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Acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos ajustan la función cerebral

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Acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos ajustan la función cerebral

Resumen: Los científicos presentan una hipótesis llamada «acoplamiento citoeléctrico» que sugiere que los campos eléctricos en el cerebro pueden manipular los componentes subcelulares neuronales, optimizando así la estabilidad y la eficiencia de la red. Proponen que estos campos permitan a las neuronas sintonizar la red de procesamiento de información hasta el nivel molecular.

Comparativamente, este proceso es similar a los hogares que organizan su configuración de TV para una experiencia de visualización óptima. La teoría, abierta a prueba, podría mejorar significativamente nuestra comprensión del funcionamiento interno del cerebro.

Reflejos:

  1. La hipótesis del acoplamiento citoeléctrico sugiere que los campos eléctricos en el cerebro pueden ajustar la estabilidad y la eficiencia de la red al influir en los componentes subcelulares neuronales.
  2. La capacidad del cerebro para adaptarse a un mundo cambiante incluye proteínas y moléculas que interactúan con los campos eléctricos generados por las neuronas.
  3. Esta nueva teoría, que sugiere una conexión macro a microscópica en el cerebro, es una hipótesis comprobable que podría revolucionar nuestra comprensión de la función cerebral.

Fuente: Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria

Para producir sus muchas funciones, incluido el pensamiento, el cerebro trabaja en muchas escalas. La información, como objetivos o imágenes, se representa mediante actividad eléctrica coordinada entre redes de neuronas, mientras que dentro y alrededor de cada neurona, una mezcla de proteínas y otras sustancias químicas realiza físicamente la mecánica de participación en la red.

Un nuevo artículo de investigadores del MIT, la City-University of London y la Universidad Johns Hopkins postula que los campos eléctricos de la red influyen en la configuración física de los componentes subcelulares de las neuronas para optimizar la estabilidad y la eficiencia de la red, una hipótesis que los autores denominan «acoplamiento citoeléctrico».

«La información que procesa el cerebro desempeña un papel en el ajuste fino de la red hasta el nivel molecular», dijo el coautor Earl K. Miller, profesor de Picower en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT. Avances en Neurobiología con el profesor asociado Dimitris Pinotsis del MIT y la City-University of London, y el profesor Gene Fridman de Johns Hopkins.

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Las neuronas pueden formar circuitos dinámicamente al crear y eliminar conexiones, llamadas sinapsis, así como al fortalecer o debilitar estas uniones. Crédito: Noticias de neurociencia

“El cerebro se adapta a un mundo cambiante”, dijo Pinotsis. “Sus proteínas y moléculas también cambian. Pueden tener cargas eléctricas y deben ponerse al día con las neuronas que procesan, almacenan y transmiten información mediante señales eléctricas. Interactuar con los campos eléctricos de las neuronas parece necesario.

pensando en los campos

Uno de los principales objetivos del laboratorio de Miller es estudiar cómo las funciones cognitivas de alto nivel, como la memoria de trabajo, pueden surgir de forma rápida, flexible y fiable a partir de la actividad de millones de neuronas individuales.

Las neuronas pueden formar circuitos dinámicamente al crear y eliminar conexiones, llamadas sinapsis, así como al fortalecer o debilitar estas uniones. Pero eso solo forma un «mapa de ruta» alrededor del cual podría fluir la información, dijo Miller.

Miller descubrió que los circuitos neuronales específicos que representan colectivamente un pensamiento u otro están coordinados por una actividad rítmica, más conocida coloquialmente como «ondas cerebrales» de diferentes frecuencias.

Los ritmos «gamma» rápidos ayudan a transmitir las imágenes de nuestra visión (por ejemplo, un panecillo), mientras que las ondas «beta» más lentas pueden transmitir nuestros pensamientos más profundos sobre esa imagen (por ejemplo, «demasiadas calorías»).

En el momento adecuado, las ráfagas de estas ondas pueden transportar predicciones, escribir, almacenar y leer información en la memoria de trabajo, según ha demostrado el laboratorio de Miller. También se descomponen cuando lo hace la memoria de trabajo.

El laboratorio informó evidencia de que el cerebro podría manipular claramente los ritmos en ubicaciones físicas específicas para organizar aún más las neuronas para una cognición flexible, un concepto llamado «computación espacial».

Otro trabajo reciente del laboratorio ha demostrado que, si bien la participación de neuronas individuales dentro de las redes puede ser inestable y poco confiable, la información transportada por las redes de las que forman parte está representada de manera estable por los campos eléctricos globales generados por su actividad colectiva.

