El Carbono y… ¡La Vida!

  ¡La Hiperdimensionalidad!

La Naturaleza de la mente es el misterio más profundo de la Humanidad, se trata, además, de un enigma de proporciones gigantescas, que se remonta a milenios atrás, y que se extiende desde el centro del cerebro hasta los confines del Universo. Es un secreto que provocó vértigo y depresión en alguna de las mentes más preclaras de algunos de los filósofos y pensadores más grandes que en el mundo han sido. Sin embargo, este amplio vacío de ignorancia está, ahora, atravesado, por varios rayos de conocimiento que nos ayudará a comprender cómo se regula la energía mental. Hay personajes, como nuestro contertulio, el argenrtino Antonio Salguero que, con o menos acierto, se preocupan por este misterio, y, al menos, exponen ideas nuevas y orioginales que… ¡Quién sabe…!

Vaya por delante que, son muchas las preguntas que no sabemos contestar: ¿Es la materia inerte? ¿Es posible que pueda evolucionar hacia la consciencia y los pensamientos? ¿Es como dice Salguero, una dualidad mental en la que están presentes dimensiones estra, y, la me´canica cuántica, o, partículas subatómicas, intervienen en un proceso desconocido, pero que está con nosotros.

Aunque puede que no sepamos que es la Mente, sabemos algunas cosas sobre el cerebro. Está formado por una red, una increíble maraña de “cables” eléctricos que serpentean a través de una gran cantidad de “sustancias” neuroquímicas. Existen quizás cien mil millones de neuronas en el cerebro humano, tantas como estrellas hay en la Vía Láctea, y, cada una de ellas recibe datos eléctricos de alrededor de mil neuronas, además de estar en contacto y en comunicación con unas cien mil neuronas más.

El suministro de datos que llega en forma de multitud de mensajes procede de los sentidos, que detectan el entorno interno y externo, y luego envía el resultado a los músculos para dirigir lo que hacemos y decimos. Así pues, el cerebro es como un enorme ordenador que realiza una serie de tareas basadas en la información que le llega de los sentidos. Pero, a diferencia de un ordenador, la cantidad de material que entra y sale parece poca cosa en comparación con la actividad interna. Seguimos pensando, sintiendo y procesando información incluso cuando cerramos los ojos y descansamos.

Es bien conocido y ha sido mil veces comprobado, el hecho de que, mientras dormimos, nuestras mentes siguen trabajando y las ideas bullen dentro del cerebro, e, incluso, no pocas veces, nos despiertan sobresaltados si el tema tratado es inquietante. Los pensamientos que el cerebro genera, durante todo el tiempo de nuestras vidas, están surgiendo como el producto inmaterial de una Mente prodigiosa que nos acompaña desde que nacemos y que toma consciencia en los primeros meses de nuestra niñez, a partir de esos momentos, va tomando forma y crece de manera exponencial: A más conocimientos más grande será la Mente para comprender el mundo que la rodea y el Universo al que pertenece.

La unidad a partir de la cual se configuran todas las fabulosas actividades del cerebro es una célula del mismo, la neurona. Las neuronas son unas células fantásticamente ramificadas y extendidas, pero diminutas.

La hipótesis neuronal de las células anatómicamente separadas se estableció cuando Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) modificó el método cromoargéntico de Golgi y lo utilizó en una serie magistral de experimentos. Aunque Golgi y Ramón y Cajal compartieron el premio Nobel en 1906, siguieron nsiendo rivales encarnizados hasta el final.

Si todas las neuronas del cerebro, los cien mil millones, están anatómicamente separadas unas de otras, ¿cómo podían los mensajes eléctricos que pasaban a través de cada una de ellas saltar de una neurona a la siguiente?. La respuesta es que no saltan sino que hacen otra cosa, y esto tiene una importancia fundamental en relación con el modo en que funciona el cerebro.

