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Chino, hebreo o inglés: ¿qué lengua es más difícil de aprender para un hispanohablante?

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El centro vasco BCBL participa en una investigación neurocientífica internacional que busca desvelar los elementos que dificultan el aprendizaje de lenguas foráneas. El proyecto, coordinado por el investigador adjunto del BCBL Ram Frost, se centrará en el estudio comparativo de cuatro idiomas.
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Chino, hebreo o inglés: ¿Cuál de estas tres lenguas es más difícil de aprender para un hispanohablante? Con el objetivo de dar respuesta a esta pregunta, el Basque Center on Cognition, Brain and Language (BCBL) participa en una investigación neurocientífica internacional que analiza el proceso mediante el cual el cerebro hace suya una lengua y estudia cómo ese conocimiento influye en el aprendizaje de un segundo idioma.

El proyecto, que arranca este mes de julio, está dirigido por el investigador adjunto del BCBL y profesor del Departamento de Psicología de la Universidad Hebrea de Jerusalén Ram Frost, quien ha recibido una beca ERC Advanced Grant -la más alta categoría concedida por el European Research Council (la entidad de la Unión Europea para el fomento de la investigación)- dotada con 2,5 millones de euros para llevar a cabo el estudio.

La investigación, que se prolongará durante cinco años, cuenta con la participación de centros de investigación de Taiwan, Estados Unidos e Israel y se centra en analizar cómo el cerebro asimila características específicas del español, inglés, chino y hebreo durante el proceso de alfabetización y qué impacto tiene ese aprendizaje para la incorporación de un segundo código a nuestro acervo lingüístico.

A nuestro cerebro le gusta repetir

La investigación parte de la base de que la representación gráfica de una lengua presenta una serie de elementos reiterativos que se repiten una y otra vez y el cerebro es capaz de percibir esas regularidades visuales y procesarlas. “El cerebro está preparado para aprehender cualquier tipo de regularidad. Está programado para detectar lo que ocurre una y otra vez. Uno de nuestros objetivos es analizar cómo el cerebro detecta esas características específicas de la lengua y las hace suyas”, explica el profesor Frost.

El estudio se centrará en primer lugar en identificar cuáles son esas regularidades en cada una de las lenguas objeto de la investigación. Posteriormente, los investigadores analizarán los mecanismos que emplea el cerebro para detectar esos patrones, es decir la biología del proceso de identificación y asimilación de las características gráficas reiterativas de cada una de las lenguas.

Pero el estudio va un paso más allá e intentará desvelar cómo ese proceso de aprendizaje, basado en la captación de las regularidades que varían en cada una de las lenguas, acaba afectando y modificando el propio funcionamiento cerebral. “Nuestra investigación también aborda el impacto de nuestras lenguas nativas en nuestro cerebro. Cómo esas regularidades modifican de alguna forma nuestro cerebro. Esto dota al estudio de una perspectiva completamente novedosa”, añade Frost.

Una vez establecidos estos tres parámetros de investigación -las regularidades propias de cada lengua, los mecanismos cerebrales para aprehender esos códigos y cómo el propio proceso acaba modificando el funcionamiento cerebral- los investigadores intentarán establecer qué código lingüístico resulta más complejo para cada persona en función de cuál sea su lengua materna. “Se trata de predecir, basándonos en la demostración empírica, qué segunda lengua será más difícil de aprender por un hablante dependiendo de cuál sea tu código nativo entre las cuatro lenguas estudiadas”, detalla el profesor. Para conseguirlo los investigadores emplearán detallados sistemas de análisis estadístico y mecanismos de inteligencia artificial como los modelos de aprendizaje automático. En concreto, dentro del BCBL, y gracias a sus avanzados equipamientos, se llevará a cabo la parte de la investigación relacionada con la visualización del cerebro mediante técnicas de resonancia magnética para desvelar qué ocurre cuando determinados patrones lingüísticos están presentes.

“Intentamos construir experimentos y comprobar si las predicciones están sustentadas por el comportamiento de los hablantes. Toda la parte de imagen se llevará a cabo principalmente en el BCBL debido a sus instalaciones únicas”, asegura Frost.

