Los muros que siete jóvenes científicos quieren derribar

  • 15 diciembre 2013
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Científicos jóvenes invitados a la conferencia Falling Walls Lab en Alemania

Interconexiones entre cerebros, basura espacial, plataformas virtuales para combatir enfermedades cardiovasculares.

Estas son algunas de las investigaciones presentadas por cien científicos jóvenes de distintos países invitados a compartir sus ideas con el mundo en la conferencia Falling Walls o Derribando Muros, que tuvo lugar recientemente en Berlín.

Tras varias rondas de preselección en Brasil, Sudáfrica y otras naciones, los participantes ganaron el derecho a exponer en Alemania sus proyectos de trabajo a un panel de académicos y profesionales. Cada investigador tuvo apenas tres minutos para transmitir su mensaje.

BBC Mundo invitó a algunos de los científicos jóvenes presentes en el evento de Berlín a explicarle a los lectores qué muros pretenden derribar con sus investigaciones.

Edson Filho y los multicerebros

Investigador brasileño en neurociencias y psicofisiología en el Behavioural Imaging and Neural Dynamics Center, BIND, en Italia.

Edson Filho

Investigación: "La idea de mi investigación es mapear neurológicamente, a través de electroencefalografía (EEG), la interacción entre los cerebros de dos personas o pares cooperativos, en una gama de áreas motoras y socio cognitivas, por ejemplo, deportes, música, aviación.

Basándome en el concepto de modelos mentales compartidos, el foco es identificar los mecanismos que explican interacciones sociales desde un punto de vista nuerofuncional, lo que se llama inter brains, o intercerebros.

A través del mapeo simultáneo de cerebros múltiples, podemos, por ejemplo, entender en forma más objetiva los conceptos de cohesión de grupo y eficacia colectiva".

Gráfico representando dos cerebros que interactúan

¿Cómo impactará en la vida de la gente?: "Es un campo de investigación nuevo, pero creo que en un futuro breve podremos entender mejor como las personas aprenden e interactúan en sincronización. Por ejemplo, tal vez podamos entender cómo las orquestas musicales y los equipos deportivos desarrollan modelos heurísticos (solución de un problema por métodos no rigurosos) de actuación colectiva. O como equipos médicos durante cirujías complejas interactúan en sincronización.

Si entendemos los mecanismos que gobiernan la comunicación inter brains, podremos incluso utilizar esos principios para iniciativas pacíficas y diplomáticas entre países en conflicto".

Próximo paso: "Probar si el modelo teórico que estamos articulando en nuestro grupo en el BIND Center es, de hecho, verosímil en la práctica. Vamos a manipular diferentes condiciones, grados de libertad, e investigar diferentes tareas, habilidades motoras para identificar los factores mediadores y moderadores relacionados con la interacción inter brains.

Katerina Spranger y las cirujías cardiovasculares virtuales

Investigadora en plataformas virtuales para combatir enfermedades del corazón en la Universidad de Oxford, Inglaterra.

Katerina Spranger

Investigación: "Las enfermedades cardiovasculares son actualmente responsables del 50% de todas las muertes en el mundo industrializado y están relacionadas principalmente con problemas en las arterias, como la arterosclerosis y los aneurismos.

El método utilizado actualmente para tratar estas condiciones es una intervención vascular mínimamente invasiva para colocar una estructura tubular, conocida como stent, dentro de la arteria dañada.

Durante la intervención quirúrgia, elegir un diseño y un lugar óptimo para colocar el stent es de gran importancia para evitar complicaciones. Sin embargo, actualmente no es posible ni determinar los mejores parámetros de un stent para un paciente determinado ni su mejor ubicación en forma rigurosa.

Gráfico mostrando la ubicación de un stent en una arteria

He estado trabajando en una plataforma digital que permite colocar en forma interactiva y virtual este dispositivo en una arteria, permitiéndole a un médico ensayar este tipo de intervenciones para elegir el diseño y la ubicación óptima de cada stent para cada paciente determinado.

