lunes, 27 de octubre de 2014

ADN para mapear el cerebro

Además de la tecnología, las ciencias biológicas son la gran estrella del S. XXI. Entre ellas, la genética tiene un papel destacado. Más aún la llamada ingeniería genética. Una nueva aproximación pretende conocer el mapa de conexiones del cerebro, el Conectoma usando el ADN. El proyecto es ingenioso, sorprendente y ambicioso.

Conectoma
Los avances en genética han permitido que los investigadores se encuentren en una situación ideal: manipular las piezas de un gigantesco Lego para crear cadenas genéticas usando el ordenador sin casi tener que mancharse las manos en el laboratorio. Usando componentes de la vida, construyen organismos, o partes de ellos, que antes no existían. El poder que ello supone apenas es ahora imaginado. Un increíble futuro está en sus manos.
El cerebro humano está compuesto de 85 mil millones de neuronas conectadas entre sí por puntos de unión llamados sinapsis. El mapa de estas conexiones se denomina Conectoma. El modo en el que se conectan las neuronas es fundamental y determina en buena medida el comportamiento. Avanzar en el conocimiento del Conectoma es esencial para conocer el funcionamiento del cerebro.
Hasta el momento hay dos formas de conocer el Conectoma. Una de ellas se basa en la Resonancia Magnética. Mediante ella podemos saber como se difunde el agua en las grandes vías de conexión, los nervios o la sustancia blanca. Este método progresa poco a poco.
Otro método consiste en ir más al detalle. Colocamos un trozo de cerebro en el microscopio.Rebanamos una capa y tomamos una imagen. Rebanamos otra capa y tomamos la siguiente imagen. Después, en el ordenador construimos una imagen 3D de las tomas realizadas. Este método microscópico avanza muy despacio.
El equipo de Anthony Zador ha propuesto otra técnica que aún está en fase diseño con una poca experimentación (la técnica no se basa en cerebros humanos). Independientemente de que la técnica sea exitosa, revela la tremenda imaginación de la ingeniería genética. El método se denomina BOINC(barcoding of individual neuronal connections o códigos de barras de las conexiones neuronales individuales). Veamos en que consiste tamaña osadía.
En primer lugar se trata de asignar un código de barras genético a cada neurona individual. El código genético o ADN está formado por una enorme cantidad de cuatro bases nitrogenadas, cuatro letras llamadas o cuatro piezas del Lego llamadas A, T, C y G. La idea consiste en aplicar unas enzimas llamadas recombinasas a una parte del ADN. Si la parte es suficientemente grande y se aplica un número suficientemente alto de recombinaciones, la probabilidad de que cada neurona tenga unasecuencia distinta del resto es muy elevada. Es decir, cada neurona tendrá un código de barras distinto (en realidad una secuencia de letras en su ADN distinta del resto de las neuronas). Después, otras enzimas separan estos códigos de barras del resto del genoma y lo empaquetan en unas moléculas llamadas plásmidos.
En el siguiente paso intervienen los virus, más concretamente un virus parecido al herpes. El virus del herpes es capaz saltar de una neurona a otra a través de las sinapsis. En su forma benigna, el virus del herpes está escondido hasta que, por ejemplo en una bajada de defensas o en situación de estrés, puede desarrollarse. Entonces sigue un nervio y aparece en la piel. Es el caso del herpes labial común o calentura.
Ahora de lo que se trata es de conseguir que los códigos de barras de ADN se comporten como un virus. Cada código de barras salta una sinapsis e infecta a las neuronas colindantes. Pero eso sí, solo un salto. De este modo, cada código de barras infecta a la siguiente neurona y se detiene. Así cada neurona contiene el código de barras propio y los de las neuronas con las que está conectada (pero no el de todas las neuronas que están más allá de un único salto sináptico).
Con otra enzima creamos paquetes de dos códigos de barras: el de la propia neurona y el de la neurona conectada. Supongamos que tenemos 4 neuronas en línea. Sus códigos de barras serían A, B, C y D. La neurona A tendría el paquete AB, la neurona B tendría el AB y el BC. La C tendría al BC y CD y la D solo el CD.
Por último, trituramos el cerebro y extraemos todos los pares existentes. Estos pares de códigos de barras nos indican la completa conectividad del cerebro.
¿Sencillo? Conceptualmente si, experimentalmente queda bastante. Zador y su equipo han trabajado con un cultivo de varios centenares de neuronas con resultados prometedores. Les ayuda el tremendoabaratamiento de las técnicas de secuenciación del genoma y calculan que por menos de 50.000 euros podrán mapear el Conectoma del cerebro del ratón.
La ingeniería genética es una tecnología formidable y apenas podemos imaginar de lo que será capaz

lunes, 20 de octubre de 2014

Índice del libro Sobre la conciencia

Este es el índice del libro sobre la conciencia.

Sobre la conciencia. Opúsculo


Introducción
El flujo de la conciencia
El problema fácil y el problema difícil de la conciencia
Herramientas de estudio de la conciencia
Procesos conscientes e inconscientes
Filosofía de la conciencia
Los grados de la conciencia
Ciencia de la conciencia
Neuronas excedentes
Conclusiones


Se trata de una breve introducción al problema de la conciencia que consta de 26 páginas y cuyo coste es 0,89€.


jueves, 9 de octubre de 2014

Watson aprende español

Watson, el deslumbrante sistema que ganó a los mejores concursantes en el concurso de TV Jeopardy, está aprendiendo español. Esto supone un enorme impulso a la informática cognitiva y una excelente noticia para el mundo de la computación en nuestro idioma.

