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10 de noviembre de 2011

Lo que el cerebro ve cuando los ojos dejan de mirar

Un estudio demuestra que la imagen de un objeto que permanece en nuestra retina cuando cerramos los ojos no se reconstruye por la impresión de la luz en los receptores sino que se produce en la corteza visual del cerebro. En una serie de experimentos, científicos japoneses han demostrado que las formas que vemos en un ojo alteran la imagen residual en el otro.


El japonés Hiroyuki Ito estudia la percepción visual. La primera pista para su investigación se la dio un sencillo experimento consistente en comparar las imágenes que permanecen en la retina durante unos instantes después de cerrar los ojos. Cualquiera que haya mirado al sol, o haya hecho un juego de ilusión óptica, habrá experimentado el efecto. Miramos fijamente un punto de luz y, cuando se apaga y miramos un fondo neutro, la imagen permanece impresa en nuestra retina, como una huella de luz que tarda un rato en desaparecer. ¿Dónde se queda esta impresión? ¿Acaso son las células receptoras las que se quedan estimuladas temporalmente y producen el efecto?

A Hiroyuki Ito le llamaba la atención un aspecto concreto de este fenómeno conocido como "imagen residual". Si hacemos la prueba con círculos y hexágonos se da una curiosa circunstancia. Si miramos fijamente los círculos, cuando nos ponen un fondo neutro la impresión posterior aparece en forma de polígonos, generalmente hexágonos. Y viceversa, cuando se mira a los hexágonos algunas personas ven círculos sobreimpresionados en un fondo neutro. Es más, cuando añadimos movimiento a la escena el efecto se intensifica. Para comprenderlo, nada mejor que hacer la prueba con una serie de tests diseñados en su laboratorio:




Para su siguiente investigación, Ito se propuso ir un poco más lejos y añadir nuevos estímulos. Para ello realizó tres experimentos. En los dos primeros mostró a los participantes una serie de círculos y hexágonos de colores durante intervalos de diez segundos y les pidió que indicaran podían apreciar en la imagen posterior sobre fondo neutro. Como suele suceder, y ya hemos visto, lo normal era que los sujetos viesen hexágonos cuando les ponían círculos y viceversa.

En el tercer experimento el equipo fue más atrevido y quiso comparar los resultados al estimular los dos ojos de forma independiente. De este modo, mediante un visor binocular, el ojo izquierdo de los participantes contemplaba círculos, hexágonos y asteriscos rotando y el ojo derecho era expuesto a círculos estáticos. Cuando las imágenes desaparecían, al ojo derecho se le colocaba un fondo negro, para suprimir la formación de imágenes posteriores, y al ojo izquierdo se le ofrecía un fondo blanco, para potenciarlas. ¿Qué sucedía en el ojo derecho al apagar a pesar de no haber recibido estímulos de formas angulares? El resultado fue que producía hexágonos muy marcados cuando se proyectaban círculos en el otro ojo, formas redondeadas cuando se proyectaban hexágonos y una forma sin determinar cuando eran asteriscos.

El experimento, según sus autores, descarta que las imágenes posteriores aparezcan como consecuencia de un estímulo en la retina y sitúan el proceso en el cerebro. Si así fuera, no se entendería que se produzcan cambios en el ojo que no ha recibido el estímulo como sucedía en el experimento 3. Por decirlo de otra forma, la retina del ojo izquierdo no puede transferir información a la retina del ojo derecho sobre lo que tiene que ver, de modo que “el único sitio donde puede suceder esto es el cerebro”.

"Que la información que recibe un ojo es compartida con el otro a través del cerebro es un efecto bien conocido", asegura Ito a lainformacion.com. "Mis experimentos muestran que la imagen residual se forma en el cerebro donde la información de ambos ojos está disponible". "Después de ver la forma con un ojo", resume, "la información sobre la silueta se refleja en la imagen residual del otro ojo. A esto lo hemos llamado "trasnferencia interocular", un término técnico para entender el fenómeno".

