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20 de julio de 2012

Historia de la paciente que hizo “brotar” dedos nuevos a su mano amputada



Acabo de leer en NPR una de esas historias sobre neurología que te deja perplejo y maravillado ante la complejidad de nuestro cerebro y su comportamiento.


El artículo cuenta la historia médica de una paciente estadounidense llamada simplemente RN para proteger su identidad. Probablemente a causa de la talidomida, esta paciente nació con una severa deformación en su mano izquierda. No tenía pulgar ni dedo índice, además sus dedos anular y corazón carecían de falanges, por lo que no podía doblarlos. Únicamente su meñique era normal. (Aquí podéis ver una representación del aspecto de su mano).




Las cosas se pusieron peor cuando sufrió un accidente de tráfico a los 18 años que obligó a los doctores a amputar su mano deforme. Desde entonces tiene un muñón que acaba en su muñeca.


Lo curioso empieza ahora. Como tantos y tantos amputados, RN comenzó a sufrir lo que se conoce como síndrome del miembro fantasma. A pesar de que su mano ya no estaba ahí, su cerebro sentía que si lo estaba. Lo más curioso, es que para su cerebro la mano que había vuelto ya no tenía las deformaciones de nacimiento.

Su circuitería neuronal imaginaba una mano con todos los dedos, si bien sus nuevos dedos pulgar e índice eran un poco más cortos de lo normal. (Ver representación).


Los neurólogos quedaron perplejos por este caso. La paciente había recuperado las sensaciones de la mano perdida, y había hecho brotar dos dedos que nunca llegó a tener. Ambos, en su mente, eran perfectamente operativos. Después de todo, si uno puede recuperar de forma imaginaria la sensibilidad de una mano amputada, lo mejor es hacerlo bien y darle “unos arreglillos” al miembro fantasma.




El caso aún se complica más. Definitivamente lo de RN es una historia de mala suerte. Años después de “recuperar” su mano fantasma, esta vez con todos los dedos, la paciente comenzó a sufrir dolores severos. 

Por alguna razón, en su cerebro dos de sus dedos (el índice y el corazón) comenzaron a adoptar posturas extrañas, curvándose y uniendo sus puntas en una posición absolutamente incómoda. Pese a que su mano física no estaba allí, los dolores en su mente eran reales.


Los doctores Ramachandran y McGeoch aplicaron entonces la terapia de la caja de espejos (ver imagen al comienzo de este post). Gracias a este juego ilusorio, la paciente puede contemplar el reflejo de su mano real en el espejo, y engañar al cerebro haciéndole creer que se trata de la mano amputada que “existe” en sus centros nerviosos. Ensayando durante unas semanas a relajar los dos dedos imaginarios con tendencia a retorcerse, la paciente mejoró de sus dolores y pudo hacer una vida normal.


El trabajo en que ambos doctores relatan este caso acaba de publicarse en Neurocase.

Fuente:

18 de julio de 2012

Descubren "truco" para ver a través de objetos y paredes

Objetos opacos

Los moduladores espaciales de luz corrigen algunas partes del haz permitiendo ver lo que hay detrás.

Un grupo científicos israelíes encontraron una nueva forma de obtener imágenes a través de materiales de superficies opacas y dispersas como el vidrio esmerilado, la piel o incluso ver los objetos o personas que hay al otro lado de una esquina.

En los últimos años muchas investigaciones se han centrado en la corrección de la opacidad, sobre todo para aplicaciones médicas. Sin embargo, el nuevo método, publicado en la revista Nature Photonics, es rápido y utiliza la luz natural en lugar de rayos láser. 

Los investigadores utilizan lo que se conoce como un modulador espacial de luz para deshacer la dispersión que hace que los objetos sean opacos o antireflejantes.

En 2010 una cámara que puede ver los objetos o personas que al otro lado de una esquina o pared acaparó la atención de los medios y la comunidad científica.

El aparato dispara ráfagas cortas de luces de láser que se reflejan en una esquina para descubrir el objeto o persona que hay detrás de una pared. Las partículas de luz golpean al objeto o a la persona oculta y se reflejan.

Luego esas partículas de luz son recogidas por el obturador de la cámara y, finalmente, un software reconstruye la información que hay detrás.

El prototipo es sólo uno de los muchos esfuerzos que tratan de descifrar el misterio de los objetos opacos.

Olas de luz

Para algunas aplicaciones, la técnica de la cámara basada en láser no es suficiente.

"Si se quiere ver a través de un huevo para ver el desarrollo de un embrión o si desea ver a través de la piel, la opacidad de la superficie es el principal obstáculo y una cámara no es suficiente", explicó Yaron Silberberg, uno de los autores del estudio.