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acoplamiento citoeléctrico

En el nuevo estudio, los autores combinan este patrón de actividad eléctrica rítmica que coordina las redes neuronales con otra evidencia que indica que los campos eléctricos pueden influir en las neuronas a nivel molecular.

Los investigadores, por ejemplo, han estudiado el acoplamiento efáptico, en el que las neuronas influyen en las propiedades eléctricas de las demás a través de la proximidad a sus membranas, en lugar de depender únicamente de los intercambios electroquímicos a través de las sinapsis. Esta diafonía eléctrica puede afectar las funciones neuronales, incluso cuándo y si aumentan para transmitir señales eléctricas a otras neuronas en un circuito.

Miller, Pinotsis y Fridman también citan investigaciones que muestran otras influencias eléctricas en las células y sus componentes, incluida la forma en que los campos guían el desarrollo neuronal y que los microtúbulos pueden alinearse con ellos.

Si el cerebro transporta información en campos eléctricos, y esos campos eléctricos pueden configurar neuronas y otras partes del cerebro que forman una red, entonces es probable que el cerebro use esa habilidad. El cerebro puede usar campos para asegurarse de que la red esté haciendo lo que se supone que debe hacer, sugieren los autores.

Para decirlo (vagamente) en términos de patata dulce, el éxito de una cadena de televisión no es solo su capacidad para entregar una señal clara a millones de hogares. Lo que también es importante son los detalles finos, como la forma en que el hogar de cada espectador organiza su televisor, sistema de sonido y muebles de la sala de estar para maximizar la experiencia.

Tanto en esta metáfora como en el cerebro, dijo Miller, la presencia de la red motiva a los participantes individuales a configurar su propia infraestructura para participar de manera óptima.

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«El acoplamiento citoeléctrico conecta la información a nivel meso y macroscópico hasta el nivel microscópico de proteínas que son la base molecular de la memoria», escriben los autores en el artículo.

El artículo expone la lógica que inspira el acoplamiento citoeléctrico. “Ofrecemos una hipótesis que cualquiera puede probar”, dijo Miller.

Fondos: El apoyo a la investigación provino de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI), la Oficina de Investigación Naval de EE. UU., la Fundación JPB y el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria.

Sobre esta noticia de investigación en neurociencia

Autor: David Orenstein
Fuente: Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria
Contactar: David Orenstein – Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria
Imagen: La imagen está acreditada a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso libre.
«Acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos esculpen la actividad neuronal y «sintonizan» la infraestructura cerebral” por Earl K. Miller et al. Avances en Neurobiología


Abstracto

Acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos esculpen la actividad neuronal y «sintonizan» la infraestructura cerebral

Proponemos y presentamos evidencia convergente para la hipótesis del acoplamiento citoeléctrico: los campos eléctricos generados por las neuronas son causales hasta el nivel del citoesqueleto.

Esto podría lograrse mediante electrodifusión y mecanotransducción e intercambios entre energía eléctrica, potencial y química. El acoplamiento efáptico organiza la actividad neuronal, formando ensamblajes neuronales a nivel macro.

Esta información se propaga a nivel de las neuronas, lo que afecta el dopaje y desciende hasta el nivel molecular para estabilizar el citoesqueleto, «sintonizándolo» para procesar la información de manera más eficiente.

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Misión Europa Clipper de la NASA a Júpiter: actualizaciones en vivo

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Misión Europa Clipper de la NASA a Júpiter: actualizaciones en vivo

Europa Clipper “GO” para su lanzamiento

Un cohete SpaceX Falcon Heavy de triple propulsor que lleva la nave espacial Europa Clipper de la NASA a la plataforma de lanzamiento. (Crédito de la imagen: SpaceX/NASA/JPL)

La NASA y SpaceX lanzarán la nave espacial Europa Clipper a la luna Europa de Júpiter el lunes 14 de octubre de 2024, después de días de retrasos causados ​​por los impactos del huracán Milton en su sitio de lanzamiento de Florida.

Europa Clipper, una misión emblemática de 5 mil millones de dólares a una luna helada de Júpiter, está actualmente programada para despegar a las 12:06 p. m. EDT (4:06 p. m. GMT) desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida durante una pequeña ventana de lanzamiento de 15 segundos. Hay un 95% de posibilidades de que haga buen tiempo en el momento del lanzamiento, dijeron funcionarios de la Fuerza Espacial. Lea nuestra guía completa para saber cuándo y cómo ver el lanzamiento de Europa Clipper.