Michael Rhodin, Senior Vice President, IBM Watson Group

IBM y CaixaBank están colaborando para crear un sistema cognitivo en español basado en Watson. CaixaBank ha sido una entidad pionera en el mundo bancario y esta vez quiere seguir a la cabeza de la innovación para lo que ha decidido invertir en enseñar español a Watson.

El acuerdo consiste en desarrollar en español una versión del producto Watson Engagement Advisor. Este producto está diseñado para ayudar a los call center, los centros de atención telefónica.

La experiencia de los usuarios de los call center es con frecuencia decepcionante con llamadas que pasan de un operador a otro sin respuesta. Las cifras son gigantescas. 270.000 millones de llamadas a centros de atención telefónica son atendidas anualmente. De ellas la mitad no se resuelven de inmediato o requieren escalar el problema a un supervisor. Un 1% de mejora en la satisfacción del cliente lleva a un 4,6% de ganancia de cuota de mercado. Los clientes satisfechos generan un 23% más de ganancias a la empresa. ¿Cómo mejorar estos datos? IBM cree que Watson proporcionará una mayor satisfacción y mejoras en los resultados financieros.

El acuerdo va más allá de una simple traducción. Dado que Watson usa lenguaje natural, el corazón del sistema es el uso del lenguaje y por lo tanto, no basta con traducir, hay que enseñar a Watson todas las características del español, de forma que sea capaz de "entender".

IBM también está trabajando en una versión en portugués de Watson destinada sobre todo a los clientes de Brasil.

Este es solo el comienzo, pero pronto comenzaremos a ver aplicaciones en español y portugués del sistema más listo del mundo, Watson.

lunes, 6 de octubre de 2014

Pocos elementos forman sistemas complejos en el mundo físico, biológico o digital

Cuando observamos el mundo físico que nos rodea, nos maravillamos de su extrema variedad y complejidad. Al examinar el mundo vivo no deja de sorprendernos la riqueza de animales y plantas que encontramos por doquier. Sería iluso pretender leer los libros que se han escrito en la historia. La música ofrece una enorme repertorio de temas que escuchar. Y el mundo digital sorprende por la desbordante cantidad de contenidos que nos presenta. Pero todos estos complejos mundos tienen algo en común: están compuestos por una pequeña cantidad de elementos combinados en gigantescos números.

Apenas unas decenas de partículas subatómicas forman todos los átomos que conocemos. Poco más de un centenar de átomos constituyen el universo. Muy pocas partes se conjugan en combinaciones cada vez más complejas hasta constituir el mundo que habitamos.
La vida está formada por combinaciones de elementos inanimados cuya interacción produce un fenómeno emergente que llamamos vida. El genoma está compuesto por tan solo cuatro letras, las bases nitrogenadas que lo forman. El genoma humano tiene 3.200 millones de parejas de estas bases. Solo cuatro elementos repetidos millones de veces constituyen la información para crear un ser humano. Estas cuatro bases generan unos compuestos llamados aminoácidos. Solo 20 aminoácidos crean varios cientos de miles de proteínas, las moléculas de las que estamos formados. A su vez solo 20.000 genes gobiernan (junto con el ambiente) el destino de los billones de células que forman un ser humano. De los 23 parejas de cromosomas, la mitad vienen del padre y la mitad de la madre. Combinados al azar, supone que cada uno de nosotros puede pasar a nuestros hijos más de 8 millones de combinaciones distintas. Lo cual es poco para explicar la variedad de humanos diferentes. En una fase de la reproducción celular que forma espermatozoides y óvulos, los cromosomas se entrecruzan dando lugar a un número extraordinario que sí explica la variedad humana.
¿Qué podemos decir del cerebro que con tan solo un elemento constituyente, la neurona (aunque hay de varios tipos) forma una red inteligente? Es más, los humanos diferimos de los simios más próximos en el número de neuronas. Por lo demás no somos muy distintos. Pero nuestro cerebro es tres veces mayor que el de los chimpancés (0,5 litros frente a 1,5) y ello provoca fenómenos emergentes como la inteligencia superior y el lenguaje simbólico.
El lenguaje es una herramienta maravillosa. Mediante su uso podemos comunicar un número ilimitado de mensajes. Sin embargo, todos los lenguajes humanos se componen de poco más de una veintena de elementos constitutivos, los fonemas (sonidos) o su variante escrita, las letras. Esta reflexión llevó al genial Jorge Luis Borges a escribir su famoso cuento La Biblioteca de Babel en la que todos los libros posibles de un número determinado de letras existen para regocijo de unos y desesperación de otros.
La música universal es increíblemente variada y cada pieza suena distinta del resto. Sin embargo, la música está constituida por un número limitado de componentes, las notas. Tan solo 12 (en la música occidental). Incluso, dentro de ella tenemos preferencia por solo unas pocas combinaciones: las escalas musicales. Y tampoco estas se mezclan de cualquier manera. La música popular actual (cualquiera que sea el género) apenas usa unas pocas escalas y estas son bastante predecibles. No obstante, la combinación es suficiente para que ninguna pieza sea igual a otra.
Pero si hay un ejemplo de pocos elementos en grandes combinaciones, este es el mundo digital. Todo el mundo digital sin excepción está compuesto de combinaciones de un elemento, el bit, con dos valores, 0 y 1. Podríamos haber construido ordenadores basados en un sistema de 10 valores o cualquier otro número, pero los ordenadores serían más complejos e ineficientes. La biblioteca digital es una exorbitante combinación de tan solo dos valores.
El asunto no es menor e involucra a muchas ciencias y a la propia filosofía. Propiedades emergentes, sistemas complejos o sistemas caóticos son algunos de los términos que se utilizan para comprender una realidad que tiene una característica: el mundo es complejo, pero está formado por pocos elementos distintos.