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L’IFIC, a l’elit de la recerca mundial per a millorar la detecció de càncer de mama

D'esquerra a dreta- Luis Caballero (IFIC), Alberto Albiol (UPV),  Francisco Albiol (IFIC) Antonio Albiol (UPV).

Investigadors de l’IFIC (UV-CSIC) i de l’iTEAM (UPV) han sigut seleccionats per a la fase final del Digital Mammography DREAM Challenge, un projecte mundial destinat a millorar la detecció de càncer de mama mitjançant la interpretació de la mamografia amb tècniques d’intel·ligència artificial. L’equip valencià participarà en el desenvolupament d’un nou algorisme que facilite el diagnòstic, reduïsca el nombre de falsos positius i evite la repetició de mamografies innecessàries.

Un equip d’investigadors de la Universitat Politècnica de València i l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt de la Universitat de València i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha sigut seleccionat per a la fase final del Digital Mammography DREAM Challenge (DM Challenge), un projecte mundial impulsat per les principals institucions de lluita contra el càncer americanes, IBM i Amazon, l’objectiu final del qual és millorar la detecció de càncer de mama mitjançant la interpretació de la mamografia amb tècniques d’intel·ligència artificial. Es tracta també de reduir el nombre falsos positius i evitar així la repetició de mamografies o proves invasives innecessàries.

En aquesta primera fase competitiva van participar més 1.200 investigadors de tot el món repartits en més de 120 equips. L’objectiu era identificar als millors grups per a continuar en la fase col·laborativa. Només huit han passat a la final puntuant significativament millor que la resta, entre els quals l’equip de la UPV-IFIC és l’únic representant espanyol. L’objectiu dels finalistes ara és construir un nou model, basat en avançats algorismes de predicció, que ajude als professionals mèdics en el diagnòstic d’aquesta patologia.

“Actualment, de cada 1.000 dones que se sotmeten a una mamografia, 5 són diagnosticades amb càncer. Però 100 tornen a ser citades per a sotmetre’s de nou a aquesta prova, amb el que açò comporta per a la pacient tant d’estrès com de radiació en el seu cos”, destaca Alberto Albiol, investigador de l’Institut de Telecomunicacions i Aplicacions Multimèdia (iTEAM) de la Universitat Politècnica de València

En la primera fase del desafiament, els participants van completar dues tasques: van desenvolupar un primer algorisme predictiu per a analitzar imatges de mamografia digital i un segon capaç d’analitzar tant imatges de mamografia digital com a informació clínica addicional.
És la primera vegada que s’accedeix a una col·lecció d’imatges d’aquesta magnitud amb finalitats científiques. Les imatges (més de mig milió) estan preses directament dels hospitals, amb la qual cosa els resultats seran més fàcilment traslladables a la pràctica clínica.

Algorisme valencià

L’equip d’investigadors valencians ha desenvolupat des de zero un algorisme de predicció que presenta importants avantatges per al seu ús en la pràctica clínica, avantatges que han resultat clau per a ser seleccionats en la fase final d’aquest ambiciós projecte. Per a açò, es basen en xarxes neuronals convolucionals, una tècnica d’intel·ligència artificial que simula les neurones de l’escorça visual i permet la classificació d’imatges, a més de l’autoaprenentatge del sistema. També apliquen principis relatius a la interpretació de rajos X, on el grup disposa de diverses patents.

Segons destaca Francisco Albiol, investigador de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC), “aquest algorisme permet detectar lesions de tipus maligne, i és el millor sistema de prevenció a gran escala dels quals es disposen en aquest tipus de dolències. Un dels avantatges fonamentals és que aquest tipus de desenvolupaments va a permetre un ús racional d’equipaments com mamògrafs, on el problema hui dia no és tant l’adquisició de l’equipament com la falta de radiòlegs experts per a estendre les campanyes de prevenció a un rang major de població”.

Igual que la resta de participants en la primera fase del desafiament, els investigadors de la UPV i l’IFIC van treballar amb una base de dades de centenars de milers de mamografies i dades d’assajos clínics totalment anònims allotjats en el núvol i aportats per Health Group i la Icahn School of Medicine Mount Sinai, en un clar exemple de gestió de grans volums de dades o Big Data aplicat a la salut. Igualment, la Food and Drug Administration nord-americana (FDA) està seguint els procediments realitzats durant el repte per a poder fer que aquest tipus de tècniques puguen ser aplicades a sistemes de salut.