Esta investigación es de carácter multilingüístico por lo que además del BCBL estarán implicados en ella la Universidad Hebrea de Jerusalén, el centro Hasking Laboratories, vinculado a la Universidad estadounidense Yale, y dos centros taiwaneses: el Brain Science Research Center de la National Chiao Tung University y la National Central University.
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Lenguaje

Insomnio, piernas inquietas y terrores nocturnos son los trastornos del sueño más comunes en niños y adolescentes


Aprender a dormir desde niños disminuye el riesgo de sufrir trastornos del sueño en la edad adulta. Explicar las fases del sueño, las consecuencia de no dormir bien o qué es el sueño normal, para que los niños puedan autoevaluar sus sueños, son algunos de los temas tratados en los programas de prevención escolares. Establecer desde la infancia rutinas, ejercicios de relajación o técnicas más específicas como ‘paradas de pensamientos’, previenen los trastornos del sueño en edad adulta.
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Muchos de los trastornos del sueño tienen tratamientos específicos o intervenciones cuyo objetivo es curarlos completamente o minimizar la gravedad de los síntomas. Según expertos de la Cátedra de Investigación del Sueño de la Universidad de Granada-Grupo, si estas intervenciones las aprendiéramos desde pequeños, nos ayudarían a prevenir algunos de los trastornos del sueño más comunes en la edad adulta como el insomnio.

Insomnio, piernas inquietas y terrores nocturnos son los trastornos más frecuentes en la infancia. “Enseñar a los niños a establecer rutinas de higiene de sueño, ejercicios de relajación o técnicas más específicas como ‘paradas de pensamientos’ son temas que se podrían impartir desde las escuelas a través de programas de prevención de trastornos del sueño”, manifiesta el Dr. Alejandro Guillén Riquelme de la Cátedra de Investigación del Sueño de la UGR-Grupo.

“Hay diversas intervenciones estandarizadas que se han aplicado con notable éxito en escolares de Estados Unidos. El objetivo es enseñar a niños y adolescentes la importancia del sueño y el descanso. Una metodología que podría ser extrapolable a las escuelas españolas.”

Estos programas suelen tener módulos iniciales donde, además de presentar la importancia de dormir bien, se explican las distintas fases del sueño y la función específica de reparación que tiene cada una de las fases. Además, se presentan las consecuencias de la falta de sueño con el fin de concienciar sobre su importancia.

Junto a todo ello, se incluye una descripción sobre qué es el sueño normal con el fin de que los alumnos puedan autoevaluar si su sueño tiene notables desviaciones. En algunos casos se abordan y trabajan las ideas irracionales y los mitos que a menudo se tiene sobre el sueño para discutirlos en clase y que los alumnos puedan ver lo que sus compañeros opinan.

Rutinas y hábitos que favorecen (o no) el descanso

A continuación, se realiza una higiene del sueño adaptada, de tal forma que los alumnos aprendan cómo algunos alimentos, las cenas, el deporte, las rutinas, etc., pueden favorecer o dificultar el inicio del sueño o la calidad del mismo. Se dan una lista de cosas a evitar y a seguir. Esta sola intervención es la única en algunos de los programas existentes y resulta una de las más efectivas.

Técnicas de relajación. La respiración

Uno de los puntos estrella en este tipo de intervenciones grupales es la implementación de técnicas de relajación. La relajación de Jacobson o la diafragmática profunda son rápidas, fáciles de aplicar y se pueden realizar en dinámicas divertidas. Además, el incluir relajación con imaginación permite incluir escenas y situaciones que, además de relajar, logren captar la atención de los alumnos.

Técnicas más específicas de intervención del sueño

Por último, en aquellas intervenciones más largas y completas se pueden incluir sesiones de solución de problemas, de parada de pensamientos que producen ansiedad, de intención paradójica para el insomnio o de algunas otras técnicas más específicas para intervenir en el sueño.

La aplicación de estas técnicas va a facilitar un mejor descanso y una disminución de los trastornos del sueño en la edad adulta, con el consiguiente ahorro económico y social, y el malestar que esas personas sufrirían de padecer trastornos del sueño. Así pues, es interesante conocer que existen técnicas para prevenir la aparición de estos problemas en lugar de tratar los que ya han ocurrido, manifiesta el Dr. Guillén Riquelme.

El Centro de Investigación Mente, Cerebro y Comportamiento (CIMCYC) y la nueva Cátedra de Investigación del Sueño de la UGR–Grupo Lo Monaco, puestos en marcha en colaboración con la Universidad de Granada y la compañía líder en descanso, llevan a cabo de manera conjunta investigaciones basadas en el estudio, evaluación, diagnóstico, tratamiento y seguimiento de aspectos relacionados con el sueño. El Laboratorio del Sueño de la Universidad de Granada es el mayor centro de investigación de Europa de estas características.

