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Nuestra imagen mental del espacio parece expandirse como el universo: ScienceAlert

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Nuestra imagen mental del espacio parece expandirse como el universo: ScienceAlert

En tu cerebro hay un mapa de cada habitación en la que has dormido. Cada cocina en la que has cocinado. Cada ciudad en la que has trabajado, cada país en el que has vacacionado. Incluso hay una tarjeta desgastada de cada universo en el que te encuentras. he soñado.

Comprimir esta gran cantidad de información detallada en un pequeño tapiz de neuronas es posible gracias a unas matemáticas muy inteligentes, según un estudio en cerebros de ratas realizado por investigadores en los Estados Unidos.

Estos patrones de disposición de células cerebrales recientemente descubiertos que encarnan la representación mental del espacio físico no solo revelan cómo nuestros cerebros almacenan ciertos tipos de datos, sino que también podrían proporcionar información sobre cuándo fallan la memoria y el mapeo.

Entra en una habitación por primera vez y tu cerebro reclutará rápidamente las neuronas que darán forma al espacio. Estas colocar celdas no están necesariamente dispuestos de manera que reflejen la habitación, pero su parpadeo coordinado aún sirve como un medio para ubicarnos en un área física.

Dispuestas en redes llamadas campos de lugar, estas celdas se reorganizan repetidamente a medida que nos acostumbramos al espacio, lo que contribuye a una red cada vez más rica de celdas que ondulan con respuestas correlacionadas a medida que el espacio que te rodea se vuelve más familiar.

Hasta ahora, cómo se desarrolla y funciona esta jerarquía de actividades correlacionadas ha sido principalmente especulativo, al menos desde una perspectiva matemática.

En un nuevo estudio dirigido por la neurobióloga computacional Tatyana Sharpee del Instituto Salk de Estudios Biológicos, los investigadores investigaron la actividad de las células nerviosas en un parte del hipocampo de las ratas que es fundamental para su memoria de los espacios.

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Usando un método previamente diseñado Para estudiar las células de lugar en ratas mientras navegan por laberintos, los investigadores desafiaron a un puñado de roedores adultos en una pista recta de 48 metros (157 pies), durante la cual se registró su actividad neuronal mientras hacían recados.

Hay varias formas de modelar una secuencia de mensajes transmitidos a través de una red, según su proximidad física o cómo las diferentes celdas coinciden en respuesta.

Un análisis de la jerarquía de las señales que parpadean a través de una red de células de lugar en ratas se modeló mejor mediante un tipo de geometría descrita como hiperbólica que, irónicamente, no es la geometría más fácil de imaginar para nuestro cerebro.

Imagine, si quiere, un edificio de oficinas típico con un jefe en la parte superior, sentado solo en un piso para él solo. Todos los ejecutivos bajo el jefe tienen oficinas lujosas. Debajo de ellos, los mandos intermedios se amontonan en suites un poco más pequeñas. Más abajo, toda una masa de trabajadores se amontona en un suelo lleno de cabañas.

Esta jerarquía «lineal» rápidamente se queda sin espacio para cada individuo a medida que avanza por los pisos y se suman los departamentos adicionales.

Sin embargo, una torre de oficinas construida con geometría hiperbólica no tendría problemas para albergar nuevos departamentos en los pisos inferiores, que crecen exponencialmente, obedeciendo a un conjunto diferente de reglas sobre los ángulos que se cruzan entre las líneas cuando se conectan a diferentes componentes.

Una jerarquía hiperbólica, representada por un círculo plano. (Zhang et al., Naturaleza Comunicación2022)

Aunque podríamos usar el ejemplo anterior para representar una jerarquía hiperbólica en un espacio plano, en una realidad de dimensiones completas, estos triángulos tendrían todos el mismo tamaño (sí, tratar de imaginar eso dañará tu cerebro). Entonces, si fuera una pieza de material, los extremos exteriores se doblarían con su exceso de circunferencia, como un sombrero holgado.

