domingo, 15 de julio de 2018

DESCUBREN CÓMO SE INICIA EL “ALZHEIMER” EN EL CEREBRO


 Tal vez ahora sea posible impedir su desarrollo

Los científicos han identificado el momento preciso en el que se inicia en el cerebro la enfermedad de Alzheimer. Le llaman el Big Bang de esta forma de demencia y ocurre cuando una proteína del sistema nervioso se vuelve tóxica, se adhiere a otras proteínas, se extiende como un virus y comienza a destruir neuronas. Ahora tal vez sea posible impedirlo.


Las acumulaciones anormales de una proteína llamada tau (en azul en la imagen) pueden acumularse dentro de las neuronas, formando hilos enredados y, finalmente, dañando la conexión sináptica entre las neuronas. Imagen: National Institute on Aging.

Los científicos han conseguido observar por primera vez el momento preciso en el que la enfermedad de Alzheimer comienza a formarse en el cerebro. El descubrimiento abre la posibilidad de impedir clínicamente su desarrollo.

Investigaciones anteriores habían determinado que el Alzheimer se produce por la acumulación de dos proteínas anormales: beta amiloide y, especialmente, la tau. Esta última proteína, abundante en el sistema nervioso central y periférico, es la que destruye las células nerviosas, provocando la pérdida de la memoria y de otras funciones cognitivas.

Lo que ha descubierto la nueva investigación es el momento en el que la proteína tau se vuelve tóxica, antes de que pueda empezar a dañar las neuronas.  “Pensamos en esto como el 'Big Bang' de la patología tau. Es una forma de observar desde el principio del proceso de la enfermedad", explica Mark Diamond, Director del Centro de Alzheimer y Enfermedades Neurodegenerativas de UT Southwestern, en un comunicado

"Este es quizás el hallazgo más grande que hemos realizado hasta la fecha, aunque es probable que pase algún tiempo antes de que pueda traducirse en tratamientos clínicos. De momento cambia mucho la forma en que pensamos sobre el problema", añade. 

El estudio, publicado en la Revista eLife, contradice la creencia anterior de que una proteína tau aislada no tiene una forma definida y que sólo es dañina después de que comienza a ensamblarse con otras proteínas tau para formar los distintos ovillos observados en los cerebros de los pacientes de Alzheimer.

Los científicos hicieron el descubrimiento después de extraer proteínas tau de cerebros humanos y aislarlos como moléculas individuales. Descubrieron que cuando la proteína tau se vuelve tóxica, una parte de ella se adhiere a otras proteínas tau, formando así las marañas que luego terminan matando las neuronas. 

Estas acumulaciones anormales de la proteína tau pueden acumularse dentro de las neuronas, formando hilos enredados y, finalmente, dañan la conexión sináptica, originando así la enfermedad de Alzheimer.

Tau, la clave 
Investigaciones anteriores de este mismo equipo habían determinado que tau actúa como una proteína infecciosa que se puede diseminar como un virus a través del cerebro. También había establecido que tau puede formar muchas cepas distintas en el cerebro humano, e incluso había desarrollado métodos para reproducir estas cepas en el laboratorio. Su investigación más reciente indica que una única forma patológica de proteína tau puede tener múltiples formas posibles, cada una asociada con una forma diferente de demencia. 

El nuevo estudio proporciona una nueva comprensión de la naturaleza cambiante de forma de una molécula tau, justo antes de que empiece a adherirse a sí misma para formar agregados más grandes. 

El hallazgo permite pensar en una nueva estrategia para detectar la enfermedad de Alzheimer antes de que arraigue y permitirá desarrollar tratamientos que estabilicen las proteínas tau antes de que cambien de forma y desencadene la destrucción de neuronas. 
Según Diamond,” La búsqueda continua para conseguir un tratamiento que bloquee el proceso de neurodegeneración allí donde comienza. Si funciona, la incidencia de la enfermedad de Alzheimer podría reducirse sustancialmente. Sería algo realmente sorprendente."
Según la Organización Mundial de la Salud, el Alzheimer afecta al 20 por ciento de la población mayor de 80 años.
Fuente: Tendencias 21 / Tendencias Científicas 15.julio.2018

Referencia: Hilda Mirbaha et al.  eLife2018 7. E36584 DOI:10.7554/eLife 36584

EL OBSERVATORIO “IceCUBE” DE NEUTRINOS, DETECTA Y DESCUBRE UN BLAZAR COMO FUENTE


IceCube es un observatorio de neutrinos cuyos detectores están enterrados a más de una milla por debajo de la superficie del Polo Sur. Crédito de la imagen: Emanuel Jacobi / National Science Foundation.

