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La fábrica de emociones de Duchenne de Boulogne

Experimento sobre las emociones humanas de DuchenneUno de los experimentos científicos más llamativos, por su carácter visual, sea posiblemente el experimento sobre electro-estimulación en músculos faciales realizado por Guillaume-Benjamin-Amand Duchenne de Boulogne. Neurólogo francés del siglo XVIII que, interesado en las experimentaciones de Luigi Galvani con electro-estímulos musculares en animales, e influenciado por el, en ése entonces, popular interés científico en la fisiognomía -ver apartado,- invirtiera enorme cantidad de recursos en “mapear” los músculos faciales y las expresiones resultantes a partir de la estimulación eléctrica.

Asistido por el monumental trabajo en musculatura del anatomista escocés Charles Bell, Duchenne publicaría una monumental obra titulada Mecanisme de la physionomie Humaine, la cual, por sus increíbles imágenes, cautivaría el interés de algunas de las mentes más brillantes de su época a pesar del poco rigor científico de la obra -incluido el mismo Darwin, quien utilizaría imágenes realizadas por Duchenne en su tratado de 1872 La expresión de las emociones en el hombre y en los animales. De hecho Duchenne estaba interesado en hallar un “enlace” entre las expresiones y el alma.

Para su obra utilizaría seis modelos, pacientes suyos con discapacidades mentales, a los cuales cuidaba de no causar dolor alguno, por lo que siempre traía anestesistas profesionales a las sesiones -aunque hoy parezca brutal, para la época, en la cual se trataba a los enfermos mentales sin familia como basura, la actitud de Duchenne de intentar no causar dolor alguno a sus pacientes era, relativamente hablando claro, muy humana.- Su modelo principal era un hombre al que denominaba “viejo desdentado, de cara flaca, cuyas facciones, sin ser absolutamente feas, resultan triviales y ordinarias.”.

Experimento sobre las emociones humanas de Duchenne Experimento sobre las emociones humanas de Duchenne Experimento sobre las emociones humanas de Duchenne

No obstante, si bien errado en su teoría principal, Duchenne ayudaría a impulsar el naciente campo de la neurología. Entre sus descubrimientos más importantes se encuentra el de la Distrofia muscular de Duchenne. Miopatía de origen genético y la más común de las distrofias. La cual que afecta a decenas de miles en todo el mundo.

La fisiognomía
FisignomíaLa fisiognomía fue, y en algunas culturas aun sigue siéndolo, una herramienta válida para juzgar el carácter o personalidad de una persona a partir de su rostro ya hablamos de cómo la forma de su nariz casi le impide a Darwin abordar el viaje en el Beagle que lo llevaría a las Galápagos.- Si bien hoy esto es descartado en la ciencia de occidente como algo válido, a lo largo de la historia personajes del calibre de Aristóteles y Leonardo Da Vinci llegaron, en distintos puntos de su vida, a sugerir relaciones entre apariencia y carácter.

Hoy en día, si bien es considerada como una pseudociencia, la fisiognomía ha dejado un interesantísimo legado de imágenes y libros antiguos. EN una entrada futura trataremos varios ejemplos e imágenes extraídas de libros de fisiognomía.

El sistema solar como nunca antes visto

El sitio hermano de APOD, Image of the Day, de la NASA, ha liberado una espectacular imagen conceptual del sistema solar y sus fronteras basada a partir de la información suministrada por la Voyager 1 y 2, la primera de estas, siendo el objeto construido por humanos que más se ha alejado de la Tierra -en Wikipedia pueden ver un interesante mapa de los objetos más alejados de la Tierra-.

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Desde su partida en 1977 hasta el 2008 ha recorrido unos 0.0017 años luz, lo que no es poco, ya que equivalen a 1.60828983 × 1010 kilómetros. Toda una odisea. En la imagen podemos la heliosfera, una “burbuja” magnetica creada por la acción de los vientos solares; la heliopausa, la cual es, teóricamente, la frontera en la cual el viento solar ya no es lo suficientemente fuerte como para empujar al viento estelar. Razón por la cual se considera como el primer limite de Nuestro Sistema solar. La parte “naranja” es denominada como “Bow Shock”, y es la reacción producida por el Sol a medida que se desplaza por el medio estelar. Siguiendo éste enlace pueden ver una representación del “Bow Shock” producido por el desplazamiento de la estrella R Hydrae.

