jueves, 22 de noviembre de 2012

La NASA encuentra vida en Marte, ¿otra vez lo mismo?

  Hace casi dos años nos despertamos con un supernotición de la NASA, habían rumoreado que había indicios de vida extraterrestre en otro planeta. Luego fue aún más alucinante, habían encontrado un microbio que en vez de fósforo empleaba arsénico para construir su DNA. Tras la publicación del artículo correspondiente surgió la controversia y arreciaron las críticas. El trabajo experimental tenía errores y los resultados eran insostenibles, a fecha de hoy nadie duda ya que sólo se trataba de una bacteria que como otras sobrevive en medios ricos en arsénico.

El día de la marmota

¿ Se acuerdan de la famosa película "El día de la marmota" protagonizada por Bill Murray ?, pues parece que se repite la misma historia por las mismas fechas. De nuevo desde la NASA se rumorea que hay indicios de vida estraterrestre, esta vez en Marte. Al parecer en un programa radiofónico de la radio pública NPR, el geólogo John Grotzinger hablando de datos proporcionados por el robot Curiosity, que lleva meses trabajando en Marte, comenta:

 "El Curiosity ha hecho nuevos e importante descubrimientos. Hallazgos que pasarán a los libros de historia".
 De nuevo el 3 de diciembre, exactamente igual que hace dos años, lo explicarán todo. Es cierto que entonces eran más atrevidos y decían que iban a poner patas arriba la bioquímica.

  Volveremos a esperar pacientemente a que la NASA explique públicamente todo lo referente a ese hallazgo en la reunión de la Asociación Geofísica Americana que se celebrará en San Francisco entre los días 3 y 7 de diciembre. A ver qué nos cuentan esta vez, esperemos que no vuelvan con el tema de los meteoritos con fósiles, que ya resulta cansino. Uno se pregunta ¿ será esto como el cuento de Pedro y el lobo, que cuando finalmente vino el lobo todo el mundo pasaba del pastor ? ¿ O todavía no llega y van a volver a hacer el ridículo como ya nos tienen acostumbrados en temas biológicos ? Lo sabremos en pocos días.

  Un saludo

miércoles, 21 de noviembre de 2012

IBM simula conexiones cerebrales de macaco

  Darpa Synapse (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics) es un programa de Darpa, la agencia norteamericana de defensa, para el desarrollo de tecnología electrónica neuromórfica que escale a niveles biológicos, en el que trabaja un equipo de investigadores indúes y norteamericanos de la compañía IBM dirigido por Dharmendra S. Modha. Llevan años investigando sobre uno de las ideas más ambiciosas de los últimos tiempos: simular las conexiones de un cerebro de macaco mediante ordenadores.

  El proyecto Compass

  La fase inicial de SyNAPSE fue desarrollar componentes sinápticos electrónicos de escala nanométrica capaces de simular sinapsis. Una vez disponibles los componentes han procedido a establecer los microcircuitos que soporten toda la arquitectura del sistema. Inspirandose en el funcionamiento, consumo y volumen de un cerebro orgánico, han desarrollando "TrueNorth", una novedosa arquitectura compacta modular, no Von Neumann y de bajo consumo que consiste en una red escalable de núcleos neurosinápticos cada uno de los cuales simula neuronas, dendritas, sinapsis y axones. Para poner en marcha esto han desarrollado Compass, un simulador multihilo funcional masivamente paralelo y un compilador paralelo que mapea una red de rutas de larga distancia como las del cerebro de macaco. Han demostrado un débil escalado, casi perfecto sobre un IBM Blue Gene/Q de 16 racks (262144 CPUs, 256 TB memoria), alcanzando una escala sin precedentes de 256 millones de núcleos neurosinapticos que contienen 65000 millones de neuronas y 16 billones de sinapsis ejecutándose a una velocidad increible.  

  Avance de las simulaciones
  •  Fecha          Núcleos procesadores      Memoria principal
  •  febrero-2007                   4.096                           1 TB 
  •  julio-2007                       8.192                          4 TB 
  •  noviembre-2007             32.768                          8 TB
  •  noviembre-2009           147.456                       144 TB
  •  abril-2012                   262.144                       256 TB 
  •  october-2012            1.572.864                        1,5 PB
  El objetivo final del programa DARPA SyNAPSE es construir una arquitectura computacional cognitiva con 10.000 millones de neuronas y 100 billones de sinapsis. Esto se debe a que se estima que el número de sinapsis en el cerebro humano es de 240 billones.
 
 
 Conexiones cerebrales
 
   Mediante cientos de meticulosos estudios con trazadores que se inyectan en los cerebros de los macacos, durante años se han ido dibujando las diferentes conexiones cerebrales. Han sido muchas horas de microscopio, cámara clara, lápiz y papel para ir conociendo estas redes. La mejor conocida está en la corteza visual del macaco, se compone de 32 vértices y 305 bordes, otras redes de este animal tienen 70 vértices y 700 bordes, 95 vertices y 2402 bordes, etc. Se trata de simular todas estas conexiones cerebrales, nada menos que medio billón de neuronas y 100 billones de sinapsis. En principio, lo más ambicioso iniciado hasta ahora, ¿ estará IBM cerca de simular el funcionamiento de un cerebro humano, tal y como se comenta en algunos medios ?. Nos tememos que todavía es pronto para eso.


