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lunes, 4 de septiembre de 2017

El humano, un organismo complejo que requiere de investigación multidisciplinaria

Se ha llegado a una subdivisión que termina obstaculizando la comprensión de sistemas integrales complejos e interdependientes, que en general frena la capacidad de generar conocimiento integral.

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México, AMC / ciberpasquinero

En el actual siglo se enfrentan las consecuencias de haber dividido y subdividido las áreas de la medicina. "En un principio fue muy eficiente la creación de diversas ramas de estudio (inmunología, neurología, psiquiatría, endocrinología) para abarcar el conocimiento que se generó, pero ahora se experimenta un peligroso fenómeno de diáspora porque la tendencia es volverse expertos ultra especializados".
Julio Sotelo Morales, investigador emérito del Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía (INNN), excoordinador de asesores de la Secretaría de Salud y expresidente de la Academia Nacional de Medicina, realiza una serie de reflexiones en torno a la conveniencia de llevar a cabo investigaciones multidisciplinarias en el campo de la medicina, ya que el organismo humano requiere estudiarse desde la perspectiva integral pues se trata de un sistema complejo.
Sotelo Morales abundó que por esta especialización hoy en día se cuentan, por ejemplo, con neurólogos expertos en epilepsia y en epilepsia mioclónica infantil de niños blancos, y así se ha llegado a una subdivisión que termina obstaculizando la comprensión de sistemas integrales complejos e interdependientes, que en general frena la capacidad de generar conocimiento integral.
Sobre esto, el investigador hizo referencia a la información que publicó en la Revista de Fisiología Comparada (2015; 201: 185-194), The nervous and the inmune systems: conspicuous physiological analogie, en la que ofrece detalles sobre hallazgos científicos en dos de los sistemas del cuerpo humano que requieren del diseño de enfoques multidisciplinarios que integren la relación de funciones aparentemente distantes.

Antecedentes
En el siglo XX la medicina decidió adoptar el método científico (la medicina basada en evidencias) y fue cuando se volvió eficiente, eficaz y exitosa. En el siglo XIX solo se tenía un medicamento científicamente avalado: la aspirina, todos lo demás en uso eran dañinos o absolutamente ineficaces, y en ocasiones la intervención del médico representaba un peligro para el paciente, más que una posibilidad previsible de curación, contrario a lo que la sociedad siempre asumía, sostuvo Julio Sotelo.
En el siglo de oro de la medicina, siglo XX, la medicina avanzó y "por primera vez entendimos el funcionamiento del organismo, después su patología y así se diseñaron terapéuticas que terminaron siendo eficaces para la modificación de muchas enfermedades", comentó.
También con la invención de la anestesia la medicina pudo dividirse en dos grandes áreas: la cirugía y la medicina clínica. 
De esta forma, se empezaron a generar incontables conocimientos, así como a diseñar acciones pragmáticas por lo que se crearon diversas disciplinas médicas.

El sistema inmune y el sistema nervioso
Sotelo Morelos indicó que ahora que se tiene el dominio molecular del genoma y el dominio tecnológico de muchas áreas funcionales, "nos dimos cuenta que varias funciones del organismo obedecen a sistemas complejos de gran interacción" y como consecuencia de esto "los expertos de unas áreas ya no entienden otras, lo que significa un obstáculo intelectual para el entendimiento y progreso de la ciencia, por ello tenemos que hacer una reconceptualización para tratar y entender estos sistemas complejos".
Los más de siete mil millones de personas que habitan la Tierra son diferentes uno de otro en varios sistemas funcionales. 
Los humanos provienen de un grupo de primates y son "tremendamente exitosos, han desarrollado la frontera del conocimiento", resaltó el investigador.
En medio de esta complejidad, añadió, el humano es un ente con cierta capacidad de dominio y mucha capacidad de reacción, posee dos sistemas que son los únicos inteligentes que existen en la naturaleza: el sistema nervioso y el sistema inmune, esto si asume que la inteligencia es la capacidad de resolver problemas en forma autónoma.


Investigan las emisiones de una flota de autobuses urbanos

Puede resultar de gran utilidad a las autoridades municipales a la hora de plantear cambios y renovaciones en el parque de vehículos.


