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¿Placer o deber? Descubren cómo lo deciden las neuronas

¿Por qué sucumbimos a la tentación de tomarnos un dulce por qué la resistimos? La respuesta a esta pregunta estaba escondida en la corteza prefrontal, un fino revestimiento de neuronas que rodea la parte delantera del cerebro. Se sabía que esta zona del cerebro, la más evolucionada, tiene gran control sobre el comportamiento, en especial en nuestra especie. Tiene o debería tenerlo, porque las instrucciones para regular nuestras acciones literalmente se van escribiendo a lo largo de nuestra historia personal, y especialmente en la infancia, con la educación que recibimos. Desde hace tiempo, se sabe que las lesiones en esta parte del cerebro pueden convertir a una persona respetuosa y responsable en soez y con poca voluntad. Lo demostró el grave accidente sufrido por Phineas Gage, un joven capataz de 25 años que trabajaba en el trazado del ferrocarril de Nueva Inglaterra, al que una barra de hierro le atravesó la parte frontal del cerebro, en 1848. Asombrosamente sobrevivió, pero pagó un alto precio: se convirtió en una persona irreverente y caprichosa. Su respeto anterior por las convenciones sociales había desaparecido. Sus abundantes palabras soeces ofendían a quienes le rodeaban. El sentido de la responsabilidad que le caracterizaba desapareció también después del accidente laboral. No se podía confiar en él. Sus jefes, que le habían considerado “el más eficiente y capaz” en su empleo, tuvieron que despedirle por su mala conducta. En palabras de sus amigos y conocidos, “Gage ya no era Gage". Las normas grabadas en su cerebro se habían borrado. Pero los detalles de cómo el cerebro ejerce este control no estaban claros hasta ahora. Y en la Universidad de Carolina del Norte (UCN) han ayudado a poner algo de orden en esta interesante cuestión. Un trabajo publicado en la revista "Nature" ha descubierto alguno de esos detalles, utilizando sofisticadas técnicas para el registro y control de la actividad de las neuronas en ratones vivos. Dirigidos por Garret Stuber, del departamento de psiquiatría de la Universidad de Carolina del Norte, examinaron dos poblaciones distintas de neuronas de la corteza prefrontal de los roedores, cada una de las cuales se conecta con una región diferente, localizada en el interior del cerebro, fuera de la corteza. Pavlov modernizado Utilizaron un experimento similar al que hacía salivar al famoso perro de Pavlov, cuando veía la comida. En este caso, asociaron un sonido particular con una bebida azucarada apetecible para los roedores. Pero los avances en neurociencia han permitido que este remake del famoso experimento de Pavlov pueda verse con mucho más detalle. Literalmente, mirando que ocurre en las neuronas. Y como si se tratara de esa alegoría sobre el ángel y demonio que todos llevamos dentro, un conjunto de neuronas prefrontales se vuelve más activas ante el sonido que anunciaba una deliciosa (aunque poco saludable) bebida azucarada. Esta frenética actividad neuronal promueve lo que los investigadores llaman comportamiento de búsqueda de recompensas, que es también una señal de que la motivación (léase atracción) por algo aumenta. Pero había otras neuronas, también localizadas en la "mandona" corteza prefrontal, que se mantenían silentes en respuesta al tono que anunciaba la bebida azucarada. Esas neuronas actúan como un freno en la búsqueda de recompensas. "Sabíamos que hay muchas diferencias en cómo las neuronas prefrontales responden a los estímulos, pero nadie ha sido realmente capaz de cartografiar estas diferencias en el cableado intrínseco del cerebro", explica Stuber, autor principal del estudio, del Centro de Neurociencias de la UCN. Y es precisamente lo que han hecho, seguir las proyecciones de esas dos poblaciones de neuronas hasta estructuras situadas más profundas en el cerebro. El cerebro en vivo Lo han logrado utilizando tres sofisticadas y relativamente nuevas técnicas. Por un lado, con microscopía de dos fotones de cerebro profundo, por otro usando optogenética y además técnicas genéticas para etiquetar las neuronas en función de los lugares donde mandan sus axones. El éxito ha sido tal, que esta combinación de herramientas en neurociencia augura su uso frecuente en el futuro para definir "caminos" y funciones de muchas otras redes cerebrales para ayudar a descubrir las raíces del comportamiento normal y anómalo. El estudio se centró en una zona concreta de la corteza prefrontal, la región dorsomedial, "crítica para el procesamiento de recompensas, la toma de decisiones y la flexibilidad cognitiva entre otras funciones", para averiguar algo que aún no estaba claro: la forma en que distintas poblaciones de neuronas orquestan tales fenómenos. Enseñaron a los ratones a asociar un tono auditivo con un irresistible líquido azucarado. Como averiguó Pavlov, después de repetir esa asociación varias veces, el sonido por si mismo es suficiente para que los animales empiecen a lamerse en anticipación a la bebida. "Este sencillo experimento modela un fenómeno de aprendizaje que ocurre en muchas regiones del cerebro", aclara Stuber. Un modelo que aprendizaje que también gobierna algunos de nuestros comportamientos. Y "es fundamental para la motivación y la toma de decisiones. El mismo que está funcionando mal en las adicciones a drogas y probablemente en desordenes alimentarios, depresión u otros trastornos neuropsiquiátricos", añade. Cuando los ratones del experimento aprendieron a asociar el tono con la bebida dulce, los investigadores encontraron que un subconjunto de las neuronas de la corteza prefrontal dorso medial (CPFdm) cada vez se activaban más cuando sonaba el tono, mientras que otro subconjunto cada vez estaba más inactivo. Los investigadores fueron capaces de observar este fenómeno mediante una técnica en la que un microscopio de dos fotones permite visualizar cientos de células cerebrales simultáneamente en ratones que están despiertos y pueden llevar a cabo comportamientos habituales. Ángel y demonio La CPFdm conecta y manda señales químicas a otras dos regiones cerebrales, el núcleo accumbens (NAc) y el núcleo paraventricular del tálamo (PVT), ambos considerados importantes para los comportamiento gobernados por recompensas. El equipo de Stuber encontró que las neuronas que proyectaban NAc desde la CPFdm eran las que se excitaban cada vez más cuando oían tono. Por el contrario, las neuronas que proyectan al tálamo eran las que se inhibían cada vez más. Además descubrieron que estos dos conjuntos de neuronas con acciones opuestas estaban físicamente separados sólo por unos pocos cientos de micrómetros en la corteza prefrontal. Los investigadores utilizaron a continuación técnicas optogenéticas para activar artificialmente a estas poblaciones de neuronas utilizando haces de luz láser. Cuando activaban las neuronas mandaban sus proyecciones al núcleo accumbens (NAc) los ratones anticiparan su dulce recompensa más intensamente , y se relamían mucho más en preparación después de escuchar el sonido que la anunciaba. Y al activar las otras neuronas que proyectaban al tálamo se suprimía ese comportamiento anticipatorio, que mueve a la búsqueda activa de recompensas. Este descubrimiento es una demostración básica de cómo la corteza prefrontal dorsomedial ha desarrollado poblaciones neuronales anatómicamente diferentes que tienen un control funcionalmente distinto sobre el comportamiento, explica Stuber. Y el descubrimiento apunta a la existencia de combinaciones similares de estos mecanismos de control en otras partes del cerebro.