Inicialmente, la NASA esperaba lanzar Europa Clipper el 10 de octubre, pero decidió con SpaceX, que lanzará la sonda en un cohete Falcon Heavy, retrasar el lanzamiento la semana pasada a medida que se acercaba el huracán Milton. El sábado 12 de octubre, el centro espacial reabrió sus puertas y el Falcon Heavy que transportaba la sonda regresó a la plataforma de lanzamiento el domingo.

Europa Clipper está diseñado para llegar al sistema de Júpiter en abril de 2030 y pasar cuatro años sobrevolando de cerca Europa, uno de los lugares más prometedores de nuestro sistema solar para la búsqueda de vida más allá de la Tierra. La característica dominante de Europa es su vasto océano salado encerrado bajo una gruesa corteza de hielo, de la que a veces se escapa en grandes columnas de agua.

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Los científicos de la NASA utilizarán los instrumentos de Europa Clipper para comprender mejor qué tan habitable puede ser Europa.

En este espacio, incluiremos las últimas actualizaciones de lanzamiento y misión de Europa Clipper durante su largo viaje a Júpiter. ¡Vuelve el 14 de octubre para ver la cobertura en vivo del lanzamiento!

(Crédito de la imagen: SpaceX)
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Versión ampliada del diseño de la estación espacial comercial Haven-2

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Versión ampliada del diseño de la estación espacial comercial Haven-2

MILÁN – Vast Space ha revelado el diseño de la estación espacial que planea proponer a la NASA en la siguiente fase del programa de la agencia para desarrollar sucesores comerciales de la Estación Espacial Internacional.

La compañía describió sus planes para la estación Haven-2 en un comunicado programado para la inauguración del Congreso Astronáutico Internacional el 14 de octubre, describiendo cómo desplegará la estación en segmentos a partir de finales de la década de 2020.

Hasta ahora, Vast se ha centrado en Haven-1, la estación de un solo módulo que planea lanzar en la segunda mitad de 2025 para albergar hasta cuatro misiones de corta duración. Sin embargo, la compañía ha dejado claro que su intención es competir por la segunda fase del programa Commercial Low Earth Orbit Destinations (CLD) de la NASA como parte de los esfuerzos de transición de la agencia a la ISS.

«Nuestros competidores han presentado planes de lo que planean hacer, y Vast sólo mostró Haven-1», dijo en una entrevista Max Haot, director ejecutivo de Vast. «Esta es realmente la primera vez que explicamos lo que planeamos hacer».

Vast planea lanzar el primer módulo Haven-2 en 2028, una versión alargada de su estación Haven-1 con el doble de volumen utilizable. Crédito: Vasto

Haven-2 comenzará con un único módulo lanzado en un Falcon Heavy a partir de 2028. El módulo se basará en Haven-1 pero será cinco metros más largo y tendrá el doble de volumen utilizable que Haven-1, y también tendrá un estación de acoplamiento. puertos en cada extremo.

El lanzamiento de este primer módulo en 2028 garantizaría la superposición con la ISS, señaló, y protegería contra eventos como una retirada temprana de Rusia de la asociación con la ISS que podría impedir que la ISS funcione hasta 2030 según los planes actuales de la NASA.

Luego, Vast planea lanzar tres módulos adicionales con aproximadamente seis meses de diferencia en 2029 y 2030. Los módulos se vincularán entre sí en línea. Los módulos serán efectivamente idénticos entre sí pero estarán equipados con diferentes instalaciones de laboratorio. Vast también utilizará este tiempo para actualizar el sistema de soporte vital inicial de circuito abierto de la estación a un sistema de circuito cerrado para cuando el cuarto módulo esté en su lugar.

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Haven-2 cuatro módulos
Una versión intermedia de Haven-2 tendrá cuatro módulos idénticos acoplados en fila. Crédito: Vasto

La siguiente fase del desarrollo de la estación implicará el lanzamiento de un módulo central más grande, de siete metros de diámetro, en una nave espacial SpaceX en 2030. Los cuatro módulos existentes se separarán entre sí y se conectarán a cuatro puertos separados del nuevo módulo central en 2030. forma de cruz. Habrá un puerto de atraque adicional, así como un puerto de atraque separado y un brazo robótico para los vehículos visitantes que no pueden atracar de forma autónoma.

El módulo base también incluirá una esclusa de aire para caminatas espaciales o EVA. «Este no es actualmente un requisito CLD conocido», dijo Haot sobre la esclusa de aire, «pero creemos que la nación debería conservar la capacidad de probar trajes espaciales y realizar EVA en órbita terrestre baja».