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España, UPM / Ciberpasquinero


La modelización de emisiones contaminantes generadas por fuentes móviles requiere disponer de información detallada de la actividad del tráfico de la zona que se desea analizar. Esta información puede provenir de modelos predeterminados para una red vial, o bien, de mediciones directas con equipos embarcados en los vehículos y su posterior tratamiento para el cálculo de los correspondientes factores de emisión. Esta última ha sido la forma en la que los investigadores de la UPM se han enfrentado al reto de cuantificar las emisiones de los autobuses urbanos de Madrid.

En colaboración con la Empresa Municipal de Transportes (EMT) y el Ayuntamiento de Madrid, investigadores del Instituto Universitario de Investigación del Automóvil (INSIA) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han desarrollado ECOTRAM, un modelo para cuantificar las emisiones contaminantes producidas por el transporte urbano de viajeros. El modelo ha sido validado y permite realizar un análisis del efecto que pueden tener ciertas modificaciones en una flota de autobuses, lo que puede resultar de gran utilidad a las autoridades municipales a la hora de plantear cambios y renovaciones en el parque de vehículos. La investigación ha sido publicada en la revista Transportation Research Part D: Transport and Environment.

Tras tres años de trabajo en colaboración con la EMT y el Ayuntamiento de Madrid, los investigadores del INSIA han logrado desarrollar un modelo, denominado ECOTRAM, que ha sido validado en base a resultados de ensayos realizados en un conjunto de líneas seleccionadas por considerarse representativas de lo que en promedio podría entenderse como el conjunto de la flota.

Para la selección tanto del conjunto de vehículos a ensayar como del conjunto de líneas de ensayo en las que realizar las medidas durante la campaña experimental, la nueva metodología ha aplicado técnicas de muestreo. 

Metodología aplicada para la obtención de los modelos de emisión de emisiones y consumo de flotas de autobuses urbanas. / INSIA

En el caso de las líneas de ensayo, el procedimiento de muestreo empleado fue un análisis por conglomerado (análisis cluster). Mediante este método, el conjunto de las líneas se agrupó en conglomerados de características cinemáticas semejantes. Así, líneas incluidas en un mismo conglomerado conducen a resultados promedio semejantes, tanto de emisiones como de consumo. De este modo, los resultados obtenidos pueden ser extrapolados al resto de líneas de cada uno de los conglomerados, permitiendo así obtener estimaciones globales a todas las líneas de la flota.

En cuanto a la selección de los vehículos de ensayo en los que se realizaron las medidas de emisiones y consumo, se tuvieron en cuenta un gran número de variables. Las medidas se llevaron a cabo en autobuses de diferente normativa Euro (Euro II, III, IV y GNC), con distintos combustibles (gasóleo, biodiesel y gas natural) y, además -para tener en cuenta la variable del nivel de ocupación- con tres estados de carga: vacío, media carga y plena carga.  En los vehículos seleccionados se instalaron equipos de medida a bordo para la monitorización de dióxido de carbono (CO2) y otros contaminantes (CO, THC, NOx) así como de diferentes partículas.

A partir de las mediciones experimentales se determinaron las ecuaciones o factores de emisión que mejor relacionan las emisiones y consumo con las características cinemáticas de los ciclos de conducción (velocidad, tiempo de parada y pendiente), estados de carga del vehículo y perfil longitudinal del recorrido (altitud). Finalmente, estos factores se aplicaron y extrapolaron al resto de líneas de la flota de autobuses obteniendo el consumo y emisiones de la flota en su totalidad. 

Instrumentación de los equipos de medida en un autobús y medida y registro de datos. / INSIA
Instrumentación de los equipos de medida en un autobús y medida y registro de datos. / INSIA

En opinión de José María López, uno de los investigadores del proyecto, el modelo ECOTRAM permite analizar de manera precisa el efecto de las modificaciones en el parque de vehículos objeto de estudio, bien sea en cuanto al tipo de motorización, al tipo de combustible utilizado o al recorrido de las distintas líneas. Este análisis puede ser de gran utilidad a la hora de plantear sustituciones de vehículos por renovación del parque, ya que puede ayudar a optimizar la gestión de la flota teniendo en cuenta tanto el impacto medioambiental como el consumo energético de la misma.