La investigación, publicada en Psychological Science, pretende contribuir a comprender mejor el papel del cerebro en la visión y el papel determinante de la corteza visual en nuestra percepción. "Estas imágenes residuales podrían ser una herramienta para estudiar funciones cerebrales", nos dice el investigador japonés. "En el presente estudio sugiero que la detección de curvatura y bordes rivalizan en el sistema visual. Esto podría estimular a otros neurocientíficos a encontrar un paralelismo con la actividad de otras neuronas. También estamos buscando aplicaciones para la investigación médica".

Sobre el fenómeno de imagen residual ("afterimages") ya tenían bastante información los neurocientíficos. "Sabíamos que era debida al procesamiento que tiene lugar después de la retina, en el cerebro", nos explica Luis Martínez Otero, director del laboratorio de Neurociencias Visuales."Lo sabemos por ejemplo por la modulación en tamaño, por cómo cambia el tamaño percibido de la imagen residual de un punto luminoso cuando la enfocamos en paredes que se encuentran a distinta distancia de nosotros", explica. Este curioso fenómeno podría explicar incluso la conocida "ilusión de la luna", que hace que nuestro satélite parezca más grande cuando está cerca del horizonte.

Pero la novedad en este trabajo, explica Martínez Otero, está en "cómo cambia la percepción geométrica de las imágenes residuales, que contribuye todavía más a demostrar que el cerebro modifica la información que le envía la retina”. El hecho de que el cerebro transforme círculos en polígonos y viceversa puede tener que ver con la estructura de los mosaicos retinianos, lo que implica que, aunque el cerebro cambia la información que recibe de la retina, podría hacerlo basándose en un conocimiento implícito que tiene de la estructura de ésta. Es decir, el cerebro interpreta, pero las estructuras físicas influyen decisivamente en la información final.

* Vídeo: Diez ilusiones visuales explicadas y una sin explicación (lainformacion.com)

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La Informaciòn

Las mujeres contaminan menos que los hombres

Un estudio sueco sostiene que los hábitos de unos y otros no son iguales.

Debemos afirmar algo que quizás no contente a la mitad de nuestros lectores (teniendo en cuenta que dispongamos de paridad en términos de sexo en la audiencia): los hombres, pero que es cierto. Así pues, ésta no es una afirmación feminista (o una posible versión femenina del machismo, la creencia de que la mujer es superior al hombre por motivos biológicos), sino algo que está avalado por un estudio. Al menos así lo indican los hábitos de ocio, consumo y alimentación de ambos sexos en diversos países europeos.

Las mujeres tienen hábitos más respetuosos con el planeta

El estudio en cuestión se publicó en Suecia y se realizó a partir de muestras de población de Alemania, Suecia, Grecia y Noruega. Lo más sorprendente de todo, es que a pesar de que los ciudadanos de cada uno de estos países poseen hábitos ciertamente diferentes los unos de los otros, los resultados eran muy similares entre países.

  • Hábitos alimentarios. Se considera que los hombres tienden a ingerir más carne y otros alimentos de carácter proteico. La industria cárnica se considerada como una de las industrias alimentarias que más gases de efecto invernadero emite, a la vez que es una de las que produce un mayor impacto en el territorio. Las mujeres, en cambio, consumen más fruta, verdura y cereales, productos procedentes de industrias alimentarias donde la incidencia sobre el ecosistema es menor. Finalmente, los hombres tienen tendencia a beber más bebidas procesadas.
  • Hábitos en el transporte. El uso del vehículo privado es mucho más frecuente en el sexo masculino. Las mujeres, en cambio, son más propensas a utilizar el transporte público y, a pesar de tener vehículo propio y/o trabajar fuera de casa, al cabo del año realizan menos kilómetros que los hombres. Además, las mujeres se inclinan por los vehículos más eficientes energéticamente y menos contaminantes.
  • Hábitos de ocio y consumo. Los hombres gastan de media más de un 70% en gastos vinculados a los transportes, el alcohol y el tabaco que las mujeres. Las personas de sexo femenino, en cambio, gastan mucha más energía en ropa, higiene, salud, hogar y comida, si bien son más los hombres que prefieren comer fuera.