Si desean una descripción de cada una de las partes de la imagen, la NASA también ha suministrado una imagen similar detallando qué es cada una de las partes en el gráfico1154-3.jpg

Sinfonía de los Planetas
Así mismo, la Voyager, además del famoso disco de oro con información sobre la humanidad y la Tierra, la famosa sonda carga otro disco, denominado “Sonidos de la Tierra”, en el cual además de piezas musicales se encuentran grabados sonidos y voces provenientes de la Tierra. Esto, con la esperanza no solo de contactar una civilización extraterrestre, sino como el mismo Sagan lo puso, dejar un pequeño legado de la humanidad en el espacio en caso de una catástrofe en la Tierra. A principios de los 90s la NASA lo haría público bajo el nombre de “Sinfonía de los Planetas”. Pueden bajar el torrent con los sonidos de la Voyager desde aquí. Todo un regalo destinado a la posterioridad, conservado inmutable por el frío espacio.

C. Grienberger, el hombre obsesionado con mover la Tierra

No no, el día Internacional del Salto no fue el primer intento por sacar a la Tierra de su órbita. A lo largo de la historia, infinidad de intentos, algunos incluso tragicómicos, fueron realizados. Sin embargo, sería Christopher Grienberg, matemático y astrónomo enrolado en la orden jesuita, quien a principios del siglo XVII se tomara el trabajo, de calcular seriamente, en base a cálculos matemáticos y principios de la física, cuánta fuerza sería necesaria para sacar a la Tierra de su órbita.

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Grienberger construiría infinidad de modelos a escala. En el aquí ilustrado, una Tierra de oro de varios Talentos podía ser levantada con el peso de un solo Talento y una serie de ruedas.

Tras finalizar sus estudios Grienberger, quien era, al menos secretamente, partidario de las teorías de Galileo, debería trabajar como asesor y editor de varias de las obras producidas por astrónomos y matemáticos afiliados a la orden Jesuita. Si bien durante su vida no publicaría muchas obras propias, su trabajo e ideas serían reflejadas en varias de las obras, muchas de estas clave, de la astronomía matemática primitiva.

1142-2.jpgSu trabajo, por otra parte, le daba los recursos, el tiempo libre y la libertad mental necesarias, así como el contacto fluído con otras grandes mentes, para embarcarse en proyectos científicos que, de otra manera, le hubiesen resultado imposibles.

Uno de estos proyectos sería su obsesión con calcular la fuerza y la metodología necesarias para mover a la Tierra de su órbita. Proyecto en el que trabajaría durante décadas y en el cual, intentaría involucrar a astrónomos, algunos de la talla de Mario Bettinus, en su proyecto.

Si bien en un principio creería que esto podría ser posible. Con el tiempo, y sobretodo cuando empezara a realizar seriamente su investigación, llegaría a la conclusión de que esto sería imposible -algo lógico en la actualidad, no así en su época, donde las noticias de nuevas maquinarias inventadas por los renacentistas y nuevos elementos de propiedades asombrosas traídos desde el Nuevo Mundo estaban a la órden del día-.

Que pena que no fue contemporáneo de éste hombre.

La prueba del espejo

1101-1.jpgEn los 70s el investigador Gordon Gallup Jr realizaría un simple experimento para observar qué especies de animales poseían la capacidad de reconocerse a si mismos. El resultado, sería esperable pero asombroso, sólo cinco de los animales más inteligentes del planeta podían hacerlo. Estos eran los chimpancés (comunes), bonobos, orangutanes, delfines y, obviamente, los humanos. Posteriormente se añadirían a la lista los elefantes asiáticos, las orcas, las urracas y las palomas -estas últimas con resultados dispares-. En la imagen de la derecha puede apreciarse un mono capuchino realizando la prueba.

El método utilizado era simple, tras dejar al animal interactuar con el espejo durante un tiempo considerable, uno de los investigadores pasaría a distraerlo. Simultáneamente, un asistente marcaría al mismo con una tinta inodora. Acto seguido, se observaba si el animal, al volver a observarse en el espejo y ver la mancha, reconocía que la misma se encontraba en su cuerpo y no en el “ser” del reflejo.

De esta manera, podía observarse el nivel de desarrollo cognitivo y, en cierta medida, hasta una capacidad de abstracción en el sujeto de prueba. Si bien el estudio ha recibido sus críticas, el mismo ha demostrado que, en efecto, los únicos capaces en pasar la prueba son animales con los cerebros relativamente desarrollados.