Para ese tipo de problemas, el profesor Silberberg y sus colegas del Instituto de Ciencia Weizmann en Israel, exploraron los límites de los moduladores espaciales de luz.

Estos dispositivos modifican lo que se conoce como la fase de un haz de luz entrante.

Al igual que una serie de olas en el mar que golpean a las rocas o los surfistas, las olas de luz pueden ser más lentas o rebotadas cuando golpean contra los materiales dispersos.

Los moduladores se componen de una matriz de píxeles que pueden corregir selectivamente algunas partes del haz de luz. Cuando a un campo eléctrico se le aplica un píxel, cambia la velocidad de la luz que pasa a través de él.

Paredes que se convierten en espejos

El profesor Silberberg y su equipo probaron su modulador por primera vez en una película de plástico de alta densidad. A medida que la computadora ajustaba el modulador se podía ver la image clara de una lámpara que había detrás del plástico.

"Lo que hemos demostrado es que no es necesario el láser, todos los demás estaban haciendo esto con láser. Demostramos que se puede hacer con luz natural o con la luz de una lámpara”, explicó Silberberg a la BBC.

El equipo también se dio cuenta que el mismo enfoque puede funcionar para el fenómeno de la reflexión, es decir, cuando la luz no pasa a través de un material disperso pero rebota en él, como es el caso de la luz que refleja una pared en una esquina.

Uno de los experimentos fue demostrar cómo funciona el procedimiento en un pedazo de papel, el modulador podía aprender la manera de borrar la opacidad de una hoja de papel, un reflector de luz casi perfecto.

"Con este método podemos tomar un trozo de pared y convertirlo en un espejo", comenta Silberberg.

La técnica, aclara, será utilizada en estudios biológicos y médicos, en especial para ver detrás de la materia blanca del cerebro que sale en las imágenes neurológicas, en lugar de negocios que vendan dispositivos en los que se pueda ver a través de materiales delgados o al otro lado de una esquina.

"Con esto no quiero decir que la nueva técnica va a permitir ubicar organizaciones secretas o descubrir a mirones. No es tan simple. Pero el principio lo hemos encontrado", detalla el experto.

Fuente:

BBC Ciencia


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11 de julio de 2012

¿Por qué el espejo invierte la imagen?


Eso. ¿Por qué mi imagen mueve la mano derecha cuando yo muevo la izquierda o me guiña el ojo izquierdo cuando yo guiño el derecho? ¿Por qué hace este giro?

Aunque pueda parecerlo, el espejo no gira nada. Si miramos el espejo de frente nuestra imagen no aparece boca abajo. Algo que sí hace si lo colocamos en el suelo y nos colocamos de pies junto a él.

Y esto es así porque el espejo no invierte las cosas de izquierda a derecha o de arriba a abajo dependiendo de su ubicación, invierte las cosas del frente hacia atrás. No rota nada, invierte una dirección.

Cuando nos colocamos ante un espejo, los rayos luminosos reflejados por nuestro cuerpo llegan a su superficie y se vuelven a reflejar, viajando en sentido contrario del espejo a nosotros. Así, nuestros ojos captan una imagen que es simétrica a la nuestra. Nuestro delante y nuestro atrás se han invertido. Si miramos hacia el norte nuestra imagen mira hacia el sur, simplemente.

Y al igual que ocurre con una persona de carne y hueso que nos mire frente a frenta, su brazo izquierdo está situado a nuestra derecha y su brazo derecho a nuestra izquierda.

Ahora bien, el espejo no nos ofrece una imagen plana, sino con profundidad, como si la imagen se formara tras la superficie pulida. Cuanto más hacia atrás tengamos un objeto más hacia adelante se verá su reflejo.

Por ello, una persona miope o corta de vista verá la imagen del espejo correctamente enfocada cuando esta corresponda a objetos cercanos y la verá borrosa cuando la imagen corresponda a un objeto muy atrás a sus espaldas.

Y esto es porque no tiene mayor importancia si el espejo está a más o menos distancia, lo verdareramentre importante es a qué diatancia se encuentra el objeto reflejado de la superficie del espejo.

Para poder ver en el espejo un objeto situado tras nosotros, la luz reflejada es ese objeto debe viajar hasta el espejo, reflejarse en él y llegar hasta nuestros ojos. Cuanto más lejano esté el objeto la luz tendrá más camino a recorrer y presentará unos rayos más paralelos, lo que dificulta la visión del miope, cuyos ojos captan mejor los rayos de luz que divergen, como los de un objeto cercano, y peor los rayos de luz más o menos paralelos, como los de un objeto lejano.