Hace unos cuatro mil millones de años, cuando el planeta Tierra todavía estaba en su infancia, el eje de un agujero negro aproximadamente mil millones de veces más masivo que el sol apuntaba hacia donde estaría nuestro planeta el 22 de septiembre de 2017.

 A lo largo del eje dispara neutrinos y rayos gamma a la Tierra: los Blazar son un tipo de núcleo galáctico activo con uno de sus jets apuntando hacia nosotros. En esta representación artística, un blazar emite tanto neutrinos como rayos gamma que podrían ser detectados por el IceCube Neutrino Observatory así como por otros telescopios en la Tierra y en el espacio. IceCube / NASA

A lo largo del eje, un chorro de partículas de alta energía que envió fotones y neutrinos en nuestra dirección a la velocidad de la luz o cerca de ella. El IceCube Neutrino Observatory en el Polo Sur detectó una de estas partículas subatómicas, el IceCube -170922A de neutrinos, y la remontó a un pequeño parche de cielo en la Constelación de Orión y señaló la fuente cósmica: Un Agujero Negro ardiente del tamaño de un billón soles, ubicado a 3.7 billones de años luz de la Tierra, conocidos como Blazar TXS 0506 + 056.

Los Blazars se conocen desde hace un tiempo. Lo que no estaba claro era que podían producir neutrinos de alta energía
Aún más emocionante fue que tales neutrinos nunca antes se habían rastreado hasta su origen.
Encontrar la fuente cósmica de neutrinos de alta energía por primera vez, anunciada el 12 de julio de 2018 por la National Science Foundation, marca el comienzo de una nueva era de astronomía de neutrinos. Perseguidos desde 1976, cuando los primeros físicos intentaron construir un detector de neutrinos de alta energía a gran escala frente a la costa hawaiana , el descubrimiento de IceCube marca la conclusión triunfal de una larga y difícil campaña de cientos de científicos e ingenieros, y simultáneamente el nacimiento de una rama de astronomía completamente nueva.

La constelación de Orión, con una diana en la ubicación del blazar. Silvia Bravo Gallart / Proyecto_WIPAC_Communications , CC BY-ND

La detección de dos mensajeros astronómicos distintos (neutrinos y luz) es una poderosa demostración de cómo la llamada astronomía multimessenger puede proporcionar la influencia que necesitamos para identificar y comprender algunos de los fenómenos más energéticos del universo. Desde su descubrimiento como fuente de neutrinos hace menos de un año, el Blazar TXS 0506 + 056 ha sido objeto de un intenso escrutinio. Su flujo asociado de neutrinos continúa proporcionando una visión profunda de los procesos físicos en el trabajo cerca del agujero negro y su poderoso chorro de partículas y radiación, transmitido casi directamente hacia la Tierra desde su ubicación justo al lado de Orión.

Como tres científicos en un equipo global de físicos y astrónomos involucrados en este notable descubrimiento, nos sentimos atraídos por participar en este experimento por su gran audacia, por el desafío físico y emocional de trabajar en turnos largos en un lugar brutalmente frío mientras insertamos costosos, el equipo sensible en los agujeros perforó 1.5 millas de profundidad en el hielo y haciendo que todo funcione. Y, por supuesto, por la emocionante oportunidad de ser las primeras personas en mirar un nuevo tipo de telescopio y ver lo que revela sobre los cielos.

Un detector remoto y frío de neutrinos

A una altitud que excede los 9,000 pies (2743 metros) y con temperaturas promedio en verano que rara vez alcanzan los frígidos -30 grados Celsius, el Polo Sur puede no parecerle el lugar ideal para hacer nada, además de alardear sobre visitar un lugar tan soleado y brillante que necesita protección solar para tus narices. Por otro lado, una vez que te das cuenta de que la altitud se debe a una gruesa capa de hielo ultrapuro formado por varios cientos de miles de años de nieve prístina y que las bajas temperaturas lo han mantenido todo muy bien congelado, entonces no te sorprenderá que para el neutrino constructores de telescopios, las ventajas científicas superan el entorno prohibitivo. El Polo Sur es ahora el hogar del detector de neutrinos más grande del mundo, IceCube .