Las críticas generalmente no hacen referencia a la invalidez del estudio, sino a que éste es antropocéntrico, y suele no tener en cuenta la capacidad de ciertos animales de inteligencia marcada, como por ejemplo el caballo y el ciervo, que a causa de su visión estereoscópica tienen mayor dificultad para enfocar su vista en un espejo. O por ejemplo los perros, incapaces en un gran porcentaje de reconocerse visualmente, pero muy efectivos a la hora de reconocerse a si mismos en base a su olor. Este argumento también se aplica a los pulpos y otros animales de inteligencia notable pero incapaces de reconocerse visualmente.

El siguiente documental de la NG está hablado en inglés, pero si no entienden el idioma hay interesantes imágenes de primates realizando la prueba del espejo.

Enlaces relacionados
Elefantes asiáticos pasan la prueba del espejo.
Estadio del espejo
Y este chiquitín que no pudo pasar la prueba, pero al menos lo intenta.

Oklo, el reactor de fisión nuclear completamente natural

En las entrañas de África existe una de las maravillas más espectaculares del mundo, un reactor nuclear formado no por la mano del hombre, sino por la acción de la naturaleza y el cual fue capaz de producir 100 kilowatts de poder. Descubierto por pura casualidad en Gabón, el mismo, ya extinto, se halla en las minas de uranio de Franceville. Y su descubrimiento revolucionó el mundo de la física.

1060-1.jpgEra el año 1972, y la companía que operaba la mina comenzó un estudio geológico comprensivo para entender por que la cantidad de uranio-235 era tan escasa -el 235U es un isótopo del uranio hallado en la naturaleza y capaz de provocar una reacción en cadena de fisión de expansión rápida, al ser capaz de interactuar con neutrones lentos. Esto a su vez lo hace más inestable y escaso-.

Nadie podía entender por qué la cantidad de 235U era tan poca. En efecto, todos los estudios geológicos y geoquímicos realizados en la zona indicaban que la cantidad debía ser mucho mayor. La única respuesta residía en que alguien, o algo, lo había consumido.

Tras rastrear el “problema” el equipo de investigación llegó a un descubrimiento asombroso. En el área denominada Oklo, de 35 mil Km2, un fenómeno único y maravilloso estaba ocurriendo: un reactor nuclear completamente natural.

La explotación de la mina fue detenida, y en 1975 un estudio conjunto internacional se dedicó a estudiar intensivamente el fenómeno. Prontamente se reivindicó al físico Paul Kazuo Kuroda, quien dos décadas atrás había teorizado este tipo de fenómenos, sólo para ser ignorado y ridiculizado.

1060-2.jpgKuroda, sabiendo la característica fisible natural del 235U, y por ende, su mayor abundancia en el pasado -hace 900 millones de años existía más de dos veces cantidad actual de 235U en la Tierra- teorizó que dadas ciertas condiciones físicas podía ocurrir la existencia de un reactor de fisión natural. Entre las más importantes se encontraban la ausencia del boro y elementos de su familia, la presencia de un moderador de neutrones -que puede ser augua con una cantidad anormal de moléculas 2H2O- y una gran concentración de 235U. Todo, “encapsulado” a presión en cavernas subterráneas. Estas condiciones terminan convirtiéndo a la reacción en autosostenible, ya que, a medida que el agua hierve, modera y retarda la reacción evitando que se convierta en una fusión.

Teniendo esto en cuenta, el grupo de investigación pudo concluir que en el pasado,en Oklo existió un considerable reactor de fisión nuclear natural que, tras una enorme reacción en cadena, consumió 500 kilogramos de 235U.

Tras un estudio de uranio-plomo, y en menor importancia potasio-argón y rubidio-estroncio, se concluiría que el evento ocurrió hace 1800 millones de años. Más increíble aun, es que le reactor de Oklo se mantuvo en operación durante 500 mil años -aunque estudios recientes estiman 150 mil años-, alterando para siempre la composición de la cantera. Más sorprendentemente aun, y según LiveScience, Oklo pudo llegar a producir 100 kilowatts de poder.

Si bien Oklo es un fenómeno único, se sospecha, debido a evidencia geológica reciente, que en la montaña Yucca pudo llegara existir otro de estos reactores.

Cazando neutrinos

Mientras leía los comentarios de un interesante artículo sobre el Hotel Mauna Kea en Bad Astronomy -blog que les recomiendo si entienden inglés- vi algo que logró llamarme la atención en uno de estos. Una mención a un laboratorio. Al buscar su nombre en Google quedé practicamente fascinado con lo que vi.