Referencia bibliográfica:

Lopez-Martinez, JM; Jimenez, F; Paez-Ayuso, FJ; Flores-Holgado, MN; Arenas, AN; Arenas-Ramirez, B; Aparicio-Izquierdo, F. 2017. Modelling the fuel consumption and pollutant emissions of the urban bus fleet of the city of Madrid, TRANSPORTATION RESEARCH PART D-TRANSPORT AND ENVIRONMENT, 52 112-127; DOI: 10.1016/j.trd.2017.02.016.

miércoles, 30 de agosto de 2017

ALMA detecta enormes reservas ocultas de gas turbulento en galaxias distantes

Primera detección de moléculas CH+ en galaxias starburst distantes proporciona información sobre la historia de la formación estelar en el Universo



España, ESO / ciberpasquinero


Con ALMA se han podido detectar reservas turbulentas de gas frío alrededor de galaxias starburst distantes. Al detectar CH+ por primera vez, esta investigación abre un nuevo camino de exploración sobre una época crucial de la formación estelar en el Universo. 

La presencia de esta molécula arroja nueva luz sobre cómo las galaxias consiguen extender su período de rápida formación estelar. 

Los resultados aparecen en la revista Nature.

Un equipo liderado por Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure y el Observatorio de Paris, Francia) han utilizado el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar marcas de la molécula de hidruro de carbono CH+ en galaxias starburst distantes. 

El grupo identificó señales claras de CH+ en cinco de seis galaxias estudiadas, incluyendo Cosmic Eyelash (eso1012). Esta investigación entrega nueva información que ayuda a que los astrónomos entiendan el crecimiento de las galaxias, y cómo los alrededores de una galaxia impulsan la formación estelar.

"CH+ es una molécula especial. Necesita mucha energía para formarse y es muy reactiva, lo que significa que su vida es muy breve y que no puede ser transportada muy lejos. CH+ por lo tanto rastrea la forma en que la energía fluye en las galaxias y sus alrededores", indicó Martin Zwaan, astrónomo de ESO que contribuyó en el artículo.

La forma en la que el CH+ rastrea la energía puede entenderse por analogía a estar en un bote en un océano tropical durante una noche oscura, sin Luna. 

Cuando hay buenas condiciones, el plancton fluorescente puede iluminar el entorno del bote mientras navega. 

La turbulencia causada por el bote al deslizarse por las aguas, provoca que el plancton emita luz, lo cual revela la existencia de las regiones turbulentas en el agua oscura subyacente. 

Dado que el CH+ se forma únicamente en áreas pequeñas donde los movimientos turbulentos del gas se disipan, su detección esencialmente rastrea la energía en una escala galáctica.

El CH+ observado revela ondas de choque densas, impulsadas por vientos galácticos veloces y cálidos originados al interior de las regiones de formación estelar de las galaxias. 

Estos vientos fluyen a través de una galaxia, expulsando material de esta, pero sus movimientos turbulentos son tales que parte del material puede ser recapturado por la atracción gravitatoria de la galaxia misma. 

Este material se reúne en reservas turbulentas enormes de gas frío y de baja densidad, extendiéndose más de 30.000 años luz desde la región de formación estelar de la galaxia.

"Con el CH+ vemos que la energía se almacena dentro de grandes vientos del tamaño de una galaxia, y termina como movimientos turbulentos en reservas antes desconocidas de gas frío alrededor de la galaxia", afirmó Falgarone, autor principal del nuevo artículo.

 "Nuestros resultados desafían la teoría de la evolución de la galaxia. Al impulsar la turbulencia en las reservas, estos vientos galácticos extienden la fase del estallido de formación estelar, en vez de  extinguirla".

El equipo determinó que los vientos galácticos no podrían por sí solos reponer las reservas gaseosas recientemente reveladas, y sugiere que la masa es proporcionada por fusiones galácticas o por la acreción de corrientes de gas ocultas, como predice la teoría actual.

"Este descubrimiento representa un gran paso adelante en nuestro entendimiento sobre cómo la afluencia de materia es regulada alrededor de las galaxias starburst más intensas del Universo primitivo", indicó el Director de Ciencias de ESO, Rob Ivison, coautor del artículo.

 "Esto muestra lo que puede lograrse cuando científicos de distintas disciplinas se reúnen para aprovechar las capacidades de uno de los telescopios más poderosos del mundo"

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