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Descubren un Sistema Solar con seis «Tierras» que podrían albergar agua líquida

A medida que avanza la exploración del espacio resulta más evidente que la Vía Láctea está totalmente repleta de lugares que podrían albergar vida. Desde este miércoles, sin embargo, estamos más cerca de poder decir que las cifras de posibles planetas similares a la Tierra es literalmente pasmosa. Un equipo internacional de astrónomos ha anunciado el descubrimiento de un sistema solar con siete planetas, entre los cuales seis son de tamaño y composición similares a la Tierra. Y no solo eso. Todos ellos podrían tener agua líquida en su superficie, al menos en teoría. Michael Gillon, un astrónomo de la Universidad de Lieja (Bélgica), y primer autor del estudio que se ha publicado este miércoles en Nature, se mostró ilusionado: «¡Es un sistema planetario impresionante! Y no solo porque hayamos encontrado tantos planetas, sino porque tienen un tamaño sorprendentemente parecido al de la Tierra». Estos siete planetas se encuentran en la órbita de TRAPPIST-1, una estrella diez veces más pequeña que el Sol (solo un poco mayor que Júpiter) y de color asalmonado que se encuentra a 40 años luz de distancia en la Constelación de Acuario. Es una enana roja, de tipo m, una categoría que se caracteriza por su pequeño tamaño, por su brillo tenue y por su vida extremadamente larga. Sobrevivirá miles de millones de años a la muerte del Sol. El sistema solar de TRAPPITS-1- NASA/JPL-Caltech En honor a ella, los planetas se han nombrado como TRAPPIST-1b, c, d, f, y g, de más cerca a más lejos de la estrella. Según los investigadores, todos estos planetas tienen un tamaño parecido al de la Tierra y Venus, o ligeramente un poco menor. Gracias al cálculo de sus órbitas, han podido también estimar su densidad, y por ello su composición. Al parecer, al menos los seis primeros planetas son probablemente rocosos, como nuestro planeta. Además, y según los cálculos que han realizado, parece que los planetas c, d y f reciben una cantidad de calor de su estrella comparable a la que reciben Venus, Tierra y Marte, respectivamente. Todos los siete planetas podrían tener agua en superficie, si tuvieran una atmósfera adecuada, pero algunos son mejores candidatos que otros a cumplir esta condición. Los más interiores, b, c y d, son probablemente demasiado calientes y el último de ellos, h, parece estar demasiado lejos como para que el agua no esté congelada, salvo que tenga fuentes alternativas de calor, como la actividad geológica. Los más prometedores son e, f y g, que están en la zona de habitabilidad de la estrella, allí donde es más probable que se den las condiciones adecuadas para la presencia de agua líquida en superficie. Otro de los detalles que ha sorprendido a los científicos es que estos siete planetas están muy apiñados entre sí y además muy cerca de su estrella. De hecho, si moviéramos el sistema solar de TRAPPIST-1 hasta la posición del Sol, veríamos que sus planetas quedan muy dentro del anillo de la órbita de Mercurio. Están tan cerca, que el más interior apenas tarda un día en completar una vuelta completa en torno a su estrella: por eso su año dura un día. El hecho de que estén tan cerca hace muy probable que el tirón gravitacional de los planetas genere fuerzas de marea capaces de generar actividad volcánica en algunos de ellos, según los investigadores. ¿Millones de Tierras? Tal como ha explicado a ABC Enric Palle, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), una de las cosas más interesantes de este hallazgo es que confirma que las pequeñas estrellas tipo m pueden tener varios planetas en su órbita, lo que las hace blancos muy interesantes para la búsqueda de vida extraterrestre. Además, encontrar tantos planetas en esta estrella podría significar que la Vía Láctea y el Universo están repletos de planetas de tamaño similar a la Tierra. «Las estrellas tipo m, como esta, son las más abudantes del Universo. Forman