Cuando el cerebro necesita que prestemos atención a algo importante, una forma en que puede hacerlo es enviando una ráfaga de noradrenalina, según un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), que se publicó en la revista científica Nature.

Este neuromodulador, producido por una estructura profunda en el cerebro llamada locus coeruleus, puede tener efectos generalizados en todo el cerebro. En un estudio con ratones, el equipo del MIT descubrió que una función clave de la noradrenalina, también conocida como norepinefrina, es ayudar al cerebro a aprender de resultados sorprendentes.

“Lo que muestra este trabajo es que el locus coeruleus codifica eventos inesperados, y prestar atención a esos eventos sorprendentes es crucial para que el cerebro haga un balance de su entorno”, dice Mriganka Sur, catedrática de neurociencia en el Departamento de Ciencias Cognitivas y del Cerebro del MIT, miembro del Instituto Picower de Aprendizaje y Memoria del MIT y directora del Centro Simons para el Cerebro Social.

Además de su papel en la señalización de sorpresa, los investigadores también descubrieron que la noradrenalina ayuda a estimular el comportamiento que conduce a una recompensa, particularmente en situaciones en las que existe incertidumbre sobre si se ofrecerá una recompensa.

Comportamiento modulador

La noradrenalina es uno de varios neuromoduladores que influyen en el cerebro, junto con la dopamina, la serotonina y la acetilcolina. A diferencia de los neurotransmisores, que permiten la comunicación de célula a célula, los neuromoduladores se liberan en grandes porciones del cerebro, lo que les permite ejercer efectos más generales.

“Se cree que las sustancias neuromoduladoras perfunden grandes áreas del cerebro y, por lo tanto, alteran el impulso excitatorio o inhibidor que las neuronas reciben de una manera más puntual”, explica Sur. “Esto sugiere que deben tener funciones cerebrales muy importantes que son importantes para la supervivencia y la regulación del estado cerebral”.

Si bien los científicos han aprendido mucho sobre el papel de la dopamina en la motivación y la búsqueda de recompensas, se sabe menos sobre los otros neuromoduladores, incluida la noradrenalina. Se ha relacionado con la excitación y el aumento del estado de alerta, pero demasiada noradrenalina puede provocar ansiedad.

Estudios previos del locus coeruleus, la principal fuente de noradrenalina del cerebro, han demostrado que recibe información de muchas partes del cerebro y también envía sus señales por todas partes. En el nuevo estudio, el equipo del MIT se propuso estudiar su papel en un tipo específico de aprendizaje llamado aprendizaje por refuerzo, o aprendizaje por ensayo y error.

Para este estudio, los investigadores entrenaron ratones para empujar una palanca cuando escuchaban un tono de alta frecuencia, pero no cuando escuchaban un tono de baja frecuencia. Cuando los ratones respondían correctamente al tono de alta frecuencia, recibían agua, pero si empujaban la palanca cuando escuchaban un tono de baja frecuencia, recibían una desagradable bocanada de aire.

Los ratones también aprendieron a empujar la palanca con más fuerza cuando los tonos eran más fuertes. Cuando el volumen era más bajo, tenían más dudas sobre si debían empujar o no. Y, cuando los investigadores inhibieron la actividad del locus coeruleus, los ratones dudaron mucho más en empujar la palanca cuando escucharon tonos de volumen bajo, lo que sugiere que la noradrenalina promueve la posibilidad de obtener una recompensa en situaciones en las que la recompensa es incierta.

“El animal empuja porque quiere una recompensa, y el locus coeruleus proporciona señales críticas para decir, empuja ahora, porque la recompensa llegará”, dice Sur.

Los investigadores también encontraron que las neuronas que generan esta señal de noradrenalina parecen enviar la mayor parte de su producción a la corteza motora, lo que ofrece más evidencia de que esta señal estimula a los animales a actuar.

Sorpresa de señalización

Si bien esa ráfaga inicial de noradrenalina parece estimular a los ratones para que actúen, los investigadores también descubrieron que a menudo se produce una segunda ráfaga una vez finalizada la prueba. Cuando los ratones recibían una recompensa esperada, estas explosiones eran pequeñas. Sin embargo, cuando el resultado de la prueba era una sorpresa, las explosiones eran mucho mayores. Por ejemplo, cuando un ratón recibía una bocanada de aire en lugar de la recompensa que esperaba, el locus coeruleus enviaba una gran ráfaga de noradrenalina.

En los ensayos posteriores, ese ratón era mucho menos propenso a empujar la palanca cuando no estaba seguro de recibir una recompensa. “El animal ajusta constantemente su comportamiento”, detalla Sur. “Aunque ya haya aprendido la tarea, está ajustando su comportamiento en función de lo que acaba de hacer”.