Estos ensayos virtuales permitirán decisiones clínicas específicas para cada paciente y también mejoras en el tratamiento y el diseño de los stents".

Pablo Rojas y cómo derribar fronteras entre la ciencia y el arte

Investigador ecuatoriano del Instituto de Microbiología e Higiene de la Universidad de Medicina de Berlín, Institut für Mikrobiologie und Hygiene, Charité-Universitätsmedizin Berlin, y del Centro de Investigación del Biofilm y las Enfermedades Infecciosas del Centro Alemán del Corazón en Berlín.

Pablo Rojas

Investigación: "Al momento, contamos con más de 500 doctrinas académicas que tienen el riesgo de sufrir un fenómeno de insularidad científica. Con insularidad científica me refiero a un proceso en el que los científicos pierden la capacidad de comunicar sus hallazgos de una forma clara, didáctica y fácil. El resultado es un grupo de expertos unidimensionales que no puede comunicarse con un público que poco a poco pierde su cultura científica.

Para mitigar este problema, he propuesto crear una serie de ejercicios multidisciplinarios que, en base a simples analogías, tanto visuales como auditivas, procuran transmitir al público la esencia de conceptos científicos complejos.

En el caso particular de mi investigación científica (desarrollo de pruebas de diagnóstico molecular de enfermedades causadas por bacterias y la visualización e identificación de los agentes patógenos de éstas), he procurado utilizar imágenes de diagnóstico para simular y explicar el proceso de infección.

Imagen del proyecto Biofilm Star, que combina imágenes de biofilms de microorganismos con rostros humanos

Un ejemplo claro de esto es el proyecto de fotografía y microbiología denominado "Biofilm Star". Se conoce como biofilm a un grupo o comunidad de microorganismos que se adhieren unos a otros y así mismo tienen la capacidad de cubrir y anclarse a superficies tanto vivas como inertes. Los biofilms han sido identificados como causantes de infecciones crónicas y se los ha identificado en prótesis, catéteres e implantes dentales, entre otros.

El proyecto multidisciplinario Biofilm Star utiliza imágenes tomadas con microscopio, las cuales a través de un ejercicio interactivo, utilizando elementos de luz, son combinadas con retratos de visitantes en ferias de ciencia. El resultado son cientos de retratos que representan una analogía visual del proceso de infección de una manera estética y divertida. Así mismo, los visitantes tienen la posibilidad de llevarse a casa una combinación impresa de su retrato con microfotografías bacterianas junto con una explicación sobre la naturaleza y las infecciones causadas por biofilms.

Entre otros proyectos multidisciplinarios se encuentran paisajes producidos en ecosistemas bacterianos, pistas de audio cuyos sonidos son generados en base a secuencias de ADN y fotografía documental clasificada a base de patrones genéticos microbianos.

¿Cómo impactará en la vida de la gente?: Estos proyectos pretenden que los hallazgos científicos se conviertan en noticias y experiencias fáciles de asimilar y de comunicar. Así mismo, hacen alusión a la capacidad innata del ser humano de desarrollar o descubrir habilidades y aptitudes en cualquier punto de su vida. Un grupo de expertos mejor calificados en varias disciplinas son capaces de alcanzar objetivos más prácticos y tangibles tanto en la ciencia como en las artes.

Próximo paso: El siguiente paso es continuar con mi investigación científica de doctorado en microbiología médica. Paralelamente, tengo en mente la creación de un grupo internacional de científicos que estén interesados en la exploración de disciplinas humanas consideradas lejanas a su foco de investigación. Estas pueden variar desde las artes plásticas hasta las ciencias sociales, pasando por las artes escénicas e inclusive las culinarias. Para esto, se necesita además la disponibilidad y colaboración de las instituciones tanto de arte como de ciencia y la obtención de fondos económicos. Quizá la parte más difícil.