el 75 por ciento de la Vía Láctea», ha explicado Palle. Aunque es difícil observarlas, porque brillan poco, estudiarlas y buscar exoplanetas en su órbita es muy importante a causa de su abundancia. Tal como ha sugerido este estudio y otros, si realmente no es extraño que estas estrelas acumulen varios planetas en órbita, el número de planetas de tamaño similar a la Tierra podría ser meteórico. Con que solo una parte del 75 por ciento de las 100.000 millones estrellas de la Vía Láctea tuviera uno o varios planetas, la cifra de candidatos a Tierras ya sería de decenas de miles de millones. Si eso se multiplica por los 100.000 millones de galaxias del Universo, la cifra de planetas hace extremadamente probable que haya vida en algún lugar, sino en miles o millones. El descubrimiento se ha realizado gracias a la observación de múltiples telescopios terrestres, principalmente el TRAPPIST-Sur, del Observatorio Europeo Austral (en Chile), al «Very Large Telescope» (VLT) y al Spitzer, de la NASA. Estas nuevas observaciones son la continuación de las que en mayo de 2016 hallaron tres planetas de tamaño y composición similares a los de la Tierra en la estrella TRAPPIST-1. El método empleado para la detección ha consistido en analizar las variaciones de luz de la estrella para tratar de detectar el paso de planetas, lo que se conoce como tránsitos. Al igual que en el cine alguien puede tapar la pantalla cuando pasa delante del proyector, un planeta puede ensombrecer la luz que nos llega de una estrella cada vez que pasa. Como los planetas pasan delante de la estrella de forma regular, una vez al año, los astrónomos han podido estimar su número. Gracias a un cabeceo que se produce en las estrellas a causa del tirón de los planetas, también se ha podido estimar las masas de estos. Y con masas y órbitas se ha podido estimar su densidad y composición. Estos descubrimientos convierten a TRAPPIST-1 en un sistema tremendamente interesante para los científicos. A diferencia de lo que ocurre con estrellas mayores, como el Sol (cuya luz hace que los telescopios actuales pierdan sensibilidad), con estrellas tan pequeñas como estas tan solo hará falta unos años para poder tener resultados sobre la composición de las atmósferas del sistema TRAPPIST-1. El telescopio Hubble, ya está analizando sus atmósferas, pero muy próximamente los potentísimos telescopios James Webb y el «European Extremely Large Telescope», se unirán a la tarea. El triplete de la vida ¿Por qué es interesante analizar las atmósferas? Hasta que no se haga, no será posible saber si efectivamente podrían albergar agua en superficie, o si es posible que en ellos aparezca el triplete de la vida: una huella de gases de dióxido de carbono o metano, oxígeno y vapor de agua, que se considera como una prueba muy sólida de la presencia de vida en un planeta, puesto que sin ella actualmente no podemos explicar la presencia de esta mezcla de gases, tal como ha explicado a ABC Enric Palle, especialista en el análisis de atmósferas de exoplanetas. Actualmente se conocen entre 3.000 y 4.000 exoplanetas, planetas que orbitan estrellas lejanas, y en las últimas dos décadas se han ido descubriendo posibles exoplanetas de tamaño y composición similar a la Tierra. El último de ellos fue Próxima b, un planeta que orbita la estrella más cercana al Sol, Próxima Centauri. Es de esperar que en los próximos años se descubran exoplanetas en torno a estrellas pequeñas y débiles de tipo m, como TRAPPIST-1. Solo en el Sistema Solar hay un buen puñado de lugares donde es posible que se haya desarrollado en el pasado, como Marte, las lunas de Saturno (Titán y Encélado), una luna de Júpiter (Europa) y hasta quizás Plutón. Sus semillas se han ido encontrado en las últimas décadas en asteroides, incluyendo al gigantesco Ceres, y en cometas, como el famoso 67/P Churyumov Gerasimenko que estudió la misión Rosetta. Por eso cada vez parece más evidente que el ser humano no tiene motivos para sentirse tan solo en el Universo.

