo esperado y que nadie duda de que el objetivo de obtener un inverso de femtobarn (1/fb) de colisiones a 7 TeV en el centro de masas para finales de 2011 se logrará. Pero hemos de ser pacientes. En el primer mes de colisiones a 7 TeV (abril de 2010) la luminosidad ha sido muy baja y sólo se ha obtenido un inverso de nanobarn (1/nb) de colisiones. En el segundo mes se espera alcanzar los diez inversos de nanobarn (10/nb). Hay que recordar que un inverso de nanobarn es un millón de veces menos colisiones que un inverso de femtobarn (1/fb = 1000000/nb), el objetivo para finales de 2011. Casi todas estas colisiones se obtendrán durante el año 2011, así que este año se dedicará a ir ajustando poco a poco la máquina con el objeto de garantizar que dicho objetivo se pueda cumplir. Y en opinión de todos, se logrará sin problemas.  

Experimento ALICE del LHC: primer evento a 0'9 TeV (izq.) y a 7 TeV (der.). (C) CERN

Todos los detectores están funcionando bien, aunque no con el 100% de eficiencia, la mayoría ya supera el 96%. Todavía hay que entender muchos detalles de cómo se comportan y ajustar los parámetros de los algoritmos de Montecarlo necesarios para interpretar las colisiones candidatas a física interesante. Permitidme unos números anecdóticos para hacernos una idea de lo que se ha obtenido en el primer mes de colisiones. En el detector CMS se han observado 6 candidatos a bosón W y 1 candidato a bosón Z, números que se ajustan muy bien a la predicción estadística del modelo estándar para 1/nb, observar 8 bosones W y 0’8 bosones Z. En el detector ATLAS se han observado 12 bosones W (las transparencias muestran la “foto” de los 4 primeros para los interesados). Sobre LHCb, ALICE, LHCf, y TOTEM poco hay que contar, salvo recordar que LHCb es el único experimento capaz de desplegar todo su potencial y lograr casi la totalidad de sus objetivos físicos de aquí hasta finales de 2011. En la figura de arriba os he mostrado los dos primeros eventos observados en ALICE con colisiones a 0’9 TeV y a 7 TeV, que ilustran muy bien como a más energía, más complicado es el análisis de las colisiones.  

Las cifras obtenidas en las primeras colisiones no son espectaculares pero corresponden a lo que prevee el modelo estándar para más o menos 1/nb de colisiones. ¿Con qué compararlas? Para finales de 2011, el LHC habrá obtenido 1/fb de colisiones, ¿cuántos W y Z habrá observado entonces? Aproximadamente unos 250 000 bosones Z y unos 2 500 000 bosones W. Estos números los podemos a su vez comparar con los del Tevatrón del Fermilab, por ejemplo, DZero ha observado en toda su historia unos 500 000 W. Por ello la estimación de la masa del bosón W que obtendrá el LHC a finales de 2011 se espera que sea mejor que la obtenida por el Tevatrón, máxime cuando a 7 TeV las correcciones cromodinámicas (QCD) de alto orden son más pequeñas que a 14 TeV y dicho valor será más fácil de estimar. 

No hay que olvidar que para lograr que a finales de 2011 se haya recopilado 1/fb de colisiones es necesario que a principios de 2011 el LHC pueda funcionar de forma estable y sostenida con una luminosidad instantánea entre 1-2 × 10³² cm^-2 s^-1, lo que significa unos 700 paquetes (bunches) de protones, cada uno con unos 8 × 10¹⁰ protones. Por ahora, alcanzar este objetivo parece bastante realista. Son buenas noticias, pero todavía queda muchísimo trabajo por hacer este año. 

¿Cuándo observará el LHC el primer evento candidato a un quark top (el primero observado en Europa)? Se espera que cuando haya acumulado un inverso de picobarn (1/pb = 1000/nb) de colisiones, es decir, como muy tarde antes de la parada del verano. ¿Cuándo podremos afirmar que se ha “redescubierto” el quark top en Europa? Se estima que cuando se hayan acumulado unos 20 picobarn y entre todos los experimentos se acumulen unos 120 candidatos a quark top. 