Luego, Vast planea lanzar cuatro módulos adicionales que se adjuntarán a los cuatro módulos originales. Nuevamente se basarán en el mismo diseño que los cuatro primeros, pero dos tendrán características especiales. Uno tendrá una cúpula de 3,8 metros de diámetro, significativamente más grande que la de la ISS, y otro tendrá soportes de carga externos y una esclusa de aire como las del módulo Kibo de la ISS.

“En ese momento será más capaz que la ISS”, dijo sobre la estación Haven-2 cuando esté terminada en 2032, “y esperamos que sea más eficiente que cualquier cosa que China y Rusia tengan en órbita en el momento. tiempo.»

Si bien Vast dependerá de Starship y Falcon Heavy de SpaceX para lanzar los módulos Haven-2, no dependerá de la nave espacial Crew Dragon. La estación Haven-1 de una sola cápsula utilizará Crew Dragon para algunas capacidades de supervivencia, pero Haot dijo que estas serán manejadas por los sistemas de las cápsulas Haven-2.

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«Si otros vehículos son más atractivos o igual de atractivos comercialmente», dijo sobre los vehículos de transporte de tripulaciones, «definitivamente estamos abiertos a ellos». Añadió que la NASA podría exigir que las empresas CLD apoyen tanto a Crew Dragon como al Starliner de Boeing u otros vehículos tripulados comerciales futuros y no dependan de la nave espacial de una sola empresa.

Vast también cede a la NASA la órbita en la que se ubicará Haven-2. Además, aunque Vast ha expresado interés en desarrollar estaciones espaciales giratorias capaces de proporcionar gravedad artificial, no hay planes para esta capacidad en Haven-2. “Haven-2 está realmente diseñado para la NASA como cliente principal, y los requisitos de la NASA son lo opuesto a la gravedad artificial. Es un laboratorio de microgravedad en el espacio.

Este enfoque en la NASA se basa en las perspectivas a corto plazo de los clientes de Haven-2. Haot dijo que la compañía ve potencial a largo plazo en aplicaciones comerciales como la fabricación en el espacio farmacéutico o de semiconductores, pero no está claro cuánto tiempo tomará para que surjan esos mercados. Otros segmentos de clientes incluyen otras agencias espaciales nacionales y astronautas privados.

«Creemos que con la NASA como nuestro principal cliente», dijo, junto con empresas y otras agencias espaciales, «podemos convertirnos en un negocio rentable».

Ganar un premio CLD de fase dos de la NASA, que implica competir contra Axiom Space, Orbital Reef y Starlab Space liderados por Blue Origin, todos los cuales recibieron acuerdos de financiación de la NASA en la primera fase del programa, es esencial para Haven-2, dijo. dicho. . «Asumimos que estamos totalmente comprometidos a ganar la CLD».

Interior de Haven-1
El interior de la estación Haven-1 incluye características como una ventana abovedada de 1,1 metros y el uso de paneles de madera. Crédito: Vasto

Actualización de Haven-1

El anuncio de Haven-2 se produce días después de que la compañía proporcionara una actualización sobre Haven-1. Vast presentó diseños para el interior del módulo, llamándolo «diseño industrial centrado en el ser humano» que «introduce nuevas y audaces dimensiones de creatividad y eficiencia».

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“Los astronautas que viven en gravedad cero plantean desafíos de diseño únicos. Crear un entorno que sea a la vez altamente eficiente y naturalmente reconfortante conduce a resultados completamente nuevos”, dijo Peter Russell-Clarke, el diseñador que dirigió el trabajo en el diseño interior de Haven-1. «Los interiores de Haven-1 son incomparables, están diseñados con precisión y sensibilidad para garantizar que sus ocupantes puedan prosperar en el espacio».

Estos elementos de diseño incluyen una ventana tipo cúpula de 1,1 metros, un nuevo sistema de ejercicios, un área común de usos múltiples y el uso de «listones de chapa de madera de arce resistentes al fuego y de seguridad probada» como parte de la decoración del módulo. La compañía dijo que también ha desarrollado un “sistema de sueño exclusivo pendiente de patente” para proporcionar presión personalizada a los astronautas para garantizar un sueño reparador.

Este esfuerzo de diseño fue guiado por personas como el ex astronauta de la NASA Drew Feustel. «Desde la comunicación y la conectividad hasta el espacio privado y la interacción con otras personas a bordo», dijo en el comunicado, «cada detalle ha sido diseñado con la experiencia del astronauta en el centro de nuestro trabajo».

