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¿Por qué los perros mojados se sacuden para secarse? La neurociencia tiene una respuesta

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Un Golden Retriever mojado rocía agua mientras se agita para secarse.

Experimentos de neurociencia con ratones han revelado por qué los perros sacuden su pelaje mojado.Crédito: Nat NT/Getty

Cuando un perro se sacude el agua del pelaje, la acción no es sólo una ráfaga de movimientos aleatorios ni un esfuerzo deliberado por ahogar a cualquiera que esté cerca.

Este reflejo instintivo lo comparten muchos mamíferos peludos, incluidos ratones, gatos, ardillas, leones, tigres y osos. Este paso ayuda a los animales a eliminar agua, insectos u otros irritantes de lugares de difícil acceso. Pero detrás de estos temblores se esconde un mecanismo neuronal complejo, hasta ahora misterioso.

Ahora, los investigadores han identificado el circuito neuronal que desencadena el comportamiento distintivo de meneo de “perro mojado” en ratones, que involucra una clase específica de receptores táctiles, neuronas que conectan la médula espinal con el cerebro. Sus hallazgos fueron publicados en ciencias El 7 de noviembre1.

“El sistema táctil es muy complejo y rico [it] “Los investigadores pueden distinguir entre una gota de agua y un insecto que se arrastra por el suave toque de un ser querido”, dice Kara Marshall, neurocientífica del Baylor College of Medicine en Houston, Texas. “Es realmente genial que podamos vincular un subconjunto muy específico de receptores táctiles con este comportamiento familiar y comprensible”.

Piel sensible

La piel peluda de los mamíferos contiene más de 12 tipos de neuronas sensoriales, cada una con una función única para detectar e interpretar diferentes sensaciones. Un equipo dirigido por Dawei Zhang, un neurocientífico que entonces trabajaba en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, se centró en un tipo de receptores de detección táctil ultrasensibles, llamados mecanorreceptores de umbral bajo de fibra C (C-LTMR), que envuelven el cabello. folículos.

En los humanos, estos receptores están asociados con sensaciones táctiles agradables, como un abrazo suave o una caricia relajante. Pero en ratones y otros animales, cumple una función protectora: alertarlos de la presencia de algo en su piel, ya sea agua, suciedad o un parásito. Cuando estos estímulos hacen que los pelos de la piel se doblen, activan los C-LTMR, dice Marshall, “lo que aumenta la sensibilidad de la piel más allá de la superficie”.

Para hacer que los ratones de laboratorio sacudieran su pelaje como perros mojados, los investigadores colocaron gotas de aceite de girasol en la parte posterior del cuello de los ratones. Casi todos los animales se deshicieron de estas gotas en diez segundos. Luego, el equipo modificó genéticamente algunos de los ratones para eliminar la mayoría de sus moléculas C-LTMR. Estos animales mostraron una reducción del 50% en las vibraciones cuando gotas de aceite caían sobre sus cuellos, en comparación con los ratones de control no modificados.

Los investigadores también querían explorar cómo las señales de los C-LTMR viajan a través del sistema nervioso para coordinar el movimiento de un perro mojado. Rastrearon el camino hasta un grupo de neuronas en la médula espinal. Este se conecta a un área del cerebro llamada núcleo parabraquial, que participa en el procesamiento del dolor, la temperatura y el tacto.

Utilizando la optogenética, una técnica que diseña neuronas para que puedan activarse y desactivarse en respuesta a la luz, los investigadores bloquearon la actividad de las neuronas espinales. Estos ratones mostraron una reducción del 58% en los temblores en comparación con los ratones de control. La actividad de bloqueo en el núcleo parabraquial produjo resultados similares. Los ratones continuaron rascándose, acicalándose y moviéndose normalmente, lo que sugiere que el circuito neuronal es específico de los tirones de perros mojados.

Departamento especializado

Este descubrimiento abre perspectivas para futuras investigaciones. “La sacudida de un perro mojado es una respuesta motora altamente coordinada”, afirma Thomas Knoepfel, neurocientífico de la Universidad Bautista de Hong Kong en Kowloon Tong, quien añade que el estudio representa un buen punto de partida para estudiar cómo el cerebro envía órdenes para controlar el movimiento. . “En muchos animales, los fármacos anestésicos inducen la sacudida del perro mojado”, dice. La respuesta a las drogas involucra receptores de serotonina, que también desempeñan un papel en el tacto placentero. “Esto sirve de inspiración para futuros trabajos que conecten los puntos”.