Lejos de ser una batalla para ver cuál de los dos sexos deja una huella ecológica menor, el estudio es una buena manera de comprobar que las acciones cotidianas, por pequeñas que parezcan, dejan un impacto muy significativo en nuestro entorno. Así pues, a veces sólo hay que modificar un poco nuestros hábitos para mejorar lo que les rodea.

Tomado de:

Zona Catastrófica

Los macacos y la primera red social de nuestros antepsados

Manada de macacos 'Macaca fasciularis'. | Nature

Manada de macacos 'Macaca fasciularis'. | Nature

"El ser humano es un ser social por naturaleza", dijo Aristóteles en el siglo III a. de C., pero esta es una capacidad que nuestra especie comparte con otras muchas y que, en el caso de los primates, podría tener una explicación relacionada con los horarios de las actividades. Así lo aseguran, al menos, tres investigadores anglosajones, que han dado nuevas pistas sobre el origen de esa intrincada red social que hoy tiene dimensiones globales.

Los antropólogos, dirigidos por Susanne Shultz, de la Universidad de Oxford, analizaron el funcionamiento de los grupos sociales entre primates actuales así como especies del árbol evolutivo humano, hasta un total de 217 especies diferentes para tratar de reconstruir el comportamiento social de hace millones de años. Y encontraron que la llave que hizo posible las relaciones en los grupos fue el cambio de una actividad nocturna a otra diurna.

Según publican en la revista 'Nature' esta semana, en un principio los primates eran forrajeadores solitarios que salían por la noche protegidos por la oscuridad. Sin embargo, cuando empezaron a moverse de día, se volvieron más vulnerables, puesto que podían ser vistos por los depredadores y ser atacados, así que comprobaron que ir en grupo les hacía más fuertes. En definitiva, que la vinculación social surgió de la adaptación a una amenaza externa.

Además, no sólo cambiaron la soledad por la compañía, sino que también se mezclaron machos con hembras en estos grupos, de modo que podían ir y venir de un lado a otro, según sus necesidades, como aún hacen hoy primates como los lémures. No sería hasta mucho más adelante cuando aparecieron grupos más estables y de un tamaño más pequeño, que mantendrían relaciones más cercanas, según apuntan los investigadores.

Algunos estudios anteriores habían sugerido que el origen de los grupos sociales estaba en pequeñas unidades de individuos que fueron encadenándose unas con otras. Otros apuntaban que tendrían su origen en la unión de una madre con sus crías, relación que acabó incluyendo a otras hembras cercanas, hata que el grupo fue creciendo.

Los autores de este nuevo trabajo incluyeron un gran número de variables en sus datos: número de indiviudos, enlaces familiares, uniones monógamas, harenes, relaciones de una hembra con varios machos, etcétera. Descubrieron así que la vinculación entre los primates está muy determinada por sus antepasados y que las especies más cercanas evolutivamente tenían un comportamiento más similar.

Cambio sin vuelta atrás

Sin embargo, revelan que una vez que se pasó de la vida individual a la de grupo, hace 52 millones de años en la línea evolutiva que dió lugar a los seres humanos y algo más tarde en otra rama de primates, nunca más se ha vuelto a la vida ermitaña.

Más adelante, los ancestros que empezaron a vivir en pareja no volvieron a vivir en grupos, mientras que los que optaron por los harenes continuaron compartiendo su vida con otros congéneres en manadas más y menos grandes, en función del momento.

Por contra, concluyen los investigadores, los seres humanos siempre han tenido una gran capacidad para adaptarse a diferentes tipos de sociedades y, a lo largo de la Historia, han vivido en culturas monógamas, polígamas, en grupos que incluyen la familia nuclear (padres e hijos) y en más extensas. Del mismo modo, han ajustado sus horarios de actividad laboral, hasta el punto de que hay quien trabaja unos días de noche y otros de día.

"La flexibilidad de comportamiento de los seres humanos es asombrosa, así como su capacidad de vivir en unas sociedades tan grandes como las nuestras, y tenemos que hacer frente a una variedad enorme de ajustes en función de las culturas y las tradiciones. Es algo del linaje humano que no se ha desarrollado nunca en otros primates, lo que prueba que es necesario un cerebro grande para tener una vida social complicada", argumenta Shultz.