El descubrimiento fue realizado por Otto Loewi, cuando trabajaba en Australia durante la década de 1920. Loewei estaba trabajando con la transmisión neuronal del cerebro al corazón a través del nervio vago. Aisló el corazón de una rana con el nervio vago intacto, y demostró que la estimulación del nervio hacía que los latidos del corazón fueran más lentos. Pero él quería saber cómo se transmitía al corazón el mensaje eléctrico que transporta el nervio vago. ¿Se trataba de una conexión eléctrica o química, o de alguna otra cosa diferente? La clave estaba en una solución química que bañaba el corazón después de la estimulación del nervio vago que como consecuencia segregaba esta sustancia química que hacía de intermediaria en la transmisión del mensaje desde una célula a la siguiente.

        El cerebro es una máquina más potente de lo que podemos comprender

Por lo tanto, los impulsos eléctricos nerviosos pasan a los extremos de las neuronas, donde la llegada del impulso hace que la terminación nerviosa libere una sustancia química (un neurotransmisor), que cruza el estrecho espacio que hay entre dos neuronas (la sinapsis), y entonces la sustancia química actúa sobre la segunda neurona para modificar su capacidad de emitir , a su vez, impulsos nerviosos. Cada neurona liberará sólo un tipo de neurotransmisor (habitualmente), pero lo liberará hacia muchas neuronas diferentes.

            Las neuronas que tan importante función desarrollan en la dinámica general del cerebro

Existen dos neurotransmisores principales en el cerebro: el glutamato y el GABA. El glutamato actúa sobre la segunda neurona para aumentar la probabilidad de que emita un impulso nervioso (por lo que es un transmisor excitante), mientras que el GABA actúa para disminuir la probabilidad de que lo emita (luego es un transmisor inhibidor).

Constantemente recorre nuestro cuerpo miles de moléculas implicadas en la transmisión de información que conectan unos sistemas con otros: hormonal, neuronal o inmune. Estas moléculas, hormonas, citoquinas, factores varios o neurotransmisores hacen que nuestro organismo sea una entidad particular y personal. Uno de esos neurotransmisores, el principal excitatorio cerebral, es el glutamato…

El glutamato es un aminoácido producido por el cerebro a partir del momento en el que se cierra la barrera hematoencefálica y deja de poder captarse del torrente sanguíneo. Este compuesto se sintetiza en unas células denominadas astrocitos, que forman parte del conjunto glial que, a su vez, participan en el mantenimiento del conjunto del sistema nervioso –central y periférico-.

                         La energía está en nosotros y transmite datos y hace conexiones múltiples para conseguir el todo que somos

No obstante, una neurona no recibe una sola entrada desde una sinapsis neuronal individual, sino que recibe muchos miles. Decenas de miles de sinapsis desde miles de neuronas diferentes cubren la superficie ramificada de una sola neurona. Omito explicar aquí (podría ser tedioso para del lector) todos los mecanismos de los transmisores entre sinapsis y las ramas de salida (los axones) por las que se desplazan las señales eléctricas como ondas.

Una neurona, o una red de neuronas, puede así recoger información de muchas fuentes, incluídos los sentidos, la memoria y las emociones, para controlar la señal que ella misma va a emitir y que finalmente puede ocasionar una contracción o una relajación muscular.

                                                         Aditivos artificiales evitémoslos

El glutamato es el principal neurotransmisor del cerebro, pero paradójicamente es también una toxina poderosa para las células del sistema nervioso. Cuando los niveles de glutamato son bajos, actúan como una señal entre neuronas, pero si son excesivos las sobreexcitan y las matan.. Esta acción “excitotóxica” del glutamato parece ser la causa de muerte neuronal durante las apoplejías y en las enfermedades neurodegenerativas, tales como la de Alzheimer, la de Parkison, y la esclerosis múltiples.

El glutamato es uno de los aditivos más frecuentes en los alimentos, presentándose en forma de sal como glutamato monosódico (GMS). Actúa reforzando el sabor y es omnipresente en la cocina china: la salsa de soja es especialmente rica en glutamato. Afortunadamente, el glutamato que está en el instestino y en la sangre apenas penetra en el cerebro, porque la barrera “sangre-cerebro” impide que glutamato cruce desde la sangre al cerebro.