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Las jerarquías hiperbólicas usan matemáticas similares para describir las relaciones entre diferentes puntos de actividad en una cascada de operaciones, lo que permite una forma más eficiente de detallar distancias y objetos en nuestras mentes mientras nos imaginamos en el espacio.

Aquí, los investigadores observaron las matemáticas en cómo se establecieron rápidamente pequeños campos de células de lugar cuando las ratas se introdujeron en un nuevo espacio, expandiéndose a campos más complejos en una expansión logarítmica a lo largo del tiempo.

jerarquía de grupos de neuronas
Una jerarquía hiperbólica que representa grupos de neuronas (nodos) asignados a campos de lugar, donde los diferentes colores representan diferentes propiedades de las celdas de lugar. (Zhang et al., Naturaleza Comunicación2022)

«Nuestro estudio demuestra que el cerebro no siempre actúa de forma lineal. En cambio, las redes neuronales operan a lo largo de una curva en expansión, que puede analizarse y comprenderse mediante la geometría hiperbólica y la teoría de la información. dicho Sharpe.

Estudios recientes Los sistemas olfativos que se encuentran en la biología también siguen una jerarquía hiperbólica, lo que permite a los animales categorizar los olores de formas mucho más complejas y variadas que una forma lineal de agrupar los olores.

Los investigadores detrás del nuevo estudio argumentan que las representaciones hiperbólicas en nuestra conciencia espacial se adaptan mejor a la reorganización que acompaña a un mapa mental en crecimiento, confiando solo en la información disponible. La ubicación del cuerpo en el espacio también es más precisa que si el mapa se desarrollara según un modelo lineal.

Medir efectos similares en humanos podría informar modelos de enfermedades, particularmente en áreas de neurología involucradas en la memoria y la conciencia espacial.

En un nivel más poético, hay belleza en saber que la expansión de nuestro universo mental refleja la expansión infinita de nuestra fisicalidad. Si bien todos los signos hasta ahora apuntan a que nuestro Universo tiene una forma plana, hay modelos quienes especulan si la geometría total del espacio-tiempo aún podría tener una curvatura sutil.

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«Se podría pensar que la geometría hiperbólica solo se aplica a una escala cósmica, pero eso no es cierto». dicho Sharpe.

«Nuestros cerebros funcionan mucho más lentos que la velocidad de la luz, lo que podría ser una de las razones por las que se observan efectos hiperbólicos en espacios comprensibles en lugar de espacios astronómicos. A continuación, nos gustaría saber más sobre cómo se desarrollan estas representaciones hiperbólicas dinámicas en el cerebro. interactuar y comunicarse entre sí».

Esta investigación fue publicada en Neurociencia natural.

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¿Quieres vivir o visitar el espacio? Esta exposición ofrece una visión general

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¿Quieres vivir o visitar el espacio?  Esta exposición ofrece una visión general

¿Alguna vez te has preguntado cómo sería vivir y trabajar en el espacio?

Para averiguarlo, podrías localizar a un astronauta o cosmonauta que pasó un tiempo en la estación espacial rusa Mir. O podría entrevistar a una de las más de 270 personas que han pasado tiempo en la Estación Espacial Internacional, que, según la NASA, es más grande que una casa de seis dormitorios, dos baños, un gimnasio y vistas de 360 ​​grados. vista de ventana salediza.

También puedes tomar unas palomitas de maíz o un helado de “astronauta” liofilizado y ver una película o un programa de televisión, como “2001: Una odisea en el espacio”, “Ad Astra” o “Star Trek: Deep Space Nine”, que imagina cómo es la vida. Podría ser como en una estación espacial ficticia.

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O puedes ir al Museo de Vuelo en Seattle para visitar «Hogar más allá de la Tierra“Esta es una exhibición que se inaugurará a principios de junio y se centra en estaciones espaciales pasadas, presentes y futuras e incluye más de 50 artefactos, modelos, artículos de vuelos espaciales y uniformes.

