Este descubrimiento innovador ofrece nuevos conocimientos sobre la evolución de los sistemas nerviosos complejos en especies de invertebrados y tiene el potencial de inspirar el desarrollo de dispositivos submarinos autónomos y otras innovaciones en ingeniería robótica.
Los pulpos no son como los humanos: son invertebrados de ocho brazos y están más estrechamente relacionados con las almejas y los caracoles. A pesar de esto, han desarrollado sistemas nerviosos complejos con tantas neuronas como en el cerebro de un perro, lo que les permite exhibir una amplia gama de comportamientos complejos.
Esto lo convierte en un tema interesante para investigadores como Melina Hale, Ph.D., William Rainey Harper, Profesor de Biología de Organismos y Vicerrector de la Universidad de Chicagoque quieran entender cómo las estructuras alternativas del sistema nervioso pueden realizar las mismas funciones que las de los humanos, como detectar los movimientos de las extremidades y controlar el movimiento.
En un estudio reciente publicado en biología actualHale y sus colegas han descubierto una característica nueva y sorprendente del sistema nervioso del pulpo: una estructura que permite que los cordones nerviosos intramusculares (INC), que ayudan al pulpo a sentir el movimiento de sus brazos, conecten los brazos en lados opuestos de su cuerpo. animal.
Este sorprendente descubrimiento proporciona nuevos conocimientos sobre cómo las especies de invertebrados desarrollaron sistemas nerviosos complejos de forma independiente. También puede inspirar la ingeniería robótica, como nuevos dispositivos submarinos autónomos.
Un corte horizontal en la base de los brazos (etiquetados como A) que muestra los INC orales (etiquetados como O) que convergen y se cruzan. Crédito: Kuuspalu et al., biología actual2022
“En mi laboratorio, estudiamos la mecanosensación y la propiocepción: cómo se detecta el movimiento y la posición de las extremidades”, dijo Hale. «Durante mucho tiempo se pensó que estos INC eran propioceptivos, por lo que eran un objetivo interesante para ayudar a responder el tipo de preguntas que hace nuestro laboratorio. Hasta ahora, no se ha trabajado mucho en ellos, pero los estudios experimentales han indicado que son importante para el control del brazo.
Gracias al apoyo de investigación de cefalópodos del Laboratorio de Biología Marina, Hale y su equipo pudieron utilizar pulpos jóvenes para el estudio, que eran lo suficientemente pequeños como para permitir a los investigadores obtener imágenes de la base de los ocho brazos en ese momento. Esto permitió al equipo rastrear los INC a través de la estructura para determinar su ruta.
«Estos pulpos tenían aproximadamente el tamaño de una moneda de cinco centavos o tal vez una moneda de veinticinco centavos, por lo que fue un proceso fijar los especímenes en la orientación correcta y obtener el ángulo correcto durante el corte. [for imaging]dijo Adam Kuuspalu, analista de investigación senior de UChicago y autor principal del estudio.
Inicialmente, el equipo estudió los cordones nerviosos axiales más grandes en los brazos, pero comenzó a notar que los INC no se detenían en la base del brazo, sino que continuaban fuera del brazo y dentro del cuerpo del animal. Al darse cuenta de que se había hecho poco trabajo para explorar la anatomía de los INC, comenzaron a rastrear los nervios, esperando que formaran un anillo en el cuerpo del pulpo, similar a los cordones nerviosos axiales.
A través de imágenes, el equipo determinó que, además de recorrer la longitud de cada brazo, al menos dos de los cuatro INC se extienden hacia el cuerpo del pulpo, donde pasan por alto los dos brazos adyacentes y se fusionan con el pulpo ‘INC del tercer brazo. Este patrón significa que todos los brazos están conectados simétricamente.
Sin embargo, fue difícil determinar cómo encajaría el modelo en los ocho brazos. «Como imaginábamos, nos dimos cuenta de que no todos se juntaban de la manera que esperábamos, todos parecían ir en diferentes direcciones, y estábamos tratando de averiguar cómo si el patrón se mantuviera para todos los brazos, ¿cómo sería? eso podría funcionar?» Hale dijo. «Incluso saqué uno de esos juguetes para niños, un Spirograph, para jugar con cómo se vería, cómo se conectaría todo al final. Tomó muchas imágenes y jugar con dibujos mientras nos reuníamos. cavar nuestras cabezas en lo que podría estar pasando antes de que descubramos cómo encaja todo.
Los resultados no fueron en absoluto lo que los investigadores esperaban encontrar.
«Creemos que este es un nuevo diseño para un sistema nervioso basado en las extremidades», dijo Hale. «No hemos visto nada como esto en otros animales».
Los investigadores aún no saben para qué podría usarse este diseño anatómico, pero tienen algunas ideas.