  Compass es un simulador escalable revolucionario que origina una arquitectura de computación cognitiva, forma parte del desarrollo a largo plazo de la ingeniería electrónica neuromórfica, un enfoque iniciado en los años 80 para la construcción de ordenadores que considera que la mejor forma de conseguir máquinas inteligentes es imitando el funcionamiento de los cerebros de verdad. Los dispositivos electrónicos neuromórficos a la hora de trabajar se inspiran en las neurociencias, por lo que se habla de neuronas, dendritas, axones, etc. en este proyecto colaboran ingenieros y neurocientíficos. Sin embargo, teniendo en cuenta los logros obtenidos hasta ahora por este proyecto y valorando positivamente que Compass IBM tiene más neuronas que cualquier otro sistema previamente construido, resulta que debemos preguntarnos ¿ qué hacen todas esas neuronas ?.
  Digamos que todas estas máquinas teóricamente podrían hacer lo mismo que el cerebro que imitan, pero en la práctica no resuelven tantas cosas porque hasta ahora sólo han solventado problemas bastante simples. Si comparamos el macaco con un pequeño nemátodo veremos que las cosas aún están muy verdes. Durante décadas se ha estudiado Caenorhabditis elegans, un nemátodo que mide 1 mm de largo, empleado como modelo animal en miles de experimentos: se ha usado en estudios relacionados con el Alzheimer, biología del desarrollo, etc. Este animal en edad adulta tiene 945 células somáticas, de las cuales exactamente 302 son neuronas que establecen ni más ni menos que 6.418 sinapsis (más arriba pusimos que nuestro cerebro establece 240 billones). Pues bien sabiendo todo esto resulta que nadie ha logrado construir una simulación por ordenador que pueda mostrar con precisión la complejidad del sistema nervioso de este minúsculo gusano, aunque la cosa está muy cerca y posiblemente se logre en poco tiempo. Recapitulando como bien apunta el neurocientífico Tony Movshon : "Simplemente conociendo la arquitectura conexional de un sistema nervioso no es suficiente para deducir su función."

  Un saludo

 Referencias:

 Compass - A Scalable Simulator for an Architecture for Cognitive Computing

 Building Block of a Programmable Neuromorphic Substrate: A Digital Neurosynaptic Core

 Network architecture of the long-distance pathways in the macaque brain

 Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics (SyNAPSE)

 The Brain in the Machine


 Nota:

 Esta entrada participa en la XVIII edición del Carnaval de biología organizado por Ameba Curiosa

martes, 6 de noviembre de 2012

Ascidias, mariscos ricos en iodo

Ascidias japonesas  Resulta interesante saber el interés gastronómico que despiertan en nuestra especie los diferentes seres vivos según el país, la cultura, etc. este conocimiento nos permite comprender realmente lo que queremos decir cuando indicamos que los humanos somos omnívoros. En un viaje que realicé hace algún tiempo a Santiago de Chile visité su Mercado Central, lugar muy recomendable para poder apreciar buena parte de la variedad de pescados y mariscos que se comen en ese país austral donde les llaman frutos del mar. Uno de los más curiosos es el piure, Pyura chilensis. Se emplea en la preparación de diferentes platos, como arroz con piure picado y otros. Este marisco tiene alto contenido en yodo por lo que es recomendado en enfermedades como el bocio, causado por el déficit de hormonas tiroideas (contienen yodo). Este marisco es una ascidia, esto es, un tunicado y para comerlo se le tiene que quitar previamente la túnica, una dura envuelta protectora compuesta principalmente de tunicina, un polisacárido de D-glucosa con funciones estructurales que recuerda en cierto modo a la celulosa.

Los tunicados

Como puede verse en la foto de una ascidia de mar japonesa o ascidia plisada, Styela clava, su aspecto externo recuerda más a un tubérculo vegetal que a un animal, de ahí que en algunos lugares sean conocidas como patatas de mar. Esta primera impresión desaparece si les hacemos cosquillas mediante una yerbita en uno de los dos “cráteres” que surgen de este extraño ser vivo, veremos entonces cómo se cierran ambos que en realidad son sifones. Se alimentan por filtración tomando el alimento por el sifón inhalante u oral desde donde el agua pasa a la faringe, el otro sifón es el exhalante o atrioporo. Se trata de animales sésiles, adheridos fuertemente a la roca o a otra superficie mediante un pedúnculo basal, sin embargo durante el estadio larval, en las primeras fases del desarrollo, presentan vida libre y se desplazan nadando gracias a una cola, entonces tienen un ocelo y un estatocisto con los que se van guiando hasta encontrar un buen lugar en el que asentarse y realizar la metamorfosis. Es el momento de fijarse al sustrato elegido, desaparece la cola, aparece el exoesqueleto (túnica), surgen los sifones además de otras grandes transformaciones tras las cuales pasa a ser una ascidia adulta.

 
Pasado común

Guardamos un remoto pasado en común con ellas, aunque no lo parezca, ya que pertenecemos al mismo filo animal, los cordados. Las ascidias se clasifican en el subfilo urocordados y nosotros en el de los vertebrados. Durante el desarrollo (ontogenia) tenemos en común varias estructuras, siendo la más destacada el tubo neural, a partir del cual se forma nada más y nada menos que nuestro sistema nervioso central: encéfalo y médula espinal. En las ascidias el sistema nervioso se compone de un ganglio cerebroideo situado entre los sifones del que parten nervios hacia los sifones, branquias, vísceras y un plexo situado en el lateral de la faringe.

 
Referencias:

  Características generales de las ascidias o patatas de mar

 
Nota:
  Esta entrada participa en la XVIII edición del Carnaval de biología organizado por Ameba Curiosa
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