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Los sistemas receptores. Anexo I: El GPS biológico. Sentido de orientación, 2

Retomamos en esta entrada de la serieLos sistemas receptores” lo que dejamos pendiente en la anterior. El tema que nos traíamos entre manos era el tratar de describir el sistema biológico neuronal que nos indica la posición espacial en la que nos encontramos en cada momento, lo que llamábamos el GPS cerebral. Que incluso nos atrevíamos a conceptuar, por hacer una homologación con el conjunto de sentidos que nos guían, como el generador del personal “sentido de la orientación”. Misteriosamente, mientras unos se pierden en el pasillo de su casa otros navegan en pantalón corto por la selva del Amazonas.

(Imagen de la red, fair use)

Habíamos dicho también que nuestro GPS personal biológico funciona de forma muy parecido al GPS de nuestros navegadores tecnológicos:[1] sobre un mapa topográfico preciso, completo y orientado, sitúa nuestra posición, dirección y tiempos “hasta” nuestro nuevo objetivo -o “desde” nuestra posición objetivo anterior-. Vimos cómo en la corteza entorrinal se encontraban unas neuronas, las células de red, que con su actividad dibujan un mapa con una retícula de trasfondo topográfico. Y acababa la entrada con la siguiente frase: “Ya tenemos un mapa topográfico. Ahora hay que poner sobre él otro tipo de información, ahora sí más específica del individuo y el entorno, y orientarse“. Veamos cómo sucede esto último.

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  1. O, mejor dicho, al revés: los navegadores tecnológicos imitan el funcionamiento de nuestro GPS cerebral. []

Biografía del Universo 26: Una pausa en nuestra historia: el Universo a vista de pájaro.

La entrada anterior de esta serie sobre la Biografía del Universo se había cerrado con un universo lleno de agujeros negros, cúmulos, cuásares, galaxias y estrellas. La máquina estaba ya en régimen de crucero, sólo tenía que seguir rodando. Quizás éste sea un buen momento para hacer un alto en el camino, elevar el zoom y disfrutar viendo desde las alturas el “bosque” del Universo cuando cumplía los primerísimos milenios de millones de años en su vida.

Tres simulaciones, mostradas en orden cronológico, de la distribución de la materia oscura en el Universo, realizada en 2006 en la Universidad de Chicago utilizando un potente ordenador. Corresponde a un cubo en el espacio de unos  280 millones de años luz. Aunque corresponde a la materia oscura, podemos asemejarla a la distribución de galaxias, ya que la gravedad de la materia oscura es la que ayudó a la condensación de las estructuras visibles (Imagen: Andrey Kravtsov, fair use)

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Los sistemas receptores. Anexo I: El GPS biológico. Sentido de orientación, 1

A modo de introducción

He estado dándole muchas vueltas acerca de si procedía hablar del siguiente tema o no, y también de si encajaba en la materia de esta serie acerca de “los sistemas receptores”. Estoy hablando de la conveniencia o no de analizar el sistema neural mediante el que los animales nos ubicamos en el espacio y con el que guiamos nuestros movimientos, lo que comúnmente suele llamarse el GPS cerebral. Estoy hablando de si entra de lleno o sólo de refilón en el conjunto de los “sentidos” que hemos desgranado a lo largo de la serie que dimos por finalizada en la anterior entrada. Porque si fuera correcta la idea, por qué no hablar también del reconocimiento facial[1] o, en un sentido más general, del reconocimiento “semántico”[2] de nuestro entorno. ¿No son también esos procesos unos generadores de percepciones o sensaciones que nos ayudan, al igual que los sentidos “convencionales”, a navegar manteniendo el precario, aunque normalmente duradero, equilibrio vital de nuestro organismo?

Rosa de los vientos de una brújula de navegación (Wikimedia, dominio público)

A lo mejor es ese sutil matiz, o quizás un personal impulso emocional surgido de la sorpresa que me producen esos especializados programas cerebrales, lo que me ha convencido. Por eso en esta entrada voy a hablar, dentro de la premisa fundacional de nuestro blog de ser sencillo antes que incomprensible, acerca del sistema interno posicionador de nuestro organismo en el espacio. Es decir, nuestra brújula de navegar.