Gracias a esta colaboración sellada, Lo Monaco participa proporcionando financiación económica y capital humano, destinados a contribuir con las investigaciones que se realicen en el marco de la misma. Además, la empresa dona a la UGR material para su uso en las instalaciones de la Cátedra (el Laboratorio del Sueño de la UGR).

La Cátedra de Investigación del Sueño de la UGR-Grupo Lo Monaco realiza trabajos centrados en el desarrollo de proyectos conjuntos de investigación; financiación de contratos, becas y ayudas a personal investigador y en prácticas; redacción de trabajos de investigación y de tesis doctorales y otras publicaciones; transferencia de resultados de la investigación a la empresa e impulso de la publicación de patentes u organización de cursos, seminarios, conferencias u otras actividades formativas y de divulgación, entre otros.
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• ETIQUETAS • Sociedad • Salud • Psicología • Neurología •
Infancia

Demuestran que la investigación científica tiene un impacto económico inmediato


14.04.2014 | La investigación universitaria es un componente clave del panorama económico de EE UU que, según un estudio de varias instituciones de este país, está devolviendo la inversión a través de un enorme valor público y con impacto sobre el empleo, el comercio y las empresas a nivel nacional
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Un estudio realizado por investigadores de los American Institutes for Research, la Comisión de Cooperación Institucional de la Universidad de Michigan, la Universidad de Chicago, y la Universidad Estatal de Ohio confirma que el impacto económico de la financiación en ciencia llega a corto plazo.

"Este estudio proporciona evidencias de que la ciencia es un trabajo productivo. El emprendimiento científico emplea a personas. Estas utilizan las aportaciones de capital, y la actividad económica se produce de forma inmediata. Los responsables políticos deberían comprender cómo se genera la ciencia al tomar decisiones para asignar recursos, y este estudio proporciona esa información de una manera fiable y actual", declara Julia Lane, economista gerente senior en los American Institutes for Research, que lidera el informe.

Los investigadores usaron datos nuevos disponibles del proyecto Star Metrics, que se encarga de controlar el impacto de las subvenciones federales de EE UU en ciencia. El trabajo se publica en la revista Science.

"Nuestra investigación se puede aplicar para estimar rendimientos amplios, como los que tiene la investigación en la sociedad, mediante la transformación de las ideas de las publicaciones académicas en patentes, y en última instancia, con los resultados. Ahora somos capaces de estimar, por ejemplo, cómo la financiación en investigación en un área concreta afecta a la incidencia de una enfermedad, y cuáles son las consecuencias para las personas que la padecen y el precio de estas ganancias", asegura a Sinc Barbara McFadden, de la Universidad de Melbourne.

La mayoría de los trabajadores que cuentan con el apoyo de los fondos federales para investigación no eran miembros del cuerpo docente de la universidad. De hecho, menos de uno de cada cinco son investigadores de las propias facultades.

Los autores de este análisis también descubrieron que cada universidad que recibe fondos gasta ese dinero dentro de los EE UU apoyando a empresas tanto grandes como pequeñas –alrededor del 70% fuera de sus estados de origen–. "El proceso de la investigación científica sirve de apoyo a organizaciones y crea puestos de trabajo en muchos de los sectores de alta cualificación de nuestra economía", añaden.

Las mediciones del trabajo se hicieron a partir de los datos de nueve universidades: Michigan, Wisconsin-Madison, Minnesota, Estado de Ohio, Northwestern, Purdue, Estado de Michigan, Chicago e Indiana. En conjunto, estas universidades recibieron cerca de 7.000 millones de dólares en fondos de investigación y desarrollo en 2012, de los cuales alrededor del 56% procedía del Gobierno federal.

¿A quién y a dónde van a parar los fondos?

Una idea clave del estudio fue averiguar qué trabajos se financian con estos fondos. Según los expertos, "emplean trabajadores con diferentes niveles de habilidad, y no son principalmente profesores".

De hecho, este colectivo representa menos del 20% de las personas que recibieron el apoyo de fondos federales. Aproximadamente uno de cada tres eran estudiantes de posgrado o pregrado.

El estudio también revela dónde se gastan los fondos. En 2012, casi mil millones se invirtieron en proveedores y subcontratistas estadounidenses. Las universidades compran bienes y servicios a una amplia gama de contratistas, en diferentes industrias: desde aquellas que suministran tubos de ensayo, hasta las que proveen de telescopios y microscopios a los centros de investigación.