1048-1.jpgSi nos llevaran a la cámara principal del Super-Kamiokande sin decirnos bien de que se trata, su increíble configuración de cientos de de tubos fotomultiplicadores, dispuestos a manera de red, nos podría llevar a creer que estamos en una nave espacial o hasta, con un poco de libertades técnicas, en una máquina del tiempo. Pero no, el Super-K, como se lo llama “cariñosamente”, es uno de los observatorios de neutrinos más modernos del mundo.

Para darnos una idea del costo de la instalación, cada una de esas esferas, es decir los tubos mencionados en el párrafo anterior, tienen un precio al rededor de los 20 mil a los 30 mil dólares.

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Ubicado a nivel subterráneo, a unos 1000 metros de profundidad en una mina abandonada, el mismo es una estructura de configuración cilíndrica de 40 metros de altura por 40 de ancho en la cual alrededor de 11 mil tubos conforman una “red” de caza de neutrinos solares y atmosféricos.

Si bien no hay muchos videos para elegir, el siguiente, de solo un minuto, muestra la cámara principal desde arriba.

El observatorio de Sudbury
No obstante, en Ontario, Canadá, existe otro sorprendente observatorio de neutrinos. Ubicado a 2 kilómetros de profundidad, el mismo consiste de 1 millón de litros de agua pesada que conforman el detector de Cerenkov principal. Todo contenido en una esfera de acrílico de 12 metros de diámetro.
El objetivo principal del mismo es estudiar la relación de los neutrinos emitidos por el Sol y además comprender su importancia dentro del universo.

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Enlaces relacionados
Si desean expandir su lectura y conocer un poco más en profundidad sobre este tema les recomiendo los siguientes enlaces:
¿Qués es un neutirno?
El detector de neutrinos Super-Kamiokande – Muy buen enlace con una explicación resumida y concreta sobre cómo trabaja el Super-K
Los neutrinos ¿son materia o energía? – Por Asimov, quizás un poco desactualizado en estos tiempos, pero siempre vale la pena leerlo.

Definitivamente, me equivoqué al elegir mis carreras, los físicos tienen los mejores juguetes..

La teoría del caos explicada en una sola imagen

Las posibilidades de que un conjunto de varios cientos de flamencos salvajes se agrupe y forme una pareidolia que nos haga recordar a un flamenco, y mejor aun, que un fotógrafo de la National Geographic sobrevuelve la zona en ése preciso instante, son relativamente astronómicas. Sin embargo, ha ocurrido, sólo por una conflagración innumerable de causas y efectos que llevaron a que la misma tenga lugar.

Flamencos de América formando una estructura semejante a un ave

Fractales en la naturaleza
Es sabido que, por cuestiones de eficienia evolutiva, es normal en las plantas la presencia de fractales. Desde estructuras que permiten aprovechar mejor la luz solar, como es el caso de varias plantas de pantano; hasta formaciones que permiten un considerable ahorro de agua, como es el caso de la posición de las areolas en los notocactus. No obstante, hay dos vegetales a los que personalmente considero como el ejemplo perfecto de fractales naturales.

El Bróculi Romanesco
El bróculi romanescu asombra por su estructura fractalEl fractal natural por excelencia. Este vegetal familiar de la col silvestre recibe su nombre a partir de la región en la que se ha desarrollado (centro de Italia, cercanías de Roma.) Su estructura, dividida en círculos, es muy similar a un fractal logarítmico. Razón por la cual varios estudios se han dedicado para entender el patrón evolutivo del mismo. En el siguiente sitio -si bien en inglés, pero posee varias imagenes- pueden ver un análisis matemático ameno de la estructura de esta col.

Áloe espiral
Áloe espiralado, originario de SudáfricaOtra maravilla natural es el Áloe espiralado -polyphylla.- Nativo de las Montaña Dragón en Sudáfrica, su forma espiralada es reminiscente a una secuencia Fibonacci, y la misma le permite tanto capturar luz solar como retener humedad de manera más eficiente. Esta planta es especial, ya que su región se limita a una zona muy específica y reducida del mundo. A causa de esto, su evolución la ha llevado a especializarse por completo al terreno de dicha región.

* Como nota al margen, hace un largo tiempo que estoy intentando conseguir un ejemplar de esta planta para mi terrarium de cactus y suculentas. Grande es mi desgracia que me evade tan bien.

Una secuencia similar también puede ser encontrada en la suculenta Agave Victoria-regina