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  1. Con esto no me refiero a que una imagen más o menos ovalada, con dos botones superiores brillantes, una protuberancia central y otra abertura profunda horizontal inferior nos lleve de la mano a decir que es una cara. Me refiero a algo mucho más sutil, como es que en algún momento de la experiencia anterior nos surja como un rayo: ¡Éste es Juan Rulfo! []
  2. Aquí por semántica entiendo, como una extensión de lo que sucede con el lenguaje, la marca conceptual que el cerebro coloca a cualquier ente físico o mental que forma parte de nuestras vivencias. Sería un poco como en base a desmembrar los aspectos claves y universales de un objeto, correlacionarlos para dar a luz el “saber” de qué categoría de objeto se trata: claramente un concepto “nube” y no un concepto “copo de algodón”. []

Biografía del Universo 25: La época de los cuásares

de 300 a 3.000 millones de años desde el inicio

La anterior entrada de esta serie la dedicamos al proceso de la reionización del Universo. Prefiero llamarle proceso más que época, ya que realmente fue un cambio físico “atómico” que condicionó al mundo físico “vivencial” del Cosmos. Y eso sí es parte de una biografía. De todas formas, estáis en vuestro derecho de discrepar conmigo. En esta entrada intentaré describir al barrio del momento y también a sus parroquianos.

(Imagen a partir de “The Nuclear Wall Chart”, Nuclear Science Division del Lawrence Berkeley National Laboratory, fair use)

Éste puede ser un avance resumen de lo que había ahí y entonces. Las masas de gas arrastradas por la materia oscura estaban colapsando y habían conseguido generar densas zonas de materia. Se empezaban a ver galaxias, muchas, pequeñas y de diversas formas, como era lógico ya que eran el resultado de los procesos azarosos que estaban ocurriendo. Grandes concentraciones en forma de agujeros negros que quizás ya venían desde la recombinación, agujeros negros que fueron motorizando a las jóvenes galaxias que, a la par de encender sus estrellas, pasaban por unas etapas juveniles, posiblemente como cuásares, para irse uniendo y modificando sus estructuras hacia formas espirales o elípticas. Todo dependía de las masas en juego y de los choques -fusiones- que se producían, choques que en aquellos momentos de gran densidad galáctica debía haber en gran cantidad. Entre los dos y tres mil millones de años tras el inicio se llegó al punto álgido. Más allá, una vez reagrupada la materia y ensanchado el Universo, se entró en una fase más estable, lo cual no quiere decir que no se dieran los mismos procesos: se dan con menos intensidad y los estamos observando. Sigue leyendo ›

Biografía del Universo 24: La reionización

de 300 a los 900 millones de años desde el inicio

En la entrada anterior de esta serie sobre el Universo lo habíamos dejado en el momento del inicio de los procesos de fusión en las primeras protoestrellas gracias a los que había aparecido la luz, que es la portadora de toda la información. Gracias a ella, destripada por procedimientos de espectrometría, podemos saber mucho de esas épocas. Su importancia nos obligó a pensar un poco en modo “teórico” para explicar qué es eso de los espectros luminosos.

El espíritu de Newton pilotando con su prisma la riqueza de la espectroscopia aplicada al cosmos (Imagen, fair use)

Parece que definitivamente había finalizado la edad oscura, aunque la alegría se iba haciendo esperar. Los fotones ultravioleta recién nacidos en las nuevas estrellas inicialmente se encontraban con el hidrógeno neutro que llenaba el espacio, el cual, en general, tiene la habilidad de absorber la luz de todas las longitudes de onda. Sin embargo, la mayoría de éstas son emitidas de nuevo con posterioridad a excepción de la luz ultravioleta que es absorbida por completo quedando el hidrógeno ionizado. Y eso es precisamente el caso de nuestros jóvenes fotones que tenían la energía suficiente como para desestabilizar al electrón orbital de los abundantes átomos de hidrógeno neutro que se encontraban en las nubes de gases. No sólo les hacían subir de nivel energético en la estructura electrónica, sino que en algunos casos el choque era tan violento como para lanzar al electrón al vacío, con el resultado de que el hidrógeno quedaba ionizado de nuevo. Podríamos pensar que estos hidrógenos volvían al pasado, a un estado similar al de antes de la recombinación, aunque en un mundo mucho más amplio y menos denso, dado que el Universo se había expandido desde la edad de la recombinación por lo menos en un factor de cien.[1] El plasma resultante no fue tan denso como el que ya conocíamos de épocas anteriores y por tanto la radiación de fondo pudo seguir en libertad. Pero lo singular del momento fue que a medida que las estrellas se iban concentrando y encendiendo, es decir, a medida que los procesos de fusión iban cobrando cuerpo se iba generando a su alrededor unos crecientes espacios “esféricos” en donde el hidrógeno neutro había desaparecido para quedar iones de hidrógeno junto con los electrones libres, burbujas que se iban ampliando y fusionando hasta llenar todo el espacio. Sigue leyendo ›

  1. Podéis repasar la historia del denso plasma primigenio anterior a la recombinación releyendo ésta, ésta y esta otra entradas de nuestra serie. []

Los sistemas receptores 17: Más allá de los cualia

“Podemos afirmar que nada existe; si algo existiera, no podemos llegar a conocerlo, y si fuera de alguna manera posible conocerlo, no podríamos explicarlo a nadie.”