Jarek Sochacki y la reprogramación de células de la orina para obtener células madre

Investigador, nacido en Polonia, del Laboratorio Nacional de Células Madre y Embrionarias (LaNCE) en el Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad Federal de Rio de Janeiro (ICB-UFRJ).

Jarek Sochacki

Investigación: "Yo soy polaco. Me mudé a Brasil porque en mi opinión Brasil y América Latina en general tienen un potencial muy grande. Es un país emergente y es el momento para que aparezca también en el mapa mundial de la ciencia. Yo creo que con nuestro trabajo estamos mostrando que en Brasil también es posible hacer ciencia y que el nivel es completamente comparable con Europa o Estados Unidos.

El objetivo en nuestro laboratorio es la investigación sobre las enfermedades mentales (esquizofrenia, trastorno por déficit de atención con hiperactividad o ADHD).

Se ha mostrado que las células madre con pluripotencia inducida (induced Pluripotent Stem Cells; iPSCs) son un excelente modelo para estudiar el desarrollo humano.

Dichas células son muy parecidas a células madre embrionarias y fueron obtenidas por primera vez en 2007 a través de la reprogramación de los fibroblastos. Una de las ventajas más importantes de células iPS, es que permiten modelar varias enfermedades, entre ellas enfermedades neurodegenerativas, como esquizofrenia o ADHD.

Recientemente (2011,2013) fue descrita la generación de células iPS a partir de células epiteliales presentes en la orina. Esto permitirá la creación de células iPS de los pacientes a través de un método completamente no invasivo. Es la ventaja más importante de nuestro proyecto.

Gráfico ilustrando el proceso de reprogramación de células epiteliales en la orina para obtener celulas madre

Este método nos permitirá la obtención de las muestras de todo tipo de pacientes (recién nacidos, niños, personas adultas y mayores) sin ningún tipo de intervención quirúrgica. Esto es lo nuevo, el avance.

Nuestro próximo paso será la creación del banco de células iPS derivadas de la orina. Estas células servirán para la investigación básica sobre enfermedades mentales, podrán servir para la medicina regenerativa. También se podrá usar estas células para el screening o pruebas de medicamentos ya existentes o para el diseño de nuevas sustancias.

Las pruebas con las células iPS también facilitarán y adelantarán los ensayos clínicos, presentes y futuros. Todo esto, sin duda, afectará positivamente la vida de los pacientes y sobre todo facilitará el desarrollo de nuevos medicamentos y terapias".

Fatoumata Kebe y el peligro de la basura espacial

Investigadora de la Universidad Pierre y Marie Curie, en París.

Fatoumata Kebe

Investigación: "Mi trabajo consiste en modelar nubes de basura espacial o space debris, como se denomina a todos los objetos hechos por seres humanos incluyendo fragmentos mayores de 10 micrones que orbitan la Tierra en el espacio.

Todos esos objetos derivan del trabajo con satélites de los cuales dependemos para telecomunicaciones, sistemas GPS de posicionamiento global, predicción del tiempo etc.

Gráfico que muestra la basura espacial que orbita la Tierra

El daño que pueden causar estos objetos, incluso los más pequeños, es considerable. Esto se debe a su alta velocidad orbital de 8 a 10 km/s y la resultante energía cinética.

Existe tanta basura espacial en la actualidad que debemos encontrar una solución a este problema. Imaginen el impacto que estos objetos pueden tener en satélites de telecomunicación y consecuentemente en nuestras vidas.

Lo que estoy haciendo es comparar modelos matemáticos para entender la evolución de la basura orbital en el espacio. También investigo si pueden usarse ecuaciones de mecánica de los fluidos para resolver este problema".

Javier Solano y transporte inteligente

Ingeniero electricista de la Universidad Industrial de Santander, Colombia, doctorado en ingeniería eléctrica de la Universidad de Franche-Comté, Francia.

Javier Solano

Investigación: "Mi trabajo reciente se orienta hacia la reducción del consumo de energía en los sistemas de transporte terrestre. Estos trabajos se pueden dividir en dos grupos: desarrollo de mejores vehículos y formación de mejores conductores.