                   La comida China no es siempre recomendable

No obstante, en medicina existe un trastorno conocido como “síndrome del resaurante chino” -donde nunca he comido, ni comeré- que puede aparecer por comer demasiados alimentos saturados de glutamano y que consiste en unos niveles de glutamano tan elevados en la sangre que no puede impedir que entre en el cerebro y cause la muerte neuronal. Claro que, otras fuentes nos dicen que el GABA, actúa como calmante y de alguna manera, contrarresta el mal. De hecho, los barbitúricos, el principio activo de las píldoras para dormir que toman algunos enfermos depresivos y las benzodiacepinas, como el Librium o el Valium, que reduce la ansiadad, actúan, por ejemplo, reforzando la acción del GABA en su receptor neuronal.

Gira y gira… pero, ¿hacia qué lado la ves girar?

Sí, la mente es poderosa y, si miras fifamente la imagen de arriba, veras como la chica que gira jhacia la derecha, de pronto, y sin saber cómo, la ves girando hacia la izquierda. ¿Es la mente la que produce el cambio?

emilio silvera

 « La reinvención del Universo basada en su propia Memoria

Me ha venido a la memoria escenas y hechos que, en la última charla que pude dar en un Centro Educativo,  en el apartado de Ciencia, para chavales de 2º de Bachillerato, comencé la sesión ilustrándola con la Imagen de arriba, de la que di una breve explicación antes de entrar en materia: Nacimiento, Vida y Muerte de las estrellas y, de lo que hacían durante eseos largos períodos de tiempo y, en qué se convertían al final de sus vidas como estrellas.

El caso fue que, comencé con las explicaciones y, de entre el auditorio de jóvenes llenos de energía y revoltosos, algunos, no prestaban atención y, además, con sus bromas y risas, no dejaban que los demás, se pudieran interesar en lo que allí se trataba.

Aquella actitud de algunos, me obligó a parar la exposición y, mirando seriamente a los alborotadores, les dije: Chicos, si el tema no os interesa, y queréis salir de aquí siendo un poco más “burros”, sois libres de hacerlo. Sin embargo, os ruego que, si finalmente decidías seguir con nosotros, y al final ser un poco más “sabios”, dejéis de alborotar.

Como ya son “hombrecitos y mujeres”, la reprimenda tuvo su efecto y, a partir de aquel momento, todos estuvieron atentos a mis palabras con las que fui desgranando, despacio y con palabras sencillas, lo que era una explosión de supernova y cómo dejaba regada una amplia región del espacio interestelar por una hermosa e inmensa nebulosa de cuyos materiales, vuelven a nacer nuevas estrellas y nuevos mundos.

Apoyaba mis palabras con imágenes  como la de arriba.  La fotografía combina diferentes radiaciones, como rayos X, infrarojos o luz visible, y genera una amalgama de colores que aportan información importante para entender cómo llega una estrella a ser una estrella. Esta imagen ofrece una interesante mirada hacia el interior de la región activa de estrellas en ciernes llamada NGC 346. Los científicos responsables del telescopio aseguran que revela información nueva sobre cómo se forman las estrellas en el Universo.

La NASA publicó un video (1/09/2011) donde se aprecia el proceso de nacimiento estelar. Con grandes chorros de gas incandescente nacen las estrellas a millones de años luz, algo que ahora está al alcance del ojo humano a través de un vídeo reconstruido con imágenes fijas tomadas por el telescopio Hubble.  El vídeo, publicado en la página web de la agencia espacial estadounidense (NASA), ofrecía nuevos detalles sobre el proceso de nacimiento estelar, en el que se pueden apreciar los chorros de gas que expulsan las estrellas jóvenes con un detalle hasta ahora nunca visto.

A medida que las explicaciones avanzaban, pude notar como el interés de los chicos crecía. Ya no bromeaba nadie, la sala estaba en silencio y todos, sin excepción, se veían interesados e incluso, algunos, tenían la boca abierta por asombro. Allí, lo que al principio era una simple charla para alumnos, se fue convirtiendo en un auditoriun donde, profesores y alumnos de otras clases llegaban y se unián a los ya presentes.