  

¿Nueva física más allá del modelo estándar? Todavía es pronto, pero el LHC a 7 TeV es mucho más luminoso que el Tevatrón a 2 TeV. Por ejemplo, unas 15 veces más luminoso para la observación de la desintegración de un bosón de Higgs en un par de bosones vectoriales (WW o ZZ), unas 20 veces más luminoso para la observación del quark top, entre 150 y 200 veces más luminoso para la observación de quarks de cuarta generación (top prima, quark de tipo top de unos 350 GeV), y entre 50 y 100 veces más luminoso para la observación de nuevos bosones vectoriales (un bosón Z prima de 1 TeV). A finales de 2011, sólo el experimento CMS del LHC excluirá un bosón de Higgs con una masa entre 145 y 190 GeV, como muestra la figura de arriba. El descubrimiento más rápido del bosón de Higgs se obtendría si éste tuviera una masa de 160 GeV, que permitiría alcanzar una evidencia de su existencia rayando el descubrimiento (entre 3 y 5 sigma). Combinando los datos de CMS y ATLAS se ampliarán ligeramente estos valores (intervalo de exclusión entre 140 y 200 GeV, y rango para posible descubrimiento entre 160 y 170 GeV). El LHC superará con creces las expectativas del Tevatrón para encontrar un bosón de Higgs con masa mayor de 140 GeV. Sin embargo, por debajo de 140 GeV si no lo encuentra el Tevatrón, tendremos que esperar unos cuantos años para tener noticias del Higgs en el LHC. 

 

Las partículas predichas por la  supersimetría son en su mayoría más pesadas de lo que puede alcanzar el Tevatrón, por lo que el LHC tiene muchas posibilidades de observar señales de su existencia a finales de 2011 (en la figura de arriba hay que comparar la región celeste con la región de otros colores). Para superar todas las búsquedas hasta hoy en el Tevatrón, al LHC le bastan con 50/pb de colisiones (lo habrá logrado a finales de 2010). Si la materia oscura está formada por partículas LSP es muy probable que haya sido descubierta en el LHC a finales de 2011 (según las estimaciones teóricas combinadas con datos astrofísicos y cosmológicos). Según Oliver Buchmüller, con 100/pb el LHC habrá entrado en un nuevo territorio inexplorado de la física y podrá empezar a observar/descartar física exótica como el tecnicolor, nuevos bosones vectoriales, agujeros negros, dimensiones superiores, y otros “esoterismos teóricos.”

Ya para acabar, el LHCC también ha servido para que nos enteremos del anuncio de varios eventos que se organizarán en el LHC, como los mini-workshops de 1 solo día que se organizarán el primer viernes de cada mes. El 7 de mayo ha sido sobre difracción, el 4 junio será sobre nueva física, el 2 julio sobre QCD, etc.

Quién tiene mejor olfato, las mujeres o los hombres

La verdad es que yo nunca me había planteado esta pregunta, pero ahora leo en Science que todo el mundo sabe que las mujeres tienen mejor olfato que los hombres. Curioso, pero más curioso aún es que se ha descubierto un olor, el único olor conocido hasta el momento con dicha propiedad, para el que los hombres son más sensibles que las mujeres. Se trata de un ácido aldehido llamado bourgeonal, extraído de ciertas flores y muy utilizado en perfumería, como no. Lo han descubierto los biólogos Peter Olsson y Matthias Laska de la Universidad de Linköping en Suecia. Han reclutado a 250 hombres y otras tantas mujeres y les han hecho oler soluciones de concentración creciente de bourgeonal y otros dos olores de control. Los hombres son capaces de notar la presencia del bourgeonal en dosis de sólo 13 partes cada mil millones, cuando las mujeres requieren el doble de esta concentración. El artículo técnico es Peter Olsson, Matthias Laska, “Human Male Superiority in Olfactory Sensitivity to the Sperm Attractant Odorant Bourgeonal,” Chemical Senses, Advance Access, published on April 8, 2010. Visto en “Nasal Attraction,” Random Samples, Science 328, 07 May 2010. Como afirma Laska “bourgeonal is the first odorant ever for which human males are more sensitive than females.”