Zhang dice que investigaciones futuras también podrían investigar si los C-LTMR hiperactivos contribuyen a afecciones como el síndrome de contracción cutánea en los gatos, que implica ondulaciones repentinas de la piel y contracciones excesivas, o a otros tipos de hipersensibilidad de la piel en humanos.

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Las acusaciones de fraude afectan a uno de los investigadores más famosos de la neurociencia

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Monte Everest con un grupo de escaladores en primer plano mientras ascienden.

El Monte Everest es inusualmente alto, incluso en comparación con otras montañas del Himalaya.Crédito: Daniel Brodick/Getty

La altura extrema del Monte Everest puede deberse al río que atraviesa el Himalaya. El río Arun está ubicado en un espectacular desfiladero, y los investigadores creen que subió por la cordillera hace unos 89.000 años, hasta fusionarse con otro río, un evento que llaman “piratería fluvial”. Corrosión resultante Quitó tanta roca y tierra que empujó el Monte Everest hasta 50 metros. Otros investigadores se mantienen escépticos, porque las tasas a largo plazo de levantamiento tectónico y erosión, que el equipo utilizó para estimar el empuje, no se comprenden bien.

Naturaleza | 4 minutos de lectura

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La semana pasada escuchamos que parte de la famosa planta de energía nuclear en Three Mile Island en los EE. UU. reabrirá para satisfacer la sed de Microsoft de energía baja en carbono. Y no está sola: la planta nuclear Palisades de Michigan también está en camino de ser reiniciada, gracias en parte a los préstamos climáticos del gobierno de Estados Unidos. pero Activar el interruptor de un reactor fuera de servicio no es poca cosa. Será necesario repostarlos con uranio y cada sistema será revisado para detectar corrosión u otros defectos.

Naturaleza | 7 minutos de lectura

Nidos de amor hechos por grandes emparrillados machos (Chlamydera nuchalis) están diseñados para atraer a las mujeres y están decorados con materiales de las áreas circundantes y diseñados por expertos para el sonido. Los pájaros anuncian su disponibilidad con un fuerte canto. Los ecologistas se han asociado con un experto en acústica para demostrarlo La forma del tramo del túnel llamado bulevar amplifica su canto y la presencia de objetos decorativos altera las frecuencias del sonido. Para impresionar a las mujeres.

Ciencia | lectura de 5 minutos

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Los astrónomos han desarrollado un Un algoritmo de aprendizaje automático para detectar líneas brillantes dejadas por satélites en imágenes del cielo nocturno. Este modelo facilita la interpretación de los datos y puede permitir su eliminación. “No hay nadie que pueda mirar todas las imágenes tomadas cada noche y detectar las líneas”, afirma el astrofísico Siegfried Eagle. “Aquí es donde el aprendizaje automático puede ayudar”. Los lanzamientos y el desarrollo de satélites avanzan “a una velocidad vertiginosa”, incluida una constelación gigante planificada de 12.000 satélites llamada G60 Starlink, e incluso con la ayuda de la inteligencia artificial, los investigadores pueden tener problemas para mantenerse al día.

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Características y opinión

El depósito de plásmidos Addgene sin fines de lucro celebra dos décadas Ayudar a los científicos a compartir y acceder a importantes herramientas de ADN para las ciencias biológicas. Los investigadores que desarrollan un plásmido común pueden eliminar la molestia de procesar solicitudes para Addgene de forma gratuita. Al mismo tiempo, los científicos que soliciten estos reactivos pueden contar con recibir los materiales a tiempo y en el nivel requerido. Addgene ha acelerado el desarrollo de tecnologías innovadoras como la edición de genes CRISPR-Cas9, la edición principal (que utiliza ARN para dirigir Cas9 a una ubicación específica en el genoma) y herramientas para estudiar el virus SARS-CoV-2.

Naturaleza | lectura de 11 minutos

La contaminación plástica crea una “envoltura plástica”: un hábitat generalizado que incluye virus que causan enfermedades y bacterias resistentes a los antimicrobianos, destacó un grupo de investigadores ambientales. Sin embargo, el problema no tiene solución fácil. Los ecosistemas envueltos en plástico deben estudiarse exhaustivamente, con fuentes estables de financiación y apoyo de los responsables políticos.si queremos mitigar los riesgos que plantean los patógenos que acechan en el interior.