Les pude explicar con todo detalle y de la manera más sencilla posible, como se formaban los elementos en las estrellas a partir del Hidrogeno, el elemento más sencillo de la Naturaleza.

Les expliqué el proceso protón–protón que convertía Hidrógeno en Helio y el proceso triple Alfa que convertía Helio en Carbono, el material químicamente más idóneo para la vida -al menos aquí en la Tierra- y, se hizo un largo recorrido por la transmutación que se producía en  todos los elementos, a medida que transcurría el tiempo y la estrella evolucionaba.

Pude darles una buena noción de las clases de estrellas que existen y de que, no todas tienen las mismas masas y que, como consecuencia de ello, cada una de esas estrellas, viven más o menos tiempo y que, cuando al final mueren, lo hacen de muy diferentes maneras. Ya que, estrellas medianas como nuestro Sol, terminan creando una Nebulosa planetaria al convertirse en Gigante roja y, terminan sus días como enanas blancas de una gran densidad. Les expliqué el proceso que hacían hasta llegar a tal estado y los parámetros que, como ekl principio de exclusión de Pauli, estaban allí presentes. De la misma manera, les expliqué que, estrellas más masivas terminaban como estrellas de neutrones y más masivas aún, como agujeros negros.

El recorrido fue algo largo (más de lo esperado), ya que, vista la gran atención que todos ponían en las explicaciones y en las imágenes que se ivan poniendo en cada fasa del proceso explicativo, procuraba que el tema tratado lo fuera en profundidad y amplitud y, de esa manera, la cosa resultó, además de más amena, mucho más completa y, sobre todo, comprensible.

Cuando al final di la charla por finalizada, pregunté si alguien quería alguna explicación sobre algún aspecxto delo que habíamos tratado, y, las manos que se levantaban presagiaban un largo, muy largo debate. Y, así fue. Los jóvenes se interesaban por todo y, de entre todo lo explicado, las cosas que más llamaron su atención fueron, por ejemplo:

Que nuestro Sol, cada segundo, pueda fusionar 4.654.600 toneladas de Hidrógeno en 4.650.000 toneladas de Helio. Y, un observador inquisitivo, me preguntaba: ¿dónde están las 4.600 Tn que se han perdido? Bueno, le expliqué que habían sido lanzadas al espacio interestelar en forma de luz y de calor y, una pequeña fracción, llegaba a la Tierra para permitir la fotosíntesis y la vida.

Otra de las cuestiones que les llamó más la atención fue, cómo era posible que estrellas supergigantes, pudieran tener una vida más corta cuando tenían a su disposición mucho más material. Y, cuando les expliqué que, esas estrellas, no consumen sino que devoran literalmente el material nuclaer de fusión, comprendieron el por qué de sus cortas vidas.

Y, preguntaban cómo no todas las estrellas tenían el mismo color, amarillas como nuestro Sol. La exlicación, como sabemos, está en el hecho de que no todas están formadas por el mismo material: Hay estrellas de Carbono, otras son de Oxígeno, Litio, manganeso…, la diversidad es enorme.

Mostraron mucha curiosidad y más intewrés aún, al saber -no todos conocían tal hecho- que, los elementos para hacer posible, la bio-química de la vida, se fabrica en las estrellas, es allí, en sus hornos nucleares donde se producen los elementos que conforma la materia del Universo, su diversidad que, bajo ciertas condiciones y, en los mundos adecuados situados en las zonas habitables de sus estrellas, pueden hacer surgir formas de vida que, a veces, llegan incluso a ser conscientes, como ha pasado aquí, en la Tierra.

Los remanentes de supernovas y de cómo en esas inmensas explosiones se producían oro y platino, también fue uno de los temas que llamó la atención del personal. Todos querían hablar al mismo tiempo y todos -era un auténtico gozo- tenían preguntas que plantear. Al final, el tiempo pasaba sin sentir y tuve que dar por finalizado el evento que, al contrario de lo que parecía al principio, fue todo un exito, sobre todo, al comprobar que aquellos jóvenes al terminar la charla y el coloquio, eran un poco “más sabios” que antes de empezar.