En les proves desenvolupades en la primera fase del DM Challenge, l’algorisme dels investigadors valencians va obtenir una precisió predictiva del 80%, encara inferior a la d’un radiòleg expert. Després d’aquesta fase, els huit equips guanyadors treballen ara de forma col·laborativa amb un objectiu fonamental: desenvolupar un algorisme que puga igualar l’exactitud en el diagnòstic d’un radiòleg expert. “El treball que estem desenvolupant en aquest repte mundial facilitarà als metges el diagnòstic i permetrà depurar la interpretació de les imatges de les mamografies” conclou Alberto Albiol.

Els resultats d’aquesta fase col·laborativa final es publicaran en Nature i, si l’algorisme és capaç de reproduir el diagnòstic d’un radiòleg expert, l’organització repartirà el milió de dòlars destinat a aquest repte entre els equips finalistes.

Més informació: https://www.synapse.org/#!Synapse:syn4224222/wiki/401743

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Descubren que el agua no es un líquido, sino dos

Tiene dos fases líquidas con diferentes densidades y estructuras a bajas temperaturas

Ciencia

Descubren que el agua no es un líquido, sino dos

Tiene dos fases líquidas con diferentes densidades y estructuras a bajas temperaturas

Ilustración de las dos formas del agua líquida – Mattias Karlén
ABC.es Madrid27/06/2017 20:27h – Actualizado: 28/06/2017 09:58h. Guardado en: Ciencia

Para los que vivimos en el primer mundo, el agua es algo tan cotidiano que la obtenemos con solo abrir un grifo, pero ese líquido que nos resulta tan vulgar y corriente (claro como el agua, decimos) es mucho más complejo de lo que creemos. Muchas de sus propiedades son bastante extrañas. De hecho, se comporta de manera muy diferente a todos los otros líquidos en más de 70 propiedades como el punto de fusión, la densidad, la capacidad de calor… Precisamente, esas anomalías son un requisito para la vida tal como la conocemos.

Ahora, un equipo de la Universidad de Estocolmo (Suecia) ha descubierto algo sorprendente. Resulta que el agua no es un líquido, sino dos. Es decir, tiene dos fases líquidas con diferentes densidades y estructuras, según un estudio publicado en el último número en la revista especializada Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

«Descubrimos que el agua puede existir como dos líquidos diferentes a bajas temperaturas, donde la cristalización del hielo es lenta», dice Anders Nilsson, profesor fisioquímico y autor del estudio basado en experimentos con rayos X realizados en el Laboratorio Nacional Argonne cerca de Chicago (EE.UU.) y en el DESY de Hamburgo. El agua, por lo tanto, puede existir como dos líquidos diferentes.

«Los nuevos resultados dan un fuerte apoyo a que el agua a temperatura ambiente no puede decidir en cuál de las dos formas debe estar, a alta o a baja densidad, lo que da lugar a fluctuaciones locales entre estas», explica el también profesor fisioquímico Lars G.M. Pettersson. «El agua no es un líquido complicado, sino dos líquidos simples con una relación complicada», ha añadido.

El hielo amorfo

El estudio demostró la hipótesis de que el hielo, cuya forma más común en el sistema solar es amorfa, desordenada y existe en dos formas con una baja y una alta densidad que pueden intercambiarse, está relacionado con las formas de agua líquida de baja y alta densidad.

«He estudiado el hielo amorfo durante mucho tiempo con el objetivo de determinar si se puede considerar un estado vítreo que representa un líquido congelado», señala la investigadora Katrin Amann-Winkel. «Es un sueño -agrega- seguir tan detalladamente cómo un estado vidrioso del agua se transforma en un líquido viscoso que se transforma casi inmediatamente en un líquido diferente, incluso más viscoso, de densidad mucho más baja».

Además de la comprensión global del agua a diferentes temperaturas y presiones, el estudio también aclarará cómo el agua se ve afectada por sales y biomoléculas importantes para la vida. Según los investigadores, estos conocimientos son importantes para afrontar uno de los mayores desafíos de la humanidad en el futuro, que será purificar y desalinizar el agua en un mundo castigado por el cambio climático.