Muchas de las compras se hicieron a grandes empresas estadounidenses. “Sin embargo, nos sorprendió que otras muchas eran pequeñas compañías del nicho de la alta tecnología", afirman.

Respecto al alcance del impacto de la labor científica a través de las universidades, el coautor Roy Weis, de la Universidad de Chicago, declara: “Además de hacer que el mundo sea un lugar mejor gracias a sus descubrimientos, ahora tenemos datos que apoyan los beneficios globales para la sociedad".
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Economía

Los embalses emiten dos veces más carbono del que capturan y almacenan

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Un estudio publicado en la revista Nature Geosciences cambia la hipótesis tradicional del papel ecológico de los embalses en el ciclo global del carbono. Tradicionalmente, los embalses eran considerados unos sumideros netos de carbono que acumulan más carbono del que emiten hacia la atmósfera.
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Los embalses de agua tienen un papel decisivo en la distribución de agua potable (consumo, irrigación, etc.) y en la producción de energía eléctrica, y suponen a la vez un enorme impacto en el funcionamiento de los ríos donde se ubican. Tradicionalmente, los embalses son considerados unos sumideros netos de carbono que acumulan más carbono del que emiten hacia la atmósfera.

Ahora, un nuevo estudio cambia la hipótesis tradicional del papel ecológico de los embalses en el ciclo global del carbono y revela que emiten dos veces más carbono del que capturan. En el estudio, publicado en la revista Nature Geosciences, participa el profesor Biel Obrador, de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universitat de Barcelona, y otros expertos del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental en Magdeburg (UFZ, Alemania) y del Instituto Catalán de Investigación del Agua (ICRA) en Girona. La investigación se ha desarrollado en el marco del proyecto C-HydroChange del Plan Nacioal del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

Las redes fluviales transportan grandes cantidades de materia orgánica desde los ecosistemas terrestres hasta los océanos. Parte de esta materia orgánica es metabolizada por las comunidades acuáticas y se emite a la atmósfera como dióxido de carbono (CO2) o metano (CH4), dos gases con un importante efecto invernadero. Cuando un río desemboca en un embalse, este material orgánico se va acumulando progresivamente en los sedimentos. "Hay una gran cantidad carbono orgánico permanentemente enterrado en los sedimentos de los embalses. Hasta ahora, se consideraba que los embalses enterraban más carbono del que emitían", detalla el experto Phillip Keller, miembro del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental, en Alemania (UFZ), y primer autor del estudio.

Un nuevo escenario para calcular el balance global del ciclo del carbono

Para calcular el balance de carbono en las masas de agua, no sólo es preciso considerar las zonas inundadas sino también aquellas zonas que se secan cuando desciende el nivel del agua. Cuando el sedimento entra en contacto con la atmósfera, se estimulan los procesos de mineralización y se emite mucho dióxido de carbono, tal como han constatado estudios previos en embalses, lagos, ríos y estanques llevados a cabo por los equipos UB-IRBio, ICRA y UFZ. "Cuando se secan, los sedimentos emiten mucho más carbono que las zonas cubiertas de agua", explica Biel Obrador, que es miembro del Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales de la Facultad de Biología y del Grupo de Investigación Forestream de la UB.

"Cuando desciende el nivel del agua del embalse, las grandes superficies se secan. Hasta ahora, estas áreas no se habían considerado en el cálculo del balance del carbono de los embalses. Nuestro estudio pretende cerrar esta brecha de conocimiento", apunta Obrador.

En el marco del trabajo, los investigadores emplearon una base de datos de imágenes de satélite con información disponible de cerca de 6.800 embalses de todo el mundo desde 1985 hasta 2015. "Para cada embalse hay datos mensuales durante un periodo de 30 años. Así pues, podríamos cuantificar exactamente cuándo, dónde y durante cuánto tiempo los embalses no estaban completamente llenos y determinar la extensión de la superficie seca", explica el experto Matthias Koschorreck, miembro también del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ).

Como media, el 15% de la superficie total de los embalses no estaba cubierta por agua. Con estas cifras, los científicos recalcularon la emisión global de carbono de los embalses. "Nuestros cálculos muestran que las emisiones de carbono habían sido claramente subestimadas en el pasado. Como media mundial, los embalses emiten dos veces la cantidad de carbono que entierran. Por lo tanto, hay que replantear su imagen como sumidero neto de carbono", subraya Biel Obrador.