MUSEO DE AVIONES DE SEATTLE

El tema de la vida a largo plazo en el espacio es actual, según Geoff Nunn, diseñador de exposiciones y curador espacial durante todo el año en el Museo del Vuelo. Actualmente, hay dos estaciones espaciales en la órbita de la Tierra: la estación espacial china Tiangong y la ISS, que ha albergado un equipo rotativo de astronautas desde noviembre de 2000 y se espera que se retire alrededor de 2030.

«La NASA y sus socios internacionales están buscando ceder operaciones a largo plazo en el espacio a compañías privadas de estaciones espaciales. Y varias compañías están desarrollando sucesoras de la Estación Espacial Internacional que serán de propiedad y operación privadas», dijo Nunn. «Así que durante la próxima década podríamos ver enormes cambios en la forma en que vivimos y trabajamos en el espacio».

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Nunn dijo que para esta exhibición, el museo quería ir más allá del aspecto STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas) de vivir y trabajar en una estación espacial. Su objetivo es profundizar en las influencias culturales y la fascinación humana por el funcionamiento interno de lo que realmente podría implicar vivir y trabajar en el espacio.

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Para ello, la exposición se remonta a las primeras historias de ciencia ficción que plantean hipótesis y predicen cómo podrían ser las estaciones espaciales. Avanza hacia la historia de la vida real y el trabajo en el espacio, comenzando con Skylab y Salyut en la década de 1970 y continuando hasta la actual ISS. La exposición también analiza el futuro próximo y cómo podría ser la comunidad espacial.

MUSEO DE AVIONES DE SEATTLE

Los objetos de la exhibición incluirán modelos a escala de estaciones espaciales históricas y conceptuales, incluido un modelo de la ISS construido por estudiantes de la Universidad de Washington y que presenta paneles solares que se sincronizan y giran con la ISS real del planeta.

“Home Beyond Earth” también incluirá ropa a bordo de todos los tipos principales de estaciones espaciales en órbita (excepto la estación espacial Tiangong de China). Contará con artefactos que han volado en el espacio, como la galardonada Copa Espacialuna taza de café ingrávida diseñada para la NASA en la Universidad Estatal de Portland y probada en la ISS.

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MUSEO DE AVIONES NASA/SEATTLE

Se exhibirá una versión de prueba de una impresora 3D llamada Refabricator, que tiene aproximadamente el tamaño de un refrigerador de un dormitorio y se lanzó a la ISS en 2018. También se exhibirá “La Ola” de Nicole Stott, la primera acuarela pintada por un astronauta en el espacio a bordo de la ISS en 2009.

Para ayudar a los futuros astronautas a visualizar mejor cómo sería vivir y trabajar en el espacio, la exhibición emitirá tarjetas o fichas digitales que invitan a los visitantes a elegir la estación espacial de su elección y personalizar su viaje. Para aquellos que quieran recuerdos de su viaje, habrá carteles de viajes espaciales que representan estaciones espaciales reales e imaginarias.

Entonces, ¿está listo el curador espacial del Museo del Vuelo para vivir y trabajar en una estación espacial?

«Creo que si podemos encontrar un espacio adecuadamente cómodo allí arriba», dijo Nunn, «podría considerarlo».

“Home Beyond Earth” se estrena el 8 de junio en el Museo de Vuelo de Seattle y se extenderá hasta el 20 de enero de 2025.

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El Boeing Starliner llega a la plataforma de lanzamiento para el primer vuelo de astronautas el 6 de mayo (fotos)

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El Boeing Starliner llega a la plataforma de lanzamiento para el primer vuelo de astronautas el 6 de mayo (fotos)

CABO CAÑAVERAL — ¡Que Rocket Force esté contigo!

Un cohete Atlas V se desplegó en su plataforma de lanzamiento el sábado 4 de mayo, también Día de Star Wars, en la estación espacial de Cabo Cañaveral, días antes de su histórica primera misión con astronautas. En lo alto del propulsor de United Launch Alliance estaba la nave espacial Starliner de Boeing, que también realizará su primer vuelo con humanos a bordo después de su lanzamiento no antes del lunes 6 de mayo.