Leer en ABC

 

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Recursos para repasar ciencias

  • 1. Proyecto Arquímedes. Dentro de la sección “Alumnos” hay experiencias y actividades prácticas de ciencias para Primaria y Secundaria, sobre temas diversos de la asignatura: máquinas, materiales, alimentación, el agua, los seres vivos, la energía…
  • 2. ¿Qué es un ecosistema? Interactivo a modo de mapa conceptual para repasar las características de los ecosistemas, sus tipos y componentes. Esta unidad de Los ecosistemas es una buena opción complementaria. Y, para comprobar lo aprendido, puede resultar útil esta actividad JClic.
  • 3. National Geographic Kids. Página web con aplicaciones, juegos y actividades en inglés para aprender más sobre el reino animal y vegetal.
  • 4. Grandes documentales. Recopilación de videos de la 2 de TVE que van renovándose semanalmente y que tratan diversos temas, muy útiles para afianzar conocimientos y aprender un poco más sobre la naturaleza.
  • 5. Charlas TED sobre Ciencia. Selección de conferencias TED en español sobre distintos temas relacionados con la ciencia, perfectas para despertar la curiosidad y repasar el funcionamiento del cuerpo, la vida animal o vegetal, las características de los ecosistemas o el desarrollo tecnológico al servicio de la ciencia.
  • 6. Área de ciencias
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La receta definitiva para ser feliz: céntrate sólo en lo que puedas controlar

Si entiendes la diferencia entre lo que depende de ti y lo que no y actúas acorde, serás invencible

“Dios, concédeme la serenidad para aceptar lo que no puedo cambiar, valor para cambiar las cosas que puedo cambiar y sabiduría para reconocer la diferencia”. Ésta es la Plegaria de la serenidad, escrita originalmente por el teólogo americano Reinhold Niebuhr cerca de 1934, y utilizada frecuentemente en Alcohólicos Anónimos y organizaciones similares. No es sólo un paso fundamental para recuperarse de una adicción, sino también la receta para una vida feliz, entendiéndose como tal una vida de serenidad a la que se llega aceptando conscientemente y con calma lo que nos depara.

El sentimiento de trasfondo de esta plegaria es muy antiguo, y ya aparecía en manuscritos budistas del siglo VIII, así como en la filosofía judía del siglo XI. La versión más antigua que recuerdo, sin embargo, es la del filósofo estoico Epicteto. Activo en la Roma del siglo II, y después en Nicópolis, en el oeste de Grecia, Epicteto decía que somos responsables de determinadas cosas, pero que hay otras de las que no se nos puede hacer responsables. Las primeras incluyen nuestro juicio, nuestros impulsos y nuestros deseos, nuestras aversiones y nuestras facultades mentales en general; entre las segundas figuran el cuerpo, las posesiones materiales, nuestra reputación y nuestro estatus; en una palabra, todo aquello que no podemos controlar… Si uno tiene la idea correcta de lo que realmente le pertenece y lo que no, nunca podrá ser forzado a nada ni encontrará obstáculos en su camino, nunca culpará ni criticará a nadie, y todo lo que haga será de forma voluntaria. No tendrá un solo rival, nadie podrá herirle y será inmune a cualquier tipo de daño.

Yo lo llamo la promesa de Epicteto: si realmente comprendes la diferencia entre lo que está y lo que no está bajo tu control, y actúas de manera acorde, serás psicológicamente invencible, e inmune a los vaivenes de la fortuna.

Algo que, por supuesto, es mucho más fácil de decir que de hacer. Requiere una gran práctica del mindfulness, o plena conciencia. Pero puedo asegurar por experiencia propia que funciona. El año pasado, por ejemplo, estaba en Roma trabajando, casualmente, en un libro sobre estoicismo. Un día a última hora de la tarde me dirigía a la parada del metro junto al Coliseo. En cuanto entré en el abarrotado vagón, noté que me costaba avanzar mucho más de lo habitual. Un tipo joven bloqueaba el paso delante de mí, sin que yo pudiera entender por qué. Pero entonces, un segundo demasiado tarde, me di cuenta. Mientras mi atención estaba puesta en él, su compinche había metido la mano en mi bolsillo delantero izquierdo, había cogido mi cartera, y salía del vagón, seguido inmediatamente por su cómplice. Las puertas se cerraron, el metro arrancó, y yo me vi sin dinero, sin carné de conducir, y teniendo que cancelar y volver a solicitar unas cuantas tarjetas de crédito.

Antes de empezar a practicar el estoicismo, esto me habría supuesto una mala experiencia, y no hubiera reaccionado bien. Me habría desanimado, estaría irritable y enfadado. Este mal humor habría continuado el resto de la noche. Más aún, el trauma del episodio, aun y tratándose de un ataque leve, me habría durado días, y habría alternado de manera destructiva entre la ira y el lamento.

