viernes, 30 de agosto de 2013

Comunicándonos con personas en estado vegetativo

Sistema para comunicación con personas en estado vegetativo
Dirigidos por el neurocientífico Adrian Owen, un equipo de investigadores de la británica Universidad de Cambridge han desarrollado un sistema que permite la comunicación con pacientes con graves lesionescerebrales, condenados a lo que se denomina un estado vegetativo persistente (EPV). Gracias a ello, estas personas podrán comunicarse con el mundo que les rodea e incluso podrían llegar a movilizarse en sillas de ruedas motorizadas y dirigidas por sus propiasmentes.
Los investigadores utilizaron monitores de electroencefalografía (EEG) (técnica de exploración de la actividad bioeléctrica del cerebro en condiciones basales de reposo) que conectaron a 128 electrodos situados en un gorro, a su vez colocado en la cabeza de pacientes con daño cerebral severo. Este sistema les permitió comprender las respuestas que los pacientes les dieron a una serie de preguntas realizadas.
S cree que conectando un sistema similar a un ordenador se podrán decodificar los mensajes del cerebro de personas en estado vegetativo. De esta forma, éstas podrían comunicarse con el mundo exterior a través de un sintetizador de voz e, incluso, controlar una silla de ruedas motorizada. El dispositivo, que podría estar disponible para su comercialización y aplicación en una década, tiene su origen en un experimento anterior realizado también por Owen y sus colaboradores. En dicho experimento, consiguieron comunicarse con un paciente de 29 años que llevaba un lustro en estado vegetativo, como consecuencia de las lesiones cerebrales que sufrió en un accidente de coche.
Utilizaron entonces una técnica de escaneo cerebral denominada exploración por resonancia magnética funcional (fMRI) que les permitió registrar la actividad cerebral del joven mientras éste contestaba 'sí' o 'no' a preguntas como "¿tú padre se llama Thomas?".
Anteriormente, la fMRI había sido empleada en un estudio de tres años de duración para averiguar si existían o no signos de conciencia en 23 pacientes en estado vegetativo. En cuatro de los casos estudiados (el 17 por ciento de ellos) se descubrió que dichos pacientes sí mantenían ciertos niveles de conciencia a pesar de no poder moverse ni hablar. En el caso del joven de 29 años, los resultados fueron aún más sorprendentes, dado que los científicos consiguieron, además de constatar su consciencia, comunicarse con él. Para ello, el paciente tan sólo tuvo que modular sus pensamientos.
Dado que las señales cerebrales asociadas al “sí” o al “no” son complejas y muy similares, los científicos pidieron al joven que imaginara que jugaba al tenis cuando quería decir “sí” y que paseaba por algún lugar cuando quería decir “no”. Pensar en los movimientos del tenis pone en marcha regiones del cerebro relacionadas con las actividades espaciales, mientras que pensar que se está dando un paseo por cualquier sitio activa regiones cerebrales vinculadas con la orientación. Gracias a este cambio en sus pensamientos, y a su reflejo diverso en la actividad neuronal consecuente, los científicos pudieron interpretar las respuestas del paciente a las preguntas que se le realizaron.
Más recientemente, los investigadores han utilizado monitores de EEG, en lugar de la técnica de fMRI, para hablar con pacientes en estado vegetativo. La tecnología EEG presenta algunas ventajas con respecto a la exploración por resonancia magnética funcional. Por un lado, es más barata, pequeña y portátil que la fMRI, que utiliza campos magnéticos y ondas de radio para detectar las pulsaciones eléctricas del cerebro. Por otro lado, la EEG genera resultados más rápidamente que la fMRI, lo que hace posible mantener una conversación con un paciente en este estado.
Los resultados obtenidos son algo extraordinario. La comunicación con pacientes en estado vegetativo es una obligación ética y moral, ya que un simple “sí” o “no” en estos casos podría servir, por ejemplo, para tratar de manera ajustada el dolor que puedan estar sufriendo los pacientes.
El estado vegetativo es una condición neurológica compleja que actualmente se diagnostica mal en un 40 por ciento de los casos (se determina que no tienen conciencia pacientes que sí la tienen). Las causas principales de estos diagnósticos erróneos están relacionadas con la incapacidad de los pacientes para hacer saber que están conscientes. Los métodos de registro de actividad cerebral serían, por tanto, la única vía de detección de la cognición y la conciencia que puedan tener, e incluso de establecer un medio de comunicación con ellos.
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viernes, 23 de agosto de 2013

