De nuevo Piaget no logra atinar

A los doce meses los humanos ya han desarrollado una capacidad de raciocinio que se fundamenta en el razonamiento puro, al margen de la experiencia previa. Así se demuestra en un trabajo coordinado por Luca Bonatti, investigador de la Universidad Pompeu Fabra, basado en experimentos con niños en edad preverbal. Ante una serie de objetos en movimiento, los bebés elaboraron expectativas concretas sobre su evolución.

Los seres humanos hacemos predicciones sobre el futuro compilando diferentes fuentes de información, guiados por el conocimiento abstracto, y elaborando posibles expectativas sobre las nuevas situaciones que se nos presentan. Es decir, en los humanos, ante una nueva situación, son primordiales las predicciones racionales más que las basadas en la mera experiencia.

Esta capacidad humana de raciocinio extremadamente rica, poderosa y coherente ya se manifiesta en la infancia, según las conclusiones de un estudio coordinado por Luca Bonatti, investigador ICREA del Grupo de Investigación Reasoning and Infant Cognition (RICO), de la Unidad de Cognición y Cerebro del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de la Universidad Pompeu Fabra, y que se publicó el 27 de mayo en la portada de Science.

Luca Bonatti ha coordinado un equipo internacional integrado por investigadores del Centro de Desarrollo Cognitivo y de la Academia de Ciencias de Budapest (Hungría), del MIT y de la Universidad de California (EE UU), de la Universidad de Venecia (Italia) y del CNRS de la Universidad de Aix-Marseille (Francia).

En su trabajo, los autores han demostrado que ante una variedad de estímulos complejos, los bebés adoptan un comportamiento preciso y racional, una capacidad que han denominado como “razonamiento puro”.

El objetivo del estudio ha sido demostrar cuáles son las bases del razonamiento puro identificado en los bebés. La capacidad racional de los niños se evalúa, generalmente, midiendo el tiempo de respuesta a un determinado estímulo visual que actúa como indicador de sorpresa y novedad.

En el niño, el estímulo visual le despierta una mayor atención cuanto más alejado está de sus expectativas según su experiencia previa, o cuanto más sorprendente es el estímulo concreto para él. Esta respuesta al estímulo es la que se ha analizado en un conjunto de experiencias diseñadas a tal fin. Los datos obtenidos han constituido la base analítica sobre la que se han extraído los resultados de este relevante estudio.

El estudio se ha llevado a cabo en bebés de doce meses de edad que aún no han desarrollado la capacidad del habla, o sea, en situación preverbal, y ha constatado que cuando a los bebés

 

Un bebé observa los objetos en movimiento durante el experimento. (Foto: UPF)

se les muestran diferentes objetos complejos en movimiento, los niños elaboran expectativas precisas sobre el comportamiento de estos mismos objetos en su futuro inmediato.

En el experimento, a los bebés se les muestran escenas similares a un bombo de la lotería, con diferentes objetos moviéndose en el interior y uno de ellos saliendo después de períodos variables de oclusión. Las escenas contenían tanto información probabilística sobre qué objeto era probable que saliera a continuación, como información dinámica sobre el movimiento de objetos.

Los bebés lo hacen sin haber tenido ninguna experiencia similar previa en el pasado, integrando diferentes fuentes de información de una manera óptima y aplicándola en el lugar preciso. El comportamiento racional que desarrollan frente a estímulos variables y múltiples se puede precisar y se ha comprobado que sigue una función estocástica de tipo bayesiano. (Fuente: UPF)

A whiff of early brain evolution

Category: Evolutionary Biology • Neuroscience • Palaeontology
Posted on: May 19, 2011 2:00 PM, by Mo

Skull of Hadrocodium wui. (Image courtesy of Mark Klinger and Zhe-Xi Luo, Carnegie Museum of Natural History)

THE question of how mammals evolved their exceptionally large brains has intrigued researchers for years, and although many ideas have been put forward, none has provided a clear answer. Now a team of palaeontologists suggests that the mammalian brain evolved in three distinct stages, the first of which was driven by an improvement in the sense of smell. Their evidence, published in tomorrow's issue of Science, comes from two fossilized skulls, each measuring little more than 1cm in length. 