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El destacado científico del cerebro Eliezer Maslia, quien fue el influyente jefe del Departamento de Neurociencia de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de EE. UU., es uno de los investigadores más citados en su campo. Pero algunos de los estudios de los que es coautor están “llenos de Western blots aparentemente falsos (imágenes utilizadas para mostrar la presencia de proteínas) e imágenes microscópicas de tejido cerebral”. A concluye ciencias investigación. Los Institutos Nacionales de Salud dicen que han “hallado conclusiones sobre mala conducta en la investigación” en dos de las publicaciones de Masliah. No hizo ningún comentario divertido.

Las noticias impactantes son emocionantes Preocupaciones sobre la validez de algunos esfuerzos de desarrollo de fármacos para la enfermedad de Alzheimer y Parkinsonespecialmente para un anticuerpo llamado brasenizumab. “Los cuatro artículos fundamentales sobre bracinizumab (como se informa en el sitio web de su desarrollador, Prothena) están llenos de imágenes manipuladas”, escribió el químico medicinal Derek Lowe. “Esta es una situación terrible en todos los sentidos”.

Investigación científica | 20 minutos de lectura & Columna de ciencia | 4 minutos de lectura

Infografía de la semana

¿Qué tan transitable es tu ciudad? Un gráfico que muestra el tiempo promedio necesario para llegar a los servicios básicos en ciudades de todo el mundo.

Jacek Krzysztowiak/naturaleza

¿Qué tan transitable es tu ciudad? Los investigadores han creado una plataforma en línea para evaluar qué tan cerca están las principales ciudades del mundo de una “ciudad de 15 minutos” virtual: donde los residentes pueden llegar a servicios básicos a pie o en bicicleta en 15 minutos o menos. El modelo muestra esto. Las ciudades europeas se parecen mucho al modelo ideal y Zúrich es un ejemplo casi perfecto.. Las áreas locales en Estados Unidos necesitan adaptarse al máximo de su configuración actual para adaptarse al molde, y los residentes de las ciudades asiáticas de Shanghai y Mumbai también necesitan viajar más de 30 minutos en promedio para acceder a los servicios. (Noticias y opiniones de naturaleza | 3 minutos de lectura, naturaleza Cortafuegos) Referencia: Ciudades naturales papel (Jacek Krzysztowiak/naturaleza)

cita del dia

En una conmovedora novela de primera mano, el autor de ciencia ficción Jeff VanderMeer aborda un problema al que se enfrenta la gente de la costa del Golfo de Estados Unidos con una frecuencia alarmante: agacharse para tratar de proteger su propiedad de huracanes cada vez más poderosos o arriesgarse a huir hacia lo desconocido. (New York Times | 4 minutos de lectura)

Mientras nos preparamos para el anuncio del Premio Nobel la próxima semana, disfruto escuchar a los galardonados en química. ¿Cómo te sentiste? Por la campana de la bandera más famosa. Parece que ordenar el correo electrónico se está convirtiendo en un gran problema en la vida. Ah, y si recibes una llamada la próxima semana de un número sueco, por el amor de Dios, contesta.

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Con contribuciones de Jacob Smith

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La neurociencia humana está entrando en una nueva era y no se debe olvidar su dimensión humana

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Primer plano de un neurocirujano estudiando una resonancia magnética del cerebro

Los estudios que involucran a personas despiertas durante una cirugía cerebral ayudan a explicar cómo el cerebro produce y percibe el habla.Crédito: BSIP/Global Image Collection/Getty

En neurociencia, el área de Broca es una parte muy conocida del cerebro que es importante para la producción del habla. Lleva el nombre del médico e investigador que lo descubrió en el siglo XIX: Paul Broca. Pero lo que es menos conocido es la persona cuyo cerebro permitió a Broca hacer esto. Se llamaba Louis Victor Leybourne y perdió la capacidad de hablar a los treinta años.

La historia de Leborgne nos recuerda por qué nunca debemos ignorar a las personas involucradas, asumir que han dado su consentimiento o no reconocerlas adecuadamente, especialmente en una época en la que gran parte de la investigación en neurociencia se centra en sujetos humanos.

La edición de esta semana de naturaleza Incluye muchos estudios dedicados a la neurociencia humana. Destaca oportunidades para que los investigadores estudien el cerebro humano con un detalle sin precedentes. Por ejemplo, los registros de una sola neurona de personas despiertas sometidas a una cirugía cerebral ayudan con esto. Explicar cómo el cerebro produce y percibe el habla.. Asimismo, los atlas de tipos de células cerebrales, circuitos neuronales y mapas de expresión genética tienen el potencial de revolucionar nuestra comprensión de los organismos vivos. Procesos celulares y moleculares que subyacen al comportamiento y la cognición..