En mi doctorado, diseñé el sistema de gestión de energía eléctrica de un vehículo que utiliza una pila de combustible alimentada en hidrógeno (su único residuo es agua). Este sistema de gestión de energía se basa en una técnica de inteligencia artificial llamada lógica difusa de tipo 2 (type-2 fuzzy logic). El sistema de gestión de energía permite reducir el consumo de hidrógeno, aumentar la autonomía, y además se adapta a condiciones de operación real y es tolerante a fallas en las fuentes de energía del vehículo.

En mi postdoctorado desarrolle una herramienta de ayuda a los conductores de tren, que tiene como objetivo reducir el consumo de energía, optimizando los perfiles de velocidad del tren. Esta técnica se denomina ecodriving (conducción ecológica o económica). El buen uso de esta herramienta puede contribuir a reducir en más del 10% el consumo de energía necesaria para el transporte ferroviario.

Javier Solano

En un mundo globalizado, la gente viaja más y más lejos, vive lejos de su lugar de trabajo y consume bienes importados del mundo entero. El transporte de personas y de bienes representa más del 25% de la energía consumida y es una de las mayores fuentes de contaminación a nivel mundial.

Los vehículos eléctricos existen desde hace muchos años (inicios del siglo pasado, cuando el precio y la escasez del petróleo aun no se consideraban como un problema). La industria automóvil se enfocó en el desarrollo de vehículos de combustión interna por un aspecto netamente tecnológico: la densidad de energía almacenada en los combustibles fósiles es mucho mayor que la almacenada en las baterías eléctricas (la autonomía es mucho mayor).

En la actualidad, el problema del petróleo es tomado con mas seriedad, todos los grandes fabricantes automotores están desarrollando vehículos híbridos, eléctricos y a base de pilas de combustible alimentadas con hidrógeno. Sin embargo, y a pesar de los grandes avances en la industria de las baterías, estos vehículos no son aun realmente competitivos por que son mucho más costosos y menos autónomos que los vehículos convencionales.

Mi trabajo actual consiste en desarrollar tecnologías para integrar las pilas de combustible en los vehículos eléctricos, para reducir el consumo de hidrógeno y aumentar la autonomía de estos vehículos. El principal objetivo de mi trabajo es desarrollar tecnologías para reducir la dependencia de los combustibles de origen fósil en los sistemas de transporte. Es uno de los trabajos necesarios para desarrollar sistemas de transportes sostenibles y menos contaminantes".

Caroline Varella Rodrigues y tintas sustentables a partir de la soja

Caroline Varella Rodrigues (der.) junto a Jarek Sochacki.
<i>Foto cortesía: Eugenia del Pino </i>

Investigadora de la Universidad Estatal de Sao Paulo, Brasil.

Investigación: "Mi propuesta está basada en la recuperación de residuos generados por la industria de refinado del aceite de soja, para la obtención de compuestos, solventes oxigenados que servirán como materia prima para la industria de tintas.

Esos residuos recuperados del proceso de refinado pueden llamarse solventes oxigenados verdes. Serían obtenidos por medio de residuos de la industria. El costo sería muy bajo y provendrían de fuentes renovables como las plantaciones de soja, que son sustentables a lo largo de la cadena.

Frijoles o porotos de soja junto a una botella con aceite refinado

Las emisiones de compuestos organicos volátiles, volatile organic compounds o VOC, por esos solventes, son reducidas, y generan menor impacto en la capa de ozono debido a que su dispersión es facilitada por la inclusión de átomos de oxígeno en sus moléculas.

Eso es lo contrario de lo que se observa en el caso de los solventes usualmente empleados por el mercado de tintas, ya que provienen de fuentes no renovables como el refinado del petróleo y poseen una relativa toxicidad con un gran impacto en la capa de ozono.

Nuestro gran desafio es combinar el crecimiento económico e industrial con la sustentabilidad. Éste es el próximo muro a ser derribado".