Las conclusiones del estudio también revelan que las fluctuaciones del nivel del agua dependen tanto del uso del embalse como de su ubicación geográfica. "Los embalses para riego fluctúan más que los embalses hidroeléctricos. Y en lugares con menos fluctuaciones estacionales de las precipitaciones -próximas a los polos y al ecuador- el nivel del agua es más estable en comparación con latitudes intermedias", subraya Rafael Marcé, miembro del Instituto Catalán de Investigación del agua (ICRA) y de la Universidad de Girona.

Los expertos apuntan al hecho que el flujo de carbono en las zonas secas afectaría al balance global de carbono de las aguas continentales. "Esperamos que nuestro estudio aumente la conciencia de que las zonas secas deben ser consideradas en el balance global de carbono de las aguas continentales", destacan los expertos. Además, los resultados pueden impulsar nuevas estrategias de gestión de los embalses compatibles con el clima. "En caso de que sea necesario reducir el nivel de agua de un embalse para realizar tareas de mantenimiento, sería indicado considerar cuál es el mejor periodo para hacerlo. Si el trabajo se realiza en la estación fría, los procesos de mineralización son más lentos y se emite menos carbono desde las zonas secas", apuntan los autores.

El estudio de las emisiones de gases de efecto invernadero de los embalses -en particular, los embalses completamente secos después de ser desmantelados- centra una de las líneas de investigación del equipo UB-IRBio. "En todo el mundo, muchos embalses se acercan al final de su vida útil como infraestructuras. ¿Cuál es el balance de carbono de un embalse cuando se elimina la presa y se vacía el embalse? Esperamos dar pistas al respecto en futuros trabajos", concluye Biel Obrador.
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Consumo

Los paisajes agrícolas con parcelas pequeñas y variadas fomentan la biodiversidad


Los resultados del estudio podrían ayudar a hacer frente a la pérdida de espacios naturales entre los cultivos. El trabajo ha sido publicado en la revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)’
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Paisaje agrícola | CSIC
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Una investigación internacional en la que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha demostrado por primera vez, y a una gran escala geográfica, que crear un paisaje agrícola con parcelas pequeñas y diferentes tipos de cultivo, favorece la biodiversidad de plantas y animales. Los resultados del trabajo, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) indican que esta podría ser una medida alternativa para hacer frente a la pérdida de espacios naturales o semi naturales entre los cultivos.

El trabajo, liderado por el Instituto Nacional de Investigación Agronómica de Francia (INRA) y el Centro Nacional para la Investigación francés (CNRS por sus siglas en francés), ha contado con la participación de Lluís Brotons, CSIC y miembro de la unidad mixta Inforest (Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales [CREAF] - Centro de Ciencia y Tecnología Forestal de Cataluña [CTFC]); los investigadores David Giralt, Gerard Bota y Assu Gil Tena del Centro de Ciencia y Tecnología Forestal de Cataluña; los investigadores de la Universitat de Lleida (UdL) Jordi Recasens, Xavier O. Solé-Senan e Irene Robleño; de Jordi Bosch, investigador del Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales; y de José Antonio Barrientos, catedrático de zoología de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). También de las universidades de Alicante, Murcia y Rey Juan Carlos, así como de otros centros de investigación de Canadá, Alemania, Suiza, Hungría, Suecia y el Reino Unido.

Para potenciar la biodiversidad de animales y plantas, los autores proponen fomentar las políticas agrícolas que favorezcan disminuir el tamaño de las parcelas de cultivo y diversificar los cultivos en el paisaje. Un mosaico complejo favorece la biodiversidad, a la vez que se mantiene la superficie en producción y, además, permite recuperar paisajes productivos mucho más resilientes. Además, mantener dentro del paisaje zonas naturales y semi naturales complementa el efecto del mosaico complejo y es una medida también útil para promover la biodiversidad. "Por ejemplo, reducir el tamaño de las parcelas de 5 a 2,8 hectáreas tiene el mismo beneficio que aumentar la proporción de hábitats semi naturales del 0.5 al 11%", afirma Lluís Brotons.

Por otra parte, el estudio demuestra que las decisiones que se toman a la hora de gestionar los campos, dentro de las cooperativas y entre los agricultores del entorno inmediato, tienen una repercusión muy importante sobre la biodiversidad. "Una parte muy importante de la variación en los niveles de biodiversidad que se han observado durante el estudio tenía mucho que ver con la heterogeneidad a nivel más local", puntualiza David Giralt.