Su colega Christopher Opie, de la Universidad de Auckland, recuerda la importancia de echar la vista atrás para poder entender "momentos decisivos de nuetra evolución social". "Ahora entendemos porqué la sociabilidad del primate es intrínsecamente especial, pues los grupos sociales consolidados son inusuales en mamíferos, y no una norma como entre primates", concluye.

Fuente:

El Mundo Ciencia

Graban por primera vez cómo hace el colibrí para sacudirse el agua








Grabaciones en cámara lenta revelaron por primera vez cómo los picaflores o colibríes sacuden el agua de sus cuerpos luego de la lluvia.

Estas aves mueven la cabeza con una aceleración que puede alcanzar una fuerza de 34G. Los corredores de Fórmula 1, por ejemplo, llegan a estar sometidos a una fuerza de 6G. (La fuerza G es una medida de aceleración, basada en la aceleración que produciría la gravedad terrestre en un objeto en ausencia de atmósfera u otra condición de rozamiento).

Las maniobras de los colibríes tardan apenas una décima de segundo y logran expulsar casi todas las gotas de agua de las plumas.

"Es una caso de movilidad extrema. La cabeza del picaflor puede hacer giros de 180 grados en menos de una décima de segundo, es algo simplemente extraordinario", dijo Robert Dudley, experto de la Universidad de California, Berkeley, y uno de los autores del estudio.

Lluvia artificial

Colibrí de Ana (Calypte anna)

El Colibrí de Ana (Calypte anna) realiza con su cabeza giros de 180 grados en menos de una décima de segundo.

Los investigadores se enfocaron en el llamado colibrí de Ana (Calypte anna), una especie que puede hallarse en la costa oeste de América del Norte, desde el norte de México al sur de Canadá. Mide cerca de 10 cms y no pesa más de cinco gramos.

Cuando las aves se acercaban a comederos en busca de semillas, un dispositivo las rociaba con agua y el comportamiento posterior era captado por una cámara.

"Simulamos tres tipos de lluvia con diferente intensidad y los colibríes mostraron oscilaciones extremas en cada caso", explicó el Dr. Víctor Ortega Jiménez, autor principal del estudio e investigador de la Universidad de California, Berkeley.

Los científicos se mostraron sorprendidos ante la habilidad de los picaflores para ejecutar maniobras en pleno vuelo.

"Sabemos que la información visual es clave para controlar el vuelo, pero cuando se sacude la cabeza obviamente no se cuenta con ese recurso. Aún así las aves permanecieron estables, sin perder altura", señaló Robert Dudley.

Los investigadores creen que el movimiento de los colibríes podría ayudar a los ingenieros a desarrollar vehículos aéreos con mayor estabilidad en condiciones de mal tiempo y hasta máquinas de lavar ropa con programas de secado más eficientes.

El estudio fue publicado en la revista de la Academia de Ciencias británica, Royal Society Interface.

Fuente:

BBC Ciencia

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El ácaro y la autoestopista de hace 50 millones de años

El pequeño ácaro, encima de la araña. | University of Manchester

El pequeño ácaro, encima de la araña. | University of Manchester

  • Logran una imagen de alta resolución de un ácaro montado sobre una araña
  • Los fósiles estaban en una pieza de ámbar de hace 50 millones de años
  • Es el caso más antiguo registrado de este tipo de asociación entre fauna

Mide la milésima parte de un milímetro. Vivió hace 50 millones de años y Está atrapado en un trozo de ámbar. Era difícil de detectar porque estaba subido encima de una araña, que es la que atrae la atención de todo el que analiza la pieza. Pero aun así, lo han localizado. Es el polizón o, mejor dicho, el autoestopista más antiguo del que se tiene noticia. Un ácaro minúsculo montado sobre el lomo de una araña, a la que empleaba como medio de locomoción, y al que los científicos han hecho ahora un completo retrato en tres dimensiones gracias a las técnicas digitales de escáner.

Los palentólogos que han presentado las imágenes han usado una técnica de diagnóstico conocida por su uso médico, pero que se está revelando como una herramienta muy útil para la paleontología. Se trata de la Tomografía Axial Computerizada o TAC, un sistema de diagnóstico que toma múltiples radiografías de un objeto, desde distintos planos, para reconstruirlo después en una imagen en tres dimensiones elaborado por ordenador.