Mammals emerged during, or just before, the early Jurassic period, some 200 million years ago. We know that the earliest mammals were small, nocturnal animals that fed on insects, but there is very little in the way of details about how their brains might have looked, because fossils are scant, consisting mostly of isolated jaws and teeth. A few skulls have been found but until now studying the brain involved damaging the fossils which, given their rarity, was out of the question. 

Zhe-Xi Luo, curator and associate director for research and collections at the Carnegie Museum of Natural History, found one of these rare skulls, along with the rest of the fossilized skeleton, about 10 years ago in the Yunnan province of China. It belonged to a tiny weasel-like creature that lived about 190 million years ago. The animal probably weighed just 2 grams, but it's skull was conspicuously large relative to it's 3 cm-long body. Luo therefore named it Hadrocodium, meaning "big head".

Closer examination of the skull revealed several other features that are characteristic of mammals. The bones of the middle ear were separated from those of the lower jaw, suggesting that the animal had a well developed sense of hearing, and the lower jaw contained cone-shaped teeth similar to those of other early insectivorous mammals. Significantly, Hadrocodium is much older than all other known early mammals - it pushes the emergence of these mamalian features back by some 45 million years, and may have been the ancestor of all living mammals.

Having studied the external features of the Hadrocium skull for about a decade, Luo and his colleagues exploited recent advances in medical imaging techniques to look inside without damaging it.

Digital reconstruction of Hadrocodium brain. The olfactory bulbs are at the front of the brain. (Image courtesy of Matt Colbert, University of Texas, Austin.)

In the new study, they used  high resolution computed X-ray tomography to scan the skull and generate an endocast of the cavities inside it (above). The cast closely approximates the size and shape of the brain, enabling the researchers to digitally reconstruct the organ. They did the same thing with the skull of another early mammal called Morganucodon, and then compared both endocasts with those of more than 12 other animal fossils and more than 200 living animal species. (All of the scans used in the study have been uploaded to the DigiMorph.org website.) 

The digital reconstructions provide anatomical details of the brains once contained within the skulls, which in turn give us clues about how the animals might have behaved. One of the researchers' main observations was that the nasal cavities of Hadrocodium and Morganucodon are nearly 50% larger than those of the mammal-like reptiles called cynodonts. Furthermore, the olfactory bulbs are clearly delineated from the brain proper by a deep fissure. They also observed enlargement of the olfactory region of the brain, and of the somatosensory cortex, which processes touch information from the skin surface. 

Thus, expansion of the olfactory bulb and olfactory and somatosensory cortices account for much of the increase in brain size as the mammals evolved from reptiles. This led the authors to suggest a sequence of evolutionary events that drove the early expansion of the mammalian brain.

They conclude that the initial expansion in brain size was driven by an improvement in the sense of smell. It was also driven by an increased sensitivity to touch from the pelt of soft fur that covered the early mammals' small bodies, and by improved motor co-ordination. And the jaw bone rearrangements that accompanied the subsequent emergence of different tooth types - canines and molars - freed up more space in the nasal cavity, allowing for further enlargement of the olfactory bulb.

Could Skin Cells Think?

Category: Neurology • Technology
Posted on: May 26, 2011 3:57 PM, by Jeff

Figure 4: Synaptic responses of HFF-iN cells.

There seems to be a brain-centric theme emerging this week in groundbreaking science. Scientists at the Stanford University School of Medicine have reported in Nature the first example of transforming human skin cells into functional nerve cells. Could skin cells someday be able to "think"? Could they be used to create a biological computer or in regenerative medicine?