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Hallado un sistema solar con siete planetas como la Tierra

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto un nuevo sistema solar con siete planetas del tamaño de la Tierra. Está a unos 40 años luz de nosotros, en torno a una estrella tenue y fría de un tipo conocido como “enanas rojas”. En la Vía Láctea, esta clase de astros son mucho más abundantes que las estrellas como el Sol y, recientemente, se han convertido en el lugar predilecto para buscar gemelos terrestres que podrían albergar vida, según explicaron los investigadores y responsables de la NASA en rueda de prensa.

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En directo: la NASA, a punto de anunciar un descubrimiento más allá del Sistema Solar

Todo está preparado para que a las siete de la tarde de hoy, hora peninsular, la NASA celebre una esperada rueda de prensa para anunciar hallazgos realizados «más allá del Sistema Solar», tal como ha explicado la NASA en un comunicado. En concreto, la agencia ha explicado que presentará descubrimientos relacionados con exoplanetas, los planetas que orbitan otras estrellas más allá del Sistema Solar. Entre los participantes en la rueda de prensa estará Michael Gillon, astrónomo de la Universidad de Lieja (Bélgica), Sean Carey, miembro del equipo del telescopio Spitzer, Nikole Lewis, astrónomo del Instituto de Ciencia de Telescopios y Sara Seager, especialista en ciencia de planetas en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. El investigador Michael Gillon trabaja en la búsqueda de planetas habitables en estrellas «superfrías», y en mayo de 2016 fue el responsable del hallazgo de tres planetas de tamaño similar a la Tierra en la estrella Trappist-1, a una distancia de 40 años luz. Por eso, es de esperar que el avance esté relacionado con el hallazgo de exoplanetas similares a la Tierra. Entre los miles de exoplanetas que se han catalogado, recientemente se han ido descubriendo algunos con un tamaño y una densidad similares a la Tierra. En verano de 2016, un equipo internacional de astrónomos, liderado por el español Guillem Anglada-Escudé, anunció el hallazgo de un planeta de tamaño similar a la Tierra y dentro de la zona de habitabilidad, lo que quiere decir que en principio podría tener agua líquida en superficie. Además el hallazgo se realizó en la estrella más próxima a la Tierra, Próxima Centauri, una estrella roja, relativamente fría y de brillo tenue.

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