Tesis del filósofo sofista de la Magna Grecia (Sicilia) Gorgias de Leontinos (siglo V-IV a.C.)

“Sabemos también que nuestra conciencia propia es, en un sentido profundo, todo lo que hay. La cúpula celeste y los centenares de cosas visibles que se encuentran bajo ella, incluido el cerebro -el mundo, en definitiva-

existen, para cada uno de nosotros, sólo como parte de nuestra conciencia, y desaparecen con ella.”

Gerald M. Edelman, Premio Nobel de Fisiología o Medicina (1972), en su libro “El Universo de la Consciencia”.

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Bien amigos, llegamos al final del camino tras habernos asomado a lo largo de esta serie al interior del sistema nervioso y haber paseado por sus habitaciones abiertas al exterior: las de los sentidos. En la última entrada lo hicimos con el sentido de la interocepción. Creo que hemos conseguido afianzarnos en la idea, en base a haberla repetido una y otra vez, de que todo lo que percibimos como una realidad externa es realmente una invención de nuestro cerebro. Aunque quizás suene mejor el decir que es la propuesta vital de este gran núcleo de neuronas para que podamos mantener el equilibrio homeostático y pasearnos por la vida sin demasiados problemas. ¿Pudiera ser mejor? Quizás sí, pero nuestras laboriosas neuronas son como las hormigas… laboriosas y simplemente, de simple, eficaces. Nuestro genoma nos dice “X años”, y en esto está nuestro organismo.

Es bueno para nuestra supervivencia poder apreciar un cuerpo sólido cuando nos paseamos por la Selva de Oza en la española región de Aragón. Es bueno también el oír el cascabeleo de la serpiente mientras no nos queda más remedio que atravesar el desierto de Arizona. Casi igual de bueno es el poder oler el “perfume” añadido al gas natural que hace borbotear a nuestras cocinas, o el sentir rápidamente sobre nuestro dedo el filo del cuchillo con el que nos preparamos unas patatas. O el experimentar la sed, la fatiga, el vértigo o el dolor por el fuego. Nuestras percepciones concretas… y bien concretas, las tangibles del exterior y las abstractas del interior. Son nuestros sistemas de alerta en la conducción por la vida.

¡PERO! … no lo veo tan fácil, siento una inquietud existencial… es más, es algo así como una duda copernicana al respecto. De aquí que no me va a extrañar si algún valiente que culmine la lectura de los párrafos siguientes llegue al convencimiento de que Jreguart lamentablemente ha entrado en un estado de “demencia” filosófica… pido disculpas y ayuda… toda opinión será bienvenida. Pero sigamos. Sigue leyendo ›

Biografía del Universo 23: Mirando en el campo profundo

poco más de 200 millones de años desde el inicio

En la entrada anterior de esta serie sobre el Universo estuvimos hablado de cómo la materia se iba ordenando en el mundo sombrío que dejó la recombinación. Casi toda la bariónica consistía en un gas de átomos neutros de hidrógeno y helio, tres del primero por cada uno del otro. Podemos afirmar que en los primeros momentos de aquella época el universo debía ser como un mundo de ciegos. Fue en esta tenebrosa vaciedad carente de referencias donde la materia oscura iba imponiendo su poder gravitatorio sobre la bariónica, proceso por el que esta masa se fue concentrando selectivamente, dando lugar a las primeras galaxias, incubadoras de las primeras estrellas. La más antigua conocida es GN-z11 que se encuentra en la constelación de la Osa Mayor y que ya lucía a unos 13.400 millones de años luz de nosotros, es decir, 400 tras el Big Bang.