How did they do it? Excerpted, and revised for clarity, from their Abstract: {my comments in italics}

Somatic cell nuclear transfer, cell fusion, or expression of lineage-specific factors have been shown to induce cell-fate changes in a variety of cell types. We recently observed that forced expression of a combination of three transcription factors {factors that affect how genes become expressed} can efficiently convert mouse fibroblasts into functional induced neuronal (iN) cells13. Here we show that the same three factors can generate functional neurons from human pluripotent stem cells as early as 6 days after transgene activation. Importantly, the vast majority of human iN cells were able to generate action potentials and many matured to receive synaptic contacts when co-cultured with primary mouse cortical neurons. Our data demonstrate that non-neural human somatic cells, as well as pluripotent stem cells, can be converted directly into neurons by lineage-determining transcription factors. These methods may facilitate robust generation of patient-specific human neurons for in vitro disease modelling or future applications in regenerative medicine.

Their conclusions:

In this report, we have identified a combination of transcription factors that are capable of converting human fibroblasts directly into neurons. Like mouse iN cells13 and neurons derived from ES cells19, 20, 21 and iPS cells22, 23, the human iN cells seem relatively immature, as indicated by their slightly depolarized membrane potentials and the relatively low-amplitude synaptic responses. Compared to mouse iN cells, human iN cells required longer culture periods to develop synaptic activity. Future studies will be necessary to thoroughly optimize conditions for human iN cell generation and maturation, which would facilitate applications of this method for the study of human neuronal development and disease.

This is, yet another, amazing example of a creative use of biological techniques to generate something thought to be impossible in the past - transforming a common skin cell into a functioning neuron!

Otra vez Piaget está equivocado

Ante una nueva situación, los seres humanos hacemos predicciones sobre el futuro compilando diferentes fuentes de información guiados por el conocimiento abstracto y elaborando posibles expectativas sobre las nuevas situaciones que se nos presentan. Es decir, predicciones racionales más que basadas en la mera experiencia. Según las conclusiones de un estudio coordinado por Luca Bonatti, investigador ICREA del Grupo de Investigación RICO (Reasoning and Infant Cognition) de la Universidad Pompeu Fabra, esta capacidad humana de raciocinio extremadamente rica, poderosa y coherente ya se manifiesta en la infancia En su trabajo, que se publica en la revista Science, Bonatti y su equipo han demostrado que ante una variedad de estímulos complejos, los bebés adoptan un comportamiento preciso y racional, una capacidad que han denominado como “razonamiento puro”. En el experimento, a los bebés se les muestran escenas similares a un bombo de la lotería, con diferentes objetos moviéndose en el interior y uno de ellos saliendo después de períodos variables. La capacidad racional de los niños se evaluó midiendo el tiempo de respuesta a un determinado estímulo visual, que actúa como indicador de sorpresa y novedad. En concreto, el estímulo visual le despierta una mayor atención cuanto más alejado está de sus expectativas según su experiencia previa, o cuanto más sorprendente resulta. El estudio se ha llevado a cabo en bebés de doce meses de edad que aún no han desarrollado la capacidad del habla y ha constatado que, cuando a los bebés se les muestran diferentes objetos complejos en movimiento, los niños elaboran expectativas precisas sobre el comportamiento de estos en un futuro inmediato.

La apariencia física o los ingresos no son importantes para las mujeres

Así lo demuestra un estudio realizado por eDarling que afirma que los aspectos menos importantes a la hora de buscar pareja son el nivel de estudios, la religión, la apariencia física o los ingresos de la otra persona. Por el contrario, según los datos obtenidos, las mujeres priman otros aspectos, como la similitud de ideas sobre la educación de los hijos o el nivel de energía de la otra persona. En boca de la doctora en psicología especialista en relaciones personales por la Universidad de Humboldt de Berlín, Wiebke Neberich, "como demuestran los resultados, la mujer necesita sentir que existe compenetración en la pareja". Además explica la importancia de la comunicación "este aspecto es mucho más esencial para ellas, que a menudo se sienten incomprendidas o relegadas a un segundo plano por sus parejas". Y es que según el estudio llevado a cabo entre más de 10.591 mujeres que se registraron en eDarling entre octubre de 2010 y febrero de 2011, las españolas prefieren "disfrutar de la intimidad física de la pareja, tener ideas similares sobre la educación de los hijos o el nivel de energía de la pareja" frente a otros atributos. Los aspectos menos importantes según este estudio son: la apariencia física, tener el mismo nivel de estudios, la religión y los ingresos de la otra persona. Este análisis desmitifica la clásica creencia de que el cuerpo y los ingresos son importantes para las mujeres a la hora de elegir pareja, pues apenas el 21 por ciento de las encuestadas le dan importancia a lo que gane su compañero y solo a un tercio de ellas les importa la apariencia física del mismo. Por el contrario, de los 32 atributos analizados destaca que el 91 por ciento de las mujeres valoraba poder confiar en la otra persona, seguida de la química de la pareja con un 87 por ciento.