Haot dijo en la entrevista que la compañía todavía está en camino de lanzar Haven-1 en la segunda mitad de 2025. También señaló que Vast habrá invertido alrededor de mil millones de dólares para cuando lance su primera tripulación a la estación, dentro de unos meses. más tarde. el lanzamiento de Haven-1, una combinación de capital proporcionado por su fundador, Jed McCaleb, así como ingresos de los clientes.

Dijo que la compañía planea aprovechar esta inversión para Haven-2. «Es muy importante tener continuidad en Haven-2 para garantizar que Haven-2 sea económico, pueda construirse rápidamente, pero también esté en órbita lo antes posible», dijo Haot.

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Starship está a punto de despegar en su quinto vuelo, y esta vez hay un problema

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Starship está a punto de despegar en su quinto vuelo, y esta vez hay un problema

«Aterrizamos con una precisión de medio centímetro en el océano, por lo que creemos que tenemos una posibilidad razonable de regresar a la torre», dijo Gerstenmaier.

Lanzar el libro de jugadas

Mientras tanto, la etapa superior del Starship encenderá seis motores Raptor para acelerar a una velocidad casi orbital, dándole al cohete suficiente empuje para viajar alrededor de la mitad del mundo antes de volver a caer en la atmósfera sobre el Océano Índico.

Es una trayectoria similar a la que Starship voló en junio, cuando sobrevivió a una reentrada en llamas para un aterrizaje controlado en el agua. Esta fue la primera vez que SpaceX realizó un vuelo de prueba de un extremo a otro para Starship. Las cámaras a bordo mostraron fragmentos del escudo térmico cayendo del Starship cuando reingresaba a la atmósfera, pero el vehículo mantuvo el control y volvió a encender sus motores Raptor, cambió de una orientación horizontal a una vertical y se encuentra en el Océano Índico al noroeste de Australia. .

Después de analizar los resultados de la misión de junio, los ingenieros de SpaceX decidieron reelaborar el escudo térmico del próximo vehículo Starship. La compañía dijo que sus técnicos dedicaron más de 12.000 horas a reemplazar todo el sistema de protección térmica con tejas de nueva generación, una capa ablativa de respaldo y protecciones adicionales entre las estructuras de los flaps del barco.

De principio a fin, se espera que el vuelo de prueba del domingo dure aproximadamente 1 hora y 5 minutos.


Este diagrama ilustra el camino que tomará el propulsor Super Heavy para regresar a la plataforma de lanzamiento en Texas, mientras la etapa superior de Starship continúa su ascenso hacia el espacio.

Crédito: SpaceX

Este diagrama ilustra el camino que tomará el propulsor Super Heavy para regresar a la plataforma de lanzamiento en Texas, mientras la etapa superior de Starship continúa su ascenso hacia el espacio.


Crédito: SpaceX

Aquí hay un vistazo a los eventos clave del vuelo del domingo:

T+00:00:02: Despegar

T+00:01:02: Presión aerodinámica máxima

T+00:02:33: Super Heavy MECO (la mayoría de los motores se apagan)

T+00:02:41: Separación de etapas y encendido de motores Starship.

T+00:02:48: Arranque de combustión superintensiva con boost-back

T+00:03:41: Apagado de combustión superintensivo con boost-back

T+00:03:43: Lanzar un anillo de puesta en escena caliente

• T+00:06:08: Super Heavy es subsónico

• T+00:06:33: Inicio del aterrizaje súper pesado

• T+00:06:56: Intento de captura y parada de aterrizaje súper pesado

• T+00:08:27: Corte del motor de la nave espacial

• T+00:48:03: Reingreso de la nave espacial

•T+01:02:34: El barco es transónico.

•T+01:03:43: El barco es subsónico.

• T+01:05:15: Giro de aterrizaje de nave espacial

• T+01:05:20: Quemadura de aterrizaje de nave espacial

• T+01:05:34: Aterrizaje de una nave espacial en el Océano Índico

Los funcionarios de SpaceX esperan que el escudo térmico de la nave Starship permanezca intacto mientras se sumerge en la atmósfera, cuando las temperaturas alcanzan los 2.600 grados Fahrenheit (1.430 grados Celsius), lo suficientemente caliente como para derretir el aluminio, el metal utilizado en la construcción de numerosos lanzadores. SpaceX eligió acero inoxidable para Starship porque es resistente a temperaturas criogénicas (el cohete consume combustible y oxidante muy frío) y tiene un punto de fusión más alto que el aluminio.

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