Marzo de 2015: el laboratorio IceCube en la estación de South Pole de Amundsen-Scott, en la Antártida, alberga las computadoras que recopilan datos brutos del detector. Debido a las asignaciones de ancho de banda satelital, el primer nivel de reconstrucción y filtrado de eventos ocurre casi en tiempo real en este laboratorio. Erik Beiser, IceCube / NSF

Puede parecer extraño que necesitemos un detector tan elaborado dado que alrededor de 100 mil millones de estas partículas fundamentales se desplazan a través de la uña cada segundo y se deslizan sin esfuerzo por toda la Tierra sin interactuar con un solo átomo terrestre.

De hecho, los neutrinos son las segundas partículas más ubicuas, solo superadas por los fotones cósmicos del fondo de microondas que quedaron del Big Bang. Comprenden una cuarta parte de las partículas fundamentales conocidas. Sin embargo, debido a que apenas interactúan con otras materias, son posiblemente las menos comprendidas.

Para atrapar un puñado de estas partículas elusivas y descubrir sus fuentes, los físicos necesitan detectores de un gran kilómetro de ancho hechos de un material ópticamente transparente, como el hielo. Afortunadamente, la madre naturaleza nos proporcionó esta losa prístina de hielo transparente donde pudimos construir nuestro detector.

El IceCube Neutrino Observatory instrumenta un volumen de aproximadamente un kilómetro cúbico de hielo antártico transparente con 5.160 módulos ópticos digitales (DOM) a profundidades entre 1.450 y 2.450 metros. El observatorio incluye un subdetector densamente instrumentado, DeepCore, y un conjunto de ducha de aire de superficie, IceTop. Felipe Pedreros, IceCube / NSF

En el Polo Sur, varios cientos de científicos e ingenieros han construido y desplegado más de 5.000 fotosensores individuales en 86 agujeros separados de 1.5 millas (4.572 metros) de profundidad fundidos en el casquete polar con un taladro de agua caliente diseñado a medida. En el transcurso de siete temporadas de verano australes instalamos todos los sensores. La matriz IceCube se instaló por completo a principios de 2011 y ha estado tomando datos continuamente desde entonces.

Este conjunto de detectores unidos por hielo puede detectar con gran precisión cuando un neutrino vuela e interactúa con unas pocas partículas terrestres que generan patrones tenues de luz azul de Cherenkov, emitidas cuando las partículas cargadas se mueven a través de un medio como el hielo a una velocidad cercana a la de la luz.

 
La emisión de Blazar llega a la Tierra: los rayos gamma (magenta), la forma más energética de la luz, y las partículas elusivas llamadas neutrinos (grises) formadas en el chorro de un núcleo galáctico activo muy, muy lejano. La radiación viajó durante aproximadamente 4 mil millones de años antes de llegar a la Tierra. El IceCube Neutrino Observatory en el Polo Sur detectó la llegada del neutrino IC170922 a la Antártida el 22 de septiembre de 2017. Después de la interacción con una molécula de hielo, una partícula secundaria de alta energía - un muón - ingresa a IceCube, dejando un rastro de azul luz detrás de ella. Crédito: Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA / CI Lab / Nicolle R. Fuller / NSF / Ice Cube

Neutrinos del cosmos

El talón de Aquiles de los detectores de neutrinos es que otras partículas, que se originan en la atmósfera cercana, también pueden desencadenar estos patrones de luz azul de Cherenkov. Para eliminar estas señales falsas, los detectores están enterrados profundamente en el hielo para filtrar la interferencia antes de que pueda llegar al detector sensible. Pero a pesar de estar a menos de una milla de hielo sólido, IceCube todavía enfrenta una avalancha de aproximadamente 2,500 de tales partículas por segundo, cada una de las cuales podría deberse a un neutrino.
Con la tasa esperada de interesantes interacciones de neutrinos astrofísicos reales (como los neutrinos entrantes de un agujero negro) que rondan alrededor de uno por mes, nos enfrentamos con un problema desalentador como sería la búsqueda de una aguja en un pajar.

La estrategia de IceCube es mirar solo los eventos con tanta energía que es muy poco probable que sean de origen atmosférico. Con estos criterios de selección y varios años de datos, IceCube descubrió los neutrinos astrofísicos que había estado buscando durante mucho tiempo, pero no pudo identificar ninguna fuente individual, como núcleos galácticos activos o estallidos de rayos gamma, entre las varias docenas de neutrinos de alta energía que había capturado.