Chisme y cotilleo

Un estudio de la Universidad del Noreste de Boston (EEUU), que se publica en la revista Science, muestra cómo el sistema visual de nuestro cerebro presta más atención a una cara de una persona sobre la que hemos oído “chismes” negativos. “Se podría pensar que el cotilleo sólo afecta a las opiniones que tenemos acerca de alguien, pero afecta a algo más básico que eso, a la facilidad con la que ves a una persona, y eso es una sorpresa”, ha explicado Lisa Barrett, profesora de psicología de la Universidad del Noreste de Boston , a la Agencia SINC. El estudio demuestra que un chisme negativo sobre una persona hace más probable que veamos una cara que si no teníamos información sobre ella, o si lo que sabíamos era algo positivo o neutro. Los investigadores diseñaron los experimentos alrededor de un fenómeno de la percepción visual llamado ‘rivalidad binocular’, por el que alternamos entre diferentes imágenes presentadas a cada ojo. "Cuando nos muestran dos cuadros, por ejemplo, uno para cada ojo, sólo somos capaces de ver uno de ellos", explica Erika Siegel, coautora del trabajo.. "Es la forma en que funciona el cerebro. Podemos avanzar y retroceder, pero sólo veremos uno a la vez; es involuntario”, matiza Siegel. En un experimento con 66 alumnos universitarios, expusieron caras neutras (sin expresión) asociadas a una descripción de un comportamiento negativo (por ejemplo, una patada a un perro), un comportamiento positivo (“ayudó a una mujer mayo con sus compras"), o un comportamiento neutral ("ayudó a cruzar la calle a un hombre"). Cada cara se presentó cuatro veces. En total, 20 caras para cada categoría. Posteriormente mostraron estas caras solas, agregaron 20 caras nuevas y las utilizaron en un experimento de ‘rivalidad binocular’. Es decir, en cada ensayo se le enseñó al participante una cara para un ojo y una casa para el otro. Los investigadores descubrieron que si mostraban una cara neutra en un ojo y una casa en la otra, al comunicarles chismes negativos sobre la cara, lo más probable es que vieran más la cara que la casa. Si les decían algo positivo, o neutral, no existían diferencia para ver la casa o la cara. Aunque los investigadores desconocen aún el porqué de este hecho, la hipótesis que barajan es que las regiones del cerebro que están implicadas en los sentimientos y el aprendizaje emocional están conectados con el sistema visual, y también con las regiones subcorticales del cerebro que forman parte de la percepción. “Este hecho puede formar parte de nuestra evolución, esto es, que ayuda a protegernos de los mentirosos y los tramposos. Si los vemos durante más tiempo, tal vez podamos obtener información más precisa sobre su comportamiento”, concluye Siegel. Elena Sanz 20/05/2011 Etiquetas:neurociencia, percepción visual, chismes, cerebro

Fenómenos sociales bajo la lupa de la Física

Un joven graba la concentración en Madrid.|EFE

Rosa M. Tristán | Madrid

Actualizado viernes 20/05/2011 20:14 horas

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Fenómenos que se producen entre los átomos y las moléculas tienen también lugar en las redes que se establecen entre las personas, dando lugar en ocasiones a fenómenos sociales emergentes que ciencias como la Física pueden ayudar a entender. Así lo asegura Maximino San Miguel Ruibal, de la Universidad de las Islas Baleares, considerado un referente internacional en Física Estadística y que acaba de ser galardonado con la medalla de la Real Sociedad de Física Española y la Fundación BBVA.
San Miguel, físico estadístico, hace tiempo que estudia comportamientos sociales bajo la misma lupa que se utiliza para entender la física de partículas y sus conclusiones, asegura, "podrían ser de gran utilidad para que los políticos entiendan que hay fenómenos que aparecen en la sociedad de forma emergente, sin que nadie las provoque por detrás".
En los últimos trabajos desarrollados con su equipo, el catedrático ha constatado que, al igual que un átomo es igual a otro en un proceso de magnetismo o en otro de congelación del agua al bajar la temperatura, "en los fenómenos sociales la psicología individual no es relevante".