¿Os suena el bourgenol? A los aficionados a la divulgación científica les sonará sin lugar a dudas. En el año 2003 se descubrió que los espermatozoides también son capaces de “oler” el bourgonal en experimentos de laboratorio (no se sabe si la substancia que guía a los espermatozoides hasta el óvulo está relacionada química con el bourgonal).  Se publicó en Marc Spehr et al., “Identification of a Testicular Odorant Receptor Mediating Human Sperm Chemotaxis,” Science 299: 2054-2058, 28 March 2003 (ver también Donner F. Babcock, “Development: Smelling the Roses?,” Perspectives, Science 299: 1993, 28 March 2003).

Los receptores olfativos de las células de esperma también se encuentran en la nariz del hombre (y en la de la mujer). Aunque nadie sabe todavía por qué los hombres los tienen más desarrollados y huelen mejor el bourgeonal que las mujeres, ya que lo que hagan los espermatozoides no parece que deba tener ninguna influencia en lo que haga nuestra nariz. ¿O no?

Publicado en Science: Un informe del gobierno afirma que EE.UU. ya no es la meca de la enseñanza universitaria de postgrado

EE.UU. es la meca de la enseñanza universitaria de postgrado (máster y doctorado). Sin embargo, un informe del gobierno ha mostrado que EE.UU. era la meca, pero ya no lo es. El estudio recomienda al gobierno que invierta muchos millones de dólares en la educación de postgrado si quiere que el país vuelva a ser lo que era. El nuevo informe además recomienda muchos cambios en la situación actual del postgrado: el tiempo necesario para obtener el título debe reducirse, las tasas de deserción (fracaso) deben reducirse, hay que tratar de contratar y retener a los estudiantes hispanos y afroamericanos, y hay que proporcionar una mejor orientación profesional. Martha Kanter, subsecretaria del Ministerio de Educación que supervisa la Educación Superior afirma que ”hay mucho interés en este tema dentro de la Administración de Obama. Pero el presupuesto para el ejercicio de 2011 será congelado, con lo que hay que decidir qué se puede hacer y qué no.” Nos lo cuenta Jeffrey Mervis, “U.S. Graduate Education: Report Seeks Expansion in a Time of Belt-Tightening,” News of the Week, Science 328: 678, 7 May 2010. El informe, para los interesados en los detalles de primera mano, es Cathy Wendler et al., “The Path Forward: The Future of Graduate Education in the United States,” Princeton, NJ: Educational Testing Service, April 2010. En relación a estos temas, os recomiendo también el artículo de Greg Miller, “Hearing Highlights Impasse Between Postdoc Union and UC,” Science Insider, May 3, 2010 (donde UC es la Universidad de California).

Obesidad: predisposición genética, influencia ambiental, o ambas cosas

La esperanza genética en la medicina está en boca de muchos, pero la conexión entre un gen y una enfermedad es ficticia, salvo casos excepcionales, y la conexión entre una compleja red de genes y una enfermedad, también. El ambiente, el entorno, influye y mucho, pero siempre en combinación con los genes. Lo afirman la mayoría de los estudios más recientes. ¿El gen de la obesidad? ¿Los genes de la obesidad? Las predisposiciones genéticas detrás de los caracteres complejos son muy difíciles de estudiar, sobre todo porque la respuesta genética varía en función de los cambios ambientales. Un estudio sobre los efectos genéticos y del medio ambiente en la obesidad ha considerado el efecto de distintas dietas en múltiples líneas genéticas de moscas Drosophila. Reed et al. han estudiado el peso corporal como fenotipo en respuesta dietas ricas en grasas, bajas en calorías y con alto contenido de azúcar. Varios rasgos relacionados con el metabolismo, tales como el azúcar en la sangre y los niveles de lípidos almacenados, dependen de las interacciones entre la genética de una línea concreta y la dieta a la que ha estado sometida. Las diferencias genéticas y las diferentes dietas, por sí solas, son incapaces de explicar estadísticamente el peso corporal. Los autores creen que, al menos en las moscas, hay gran número de interacciones entre genes y dieta, que influyen de diversas formas sobre el fenotipo resultante. Nos lo cuenta Laura M. Zahn, “Genetics: Do These Genes Make Me Look Fat?,” Science 328: 670, 07 May 2010, haciéndose eco del artículo técnico de Laura K. Reed et al., “Genotype-by-Diet Interactions Drive Metabolic Phenotype Variation in Drosophila melanogaster,” Genetics, Published Ahead of Print: April 12, 2010.