«Algunos periódicos antiguos han compartido información interesante», dijo Hale. “Un estudio de la década de 1950 mostró que cuando manipulas un brazo de un lado del pulpo con áreas cerebrales dañadas, verás que los brazos reaccionan del otro lado. Por lo tanto, podría ser que estos nervios permitan el control descentralizado de una respuesta o comportamiento reflexivo. Dicho esto, también vemos que las fibras salen de los cordones nerviosos hacia los músculos a lo largo de sus vías, por lo que también podrían permitir la continuidad de la retroalimentación propioceptiva y el control motor a lo largo de toda su longitud.
Actualmente, el equipo está realizando experimentos para ver si pueden comprender mejor esta pregunta mediante el análisis de la fisiología de los INC y su disposición única. También estudian los sistemas nerviosos de otros cefalópodos, incluidos los calamares y las sepias, para ver si comparten una anatomía similar.
En última instancia, Hale cree que, además de arrojar luz sobre las formas inesperadas en que una especie de invertebrado podría diseñar un sistema nervioso, comprender estos sistemas puede ayudar en el desarrollo de nuevas tecnologías de ingeniería, como los robots.
“Los pulpos pueden ser una fuente de inspiración biológica para el diseño de dispositivos submarinos autónomos”, dijo Hale. «Piense en sus brazos: se pueden doblar en cualquier lugar, no solo en las articulaciones. Pueden torcer, extender los brazos y operar sus ventosas, todo de forma independiente. La función de un brazo de pulpo es mucho más sofisticada que la nuestra, así que entender cómo Los pulpos integran información sensoriomotora y el control del movimiento puede apoyar el desarrollo de nuevas tecnologías.
Referencia: «Múltiples cordones nerviosos conectan los brazos de los pulpos, proporcionando vías alternativas para la señalización entre brazos» por Adam Kuuspalu, Samantha Cody y Melina E. Hale, 28 de noviembre de 2022, biología actual. DOI: 10.1016/j.cub.2022.11.007
El estudio fue financiado por la Oficina de Investigación Naval de los Estados Unidos.
Los científicos se están centrando en detectar sulfuro de dimetilo (DMS) en su atmósfera.
El Telescopio Espacial James Webb (JWST), el telescopio más potente jamás lanzado, está a punto de comenzar una misión de observación crucial en la búsqueda de vida extraterrestre.
Como se informó Los tiempos, El telescopio enfocará un planeta distante que orbita una estrella enana roja, K2-18b, ubicada a 124 años luz de distancia.
K2-18b ha atraído la atención de los científicos debido a su potencial para albergar vida. Se cree que es un mundo cubierto de océanos que es aproximadamente 2,6 veces más grande que la Tierra.
El elemento clave que buscan los científicos es el sulfuro de dimetilo (DMS), un gas con características fascinantes. Según la NASA, en la Tierra el DMS es “producido únicamente por la vida”, principalmente por el fitoplancton marino.
La presencia de DMS en la atmósfera de K2-18b sería un descubrimiento importante, aunque el Dr. Nikku Madhusudhan, astrofísico principal del estudio en Cambridge, advierte contra sacar conclusiones precipitadas. Aunque los datos preliminares del JWST sugieren una alta probabilidad (más del 50%) de la presencia de DMS, se necesitan más análisis. El telescopio pasará ocho horas observando este viernes, seguidas de meses de procesamiento de datos antes de poder encontrar una respuesta definitiva.
La ausencia de un proceso natural, geológico o químico que se sepa que genera DMS en ausencia de vida añade peso al entusiasmo. Sin embargo, incluso si se confirma, la gran distancia de K2-18b presenta un obstáculo tecnológico. Viajando a la velocidad de la nave espacial Voyager (60.000 kilómetros por hora), una sonda tardaría 2,2 millones de años en llegar al planeta.
A pesar de la inmensa distancia, la capacidad del JWST para analizar la composición química de la atmósfera de un planeta mediante el análisis espectral de la luz de las estrellas que se filtra a través de sus nubes proporciona una nueva ventana al potencial de vida más allá de la Tierra. Esta misión tiene el potencial de responder a la antigua pregunta de si estamos realmente solos en el universo.
Las próximas observaciones también pretenden aclarar la existencia de metano y dióxido de carbono en la atmósfera de K2-18b, resolviendo potencialmente el «problema de metano faltante» que ha desconcertado a los científicos durante más de una década. Si bien continúa el trabajo teórico sobre las fuentes no biológicas del gas, se esperan conclusiones definitivas dentro de cuatro a seis meses.
Los astronautas del primer Starliner completan el ensayo general antes del lanzamiento el 6 de mayo.
Los astronautas de la NASA Butch Wilmore y Suni Williams completaron un importante ensayo general antes de su histórico lanzamiento en Boeing Starliner no antes del 6 de mayo, anunciaron funcionarios de la agencia el viernes 26 de abril, horas después de que terminara el ensayo.