Claro que, no siempre las cosas salen tan bien paradas. Recuerdo aquel Asilo de Ancianos al que hace tiempo fuí a dar una charla de astronomía y, antes de terminar, estaban todos, prácticamewnte dormidos. La curiosidad y el interés, les había abandonado y, ese fue un día triste para mí.

emilio silvera

Un pulsar es una fuente de radio desde la que recibimos señales altamente regulares.  Han sido catalogados más de 1000 púlsares desde que se descubrió el primero en 1.967.  Como antes dije, son estrellas de neutrones que están en rápida rotación y cuyo diámetro ronda 20-30 Km.  Estan altamente magnetizadas (alrededor de 10⁸ tesla), con el eje magnético inclinado con respecto al eje de rotación.  La emisión de radio se cree que surge por la aceleración de partículas cargadas por encima de los polos magnéticos.  A medida que rota la estrella, un haz de ondas de radio barre la Tierra, siendo entonces observado el pulso, de forma similar a la luz de un faro.  Los períodos de los pulsos son típicamente de 1 s, pero varían desde los 1’56 ms (púlsares de milisegundo) hasta los 4’35.  Los periodos de los pulsos se alargan gradualmente a medida que las estrellas de neutrones pierden energía rotacional, aunque unos pocos púlsares jóvenes son propensos a súbitas perturbaciones conocidas como ráfagas.

                          Se han descubierto algunos púlsares binarios

Las medidas precisas de tiempos en los púlsares han revelado la existencia de púlsares binarios, y un pulsar, PSR1257+12, se ha demostrado que está acompañado por objetos de masa planetaria. Han sido detectados destellos ópticos procedentes de unos pocos púlsares, notablemente los púlsares del Cangrejo y Vela.

La mayoría de los púlsares se piensa que se crean en explosiones de supernova por el colapso del núcleo de una estrella supergigantes ( Como en el caso de los agujeros negros pero en estrellas menos masivas ), aunque en la actualidad hay considerables evidencias de que al menos algunos de ellos se originan a partir de enanas blancas que han colapsado en estrella de neutrones después de una acreción de masa de una estrella compañera, formando lo que se conoce como pulsar reciclada.

La gran mayoría de púlsares conocidos se encuentran en la Vía Láctea y están concentrados en el plano galáctico.  Se estima que hay unos 100.000 púlsares en la Galaxia. Las observaciones de la dispersión interestelar y del efecto Faraday en los púlsares suministran información sobre la distribución de electrones libres y de los campos magnéticos de la Vía Láctea.

Hasta donde podemos saber, estos objetos y otros más exóticos aún, están presentes en todas las galaxias del Universo que, como tantas veces se ha dicho aquí, son universos en miniatura en los que podemos encontrar todo aquello de lo que está conformado el Cosmos. La materia y las fuerzas fundamentales, el espaciotiempo, las constantes universales y… ¡La vida!

emilio silvera

“No podía creer en lo que estaba viendo”, afirmaba Esra Bulbul, del Harvard Center for Astrophysics, tras comprobar una y cien veces sus instrumentos. Era el mes de Julio de 2014 y, según sus palabras, “lo que encontramos, a primera vista, no podía ser explicado por la Física conocida”. En el momento de su hallazgo, la investigadora se encontraba trabajando junto a media docena de colegas. Manejaba el telescopio espacial de rayos X Chandra y exploraba el cúmulo de Perseo, un gigantesco enjambre de galaxias a 250 millones de años luz de la Tierra. Imaginemos una nube de gas en la que cada átomo fuera una galaxia completa. Eso nos dará una idea del aspecto que tiene el cúmulo de Perseo, uno de los objetos más masivos del Universo conocido. Todo el cúmulo, además, está rodeado por una enorme “atmósfera” de plasma supercaliente. Y es ahí, en ese plasma, donde se originó el misterio.