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Probablemente nos equivoquemos nuevamente sobre el T.Rex, según un nuevo estudio: ScienceAlert

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Probablemente nos equivoquemos nuevamente sobre el T.Rex, según un nuevo estudio: ScienceAlert

¿Estúpido idiota o músculo inteligente? El debate ha terminado Tirano saurio Rex La inteligencia continúa, con un nuevo artículo que se basa en la teoría original de que estos temibles gigantes no eran tan brillantes.

En 2023, un controvertido estudio sugirió que uno de los dinosaurios más infames del mundo, tirano-saurio RexPodría ser tan inteligente como los simios modernos, lo que provocó mucho escepticismo entre otros investigadores que ahora han presentado sus resultados.

«La posibilidad de que Tirano saurio Rex podría haber sido tan inteligente como un babuino es fascinante y aterrador, con el potencial de reinventar nuestra visión del pasado», explicar Darren Naish, paleontólogo de la Universidad de Southampton. «Pero nuestro estudio muestra cómo todos los datos que tenemos van en contra de esta idea».

Dirigido por el zoólogo Kai Caspar de Universidad Heinrich Heine en AlemaniaEl nuevo estudio encontró que las mediciones del tamaño del cerebro en el estudio de 2023 eran inexactas, lo que inflaba las estimaciones sobre cuántas neuronas los reptiles prehistóricos podían caber en sus cabezas, particularmente en el prosencéfalo.

Esta sobreestimación se debió principalmente al hecho de que el artículo original suponía Tirano saurio Rex El cerebro ocupaba la mayor parte del espacio endocraneal, lo que no ocurre en la mayoría de los dinosaurios, Naish explica en un artículo de blog.

Relación entre cerebro y masa corporal en vertebrados terrestres. los dinosaurios aman Tirano saurio Rex Tienen una proporción de tamaño cerebro-cuerpo similar a la de los reptiles vivos. (Gutiérrez-Ibáñez)

Además, Caspar y sus colegas sostienen que el número de neuronas no rastrea de manera confiable la inteligencia. Tomemos como ejemplo a los pájaros: durante mucho tiempo se pensó que el tamaño pequeño de su cabeza significaba que tenían menos neuronas y, por lo tanto, no eran muy inteligentes.

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Pero desde entonces hemos aprendido que aves como los cuervos pueden superar a los primates en ciertas tareas cognitivas a pesar de tener cabezas más pequeñas, lo que lleva a la conclusión de que otros factores además del tamaño del cerebro, como los patrones de conectividad, desempeñan un papel muy importante en la determinación de la inteligencia.

«Argumentamos que no es una buena práctica predecir la inteligencia en especies extintas cuando lo único que tenemos es la cantidad de neuronas reconstruidas a partir de endocasts». dicho Casper.

En cambio, se necesitan múltiples fuentes de datos, desde anatomía hasta pistas sobre el comportamiento y más comparaciones con los animales modernos, para hacer estimaciones más precisas sobre las inteligencias prehistóricas.

«Se necesita una comprensión significativamente mejorada de la relación entre el número de neuronas y otras variables biológicas, particularmente el rendimiento cognitivo, en los animales existentes» antes de que puedan ocurrir predicciones más precisas, dijo el equipo. argumenta en su artículo.

Árbol de relaciones entre reptiles, dinosaurios y aves así como su complejidad cerebral
Las relaciones entre grupos de reptiles, así como una representación de su complejidad cerebral, muestran que los cerebros de los tiranosaurios no son tan diferentes de los de los crocodilomorfos. (Caspar et al., El archivo anatómico2024).

Entonces, ¿dónde deja eso a la Tirano saurio Rex?

La evidencia conductual reciente sugiere que los famosos reptiles prehistóricos pueden haber sido sorprendentemente sociales, cazar en manadaspero esto no es suficiente para sugerir inteligencia a nivel de primates.

«Se parecían más a cocodrilos gigantes e inteligentes, y eso es igualmente fascinante». concluye Naish.

Esta investigación fue publicada en El archivo anatómico.

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