«Wilmore y Williams completaron una serie de pasos el día del lanzamiento, incluido vestirse, trabajar en un simulador de cabina y utilizar el mismo software que se utilizará durante el lanzamiento», añadió. Los funcionarios de la NASA escribieron en una publicación de blog el viernes 26 de abril.
El ensayo tuvo lugar en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Orlando, Florida, e incluyó un procedimiento de cuenta atrás con la nave espacial Starliner, que se encuentra encima del cohete Atlas V de United Launch Alliance que lo llevará a la Estación Espacial Internacional (ISS).
La prueba de vuelo tripulada de una semana de duración completó con éxito su revisión final de preparación para el vuelo con la NASA el jueves 25 de abril. CFT, la primera misión Starliner con astronautas, tiene como objetivo certificar la nave espacial para misiones de seis meses a la ISS que podrían comenzar ya en 2025. Lea más sobre el lanzamiento de Starliner aquí en Space.com.
Los astronautas de Starliner llegan al sitio de lanzamiento
Los astronautas de la prueba de vuelo de la tripulación de Boeing Butch Wilmore (izquierda) y Suni Williams, ambos de la NASA, llegan al Centro Espacial Kennedy de la agencia en Florida el 25 de abril a bordo de un avión T-38 antes de su lanzamiento. (Crédito de la imagen: NASA)
Los dos astronautas de la NASA que volarán a bordo de la primera nave espacial Starliner tripulada de Boeing han llegado al Centro Espacial Kennedy en Florida para preparar su histórico lanzamiento a la Estación Espacial Internacional el próximo 6 de mayo.
El comandante de pruebas de vuelo de la tripulación del Boeing Starliner, Butch Wilmore, y la piloto Sunita Williams aterrizaron su avión supersónico T-38 de la NASA en el Centro de Lanzamiento y Aterrizaje del centro espacial después de un corto vuelo desde Ellington Field en Houston, cerca del Centro Espacial Johnson.
Los astronautas se lanzarán a la ISS a bordo del Starliner de Boeing y un cohete Atlas V desde el Complejo de Lanzamiento Espacial 41 en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral, cerca de KSC. Su misión de una semana a la ISS es un crucero de prueba final para que el Starliner de Boeing demuestre que está listo para los vuelos operativos de la tripulación de la NASA. Al final de la misión, Starliner se lanzará en paracaídas a la Tierra y aterrizará en el suroeste de Estados Unidos.
La NASA ha lanzado dos nuevas películas que muestran observaciones cambiantes de dos fuentes bien conocidas en el cielo: Casiopea A y la Nebulosa del Cangrejo. Los dos protagonistas son los restos de estrellas masivas que se convirtieron en supernovas en nuestra galaxia. Los vídeos a intervalos condensan 20 años de datos del telescopio de rayos X Chandra en sólo 20 segundos espectaculares.
La explosión que creó la Nebulosa del Cangrejo apareció en nuestro cielo hace casi 1.000 años, en 1054. Fue reportada por astrónomos chinos y muchos otros en todo el mundo (la falta de menciones en Europa podría tener que ver con la Iglesia Católica). La supernova dejó un púlsar y Chandra pudo rastrear los cambios muy energéticos alrededor de este objeto extremo entre 2000 y 2022.
Esto ya es extraordinario, y se realizarán aún más observaciones, ya que el chorro visible en las observaciones de 2022 será rastreado nuevamente a finales de este año.
El púlsar en el centro de la Nebulosa del Cangrejo visto a lo largo del tiempo.
Crédito de la imagen: NASA/CXC/SAO; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt, J. Major, A. Jubett, K. Arcand
Cassiopeia A es un remanente de supernova mucho más joven. Era visible desde la Tierra hace 340 años y Chandra también lo ha estado observando desde 2000. Las observaciones anteriores que mostraban sus cambios se centraban en el período de 2000 a 2013, pero en el nuevo lapso de tiempo esto se ha extendido hasta 2018. Las ondas de choque son visibles en observaciones, donde las partículas se aceleran y emiten rayos X.
Casiopea A tiene una estrella de neutrones en su corazón, descubierta por Chandra poco después del lanzamiento del telescopio en 1999. Las observaciones fueron esenciales para ayudarnos a comprender mejor cómo las estrellas se convierten en supernovas y cómo se forman estrellas de neutrones y púlsares regulares durante este proceso.
Crédito de la imagen: NASA/CXC/SAO; Óptica: NASA/STScI; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Mayor, A. Jubett, K. Arcan
Las imágenes de Cassiopeia A fueron reprocesadas recientemente con una nueva técnica que llevó la aguda visión de Chandra al límite. Las dos nuevas películas muestran la capacidad de Chandra para demostrar observaciones y datos capturados durante un período humano.
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