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Ciencia Fresca

La ciencia no deja de asombrarnos con nuevos descubrimientos insospechados cada semana. En el podcast Ciencia Fresca, Jorge Laborda Fernández y Ángel Rodríguez Lozano discuten con amenidad y, al mismo tiempo, con profundidad, las noticias científicas más interesantes de los últimos días en diversas áreas de la ciencia. Un podcast que habla de la ciencia más fresca con una buena dosis de frescura.

IA y futuro de la medicina. Huerto espacial. Fármacos contra el COVID-19. El corredor superveloz.

IA y medicina - Ciencia Fresca podcast - CienciaEs.com

Inteligencia artificial y aprendizaje mecanizado en el futuro de la medicina.

Investigadores del Departamento of Ingeniería Biomédica, de la Universidad de Ciencia y Salud de Oregón, en Portland, USA, escriben un artículo en el que abordan el interesante tema del impacto de la inteligencia artificial y, en particular, de lo que se puede denominar aprendizaje mecánico, en el futuro de la Medicina.
Los autores, en primer lugar, distinguen entre inteligencia artificial y aprendizaje mecanizado. Para ellos, la inteligencia artificial sería el desarrollo de sistemas y dispositivos capaces de comportarse de manera similar a un ser humano. En este ámbito incluyen a asistentes personales avanzados capaces de ocuparse de una persona anciana o de ayudar en diferentes asuntos de la vida cotidiana.
El aprendizaje mecanizado (machine learning), en cambio, sería el desarrollo de dispositivos capaces de aprender a partir de datos de una naturaleza y temática muy concreta para poder extraer de ellos patrones muy difíciles o imposibles de identificar incluso para los mejores expertos. A este tipo de aprendizaje, por ejemplo, pertenecen algoritmos capaces de identificar la presencia o no de tumores a partir de una radiografía, o de diagnosticar una enfermedad a partir de determinados signos presentes en un análisis de sangre, o una serie de pruebas médicas.
Las modernas tecnologías médicas son capaces hoy de adquirir una enorme cantidad de datos médicos de una multitud de pacientes. Estos datos son imposibles de analizar por métodos puramente humanos. Para extraer la información que esos datos albergan, como, por ejemplo, patrones de expresión de genes durante el desarrollo de una enfermedad, se hace necesario el desarrollo de sistemas de aprendizaje mecanizado.
Los autores identifican tres áreas, aunque no son las únicas, en las que la medicina del futuro se beneficiará en gran medida del desarrollo de sistemas de aprendizaje mecánico: la mejora de las técnicas diagnósticas, la medicina personalizada y de precisión, y la medicina preventiva y de seguimiento. En el audio explicamos cómo los diferentes sistemas de aprendizaje mecánico, basados en una serie de estrategias para el tratamiento de los datos y la extracción de información a partir de ellos, pueden contribuir a generar la revolución de la medicina que estas nuevas técnicas prometen.

Referencia:
Goecks et al., How Machine Learning Will Transform Biomedicine, Cell (2020), https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.022

huerto espacial.

Los astronautas que pasan largas temporadas en el espacio exterior a la Tierra tienen que alimentarse correctamente y, aunque tangan a su disposición multitud de productos alimenticios procesados y preenvasados, la experiencia indica que algunos nutrientes esenciales suelen escasear, por ejemplo, el potasio o la vitamina K, y otros, como las vitaminas C y B1, se degradan a lo largo del tiempo y acaban siendo poco accesibles, especialmente en misiones de larga duración.
Para evitar esos problemas nutricionales, una posibilidad es conseguir alimentos frescos. Los astronautas de la Estación Espacial Internacional (ISS), reciben actualmente zanahorias y manzanas en los cargamentos las naves de abastecimiento. No obstante, esas provisiones frescas son pocas y deben ser consumidas en un plazo breve. Por otro lado, si se piensa en misiones espaciales hacia otros planetas, que pueden durar meses o años, la única posibilidad de conseguir alimentos frescos es la de cultivarlos en la propia nave.
La primera vez que se germinaron semillas al espacio fue en 1971, cuando los cosmonautas soviéticos de la primera estación espacial Salyut sembraron semillas de lino. Las semillas brotaron pero murieron rápidamente. Desde entonces, lo que podríamos llamar, horticultura espacial, ha pasado por muchas fases. Esos experimentos demostraron que las plantas, lo mismo que sucede a los humanos, sufren los efectos de la ingravidez: son más débiles, más alargadas, con tallos más finos y producen una menor cantidad de elementos rígidos de apoyo, como la lignina, porque no la necesitan.
En 2014, los astronautas llevaron a la ISS la primera cámara de crecimiento para cultivar hortalizas en el espacio, de nombre Veggie. La cámara estaba diseñada para optimizar el espacio de tal manera que se ampliando a medida que las plantas crecen. Las semillas van sembradas en unas almohadillas estériles, tienen un sistema de riego y fertilización automático y son iluminadas con leds rojos y azules. Veggie está abierta de manera que comparte con los tripulantes el aire, el CO2 y la humedad.
Las cámaras Veggie han ido poblando poco a poco un múdulo de la ISS y desde entonces los astronautas han podido hacer crecer varios tipos de plantas y hortalizas. La plantación de lechugas ha sido particularmente productiva porque, además de proporcionar información sobre los efectos de la microgravedad en las plantas, ha permitido a los astronautas saborear por primera vez los productos frescos de su huerto espacial.