(Imagen a partir de “The Nuclear Wall Chart”, Nuclear Science Division del Lawrence Berkeley National Laboratory, fair use)

Los puntos más densos habían comenzado a sujetar el colapso gravitatorio de la masa en el que habían caído. La gran temperatura que se iba alcanzando hacía que las nubes de gases emitieran por radiación fotones en el campo infrarrojo. Poco a poco el colapso se fue desacelerando, contenido por la creciente presión, hasta que se llegó a un extremo en que los mismos procesos de presión y compactación cebaron, en lo que serían las primeras estrellas, la fusión del abundante y casi único elemento por entonces, el hidrógeno neutro.[1] Cada dos núcleos de hidrógeno, que se transformaban tras un complejo proceso[2] en un átomo de helio, liberaban una cantidad ingente de masa en forma de energía y materia, unas partículas superenergéticas -entre otras, los fotones de radiación gamma- consecuencia de las reacciones de fusión. Así, con el fuego nuclear de estas incipientes estrellas se fue recuperando la vieja energía que nos había regalado el campo inflatón, aquella que con el paso de los años se había ido transmutando en partículas y fuerzas. Lo mismo pasa hoy en día en el interior de nuestro Sol, en donde la temperatura alcanza cotas asombrosas: casi 15×106K. La aburrida radiación electromagnética de fondo -menos de 1 eV- de aquel entonces se animó con nuevos vecinos, entre otros estos fotones en el espectro ultravioleta, casi rayos X, que podían arrastrar energías de más de 100 eV.

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  1. La fusión es el proceso por el que varios núcleos atómicos se unen y forman un núcleo más pesado. Para ello tienen que contrarrestar el rechazo electrostático que generan las cargas positivas de los dos núcleos para que pueda intervenir la fuerza nuclear fuerte y fusionarlos. Eso se puede conseguir en entornos con grandes presiones que generan altas temperaturas, las cuales son capaces de “empujar” a ambos núcleos hasta posiciones de fusión. Normalmente, para elementos menos pesado que el hierro la energía por nucleón -protón o neutrón- resultante es menor a la que tenían los de los dos núcleos antes de la fusión, y este exceso de energía es liberado en parte en forma de fotones de alta energía. Esto es lo que sucede dentro de las estrellas, donde los sucesivos choques que experimentan estos fotones hasta conseguir situarse en la superficie del astro hace que pierdan energía. Ésta es la causa por la que en nuestro Sol detectamos fotones menos energéticos en el espectro de ultravioleta, en el visible o el infrarrojo. []
  2. Podéis consultarlo en esta entrada del blog El Tamiz, una de las de la serie “La vida privada de las estrellas”. []

AlphaZero: Un avance muy significativo de la Inteligencia Artificial

A principios de diciembre leí una noticia que me impactó bastante. La leí en El País, en las páginas deportivas correspondientes a los deportes minoritarios, firmada por Leontxo García, el magnífico corresponsal especialista de El País en ajedrez, que mantiene una interesantísima sección denominada “La Pasión del Ajedrez”.[1] El titular del artículo era nada menos que «Jaque mate del “Messi de los chips”»… a algún genio se le debió ocurrir que utilizando a modo de reclamo el nombre del futbolista argentino igual conseguía más clics en la noticia. En realidad el titular correcto debería haber sido algo como “Prepárense: la singularidad tecnológica, más cerca”, sólo que entonces, sin ese “Messi” en el título, seguro que no hubiera clicado casi nadie… En fin. El caso es que, aunque ha tenido mucha repercusión entre los jugadores de ajedrez y que bastantes medios tradicionales han publicado artículos contando con más o menos detalle la noticia, estoy seguro de que habrá pasado bastante inadvertida para el público en general entre el marasmo diario de información que nos llega cada día por diferentes medios.

El resumen del artículo en un único párrafo podría ser algo como: “AlphaZero, una IA creada y entrenada por DeepMind, la división de Inteligencia Artificial de Google, ha derrotado en un match a Stockfish, considerado el mejor programa actual de ajedrez”.

Tablero de Ajedrez

O sea, un nuevo programa que juega al ajedrez ha derrotado al vigente campeón… ¡Menuda novedad! Es lo que lleva pasando los últimos 40 ó 50 años: que cada programa es más rápido, más potente y juega mejor que el anterior. En definitiva, poca cosa, ¿no?

Pues no. En mi opinión, esta vez no.

En este largo artículo intentaré convenceros de que esta noticia trasciende con mucho del especializado mundo del ajedrez, que esta vez es muy diferente y que esa derrota de Stockfish por parte de un “novato” como es AlphaZero es bastante significativa de que las cosas que tienen que ver con la inteligencia artificial, esta vez sí, están cambiando. Y no sé si es para bien o… o no.

Si eres jugador de ajedrez seguramente este artículo te sobre, porque conocerás todo lo que viene a continuación y mucho más. El artículo está destinado a quienes no tengan demasiada idea de ajedrez ni sigan el estado del arte de los programas de ajedrez, y pretende explicar las implicaciones últimas que tiene este evento extraordinario.