Maximino San Miguel Ruibal.

Sistemas autoorganizados

"Como físicos intentamos estudiar procesos colectivos y fenómenos emergentes por la interacción de muchos nodos y al final el todo es más que la suma de las partes. Es el mismo caso que los movimientos en cascada en el norte de África o las convocatorias a manifestaciones por móviles y redes sociales. No las convoca nadie en concreto. Es un sistema aislado que se autoorganiza. Un mensaje externo, lo polarizaría", afirmaba San Miguel, pocos días antes de que se extendieran las concentraciones de la plataforma Democracia Real Ya!.
Como investigador recordaba que hace tiempo que Robert Axelrod, un matemático asesor de Bill Clinton, ya propuso que para que interaccionen dos personas deben tener homofilia (cosas en común) y que fruto de esa relación dentro de una red se volverán más parecidas. Si este fenómeno fuera así, al final se llegaría a la uniformidad cultural global.
Sin embargo, existe la polarización, la diversidad cultural. Gracias a modelos informáticos, los físicos observaron que cuantos más rasgos culturales se permiten dentro de un grupo, más fácil es la coexistencia de diferentes valores culturales. En cambio, a menos rasgos, más uniformidad.

Adaptación y evolución

Uno de los fenómenos que ha aportado a este esquema el equipo de San Miguel es el de la 'coevolución' en las redes de personas: "Las partículas físicas no cambian por la retroalimentación de un fenómeno que emerge, los átomos siguen siendo iguales; pero en la sociedad nos adaptamos y cambiamos. Con estudios de sms o correos electrónicos se han visto como funcionan los enlaces entre comunidades", explica.
Fue así como se descubrió, por ejemplo, que en la Universidad de Tarragona, la Administración sólo se comunicaba entre sí, nunca con sus administrados.
"La coevolución tiene en cuenta que interaccionamos con los vecinos o los más afines, pero también que podemos romper en enlace y buscar otros compañeros sociales, llegando a crear una red diferente. Por ello el sistema de Axelrod no es robusto y que cambios aleatorios, no controlados, evitaban la uniformidad cultural. Las personas, de este modo, cambiamos las estructuras sociales como resultado de cambios en las redes", señala el catedrático.
Estos estudios, afirma, "sirven para dar más racionalidad al debate social, porque uno escucha a los políticos y resulta difícil diferenciar una correlación de una causa-efecto, dando a entender que un hecho lleva a otros, y no siempre es así, el fenómeno social no funciona siempre como dice la intuición".
El investigador también ha analizado qué ocurre cuando en un sistema interfieren factores externos, como los medios de comunicación de masas o agentes políticos: "Si envías un mensaje radical, lo escuchará la gente más cercana a ese mensaje, pero provocarás rechazo del resto, polarizarás. Por ello en periodos electorales, los candidatos suavizan sus eslóganes.

Líderes, conformistas y explotadores

Otro de los análisis, bajo su mirada minimalista de físico, ha sido sobre los roles: el de los líderes, que no son ni más listos ni más tontos, sino los que más interacciones sociales tienen con sus entornos, y por tanto son más cooperantes; el de los conformistas, que cooperan, pero no gana mucho con ello; y el de los explotadores, que hacen los que les conviene en el ámbito individual y sacan un gran provecho de ello.
"Axelrod era asesor de Clinton, pero aquí los políticos no tienen interés en estos análisis. Es un desafío. Hoy, lo que menos entendemos es como funciona el comportamiento colectivo y es un teme en el que los físicos no podemos aportar las leyes, pero si una actitud, una pasión por entender lo que no se entiende y una gran capacidad crítica", concluye.