Pero llevaba practicando el estoicismo un par de años. Así que mi primer pensamiento fue la promesa de Epicteto. No podía controlar a los ladrones de Roma, ni dar marcha atrás y cambiar lo que había sucedido. Sin embargo, sí que podía aceptar lo que había pasado y archivarlo como referencia para el futuro, concentrándome en su lugar en pasármelo bien durante el resto de mi estancia. Después de todo, no había sucedido nada trágico. Reflexioné sobre ello. Y funcionó. Por la noche me reuní con mis amigos y les conté lo que había pasado, y procedí a disfrutar de la película, la cena, y la conversación. Mi hermano estaba alucinado de que me tomara las cosas con tal ecuanimidad y que estuviera tan tranquilo. Pero éste es precisamente el poder de interiorizar la dicotomía estoica del control.

Y su eficacia no se limita a las pequeñas inconveniencias de la vida, como el episodio que os acabo de describir. James Stockdale, piloto de caza en la guerra de Vietnam, fue derribado y pasó siete años y medio en la cárcel de Hoa Lo, donde fue torturado y a menudo confinado en una celda de aislamiento. Agradece a Epicteto el haber sobrevivido a esa durísima experiencia, al haber aplicado inmediatamente la dicotomía del control a su situación extrema como cautivo. Esto no sólo salvó su vida, sino que le permitió coordinar la resistencia desde dentro de la prisión, en su posición como oficial de mayor rango.

La mayoría de nosotros nunca nos encontraremos en la situación de Stockdale, pero una vez que se empieza a prestar atención, la dicotomía del control tiene infinitas aplicaciones en el día a día, y todas ellas tienen que ver con algo crucial: cambiar nuestros objetivos de resultados externos a logros interiores.

Pongamos que estás preparando tu currículo para un posible ascenso en el trabajo. Si tu meta es conseguir esa promoción, podrías llevarte un chasco. No hay garantía de que lo consigas, porque el resultado no está (enteramente) bajo tu control. Aunque es cierto que puedes influir en él, también depende de una serie de variables ajenas a tu esfuerzo, incluyendo la potencial competencia de otros empleados, o que quizás no le caigas bien a tu jefe, por incomprensible que esto sea.

Por eso tu objetivo debería ser interno: si adoptas el pensamiento estoico, podrías elaborar conscientemente el mejor currículo posible, y después prepararte mentalmente para aceptar cualquier resultado con serenidad, sabiendo que a veces el universo estará a tu favor, y otras no. ¿Qué ganas poniéndote ansioso respecto a algo que no controlas?¿O enfadándote por un resultado que no has provocado tú? Simplemente estás causando que la situación te haga daño, comprometiendo tu serenidad y tu felicidad.

No se trata de aceptar cualquier cosa que pase. Después de todo, ¡acabo de decir que tu objetivo debería ser presentar el mejor currículo posible! Pero algo que caracteriza a las personas sabias es la aceptación de que las cosas no siempre van como queremos. En ese caso, lo mejor es recoger los pedazos, y continuar hacia adelante.

¿Quieres ganar un partido de tenis? Está fuera de tu control. Pero jugar el mejor partido de tu vida sí que lo está. ¿Quieres que tu pareja te ame? Está fuera de tu control. Pero puedes elegir diferentes formas de mostrarle tu amor, y eso está bajo tu control. ¿Quieres que un partido en concreto gane las elecciones? Está fuera de tu control (¡salvo que seas Vladimir Putin!). Pero puedes elegir comprometerte con el activismo político, y puedes votar.

Estos aspectos de tu vida están bajo tu control. Si consigues que tus objetivos sean interiores, nunca culparás ni criticarás a nadie, y no tendrás un solo rival, porque lo que hace otra gente está más allá de tu control, y por ello no es algo por lo que sulfurarse. El resultado será una actitud de calma ante los vaivenes de la vida, que será así más serena.

Massimo Pigliucci es profesor de filosofía en el Centro de Graduados de la Ciudad de New York. Su último libro es ‘Cómo ser un estoico’. Traducción de Eva Dallo. Publicado originalmente en Aeon Media. Síguelo en Twitter: @aeonmag

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Descubren la forma de parar la metástasis del cáncer

La metástasis es la principal causa de muerte por cáncer. Encontrar una forma de detenerla salvaría muchísimas vidas.

La metástasis es el proceso por el que el cáncer se propaga por todo el cuerpo y, durante ese proceso, las células cancerosas pueden invadir tejido sano cercano, penetrar en las paredes de los ganglios linfáticos o entrar en los vasos sanguíneos circundantes. Hasta ahora, los tratamientos actuales contra la metástasis han sido del todo ineficaces. Sin embargo, una nueva investigación llevada a cabo por investigadores del Georgia Tech’s School de Atlanta (EE. UU.) parece haber encontrado la manera de frenar, e incluso detener, la propagación de las células cancerosas. Los hallazgos han sido publicados en la revista PNAS.

¿Cómo lo han conseguido?