Los ratones también mostraron ráfagas de noradrenalina en los ensayos cuando recibían una recompensa inesperada. Estas ráfagas parecían extender la noradrenalina a muchas partes del cerebro, incluido el córtex prefrontal, donde se producen la planificación y otras funciones cognitivas superiores. “La función de codificación de la sorpresa del locus coeruleus parece estar mucho más extendida en el cerebro, y eso puede tener sentido porque todo lo que hacemos está moderado por la sorpresa”, añade el experto.

Los investigadores planean ahora explorar la posible sinergia entre la noradrenalina y otros neuromoduladores, especialmente la dopamina, que también responde a las recompensas inesperadas. También esperan aprender más sobre cómo la corteza prefrontal almacena la memoria a corto plazo de la entrada del locus coeruleus para ayudar a los animales a mejorar su rendimiento en futuros ensayos.

La sonda espacial OSIRIS-REx de la NASA pasó por la Tierra a finales de septiembre y entregó unas muestras de rocas y polvo recogidas del asteroide Bennu. De inmediato, y sin apagar sus motores, se embarcó en una misión adicional: estudiar el Apophis, un asteroide que se espera pase muy cerca de nuestro planeta en el 2029.

En este contexto, la NASA anunció el pasado viernes que la sonda ha sido rebautizada oficialmente como ‘OSIRIS-APEX’, acrónimo en inglés de Orígenes, Interpretación Espectral, Identificación de Recursos y Seguridad – Explorador Apophis. Además, Dani Mendoza DellaGiustina, quien fuera investigadora principal adjunta de la OSIRIS-REx, también estará al mando de esta nueva misión extendida.

El asteroide 99942 o Apophis, que debe su nombre al dios egipcio considerado la encarnación del caos, no chocará contra la Tierra, pero sí estará excepcionalmente cerca, a unos 32.000 kilómetros, el 13 de abril de 2029.

Esta distancia lo pone más cerca a nuestro planeta que algunos satélites y se prevé que eso no solo provoque cambios en su órbita, sino terremotos y deslizamientos en su superficie. “OSIRIS-APEX estudiará Apophis inmediatamente después de tal paso, permitiéndonos ver cómo cambia su superficie al interactuar con la gravedad de la Tierra”, dijo Amy Simon, científica del proyecto.

Asimismo, está dentro de los planes que, para el 2 de abril de 2029, las cámaras de la sonda comiencen a tomar imágenes del asteroide a medida que se acerque. Luego del encuentro cercano con la Tierra, operará en sus proximidades durante los 18 meses siguientes. En ese lapso llevará a cabo muchas de las mismas investigaciones que OSIRIS-REx realizó en Bennu, con el uso de instrumentos generadores de imágenes, espectrómetros, y un altímetro láser para mapear su superficie y analizar la composición química.

Si bien la entonces OSIRIS-REx recolectó agua y altas cantidades de carbono de Bennu, se estima que las muestras recogidas de Apophis sean bastante diferentes, ricas en silicato y níquel-hierro, materiales de los que están principalmente compuestos estos asteroides rocosos, denominados ‘tipo S’.

De acuerdo con la NASA, da la casualidad de que la mayoría de los asteroides potencialmente peligrosos conocidos también son de ese tipo. “Lo que el equipo aprenda sobre Apophis puede ofrecer información a la investigación de defensa planetaria, una de las principales prioridades de la NASA”, asegura la agencia.

Por otro lado, según explica Mendoza DellaGiustina, Apophis ayudará a los científicos a aprender más sobre cómo se forman los sistemas solares y los planetas. “Sabemos que las fuerzas de marea y la acumulación de escombros son procesos fundamentales que podrían desempeñar un papel en la formación de planetas. Podrían informar cómo pasamos de los escombros del sistema solar primitivo a planetas en toda regla”, explicó.

Se estima que asteroides del tamaño de este ‘Dios del Caos’, de unos 340 metros de diámetro, solo se acercan tanto a la Tierra una vez cada 7.500 años. “Aprendimos mucho en Bennu, pero ahora tenemos aún más preguntas para nuestro próximo objetivo”, dijo Simon.

Los autores de un estudio revisaron a una momia egipcia, de una adolescente que murió durante el parto, después de más de un siglo, y le realizaron una tomografía computarizada del cuerpo, que reveló la presencia de un segundo feto en la cavidad torácica de la mujer, lo que indicaba que estaba embarazada de gemelos, según un artículo publicado en International Journal of Osteoarchaeology.