Un teléfono que identifica las emociones humanas

Móviles y emocionesUn grupo de investigadores de la Universidad de Cambrige ha creado un novedoso sistema llamado ‘EmotionSense’ donde a través de un software de reconocimiento de voz y sensores de los teléfonos inteligentes evalúa hasta qué punto las emociones de las personas se pueden ver influidas por factores como el entorno, la hora del día, o sus relaciones con las demás personas. Y es que los teléfonos móviles representan una plataforma de computación ideal para monitorear el comportamiento y el movimiento, ya que forman parte de la vida cotidiana de miles de millones de seres humanos. Un posible uso de estas tecnologías es el apoyo a la experimentación con la sociología que implica el estudio de la vida cotidiana de las personas y las interacciones.
EmotionSense utiliza los dispositivos de grabación que ya existen en muchos de los teléfonos móviles existentes en el mercado para analizar las muestras de audio de la lengua del usuario. Éstas se comparan con una biblioteca de expresión (conocida como la prosodia del habla emocional y la Biblioteca transcripciones) que es ampliamente utilizada en la investigación sobre el procesamiento del habla. La biblioteca se compone de actores de lectura con una serie de fechas y números en los tonos que representan catorce categorías emocionales diferentes. A partir de aquí, las muestras se agrupan en cinco categorías más amplias como ‘Feliz’ (con emociones como la euforia, o el interés), ‘Tristeza’,’ ‘Miedo’, ‘Ira’ (que incluye emociones como la repugnancia) y las emociones ‘Neutrales’ (como el aburrimiento o la pasividad). Los datos pueden ser comparados con cualquier otra información que también sea recogida por el teléfono. Una vez incorporados estos datos en el software del GPS, los investigadores pueden llevar a cabo una referencia cruzada de las muestras de audio con la ubicación del usuario, utilizando tecnología Bluetooth para identificar con quiénes están los usuarios y el teléfono puede también grabar los datos acerca de quién estaba hablando y en qué momento se llevó a cabo la conversación.
Los primeros resultados de la investigación demuestran que la tecnología podría proporcionar a los psicólogos, con una visión mucho más profunda de cómo los altos y bajos emocionales de las personas (como los períodos de la felicidad, la ira o el estrés) están relacionados con el lugar en el que están, lo que están haciendo o con quién están.
Hoy en día todo el mundo tiene un teléfono móvil, por lo que potencialmente es una herramienta perfecta si se desea realizar un seguimiento del comportamiento o estado emocional de un gran número de personas. Lo que se está tratando, pues, de producir, es un medio que no resulte intrusivo y logre respetar también la privacidad. Con el tiempo, podría tener un enorme impacto en la manera en que se estudia el comportamiento humano y psicólogos darían una visión más profunda del comportamiento. El software también está configurado para que el análisis se lleve a cabo en el propio teléfono. Esto significa que los datos no tienen por qué ser transmitidos a otros lugares y pueden ser descartados después de un análisis para mantener la privacidad del usuario.
El equipo de investigación ya ha probado la eficacia del sistema con un grupo de dieciocho voluntarios. Para ello, cada sujeto recibió una modificación del navegador de Nokia 6210 durante un período de diez días. También se les pidió que llevaran un diario en el que grabaron su estado emocional de acuerdo con un conjunto estándar de preguntas ya utilizadas por los psicólogos sociales y del comportamiento, a modo de encuesta. Los resultados mostraron que en alrededor del 70 por ciento de los casos coincidía el análisis emocional que ofrecía el sistema de teléfono con los resultados de la encuesta, lo que les demostró que con la nueva modificación de este tipo de tecnología de telefonía móvil podría convertirse en un medio muy preciso de seguimiento de los factores que influyen en las emociones de las personas.
Este estudio piloto también arrojó algunas sugerencias interesantes sobre cómo las circunstancias pueden afectar a nuestro estado emocional. La ubicación tuvo un efecto pronunciado en el estado de la mente de los usuarios. En la categoría ‘Feliz’ los datos se pronunciaban cuando se encontraban en zonas residenciales (en concreto el 45 por ciento de todas las emociones registradas), pero en los lugares de trabajo los datos de la categoría ‘Triste’ eran muy pronunciados (54 por ciento de los casos). Los investigadores también descubrieron que los usuarios muestran unas emociones más intensas por la tarde que por la mañana y que las personas tienden a expresar mucho más sus emociones en grupos pequeños que en las grandes multitudes.
Ahora se está llevando a cabo una nueva fase en la investigación y están trabajando para perfeccionar todavía más el sistema, mejorando las clasificaciones de las emociones y su respuesta al ruido de fondo.

viernes, 16 de agosto de 2013

Metaflex

MetaflexDiseñado por científicos de la Universidad británica de St Andrews, Metaflex es el nombre de un material que nos acerca un paso más a la fabricación de tejidos que permitirán crear el efecto de la invisibilidad de los objetos.
El Metaflex es un meta-material, o lo que es lo mismo, un material artificial que presenta propiedades electromagnéticas inusuales, propiedades que proceden de la estructura diseñada y no de su composición.
En el pasado ya se han desarrollado meta-materiales que curvan y canalizan la luz para convertir en invisibles los objetos en largas longitudes de onda, pero la luz visible supone un desafío mayor. La pequeña longitud de onda de la luz del día supone que los átomos del meta-material tengan que ser muy pequeños, y hasta ahora estos átomos menores solamente se han podido producir sobre superficies planas y duras, incompatibles con los tejidos de la ropa.
La novedad que aporta este trabajo es que el Metaflex consta de unas membranas flexibles de meta-material, creadas gracias al empleo de una nueva técnica que ha permitido liberar los meta-átomos de la superficie dura sobre la que fueron construidos. De esta forma, el Metaflex puede operar en longitudes de onda de unos 620 nanómetros dentro de la región de la luz visible.
La unión de estas membranas podría producir un "tejido inteligente", que sería el primer paso para fabricar una capa o cualquier otra prenda para "hacer desaparecer" a la persona que la porte. Los meta-materiales, pues, nos dan el impulso último para poder manipular el comportamiento de la luz.