Lo que permite que las células cancerosas se propaguen por los órganos aledaños es un conjunto de protrusiones que las ayudan a moverse. Estas protrusiones, concretamente filopodia, una extensión de un conjunto de fibras llamadas lamellipodia, unas diminutas ‘piernas’, son las que ayudan a las células sanas a moverse dentro del tejido. Pero con las células cancerosas se producen en exceso.

Por ello, los científicos decidieron cortar -con éxito- estas protrusiones utilizando una técnica especial: usaron nanobastones hechos de nanopartículas de oro para obstruir estas minúsculas piernas. Los nanobastones fueron cubiertos con un revestimiento de moléculas, llamadas péptidos RGD, que los hicieron adherirse a un tipo específico de proteína llamada integrina.

“Los nanorods dirigidos ataron la integrina y bloquearon sus funciones, así que no podían seguir guiando el citoesqueleto -la estructura soporte de una célula- para sobreproducir lamellipodia y filopodia,” explica Yan Tang, coautor del trabajo.

Los experimentos en laboratorio revelaron que la simple unión de los nanobastones a la integrina retrasó la migración de las células cancerosas evitando, eso sí, las células sanas, por lo que este método podría ser capaz de destruir las células cancerosas y no afectar a los pacientes, tal y como actualmente sí hacen los tratamientos de  quimioterapia.

Pero esto no fue todo. En una segunda etapa del experimento, los científicos calentaron las nanopartículas de oro con un láser de luz infrarroja cercana, que acabó no solo deteniendo la migración de las células malignas sino aniquilando gran parte de las células cancerosas.

“La luz no fue absorbida por las células, pero los nanobastones de oro la absorbieron, y como resultado, se calentaron y parcialmente derritieron las células cancerosas con las que estaban conectadas”, aclara Moustafa Ali, coautor del trabajo.

Los autores están convencidos de que esta técnica podría ser ajustada para matar las células malignas y poder tratar “cánceres de cabeza, cuello, mama y piel con inyecciones directas locales de nanobastones combinadas con el láser de infrarrojo cercano de bajo consumo”, acabando con los tumores.

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Curiosidades sobre el cerebro humano

 

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Electricidad submarina ¿el origen de la vida en la Tierra?

El origen de la vida en la Tierra podría encontrarse en “centrales eléctricas naturales” situadas a 1.000 metros de profundidad en el lecho marino, según el hallazgo de un grupo de científicos japoneses confirmado a Efe.

Un equipo de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marina y Terrestre (JAMSTEC por sus siglas en inglés) y el instituto japonés de investigación Riken descubrieron corrientes eléctricas de varios cientos de minivoltios generadas de forma natural cerca de fuentes hidrotermales, a 150 kilómetros de la isla de Okinawa, al sur del archipiélago nipón.

“Cerca de las fuentes hidrotermales submarinas es el lugar donde es más plausible que surgiera la vida (…). Esta electricidad (descubierta) es el origen de varias reacciones orgánicas de sintetización de moléculas biológicas, como aminoácidos, azúcares y lípidos”, explicó hoy a Efe Masahiro Yamamoto, investigador de la JAMSTEC.

El estudio demostró que, cuando el agua caliente procedente de las fuentes hidrotermales submarinas -grietas o fumarolas en el fondo marino- se enfría, se produce un movimiento de electrones, lo que se traduce en la formación de electricidad.

La teoría que afirma que la vida en la Tierra tiene su origen en el mar profundo, cerca de fuentes hidrotermales, ya existía, pero esta investigación afirma que la electricidad generada en torno a ellas jugó un papel fundamental.

El fluido hidrotermal (agua caliente) procedente de estas fuentes submarinas contiene numerosos gases, como el ácido sulfhídrico, e iones metálicos, como el hierro y el cobre.

Fuente hidrotermal submarina. Crédito: JAMSTEC

Siguiendo el mismo mecanismo que utilizan las pilas de combustible -empleadas por ejemplo en coches eléctricos-, el agua caliente, rica en hidrógeno, puede transferir electrones fácilmente, y el agua marina, rica en oxígeno, puede recibirlos, con lo que se genera una corriente eléctrica.

Este descubrimiento, que “aporta una nueva perspectiva al proceso de formación de depósitos minerales y ecosistemas“, abriría nuevas puertas en otros ámbitos.

Por ejemplo, explica Yamamoto, teniendo en cuenta la posibilidad de que la vida en la Tierra se generara gracias a las corrientes eléctricas del fondo marino, “se podrían cambiar dramáticamente los métodos de exploración de vida extraterrestre”. EFEE

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