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Hallan cómo se transmiten las imágenes de la retina al cerebro para ver en 3D

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La capacidad de cerebro para ver en tres dimensiones (3D) y para responder a los estímulos externos depende en gran medida de los circuitos neuronales bilaterales que conectan ambos hemisferios y son esenciales para muchas de las tareas que realizamos normalmente. Desde hoy, gracias a un equipo de investigadores españoles ya sabemos cómo tiene lugar ese proceso.

En un estudio con ratones, el grupo de investigación liderado por la doctora Eloísa Herrera, del Instituto de Neurociencias UMH-CSIC, en Alicante, ha descubierto un programa genético esencial para la formación de los circuitos bilaterales.

El hallazgo, publicado hoy en Science Advances, no solo explica cómo se transmiten las imágenes desde la retina al cerebro para ver en 3D, sino que también y ayudará a entender cómo se establece la lateralidad en otros circuitos neuronales, como el que permite la coordinación de los movimientos en los dos lados del cuerpo.

Además, el trabajo describe el importante papel de la proteína Zic2 en la regulación de una vía de señalización denominada Wnt.

Esta vía de señalización es fundamental para el correcto desarrollo del embrión y está muy conservada entre especies -desde moscas de la fruta hasta humanos o ratones como los del estudio- y que suele estar alterada en patologías como la espina bífida u otros trastornos asociados a un cierre incompleto del tubo neural, además de en varios tipos de cáncer.

Los hallazgos de este estudio sobre la regulación de esta vía a través de Zic2 ayudarán a comprender el origen de este tipo de patologías para tratar de prevenir su aparición.

“En este trabajo hemos identificado el programa genético que determina que las proyecciones de las neuronas que perciben la información visual y la llevan desde la retina al cerebro cruzan al hemisferio contrario a la altura de una estructura que conocemos como quiasma óptico”, explica Herrera.

Dentro del quiasma, “aproximadamente la mitad de las proyecciones que vienen de cada retina, cruzan la línea media para conectar al lado opuesto del cerebro mientras que la otra mitad evita la línea media para proyectar en el mismo hemisferio”, prosigue la investigadora.

“Esta organización de las fibras visuales en el quiasma óptico es esencial para que la imagen que recibe cada ojo sea transportada a ambos hemisferios y para que el cerebro pueda fusionarlas permitiendo que veamos el mundo en tres dimensiones”, aclara.

Además, existen evidencias de que este módulo o programa genético que determina las proyecciones visuales es utilizado por otras neuronas de circuitos “en los que también es importante que fluya la información sensorial de un lado al otro, como en el aparato motor, por ejemplo, donde es esencial que exista coordinación entre ambos lados”, apunta Herrera.

Todos estos resultados no solo ayudan a entender cómo se establece la lateralidad en el sistema nervioso durante el desarrollo embrionario sino que además revelan nuevos detalles de esta importante vía de señalización que suele estar alterada o mutada en patologías del neurodesarrollo e incluso en algunos tipos de cáncer, concluye la investigadora.

EFE

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Descubren el fósil casi intacto de un cetáceo de 3.000 años cerca de Bangkok

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Paleontólogos tailandeses trabajan en determinar la edad de un fosil casi intacto de rorcual de Bryde, que podría tener entre 3.000 y 5.000 años, hallado cerca de Bangkok y a unos 12 kilómetros de la actual línea de costa.

El ministro tailandés de Medioambienbe y Recursos Naturales, Varawut Silpa-archa, indicó tras visitar la excavación que espera conocer en diciembre los resultados de las pruebas de carbono para precisar de cuando data el ejemplar.

Aunque los expertos ya apuntaron a medios locales que conforme a análisis previos de conchas encontradas podría rondar entre 3.000 y 5.000 años de antigüedad.

El esqueleto del fósil, de unos doce metros de longitud, conserva en perfectas condiciones la calavera, 19 vértebras, 5 costillas y la aleta izquierda, entre otros huesos.