Para descubrir las fuentes reales, IceCube comenzó a distribuir alertas de llegada de neutrinos en abril de 2016 con la ayuda de la Red de Observatorios Astrofísicos Multimessenger en Penn State.
En el transcurso de los próximos 16 meses, se distribuyeron 11 alertas de neutrinos IceCube-AMON a través de AMON y la red de coordenadas de rayos gamma, solo minutos o segundos después de ser detectados en el Polo Sur.

El 22 de septiembre de 2017, IceCube alertó a la comunidad internacional de astronomía sobre la detección de un neutrino de alta energía. Alrededor de 20 observatorios en la Tierra y en el espacio realizaron observaciones de seguimiento, lo que permitió la identificación de lo que los científicos consideran una fuente de neutrinos de muy alta energía y, por lo tanto, de rayos cósmicos. Además de los neutrinos, las observaciones realizadas a través del espectro electromagnético incluyeron rayos gamma, rayos X y radiación óptica y de radio. Estos observatorios son administrados por equipos internacionales con un total de más de 1,000 científicos apoyados por agencias de financiamiento en países de todo el mundo. Nicolle R. Fuller / NSF / IceCube

Una nueva ventana en el universo

Las alertas desencadenaron una secuencia automatizada de observaciones de rayos X y ultravioleta con el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA y condujeron a más estudios con el Telescopio Espacial Fermi Gamma-Ray de la NASA y la Matriz del Telescopio Espectroscópico Nuclear , y otros 13 observatorios en todo el mundo.

Swift fue la primera instalación que identificó el blazar flamígero TXS 0506 + 056 como una posible fuente del evento de neutrinos. El Telescopio de área grande de Fermi informó que el Blazar estaba en un estado de llamarada y emitía muchos más rayos gamma que en el pasado. A medida que se difundió la noticia, otros observatorios se subieron al tren con entusiasmo y se produjo una amplia gama de observaciones. 
El telescopio terrestre MAGIC notó que nuestro neutrino provenía de una región que producía rayos gamma de muy alta energía (cada uno diez millones de veces más enérgico que un rayo X), la primera vez que se ha observado tal coincidencia. Otras observaciones ópticas completaron el rompecabezas midiendo la distancia al Blazar TXS 0506 + 056: a unos cuatro mil millones de años luz de la Tierra.

Con la primera identificación de una fuente cósmica de neutrinos de altas energía, ha surgido una nueva rama en el árbol de la astronomía. A medida que la neutrino astronomía de alta energía crece con más datos, una mejor coordinación entre interobservadores y detectores más sensibles, podremos mapear el cielo de neutrinos con una precisión cada vez mejor.
Y esperamos nuevos y emocionantes avances en nuestra comprensión del universo para hacer lo mismo, tales como: resolver el misterio centenario del origen de los rayos cósmicos increíblemente energéticos; probar si el espaciotiempo en sí es espumoso, con fluctuaciones cuánticas a escalas de distancia muy pequeñas, como lo predicen ciertas teorías de la gravedad cuántica; y descubriendo exactamente cómo los aceleradores cósmicos, como los que están alrededor del agujero negro TXS 0506 + 056, logran acelerar las partículas a energías tan asombrosamente altas.
Durante 20 años, IceCube Collaboration tuvo el sueño de identificar las fuentes de neutrinos cósmicos de alta energía, y este sueño ahora es una realidad.

Este trabajo de Doug Cowen, Profesor de Física y Astronomía y Astrofísica, de la Universidad Estatal de Pensilvania; Azaden Keivani, Frontiers of Science Fellow, Columbia University y Derek Fox, Profesor Asociado de Astronomía y Astrof{isica, Universidad Estatal de Pensilvania, se encuentra en “The Conversation” bajo el título: The IceCube observatory detects neutrino and discovers a blazar asits source”
Fuente: The Conversation – 12 de julio. 2018

Glosario
Blazar: Un blazar es una fuente de energía muy compacta y altamente variable, asociada a un agujero negro situado en el centro de una galaxia. Los blazares están entre los fenómenos más violentos del universo y son un tema importante en la astronomía extragaláctica. ... Los blazars no constituyen un grupo homogéneo

Traducción libre de Soca