A unos 250 millones de años luz de distancia, este par de cúmulos esatelares abiertos es un fácil objetivo para los prismáticos, un maravilloso campo de estrellas en la constelación septentrional de Perseo.  También visible a simple vista desde zonas con cielos oscuros, fue catalogado en el año 130 a. C. por el astrónomo griego  Hiparco. Ahora se los conoce como h y chi Perseo, o NGC860  (arriba a la derecha) y NGC 884.

                                                                     La misma vista desde más distancia

La “atmósfera” del cúmulo está llena de iones de diversas sustancias y metales, cada uno de los cuales produce un “pico” o línea característica en el espectro de los rayos X. Esas líneas pueden ser observadas y estudiadas con el telescopio espacial Chandra, y dado que cada una de ellas corresponde a un elemento, el método se utiliza para averiguar de qué están hechos los objetos que los astrónomos observan en el espacio. “Todas las líneas -explica Bulbul-, se producen a niveles bien conocidos de energías de rayos X”.

Sin embargo, en 2012, cuando Bulbul recopilaba los datos recogidos por Chandra durante una observación de 17 días, en el espectro surgió una línea que, sencillamente, no debería existir. “Apareció una línea en el rango de los 3,56 Kev (kiloelectronvoltios) -recuerda la investigadora- que no se correspondía con ninguna transición atómica conocida. Fue una enorme sorpresa”.

Al principio, ni siquiera la propia Bulbul podía creerlo. “Me llevó mucho tempo convencerme de que esa línea no era un artefacto del propio detector -afirma-, ni tampoco una línea atómica ya conocida. Llevé a cabo análisis detallados, analicé y volví a analizar los datos, los dividí entre diferentes grupos de investigadores, y los comparé con los de otros cuatro detectores a bordo de otros dos observatorios diferentes. Pero ninguno de esos esfuerzos hicieron que las líneas desaparecieran”.

En pocas palabras, la nueva y misteriosa línea era algo muy real. Y su autenticidad volvió a ser confirmada cuando el equipo de Bulbul encontró una firma espectral idéntica en las emisiones de rayos X de otros 73 cúmulos de galaxias diferentes. Esos datos, además, fueron recogidos por el telescopio espacial europeo XMM Newton, un instrumento completamente independiente de Chandra.

Para colmo, y apenas una semana después de que Bulbul y su equipo publicaran sus resultados, otro grupo de investigadores dirigidos por Alexey Boyarsky, de la Universidad holandesa de Leiden, reportaba el mismo tipo de líneas espectrales, halladas con el telescopio XMM Newton y, esta vez, en la vecina galaxia de Andrómeda.

«Bulbulon»

Si esas líneas no corresponden a ningún tipo concido de materia, ¿De dónde proceden entonces? Las sospechas, llegados a este punto, se centran sobre otra clase de materia, por ahora desconocida: la materia oscura. “Tras publicar el artículo -recuerda Bulbul- los físicos teóricos empezaron a especular con hasta 60 tipos diferentes de materia oscura que pudieran explicar esa firma en el espectro. Algunos de ellos llegaron incluso a bromear sobre el tema, llamando ´bulbulon´a la partícula desconocida”.

Entre la gran variedad de candidatos de materia oscura capaces de producir una línea espectral como la observada se encuentran los axiones, los neutrinos estériles o los hipotéticos “módulos de materia oscura” que podrían surgir del “rizado” de dimensiones extra en el marco de la teoría de cuerdas.

Pero lo cierto es que el misterio continúa, y que para resolverlo habrá que esperar, probablemente, a disponer de nuevos instrumentos de observación. Los investigadores esperan que el telescopio avanzado de rayos X Astro H, lanzado hace unos meses por la agencia espacial japonesa, pueda ayudar a esclarecer la cuestión. En efecto, el instrumento cuenta con una nueva clase de detector, desarrollado por la NASA y la Universidad de Wisconsin, que podría ser capaz de medir la misteriosa línea con mucha más precisión de lo que ha sido posible hasta ahora.