"El TAC nos ha permitido diseccionar digitalmente el ácaro y separarlo de la araña, para poder ver así las estructuras de su parte baja, que estaban apoyadas sobre la espalda del arácnido y que eran esenciales para poder identificar la especie, pues son la parte más característica del animal" ha afirmado al servicio de noticias científicas Eurekalert David Penney, uno de los autores del trabajo.

Según Penney, que trabaja en Departamento de Ciencias de la Vida de la Universidad de Manchester, "el especimen, que es extraordinariamente raro de encontrar en el registro fósil, es potencialmente el más antiguo conocido de la familia de los Histiostomatideos", un tipo de ácaros que tiene representantes vivos actuales.

La araña atrapada en la pieza de ámbar analizada. | University of Manchester

La araña atrapada en la pieza de ámbar analizada. | University of Manchester

El ámbar, que no es más que resina fosilizada, funciona como un archivo de las asociaciones ecológicas del pasado al dejar 'congeladas' en la misma pieza ejemplares de especies distintas que compartían el mismo espacio hace millones de años. El doctor Penney explica lo relevante del pedazo de ámbar que han analizado: "En muchos casos, los organismos murieron al instante y quedaron preservados con increíble fidelidad, mostrando lo que estaban haciendo en el momento antes de morir. Sin embargo, la mayoría de los fósiles consisten en insectos individuales o bien en unos cuantos de ellos pero que aparecen separados sin que haya una evidencia palpable de que estaban relacionándose entre ellos. Sin embargo, esta pieza extradordinaria es de esas que ocurren una vez entre cien mil especímenes".

Como explica Penney, el ácaro estaba usando a la araña para desplazarse tal y como hacen los ácaros actuales, que aprovechan animales más grandes para desplazarse de un sitio a otro. Es una forma de auto-stop que en términos biológicos se conoce como foresia. No tiene que ver con el parasitismo. En este último, un animal se sitúa sobre otro para aprovecharse de él atacándolo, tal y como hacen los piojos o las garrapatas que chupan la sangre del hospedador que parasitan. En la foresia, el 'aprovechado' sólo usa al otro para moverse, como ocurre por ejemplo con los peces rémoras que se adhieren a los tiburones.

El biólogo de la Universidad de Manchester Richard Preziosi, ha declarado a Eurekalert: "La foresia es común en muchos grupos animales hoy en día. Pero el estudio de fósiles como el que hemos descrito nos da claves muy importantes para saber hasta cuándo se remonta este tipo de comportamientos en el pasado y cómo evolucionó esa habilidad. Ahora tenemos una tecnología de la que no disponíamos antes y por tanto podemos emplear un enfoque multidisciplinar para extraer la máxima información posible de un buen número de fósiles minúsculos que hasta ahora no ofrecían ningún dato científico significativo".

Parte inferior del ácaro reconstruida gracias al TAC. | University of Manchester

Parte inferior del ácaro reconstruida gracias al TAC. | University of Manchester

La clave, explica Preziosi, es que el TAC permite analiza al completo los animales atrapados en el ámbar, incluyendo aquellas partes no visibles o que serían destruidas si se intentará extraer físicamente la pieza. Eso es lo que ha ocurrido con el polizón de hace 50 millones de años, al que los científicos han reconstruido hasta el mínimo detalle.

Fuente:

El Mundo Ciencia

¿Desea ganar un millón de dólares? Números primos, Riemann y los mensajes cifrados...

Desde que a muy temprana edad en el colegio, entramos en contacto con las matemáticas, escuchamos a los profesores hablar de los números primos. Muchos de nosotros, seguramente nos recordemos a nosotros mismos, bastante pequeños, obteniendo los factores primos de un número (es decir, factorizando el número).

Factorización numérica

Recordemos que los números primos son los números naturales mayores que 1, cuyos únicos divisores son él mismo y el 1. Números primos son, por lo tanto, 2, 3, 5, 7, 11, etc. (la comunidad matemática suele excluir de la lista el numero 1). Adentrándonos poco a poco en esta selecta secuencia, nos topamos con la propia teoría de números y descubrimos propiedades de los números primos que se estudiaron hace más de 2000 años.