Eso sí: para contar bien el porqué de mi sorpresa no me queda más remedio, por ser fiel a mi dicharachero estilo, que comenzar por el principio e ir paso a paso… Tarde o temprano llegaré al meollo de lo que quiero contaros, pero me parece muy importante aquí fijar bien las bases históricas y tecnológicas para que se comprenda bien todo el asunto. Paciencia, pues.

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  1. En otros tiempos yo jugué al ajedrez a nivel de aficionado, bastante mal, por cierto. Ahora me gusta seguir de vez en cuando partidas de maestros, aunque reconozco que a duras penas las entiendo. []

Biografía del Universo 22: De la oscuridad a la luz

de 380 mil a unos 200 millones de años desde el inicio

En la entrada anterior de esta serie sobre la Biografía del Universo habíamos dejado a la materia oscura haciendo su trabajo de panadero amasador de la materia. Se estaba iniciando el nacimiento de las primeras estructuras cósmicas. Habíamos asegurado que la realidad fue bastante diferente a un proceso sencillo de ir agrupando progresivamente materia, lo mismo que el polvo se apelmaza dentro de la bolsa del aspirador casero gracias al potencial de succión generado por su motor/ventilador. En esta entrada entramos a desentrañar alguna de las particularidades de este proceso. Y para no descentrarnos, ahí va el mapa de posicionamiento temporal.

(Imagen a partir de “The Nuclear Wall Chart”, Nuclear Science Division del Lawrence Berkeley National Laboratory, fair use)

Para enlazar mejor con la entrada anterior, repito aquí uno de sus últimos párrafos: “Al principio de la compactación las partículas bariónicas -básicamente átomos de hidrógeno y helio-, al ser poco masivas, se moverían comparativamente a altas velocidades. El Cosmos en aquellos momentos se encontraba bastante frío con relación a lo que había sido, unos cientos de grados Kelvin como correspondía a la energía promedio de la radiación del orden de las décimas del electronvoltio. Incluso en algunos momentos aún menos, del orden de las pocas decenas sobre el cero absoluto. Por eso, poco a poco, la velocidad con la que se movían los átomos de hidrógeno se iría ralentizando hasta llegar a un nivel tal que hacía posible el que apareciesen rápidamente moléculas del mismo elemento por unión covalente de dos átomos.[1] Estos átomos y moléculas se fueron progresivamente enfriando y ralentizando más. Entonces la atracción gravitatoria de la materia oscura -que al no estar sometida a la presión de la radiación comenzaba con sus inestabilidades gravitatorias hacia la compactación sin que nada lo impidiera-, conjuntamente con el empuje que se produciría en los choques con los otros tipos de partícula, haría que los bariones de la materia luminosa poco a poco fueran “cayendo” hacia los centros supermasivos de los cúmulos de materia oscura, iniciando los primeros esbozos de la estructura del Universo que vemos.”  Sigue leyendo ›

  1. Las uniones químicas covalentes -para más detalles ver esa entrada de este blog que nos acoge- no son más que el resultado de que a los átomos de los elementos les chifla llegar a tener la capa más externa de electrones absolutamente rellena, para parecerse en configuración al gas noble más próximo que tengan. Así, al hidrógeno le apetece parecerse en sus electrones a lo que tiene el helio, es decir, dos. Y para eso lo que hace es buscarse un partenaire con el que compartir para rellenar el primer nivel. Dos hidrógenos lo harán con un oxígeno y saldrá una molécula de agua, H-O-H. Dos hidrógenos se entenderán y formarán su molécula de H2 con una energía de enlace de 4,52 eV. Imaginad su fortaleza cuando en aquellos momentos la energía promedio del Universo rondaría las centésimas de un electronvoltio []

Los sistemas receptores 16: El sentido de la interocepción

Tras hablar en la anterior entrada de esta serie sobre los sistemas receptores acerca del proceso neuronal que nos genera la percepción del sabor, en ésta de hoy vamos a hablar del último sistema sensorial que nos queda por comentar: el de la interocepción. Como su nombre sugiere, es el equipamiento y el proceso con el que cuenta el cerebro para tener datos de la propia situación interna del organismo, datos importantes para mantener el normal funcionamiento de órganos y sistemas. Estaríamos hablando de la monitorización de los sistemas circulatorio, gastrointestinal, respiratorio, urinario y endocrino, y de la posterior regulación y coordinación de importantes actividades corporales como son la digestión, la temperatura corporal, la presión sanguínea, el caudal respiratorio y muchos aspectos de la conducta emocional. Como veis, un variado abanico del que preocuparse.

El interactivo bosque de la diosa homeostasis (Imagen de la red, fair use)

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