Tecnologia y Salud

Crean un microchip con 10 veces más energía de la normal

Joyce Kwong dirigió el proyecto junto a sus colaboradores del MIT Anantha Chandrakasan, Yogesh Ramadass y Naveen Verma. Los colaboradores de la Texas Instruments fueron Markus Koesler, Korbinian Huber y Hans Moormann.

Fuente: AGENCIAS
La clave de la mejora en la eficiencia energética era encontrar formas de hacer que los circuitos en el chip funcionaran con un nivel de voltaje mucho más bajo que lo usual. Mientras la mayoría de los chips actuales opera a alrededor de un voltio, el nuevo diseño opera con sólo 0,3 voltios.

Sin embargo, reducir el voltaje de operación no es tan simple como podría parecer, ya que los microchips existentes se han perfeccionado durante muchos años para operar al voltaje estándar más alto. Las memorias y los circuitos lógicos tienen que ser rediseñados para poder operar con suministros de energía que sean de bajos voltajes.

Uno de los problemas más grandes que el equipo tenía que superar era la variabilidad que se da en la fabricación típica de los chips. Al utilizar niveles de voltaje más bajos, las variaciones e imperfecciones en los chips de silicio se hacen más problemáticas. Diseñar los chips para minimizar su vulnerabilidad a tales variaciones era una parte importante de la estrategia.

Hasta ahora, el nuevo chip es sólo una prueba del concepto. Las aplicaciones comerciales podrían estar disponibles en cinco años, y quizá antes, en muchas áreas. Por ejemplo, los aparatos médicos portátiles o implantables, los teléfonos móviles, y los dispositivos de conexión a redes de ordenadores, podrían estar basados en tales chips y aumentar así considerablemente sus tiempos de funcionamiento sin recarga. También puede haber una amplia variedad de aplicaciones para el ámbito militar, en la producción de redes autónomas de sensores diminutos que podrían dispersarse en un campo de batalla.

En algunas aplicaciones, como en los dispositivos médicos para ser implantados en pacientes, la meta es hacer los requerimientos de energía tan bajos que tales dispositivos puedan energizarse por medio de la "energía ambiental" (empleando el propio calor del cuerpo o su movimiento para proporcionar toda la energía necesaria).


Proyecto Para Averiguar Cómo Distintas Enzimas Descomponen la Celulosa

Se ha puesto en marcha una prometedora investigación sobre la manera en que diferentes enzimas descomponen la celulosa. Los conocimientos que se obtengan con esta investigación podrían contribuir de manera decisiva a importantes avances en diversos campos tecnológicos.

Las enzimas son proteínas producidas por organismos vivos, que tienen la función de acelerar reacciones químicas dentro de sus cuerpos. Ellas, por ejemplo, actúan en el sistema digestivo humano para fragmentar las moléculas de almidón o de proteínas en pequeños trozos que puedan ser absorbidos por los intestinos.

Las enzimas también se utilizan para producir pan, se añaden a detergentes para limpiar con mayor eficacia ciertas manchas, y se emplean en el acondicionamiento del cuero para diferentes usos.

Como las enzimas pueden descomponer a la celulosa produciendo azúcares simples que luego pueden ser fermentados dando lugar a alcohol, desempeñan un papel muy importante en la producción de etanol a partir de la celulosa.

Peter Reilly, de la Universidad Estatal de Iowa, está particularmente interesado en las enzimas que actúan sobre la celulosa. El Departamento de Agricultura de Estados Unidos le ha concedido una subvención de 306.000 dólares para que él y sus colaboradores lleven a cabo una investigación detallada sobre cómo operan estas interesantes proteínas.
Tales enzimas son conocidas como celulasas. Y están presentes de manera habitual en hongos y bacterias.

El trabajo que llevan a cabo las celulasas no es fácil en absoluto. La celulosa es muy dura. Está en las paredes celulares de los vegetales. Les aporta a estos su estructura rígida. Gracias a ella, los árboles se mantienen erguidos.