Nota sabionda: Un miope verá más borroso un objeto lejano en el espejo, que si se gira y lo observa directamente.

Fuente:

31 de enero de 2012

Lo que el espejo puede revelar sobre nuestro cerebro

En un laboratorio en el sur de California, un grupo de científicos está curando lo que era incurable con apenas un espejo, lo que de paso también está cambiando la manera como entendemos el funcionamiento del cerebro.

A mediados de noviembre, el equipo de la Universidad de California en San Diego (UCSD) anunció los resultados de un pequeño estudio piloto que sugiere que un simple truco mental con un espejo puede curar el dolor de la artrosis, una alteración patológica que afecta a una de cada diez personas.

El estudio está todavía en sus fases tempranas, pero desde mediados de los años 90, el neurólogo Vilyanur S Ramachandran, que lidera el equipo, ha estado elogiando los beneficios de los espejos para la curación de todo tipo de enfermedades y síndromes, desde un derrame cerebral hasta el alucinante fenómeno médico de los miembros fantasma.

El interés de Ramachandran por el espejo y los miembros fantasma lo ha llevado a lo más alto de la neurociencia experimental.

El síndrome afecta a al menos 90% de quienes han afrontado una amputación. En dos tercios se manifiesta como un picor insaciable en el miembro ausente, otros sienten incomodidad extrema o incluso dolor crónico.

Cómo funciona el espejo

La mano fantasma (o artrítica) se ubica detrás del espejo. Cuando el paciente observa el espejo, siente la reflexión de la mano real superpuesta en la mano fantasma. Entonces trata de mover ambas manos.

Muchos pacientes reportan que sienten que la mano fantasma imita el movimiento de la mano real.

Cuando la mano real abre sus dedos, parece como si la fantasma se hubiera abierto también, y esto causa una sensación de alivio.

Si esto se hace con frecuencia, algunos pacientes sienten que la mano fantasma desaparece. En efecto, cuando la extremidad fantasma se sustituye por una imagen, se le "amputa".

En la mayoría de casos, ni los analgésicos ni el tratamiento quirúrgico tienen efecto alguno

Lea el artículo completo en:

BBC Ciencia

4 de octubre de 2011

Consiguen hacer un objeto invisible recreando el efecto de los espejismos

Un equipo de la Universidad de Texas utiliza el efecto de refracción fototérmica para conseguir la invisibilidad. El mecanismo recrea las condiciones que se producen durante un espejismo y hace desaparecer de la vista una película de nanotubos de carbono desde determinados ángulos.




Lo que vemos en las imágenes no es un truco de magia ni un efecto añadido por ordenador. La película de material del centro de la pantalla desaparece literalmente de nuestros ojos mediante el mismo efecto que se produce en los espejismos y en esos charcos ilusorios que aparecen al final de una larga carretera en un día caluroso. El experimento ha sido realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Texas (EEUU) comandados por Ali Aliev, del NanoTech Institute.

"El nombre científico del fenómeno", explica Aliev a lainformacion.com, "es refracción fototérmica, se origina en el gradiente de refracción que se genera alredededor de una superficie caliente". Es exactamente el mismo efecto que vemos en las carreteras en verano, explica, "pero a diferencia de la carretera, que es calentada por el sol muy lentamente, nosotros podemos crear una diferencia de temperatura de 2.000ºC en milisegundos"

El efecto óptico que se produce durante un "espejismo" es conocido desde hace más de cien años. En el caso de los "charcos de carretera", el aire cercano a la superficie del asfalto está a una temperatura mayor, lo que provoca un cambio de su densidad y a su vez una reducción en su índice de refracción. Los rayos de luz procedentes del sol son desviados al atravesar un medio con diferente índice de refracción. Bajo ciertas condiciones críticas, dichos rayos rebotan y generan en el espectador la ilusión de encontrase ante un auténtico espejo.

Este efecto es el que tratan de reproducir los investigadores mediante el uso de materiales que se calienten a gran velocidad (en el orden de milisegundos). Uno de los objetivos de estas investigaciones es la búsqueda de un material que haga rebotar la luz incidente de tal modo que el efecto espejismo nos oculte aquello que hemos situado detrás.

En el experimento que vemos en la imagen, los científicos han colocado una capa de nanotubos transparentes de carbono y detrás de ellos han situado una placa sobre la que se puede leer el texto “invisibility cloaks” (capa de invisibilidad). "Cuando los nanotubos son calentados con corriente continua", asegura Aliev, "la luz bajo el ángulo elegido es reflectada y el texto queda oculto". Si uno se fija en la parte inferior, hay una especie de espejo en el cual se sigue viendo el texto reflejado para demostrar que no es un truco.