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viernes, 9 de agosto de 2013

Las moscas permitirán mejorar el diseño de las redes inalámbricas

Mosca de la fruta
Según apunta una investigación llevada a cabo por la Universidad estadounidense de Carnegie Mellon en Pittsburgh, el sistema nervioso de la mosca podría ayudar a mejorar el diseño de las redes inalámbricas. Los investigadores se han inspirado en la forma en la que la mosca de la fruta organiza sus diminutas estructuras similares a los pelos para sentir y escuchar el mundo para mejorar el diseño de aplicaciones de computación distribuidas.
Las células del sistema nervioso de la mosca se organizan de modo que un pequeño número de ellas funcionen como líderes para proporcionar conexiones directas con distintas células nerviosas. Los investigadores han desarrollado la misma clase de esquema para redes informáticas distribuidas que desarrollan tareas cotidianas como las búsquedas en internet o el control de un avión en vuelo. Pero el método que la evolución ha brindado al sistema nervioso de la mosca para organizarse es mucho más simple y más contundente que cualquiera de los elaborados por los humanos.
Los investigadores utilizaron la información sobre las moscas de la fruta para diseñar un algoritmo informático distribuido y descubrieron que tiene cualidades que lo hacen particularmente adaptable a las redes en las que el número y posición de los nodos no está completamente establecido. Entre estas redes se incluyen los sensores sin cables, como los del control ambiental, en las que los sensores están dispersos en un lago o una vía de agua, o en sistemas para el control de grupos de robots.
En el mundo de la computación, un paso hacia la creación de sistemas distribuidos es encontrar un pequeño grupo de procesadores que puedan utilizarse para comunicarse rápidamente con el resto de procesadores de la red, lo que los teóricos denominan un conjunto independiente máximo (CIM). Cada procesador en la red es un líder, miembro del CIM, o está conectado a él, pero los líderes no están interconectados.
Una organización similar se produce en la mosca de la fruta, que utiliza diminutos bigotes para detectar el mundo exterior. Cada bigote se desarrolla a partir de una célula nerviosa, llamada precursor del órgano sensorial (POS), que conecta con células nerviosas cercanas, pero que no con otros POS.
Durante tres décadas los científicos se han preguntado sobre cómo los procesadores en una red pueden elegir los miembros del CIM. Durante las fases de larva y crisálida del desarrollo de la mosca, el sistema nervioso utiliza un método probabilístico para seleccionar las células que se convierten en POS.
En la mosca, sin embargo, las células no tienen información sobre cómo están conectadas entre sí. A medida que varias células se autoseleccionan como POS, mandan señales químicas a las células cercanas que inhiben a estas células de convertirse también en POS. Este proceso continúa hasta que todas las células son o POS o vecinas a una POS y la mosca emerge del estado de crisálida.
Según los investigadores, en la mosca la probabilidad de que cualquier célula se autoseleccione aumenta no como una función de conexiones, como en el algoritmo típico de CIM para las redes informáticas, sino como una función de tiempo. El método no requiere un conocimiento avanzado sobre cómo se organizan las células. La comunicación entre las células es tan simple como puede ser.
Los científicos crearon un algoritmo informático basado en el sistema de la mosca y probaron que proporciona una solución rápida al problema del CIM. En este sentido, los autores señalan que el tiempo de actuación era ligeramente superior al de los métodos actuales pero que el método biológico es eficiente y más robusto porque no requiere muchas asunciones, lo que convierte a la solución aplicable en muchas más aplicaciones.


viernes, 2 de agosto de 2013

Alimentos más duraderos

Alimentos frescos
Publicado un estudio en Langmuir, la revista de la Sociedad Química Americana, científicos pertenecientes al Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la Universidad de Bar-Ián (Tel Aviv, Israel) han desarrollado un proceso muy sencillo para recubrir papel, cartón, plástico o cualquier material que envuelvaalimentos con el fin de evitar el crecimiento microbiano.
La técnica consiste en utilizar ultrasonidos para lanzar nanopartículas a base de plata coloidal, cada una de ellas 50.000 veces más finas que uncabello humano, de modo que queden fijadas en el materialbombardeado. El resultado es un material con propiedades biocidas y fungicidas que conserva los alimentos hasta tres veces más del tiempo habitual.
Uno de los responsables de la investigación ha asegurado que aún queda por desarrollar comercialmente un papel aplicable a la industria alimentaria pero cuando se logre será una alternativa a los actuales métodos de conservación de alimentos que utilizan radiaciones, tratamientos térmicos, refrigeración o el uso de aditivos antimicrobianos.En el futuro, la gente podrá tratar cualquier material de embalaje, como bolsas de plastico, papel o cartón, para mantener la comida en buen estado durante más tiempo.