Pero las diferentes enzimas tienen distintas maneras de atacar a la celulosa.

Los colaboradores de Reilly emplean muchos recursos informáticos para poder comprender cómo se agrupan las enzimas. Emplean para ello las supercomputadoras CyBlue y Lightning.

Al incorporar al conocimiento básico de las enzimas los nuevos datos que el equipo de Reilly va obteniendo, se están abriendo puertas a nuevas y mejores aplicaciones de las enzimas. Enzimas de mayor eficacia, por ejemplo, podrían ser la clave para hacer que la producción de etanol a partir de la celulosa fuera más eficiente y barata.

No obstante, aún les queda mucho por aprender a los ingenieros químicos acerca de estas proteínas especializadas. Como bien señala Reilly, "Después de todo, la naturaleza ha ensayado infinidad de maneras diferentes para descomponer la celulosa".

Información adicional en:
http://www.public.iastate.edu/~nscentral/news/2008/jan/enzymes.shtml


Desvelando los Complejos Mecanismos Subyacentes en la Destreza de las Manos Humanas

Realizar con los dedos de las manos los movimientos rápidos que en la vida cotidiana se necesitan para ejercer distintos tipos de presión sobre superficies diversas de manera que podamos, por ejemplo, asir objetos pequeños, utilizar herramientas, o realizar manualidades, resulta vital. Pero esta capacidad de movimientos y presión de los dedos que tan trivial puede parecernos, es en realidad el resultado de un complejo proceso neuromotor y neuromecánico, orquestado con una sincronización de muy alta precisión por el cerebro, el sistema nervioso y los músculos de las manos.

El ingeniero biomédico Francisco Valero-Cuevas (de la Universidad del Sur de California) está trabajando para desvelar las características neurológicas, biológicas y mecánicas de la mano humana que permiten la manipulación precisa y hacen posible que una persona pueda asir un huevo y cascarlo del modo adecuado sobre una sartén, abrocharse un botón de la camisa, o accionar las teclas del teléfono móvil para responder a una llamada.

Una mano con cinco dedos parece un dispositivo muy simple. Pero en realidad los científicos ni siquiera comprenden bien qué es, biomecánicamente hablando, una mano, cómo está controlada neurológicamente, cómo las enfermedades pueden afectarla, y cómo el tratamiento adecuado puede restaurar su funcionamiento normal. Es difícil saber cómo cada uno de sus 30 y tantos músculos contribuyen a sus funciones cotidianas, desde las que usamos al manejar un teléfono móvil, hasta las que necesitamos para ponernos la ropa.

En su estudio, Valero-Cuevas, y Madhusudhan Venkadesan del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Cornell, pidieron a varios voluntarios que con su dedo índice dieran unos golpecitos sobre una superficie y la presionasen mientras los investigadores registraban en cada caso la fuerza ejercida por la yema del dedo y la actividad eléctrica en todos los músculos de la mano.

Estos investigadores, en un experimento único en su clase, registraron en 3D la fuerza del dedo más el patrón de la coordinación muscular completa de manera simultánea, empleando los electromiogramas intramusculares de los siete músculos del dedo índice. A los voluntarios se les pidió que realizaran ciertas operaciones muy específicas con el dedo. Los investigadores encontraron que los patrones de coordinación muscular cambiaban claramente según la maniobra realizada fuese una u otra. La modelación matemática y el análisis de Venkadesan revelaron que el control neuronal subyacente también se conmutaba entre estrategias mutuamente incompatibles a una velocidad lo bastante elevada como para garantizar la buena marcha de la secuencia de acciones.

Los datos obtenidos en estos experimentos sugieren que una circuitería neuronal especializada pudo haber evolucionado para la mano gracias al control neuronal vinculado a las acciones para las cuales el factor tiempo es crítico, como las requeridas para ejecutar la abrupta transición desde el movimiento hasta la fuerza estática (mover los dedos hacia un objeto, y en el instante de hacer contacto con él pasar a sujetarlo).