Los arqueólogos aún trabajan para desenterrar parte del cetáceo encontrado el 6 de noviembre en la provincia de Samut Sakhon, al suroeste de Bangkok, una zona que hace miles de años estuvo cubierta por el agua del mar.

Según el ministro, este descubrimiento ayudará en las investigaciones sobre la evolución del rorcual de Bryde, del cual unos 50 ejemplares del actual mamífero marino habitan a día de hoy las aguas del Golfo de Tailandia.

EFE

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Logran la primera prueba experimental de cómo brillan las estrellas masivas

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Las estrellas, en su núcleo, realizan las reacciones que transforman hidrógeno en helio, liberando así la energía que hace que brillen

Las estrellas, en su núcleo, realizan las reacciones que transforman hidrógeno en helio, liberando así la energía que hace que brillen y que, en el caso del Sol, posibilita la vida en la Tierra. Ahora, un equipo de científicos ha logrado la primera prueba experimental de cómo brillan las estrellas masivas.

El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el Universo y tanto el Sol como el resto de estrellas nacen cuando comienzan a fusionar hidrógeno para producir helio, que se va concentrando en el centro de las estrellas. Este proceso, que el Sol lleva haciendo 4.500 millones de años, se repite durante buena parte de sus vidas.

Para llevarlo a cabo, en las estrellas se dan dos reacciones nucleares de fusión distintas, una llamada la cadena de protón-protón (pp), que transforma directamente isótopos de hidrógeno en otros de helio, y otra denominada el ciclo CNO, en el que la fusión se cataliza por el carbono, el nitrógeno y el oxígeno.

La primera domina la producción de energía en estrellas de tamaño similar al Sol, produciendo alrededor del 99 %, y ha sido estudiada extensamente. La segunda, el ciclo CNO (carbono, nitrógeno y oxígeno), se cree que tiene un mayor peso en la producción de energía en las estrellas más masivas, a partir de 1.3 veces la masa del Sol.

Sin embargo, el estudio del ciclo CNO ha sido un desafío para la Física, debido a que los neutrinos generados en abundancia en este proceso de fusión son muy difíciles de detectar. Y es que estas partículas solares solo pueden observarse con detectores de alta sensibilidad, que pueden excluir la mayoría del ruido de fondo.

En este trabajo se presenta la primera detección de neutrinos producidos en el Sol por el ciclo CNO o lo que es lo mismo, la primera evidencia experimental directa conocida de este mecanismo.

Los responsables de este descubrimiento son un grupo de investigadores, entre ellos el español David Bravo, reunidos en el proyecto Borexino, un experimento de los Laboratorios Nacionales Gran Sasso del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia (INFN).

Los resultados fueron presentados en junio en el Congreso Neutrino 2020 de Chicago y este miércoles se publican en Nature.

Según sus responsables, de trata de “un hallazgo experimental de valor histórico”, que completa un capítulo de la Física que comenzó en la década de 1930, cuando Hans Bethe y Carl Friedrich von Weizsacker propusieron de forma independiente que la fusión de hidrógeno en las estrellas también podría ser catalizada por los núcleos pesados de CNO.

Sus implicaciones para la comprensión de los mecanismos estelares “son enormes”, aseguran sus responsables en una nota del INFN: dado que el ciclo CNO es predominante en las estrellas más masivas que el Sol, con esta observación Borexino ha alcanzado la evidencia experimental de lo que es de hecho el canal dominante en el Universo para la fusión de hidrógeno.

Borexino ya había estudiado en detalle el principal mecanismo de producción de energía del Sol, la cadena protón-protón, a través de la detección de los flujos de neutrinos principales provenientes de esta cadena de reacciones. Con la medición de estas partículas en el ciclo CNO, se proporciona la primera evidencia experimental de la existencia de este mecanismo adicional de generación de energía en el Universo.