En el año 300 antes de Cristo, Euclides demuestra que hay infinitos números primos. Posteriormente, en el año 236 antes de Cristo, Eratóstenes descubre una criba que lleva su nombre, la cual nos proporciona un algoritmo para determinar los números primos menores a un número natural dado. Ya en el siglo XVIII, los estudios de ilustres matemáticos como Gauss y Legendre, conducen al teorema de los números primos, el cual nos da la cantidad de números primos menores a un número dado. Un poco más tarde, Leonard Euler relaciona los primos con los números enteros en una fórmula maravillosa. Entonces, sale a colación el nombre de un matemático: Bernhard Riemann.

En 1896, en una pequeña aldea de Alemania, nace Bernhard Riemann. Después de estudiar filosofía, teología y fundar una nueva geometría (la geometría de Riemann), formula por primera vez uno de los problemas más importantes de las matemáticas puras, la llamada “hipótesis de Riemann”.

A partir del trabajo de Euler, Riemann establece una conexión entre la función compleja Zeta de Riemann y el producto de Euler. Sea s > 1 un número complejo y p un número primo. Tenemos:

Hipótesis de Riemann

Si nos fijamos atentamente en esta fórmula, veremos que no es tan difícil de entender como pueda parecer a simple vista. Nos dice, que una determinada suma infinita es igual a una determinada multiplicación infinita. La suma infinita es la función Zeta de Riemann y la multiplicación infinita es el producto de Euler. Son los ceros no evidentes de esta función los que, en teoría, tienen la clave de cómo se distribuyen los números primos en la recta real, la clave para descubrir el patrón de estos misteriosos números, en definitiva, la clave para comprender algunos de los sistemas para el envío de mensajes secretos cifrados.

Los números primos son usados en algunos sistemas de cifrado de mensajes, como el RSA (Rivest, Shamir, Adleman). Este es un sistema de cifrado de los llamados de clave pública y funcionan de la siguiente forma: supongamos que usted quiere enviarme un mensaje secreto, un mensaje que únicamente yo pueda leer. Entonces yo le envío a usted un cofre con una cerradura, pero se lo envío abierto. Usted recibe el cofre, escribe el mensaje, lo mete dentro del cofre, lo cierra con la cerradura (ahora ni usted mismo puede leer el mensaje que ha escrito) y me envía el cofre a mi. Cuando me llega, lo abro con mi llave y leo el mensaje. La clave pública es el cofre con la cerradura abierta y la clave privada es la llave para abrir el cofre.

Algorítmo RSA

La seguridad de estos sistemas se basa en el problema de hallar los factores primos de un número entero muy grande. Básicamente, se escogen dos números primos muy grandes y se multiplican entre si, algo que es muy fácil para cualquier computador. Después de algunas operaciones sencillas, se obtiene una clave pública y otra privada para descifrar el mensaje. Lo que no es tan sencillo es hallar los dos factores primos originales que hemos multiplicado, es decir, factorizar el número. El ordenador podrá hacerlo, pero puede tardar miles de años en conseguirlo.

Por este motivo (y otros) son tan importantes los números primos, porque en ellos se basan de los sistemas de cifrado actuales. Demostrar que la hipótesis de Riemann es correcta, apenas influye en la práctica, ya que los sistemas suponen que la hipótesis es cierta y actúan en consecuencia, pero su demostración puede crear potentes demostraciones y herramientas matemáticas nuevas.

Sin embargo, el Instituto Clay de Matemáticas ofrece un millón de dólares a quien consiga demostrar la validez o no de la hipótesis de Riemann.

Sin darnos cuenta, hemos pasado de factorizar números en la escuela, a sistemas para enviar mensajes secretos, y hemos terminado en la posibilidad de ganar un millón de dólares, haciéndonos un hueco en la historia demostrando la hipótesis de Riemann, un problema que algunos consideran el mayor reto matemático al que se enfrenta el pensamiento humano.

¿Alguno de ustedes se anima a intentarlo?.

Fuente:

Hablando de Ciencia

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