Estas técnicas ayudan a los investigadores a explorar qué distingue al cerebro humano del de otras especies y cómo evolucionaron sus capacidades cognitivas. Por ejemplo, el papel de las imágenes no invasivas en la identificación de capacidades cognitivas se analiza en un artículo prospectivo de Philin Lindhout y sus colegas del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, Reino Unido.1. En otro artículo, Evelina Fedorenko, del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge, y sus colegas también se basaron en esta literatura para argumentar que el lenguaje en los humanos puede servir principalmente como una herramienta de comunicación más que como un medio de razonamiento o razonamiento.2 Este lenguaje no es un requisito previo para el pensamiento complejo.

Uno de los resultados deseados de la neurociencia humana es el desarrollo de tratamientos personalizados para los trastornos neuropsiquiátricos, porque traducir los resultados de estudios en animales no ha demostrado ser exitoso ni eficiente para generar tratamientos efectivos a gran escala. Pero al aprovechar estas oportunidades, los investigadores deben tener en cuenta que el cerebro es diferente de otros órganos: es la sede de los recuerdos, las experiencias y la personalidad de las personas. Al utilizar el cerebro humano, ya sea en pequeños cubos extraídos durante una neurocirugía o a través de organoides tridimensionales hechos de células madre y cultivados para parecerse a partes de un cerebro humano en desarrollo, en la investigación, los científicos deben tener en cuenta la dignidad y el respeto debido a las personas. . preocupado. .

La Declaración de Helsinki de 1964 es la base de la ética de la investigación para estudios con seres humanos. Se pide a los participantes que completen un formulario de consentimiento antes de que comience el estudio. Los investigadores deben asegurarse de que los participantes estén completamente informados sobre los objetivos del estudio y si se beneficiarán de la investigación y cómo. También se deben declarar las fuentes de financiamiento y el participante debe poder retirarse en cualquier momento. Según la neuroética Jodi Ellis de la Universidad de Columbia Británica en Vancouver, Canadá, idealmente el consentimiento no debería ser algo que se haga una sola vez. Deben revisarse durante el estudio, para que los participantes puedan tomar decisiones informadas en las diferentes etapas.3. Esto es particularmente importante para estudios que involucran a personas vulnerables, porque sus circunstancias pueden cambiar durante el estudio.

En otro artículo de perspectiva, Thomas Nowakowski de la Universidad de California en San Francisco y un equipo de neurocirujanos, neurólogos y neurocientíficos escribieron:4 Hacer un llamado a la comunidad de neurociencias para que reconsidere estos estándares de práctica ética. El principal desafío que identifican es cómo abordar las ramificaciones de los avances en el aprendizaje automático y la inteligencia artificial (IA).

Los investigadores que utilizan atlas celulares, técnicas unicelulares y análisis genómicos espaciales se benefician enormemente de la inteligencia artificial y los algoritmos de aprendizaje automático al analizar grandes conjuntos de datos. Sin embargo, las tecnologías de inteligencia artificial tienen la capacidad de volver a identificar información anónima mediante el análisis de grandes conjuntos de datos y la búsqueda de patrones que se remontan a individuos. Los modelos de IA que analizan grandes conjuntos de datos también pueden hacer predicciones sobre los rasgos del comportamiento y las capacidades cognitivas de las personas. Esto podría causar daño, por ejemplo, al clasificar a las personas de manera sesgada o errónea en función de sus datos neurológicos, dice la neuroética Karen Rummelfanger, fundadora del Instituto de Neuroética, con sede en Atlanta, Georgia.

Nowakowski y sus colegas sugieren que los investigadores utilicen archivos controlados, cuyo acceso requiere consentimiento, y restrinjan el uso de los datos a los términos especificados en los formularios de consentimiento. La implementación de tales cambios requerirá conversaciones entre los participantes del estudio, investigadores académicos y empresas con un papel importante en los avances actuales en IA. La información sobre el consentimiento informado también deberá cambiar para tener en cuenta los riesgos de que los investigadores dependan cada vez más de las herramientas de inteligencia artificial.

El equipo tiene razón al enfatizar la necesidad de mejorar los estándares en materia de ética e intercambio de datos, creados conjuntamente por científicos, socios del sector privado y participantes en la investigación. No hay duda de que la neurociencia humana está entrando en una era nueva e importante. Sin embargo, sólo puede lograr sus objetivos de mejorar las experiencias humanas cuando los participantes del estudio entablan debates sobre el futuro de esta investigación.

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