La cabeza del primer bebé quedó atrapada en el canal del parto, lo que provocó la muerte tanto de los bebés como de la madre, informó IFL Science.

El estudio descubrió que, al morir, la joven fue momificada junto con el niño, cuyos restos fueron colocados entre las piernas de la madre, a excepción de la cabeza, cuyos huesos quedaron dentro de la pelvis. Es decir, el niño fue decapitado durante el parto. 

La muerte del bebé y su madre probablemente ocurrieron debido al llamado parto de nalgas, donde el bebé sale con los pies primero, lo que hace el proceso mucho más complicado y peligroso.

Los investigadores suponen que con el tiempo el cuerpo de la fallecida se descompuso y el feto se desplazó desde el útero hasta la cavidad torácica.

La momia examinada pertenecía a una mujer de entre 14 y 17 años. Sus restos fueron encontrados en 1908 durante las excavaciones de la necrópolis de El Bagawat.

La joven pesaba entre 45 y 55 kilogramos. Los científicos estiman que la mujer tenía entre 34 y 40 semanas de embarazo cuando comenzó el parto.

Los restos de la fallecida pertenecen al período tardío de Egipto (desde el 664 a.C., hasta 332 a.C.), reza la anotación del estudio.

“Este examen de la madre y sus hijos al nacer reconfirma cuán peligrosos eran el embarazo, el parto y el alumbramiento, especialmente durante este período”, indicó el estudio. “El parto en el antiguo Egipto se consideraba un evento religioso, no médico”, explicaron los científicos.

“La mayor parte de la documentación descubierta describe hechizos y encantamientos recitados para proteger a la madre y al bebé durante y después del nacimiento“, sostuvieron los investigadores, al indicar que un hechizo alude a que el nacimiento de gemelos se veía de forma negativa.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JLP, por sus siglas en inglés) de la NASA informó este jueves que un grupo de investigadores había confirmado la presencia de nuevas moléculas orgánicas en una columna gigante de hielo y vapor que brota de la superficie de Encélado, una de las 146 lunas de Saturno, lo que indica que este cuerpo celeste podría albergar vida.

Las imágenes obtenidas en la década de 1980 por la sonda espacial Voyager demostraron que Encélado, que tiene alrededor de 500 kilómetros de ancho, cuenta con una superficie blanca y brillante, por lo que se le considera el cuerpo celeste más reflectante del sistema solar. De acuerdo con la NASA, debido a que este pequeño satélite natural refleja mucha luz solar, la temperatura de su superficie es extremadamente fría, alcanzando los -201 °C.

En 2005, el orbitador Cassini identificó partículas de agua helada y gas que brotaban desde la superficie de la luna a una velocidad de 400 metros por segundo. Los científicos explicaron que las continuas erupciones de agua terminaron por generar un enorme halo de fino polvo de hielo alrededor de Encélado, donde una parte de este material formó uno de los anillos de Saturno.

Asimismo, detallaron que estos estallidos provenían de grietas en la corteza de la luna, que son relativamente cálidas. A partir de los datos obtenidos del Cassini, se pudo conocer que debajo de la superficie helada de Encélado hay un océano líquido que alimenta los brotes de agua.

Detectando fuentes químicas adicionales

En 2017 se identificaron moléculas orgánicas en una de las columnas de hielo y vapor. Al respecto, los especialistas sugirieron que la combinación de dióxido de carbono, metano, amoníaco, hidrógeno y agua podrían conducir a la metanogénesis, un proceso metabólico que conlleva la producción de metano y que fue fundamental para la formación de vida en la Tierra.

En un nuevo estudio recientemente publicado en la revista Nature Astronomy, se reportó la existencia de “fuentes químicas de energía adicionales, mucho más potentes y diversas que la producción de metano”.

Los especialistas indicaron que los nuevos compuestos orgánicos detectados son cianuro de hidrógeno, acetileno, propileno y etano. Con su presencia se demuestra que “existen muchas vías químicas para sustentar potencialmente vida en el océano subterráneo de Encélado”, describieron en la publicación.

“Nuestro trabajo aporta más evidencia de que Encélado alberga algunas de las moléculas más importantes tanto para crear los componentes básicos de la vida como para mantener esa vida mediante reacciones metabólicas”, sostuvo el científico de la universidad de Harvard que trabajó en el proyecto Jonah Peter.

“Encélado no solo parece cumplir los requisitos básicos para ser habitable, sino que ahora también tenemos una idea de cómo podrían formarse allí las biomoléculas complejas y qué reacciones químicas podrían estar involucradas”, concluyó.