Si la transición entre las órdenes motoras no está bien sincronizada y ejecutada, el acto de coger con agilidad y eficacia un vaso de agua resulta imposible.

Los resultados del estudio también sugieren una explicación funcional para un importante rasgo evolutivo del cerebro humano: sus centros motor y sensorial desproporcionadamente grandes asociados con la función de las manos.

Información adicional en
http://viterbi.usc.edu/news/news/2008/what-gives-us.htm


El autismo y los trastornos del lenguaje comparten una base genética parcialmente común

Los nuevos estudios moleculares parecen corroborar la comorbilidad (la presencia independiente de dos o más patologías en un mismo sujeto) observada entre el autismo y los trastornos del lenguaje, y en último término, contribuyen a aclarar la naturaleza y la estructura del programa genético responsable del desarrollo y funcionamiento del 'órgano del lenguaje', según informa la Plataforma Sinc.
Fuente: REDACCIÓN, AP

Habitualmente, el autismo y los trastornos del lenguaje recibían un tratamiento clínico diferencial, al considerarse que presentaban perfiles lingüísticos que variaban considerablemente. Resultados moleculares recientes parecen indicar lo contrario (en particular, para algunos subtipos de autismo), tal y como sostiene un trabajo realizado por Antonio Benítez-Burraco, investigador de la Universidad de Oviedo.
La revisión, publicada en el último volumen de la Revista de Neurología, discute los factores genéticos implicados en los trastornos del lenguaje asociados al autismo, cuya alteración parece ser una de sus causas más importantes.
"A partir del análisis molecular de los diversos trastornos cognitivos en los que el lenguaje se ve afectado, como la dislexia, el trastorno específico del lenguaje (TEL) o el autismo, se han identificado diversos genes cuya mutación parece constituir un componente causal de este tipo de afecciones que alteran el proceso normal de adquisición del lenguaje" explica Benítez-Burraco.
El investigador tuvo en cuenta una serie de artículos científicos cuya metodología, conocida como el análisis de ligamiento de asociación, trata de relacionar el fenotipo anómalo característico de estos trastornos con determinadas secciones cromosómicas.
Programas genéticos comunes
La facultad del lenguaje, según el investigador, puede considerarse un 'órgano' cuyo desarrollo viene determinado, en buena medida, por un programa de naturaleza genética, de modo que los genes que lo integran, cuando se ven afectados, pueden considerarse factores causales significativos o de riesgo para este tipo de trastornos.
Esta aproximación molecular plantea, en particular, la posibilidad de que existan determinantes genéticos comunes a los trastornos del lenguaje y al autismo. Según el investigador, las semejanzas entre ambos síndromes resultan igualmente significativas a otros niveles, "como ocurre, por ejemplo, con el grado de asimetría de las regiones cerebrales implicadas en el procesamiento del lenguaje".
El trabajo también se vincula con cuestiones evolutivas. "Nuestra capacidad lingüística es única en muchos sentidos, pero los genes cuya mutación dan lugar a trastornos del lenguaje, tienen una historia evolutiva más dilatada" continua Benítez-Burraco, "podremos conocer mejor el origen del lenguaje si analizamos los genes que en nuestra especie están relacionados con el desarrollo y el funcionamiento del "órgano" del lenguaje".
El autismo es un trastorno del desarrollo del cerebro que conlleva la aparición de diversas anomalías durante el crecimiento del individuo, un patrón estereotipado y restringido de actividades e intereses, y una incapacidad para la interacción social y la comunicación recíproca. Salvo excepciones, este desorden congénito se manifiesta en los niños a partir de los 18 meses a 3 años de edad, y estadísticamente afecta a 4 de cada 1000 niños.
Alrededor del 20% de los niños autistas comienzan a sufrir el trastorno tras un periodo de desarrollo lingüístico normal de entre 12 y 24 meses de duración, el cual va seguido de una regresión cognitiva que afecta en primer lugar al lenguaje, provocando una pérdida paulatina de las habilidades lingüísticas adquiridas hasta ese momento.