“Ahora tenemos finalmente la primera confirmación innovadora y experimental de cómo brillan las estrellas más masivas que el Sol”, resume Gianpaolo Bellini, del INFN y de la Universidad de Milán.

Se trata, agrega el científico, de la culminación de un esfuerzo de 30 años y de más de 10 años de descubrimientos de Borexino en la física del Sol, los neutrinos y finalmente las estrellas”.

“Borexino ha conseguido ver todos los mecanismos principales a través de las cuales se teorizó que el Sol fusiona dos protones para dar lugar a helio y, por tanto, a energía”, resume a Efe por su parte David Bravo, quien recuerda que gracias al estudio del Sol podemos saber lo que pasa en otras estrellas, pero no solo, también sobre la formación de planetas o sobre los elementos que dan lugar a la vida (oxígeno, carbono).

Además, agrega, una de las grandes preguntas que aún queda en suspenso, pero cuya respuesta se acerca gracias a resultados como estos, es la metalicidad del Sol, es decir, qué elementos más pesados que el helio, como el carbono, nitrógeno y oxígeno, contiene.

“Más o menos este dato se conoce a través de observaciones diferentes, pero no con precisión, lo que tendría implicaciones muy amplias sobre cómo entendemos muchos mecanismos estelares. Los neutrinos son los únicos que pueden dirimir esta cuestión y por eso esta detección es un penúltimo paso crucial”, concluye Bravo.

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La herramienta de big data en biología que ayudará a colonizar el espacio

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Hacía décadas que no se veía tanta actividad en la exploración espacial como ahora, con empresas que llevan astronautas a la Estación Espacial Internacional, y misiones a Marte de la NASA y la ESA, pero también de China y Emiratos Árabes, un resurgir que obliga a desarrollar cada vez más experimentos que ayuden a la colonización del espacio.

Con ese objetivo, nació GeneLab, una herramienta interactiva de acceso abierto de la NASA que permite a los científicos de todo el mundo descargar, compartir, buscar y almacenar datos e información sobre las misiones espaciales y los experimentos que se llevan a cabo en el espacio y compararlos con los que se hacen en tierra.

Básicamente, esta ingente base de datos (big data) reúne información sobre investigación biológica y genómica, esenciales para garantizar el éxito de la exploración espacial del futuro: los viajes de larga distancia que obligarán a los astronautas a pasar años en el espacio.

Y es que, la falta de gravedad tendrá efectos sobre el sistema inmunitario y la función de las mitocondrias, además de provocar la pérdida de tejido muscular y óseo, trastornos cardiovasculares, declive cognitivo y el desarrollo de tumores, entre otros problemas.

En estos años, el trabajo internacional con GeneLab liderado por Estados Unidos ha generado un paquete de estudios científicos sobre biología y genómica en el espacio que se publican hoy en varias revistas del grupo Cell, mientras que la contribución europea se detalla, también hoy, en la revista Cell Systems.

Uno de los grupos de trabajo europeos, financiados por la Agencia Espacial Europea (ESA), ha sido coordinado por el español Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y dirigido por el investigador del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC), Raúl Herranz.

“Una necesidad fundamental para futuras misiones y la posible colonización del espacio es encontrar la clave del efecto común que producen los entornos con más radiación y gravedad reducida en los organismos” a nivel mitoconcrial, advierte Herranz.

Pero muchos de estos experimentos de biología molecular se refieren al genoma completo de un ser vivo y a aspectos relacionados como la genómica, proteómica, epigenómica o la transcriptómica de las muestras de experimentos espaciales.

Todo ello, genera un big data biológico que resulta clave tanto para utilizarlo en el espacio y prevenir problemas de salud en los astronautas, como para usarlo en la Tierra en la investigación médica y biológica de patologías especialmente las relacionadas con el envejecimiento y para comparar los experimentos de biología espacial de las últimas dos décadas.

EFE

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