El experimento se ha realizado en agua porque presenta un índice de refracción más alto que el aire y el experimento es más fácilmente observable. "Para demostrar el mismo efecto en el aire", asegura Aliev, "habríamos necesitado una capa de nanotubos de medio metro". La elección de los nanotubos de carbono se debe a la baja capacidad térmica de este material que permite transferir calor a gran velocidad y cambiar el índice de refracción en el líquido o gas adyacentes.

¿Se podría aplicar este truco para hacer desaparecer grandes objetos, al estilo de la nave Klingon de Star Trek? "Un objeto cubierto con una gran capa de nanotubos de carbono", indica Aliev, "sería invisible desde determinados ángulos, como algo cubierto por una suave lámina de aluminio. La capa es trasparente al 90% cuando está fría. Cuando es activada con una corriente, o por la absorción de ondas electromagnéticas, bajo ciertos ángulos se convierte en un espejo. Este tipo de ocultamiento sería adecuado para cambiar la silueta de los objetos, haciendo desaparecer los bordes, pero la parte central seguiría siendo visible".

De momento, el mejor material son los nanotubos de carbono, altamente conductores, pero en el futuro, apuntan los investigadores,serán sustituidos por láminas de grafeno.

Fuente:

La Información

7 de junio de 2011

Científicos crean luz de la nada por primera vez

Los físicos lograron sacar «chispas» del vacío gracias a una sofisticada máquina cuántica


Un grupo de físicos de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Gothenburg, Suecia, ha logrado algo casi «divino». Ha producido fotones visibles a partir de las partículas virtuales que se creía existían en el vacío cuántico. En pocas palabras: han obtenido luz prácticamente de la nada. Para conseguir esta hazaña científica, algo que hasta ahora era solo una teoría, el equipo ha utilizado un dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID) que consigue modular la velocidad de la luz.

Los investigadores presentarán sus conclusiones la próxima semana en Padua, Italia. De momento, la investigación aparece publicada en arXiv.org, y los autores no quieren ofrecer más datos hasta que su trabajo esté listo para su publicación en una revista de alto nivel. Sin embargo, científicos que no están directamente vinculados al equipo de Chalmers aseguran en la web de Nature que el resultado es impresionante. Si la investigación se verifica, se convertirá en una de las pruebas experimentales más inusuales de la mecánica cuántica en los últimos años y «un hito importante», afirma John Pendry, físico teórico del Imperial College de Londres, ajeno al estudio. «Es un gran avance», añade Federico Capasso, un físico experimental en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, quien ha trabajado en los efectos cuánticos similares.

El experimento radica en uno de los más extraños y más importantes principios de la mecánica cuántica: el principio de que el espacio vacío es.... todo lo contrario. La teoría cuántica predice que el vacío es en realidad una espuma retorcida en el que las partículas revolotean.

La existencia de estas partículas es tan fugaz que a menudo se describe como virtual. Sin embargo, puede tener efectos tangibles. Por ejemplo, si dos espejos se colocan muy muy próximos entre sí, las partículas virtuales que existen entre ellos y fuera crearán una fuerza que empujará las placas metálicas entre sí. Es lo que se conoce como «Efecto Casimir», en honor al físico holandés Hendrik B.G. Casimir, quien propuso esta teoría junto a su colega Dirk Polder en 1940.

Un experimento «muy inteligente»

Durante décadas, los teóricos han predicho que un efecto similar puede producirse en un solo espejo que se está moviendo muy rápidamente. Según la teoría, un espejo puede absorber la energía de los fotones virtuales en su superficie y volver a emitir esa energía como fotones reales. El efecto sólo funciona cuando el espejo se mueve a través del vacío a casi la velocidad de la luz, lo que es casi imposible para los dispositivos mecánicos que utilizamos a diario.

Los físicos de Chalmers consiguieron evitar el problema utilizando una pieza de la electrónica cuántica conocida como dispositivo superconductor de interferencia cuántica (SQUID), que es extraordinariamente sensible a los campos magnéticos. De esta forma, el dispositivo actuó como un espejo y ajustando la dirección del campo magnético miles de millones de veces por segundo consiguieron «menearlo» a alrededor del 5% de la velocidad de la luz, lo suficiente para ver el efecto.

El resultado fue una lluvia de fotones saltando desde el vacío. Capasso cree que el experimento es «muy inteligente», y una buena demostración de la mecánica cuántica, aunque duda de que pueda tener algún efecto práctico. Sea como sea, para los físicos es un logro realmente emocionante.

Fuente:

ABC (España)

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