Referencias:
Khodadad et al. Microbiological and Nutritional Analysis of Lettuce Crops Grown on the International Space Station. Front. Plant Sci., 06 March 2020 | https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00199 Kennedy Space Center, NASA.

¿Son efectivos los fármacos antimalaria y antivirales contra el coronavirus SARS-CoV-2?

Según la Organización Mundial de la Salud manifestó el pasado 27 de marzo de 2020 que no es probable que dispongamos de una vacuna eficaz para detener la epidemia de COVID-19, causada por el coronavirus SARS-Cov-2, antes de un año o año y medio. Esto ha puesto dramáticamente de manifiesto la necesidad de estudiar con rapidez la eficacia de fármacos de los que se conoce pueden afectar a la capacidad infectiva y reproductiva de otros virus de similares características moleculares al causante de COVID-19, el coronavirus SARS-CoV-2. Dos de esos fármacos son la hidroxicloroquina, un fármaco utilizado para tratar la malaria, y el remdesivir, un análogo molecular de la adenosina fosfato, la letra A del ADN y ARN, que se cree pueden “confundir al enzima vírico utilizado para reproducir el genoma de ARN del coronavirus.
Recientemente, varias publicaciones científicas han compilado lo que se conoce hasta ahora de estos dos fármacos, aduciendo razones para su empleo contra el SARS-CoV-2. Ambos fármacos están siendo ya utilizados en ensayos clínicos en diversos países. La Organización Mundial de la Salud ha auspiciado también un ensayo clínico internacional en el que se va a estudiar la eficacia de estos dos fármacos en pacientes de COVID-19.
En este programa vamos a analizar qué actividad antiviral pueden ejercer estos fármacos y por qué su modo de acción puede ser complementario, por lo que, en combinación, ambos fármacos juntos podrían resultar más eficaces que cada uno por separado. Para ello, nos adentraremos brevemente por la biología del coronavirus SAR2-CoV-2 y también por el tipo respuesta inmunitaria que se genera contra él. Analizaremos también brevemente las razones que hoy se cree causan los casos más graves de esta enfermedad y si estos fármacos podrían o no resultar eficaces en los casos más extremos.

Referencias:
Wen-Chien Ko et al. (2020), Arguments in favour of remdesivir for treating SARS-CoV-2 infections. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2020.105933
Christian A. Devaux et al (2020). New insights on the antiviral effects of chloroquine against coronavirus: what to expect for COVID-19? https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2020.105938

El corredor superveloz.

La velocidad con la que Usain Bolt batió el récord del mundo de los 100 metros lisos fue de 37, 57 km/h. Por supuesto, la velocidad punta del campeón fue aún mayor, porque su velocidad aumentó en los últimos metros hasta los 44 km/h. Tal hazaña ha sido ampliamente reconocida en todo el mundo, pero ¿qué pensarías si un corredor, si aporte de energía externa, como el campeón, pudiera superar los 75 km/h? Eso es lo que propone un equipo de investigadores estadounidenses de la Universidad de Vanderbilt en un artículo publicado en Science Advances.
Por supuesto, una velocidad tan grande no puede hacerse con unas simples zapatillas por muy tecnológicamente avanzado que sea su diseño. Lo que proponen los investigadores es un dispositivo equipado con lo que llaman un “resorte de rigidez variable” que pueda ser acoplado a las piernas, como un exoesqueleto, para aprovechar al máximo la energía muscular del corredor. Algunos pensarán que eso es hacer trampa, y probablemente, si se consigue, un corredor así jamás podrá participar en una carrera olímpica, pero no deja de ser una posibilidad real de sacarle un partido extraordinario a nuestras fuerzas.
Los investigadores explican el funcionamiento del mecanismo comparándolo con el clásico uso de una bicicleta. Sabemos que una bicicleta clásica es un aparato que no aporta energía externa a los músculos, simplemente aprovecha mejor su energía. El ciclismo es más rápido por varias razones: 1) el movimiento de rodadura evita que se pierda energía por colisión, como sucede durante la carrera. 2) Las ruedas soportan el peso del ciclista en lugar de las piernas. 3) Los pedales permiten aportar energía continuamente en el aire, mientras que el corredor solamente puede hacerlo en los escasísimos momentos en los que sus pies impactan con el suelo. Así, el ciclista más rápido ha logrado alcanzar la velocidad de 77 km/h.
El dispositivo propuesto utiliza algunos de los trucos empleados en el ciclismo. Puede ir acoplado a la pierna, a modo de exoesqueleto, y está diseñado de tal manera que recoge la energía de la pierna en el aire, cuando el corredor la flexiona y avanza para dar el siguiente paso. En ese momento, el resorte se comprime y recoge la energía. Después, en el momento del impacto con el suelo, el resorte devuelve la energía almacenada y proporciona al corredor un impulso que le hace correr más veloz.
Referencia:
Amanda Sutrisno and David J. Braun. How to run 50% faster without external energy. Sci. Adv. 2020; 6 : eaay1950 25 March 2020 https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay1950


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