Para llegar a esta conclusión, el equipo de investigación internacional ha coordinado un estudio a gran escala con más de 30 laboratorios. Esta investigación se ha llevado a cabo con un enfoque empírico único que ha cubierto ocho regiones de Europa y Canadá. Lluís Brotons ha sido el coordinador del equipo responsable de una de estas zonas de estudio situada en los secanos de la plana de Lleida. Sumando las regiones implicadas, se ha realizado el seguimiento de 1.305 parcelas cultivadas en 435 paisajes agrícolas de 1x1 kilómetros y se han identificado más de 167.000 individuos de 2.795 especies pertenecientes a siete grupos taxonómicos (aves, mariposas, abejas, sírfidos, arañas, cucarachas y plantas arvenses). Con toda esta información han calculado un índice sintético que agrupaba la información de estos 7 grupos taxonómicos para estimar la biodiversidad agrícola de cada uno de los 435 paisajes estudiados.

Lleida, un mosaico agrícola de parcelas pequeñas y poco diversas

"Comparado con las zonas agrícolas de otras partes del mundo, los campos de cultivo en Cataluña son relativamente pequeños y la variedad de especies cultivadas es relativamente baja. Si queremos favorecer la biodiversidad es muy importante evitar los grandes monocultivos y promover la coexistencia de diferentes cultivos en el paisaje", comenta Jordi Bosch.

Los paisajes catalanes que han contribuido al estudio, situados en los secanos de la plana de Lleida, son justamente los que respondían mejor a esta premisa: donde había campos más pequeños y variados es donde se observaba más biodiversidad. Por ello, según Gerard Bota, "hay que tener presente que simplificar los paisajes agrícolas en esta zona de Cataluña tendría un impacto potencial mucho más negativo al ser zonas con una elevada biodiversidad singular y con un gran número de especies amenazadas. A modo de ejemplo, durante la realización de este estudio se han detectado especies de arañas que nunca antes se habían citado en Cataluña".

De hecho, este estudio pone en valor las parcelas pequeñas de cultivos. Su efecto positivo en la biodiversidad agrícola se mantiene, incluso, en ausencia de vegetación semi natural entre parcelas (como, por ejemplo, manchas de matorral, márgenes anchos o hileras de árboles). "Tener un collage de cultivos bien variado también potencia la biodiversidad agrícola porque los diferentes tipos de cultivos a menudo albergan diferentes especies, pero también porque proporcionan recursos complementarios y necesarios para mantener estas especies", afirma Jordi Recasens.

Xavier O. Solé-Senan afirma que un mosaico complejo favorece esta biodiversidad, manteniendo al mismo tiempo la superficie en producción. De hecho, los paisajes catalanes que han contribuido al estudio, situados en los secanos de la plana de Lleida – Urgell , Segarra y Garrigues – , son justamente los que responden mejor a la premisa de mayor biodiversidad en campos más pequeños y variados. "La diversificación de cultivos es especialmente beneficiosa en paisajes agrícolas que contienen una proporción de hábitats semi naturales superiores al 11%, lo que representa la mitad de los paisajes agrícolas muestreados en este estudio", asegura Irene Robleño.
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Trabajo de referencia | Sirami et. al (2019). Increasing crop heterogeneity enhances multitrophic diversity across agricultural regions. PNAS. DOI:10.1073/pnas.1906419116
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Agricultura

Un 8% de la población mundial está afectada por una enfermedad rara


Los expertos reclaman más investigación y acabar con las desigualdades entre comunidades a la hora de acceder a su tratamiento. Las enfermedades raras son aquellas que afectan a menos de 5 personas por cada 10.000 habitantes o, lo que es lo mismo, a 1 de cada 2.000 personas. Según la Dirección General de Salud y Seguridad Alimentaria de la Comisión Europea, entre el 6% y el 8% de la población mundial puede estar afectada, de algún modo, por alguna enfermedad rara.
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Elisabet Escriche Rivas | En España son unos 3 millones los pacientes que sufren este tipo de dolencias minoritarias y cerca de 12 millones conviven a diario con un familiar que sufre alguna de estas patologías, según el Centro de Referencia Estatal de Atención a Personas con Enfermedades Raras y sus Familias (Creer). Los expertos y las asociaciones de pacientes piden más inversión en el tratamiento e investigación, cambios legislativos y un abordaje integral de la enfermedad, e instan a los familiares a recibir ayuda psicológica para paliar el desgaste que lleva asociado este tipo de enfermedades.

Los padres de David jamás habían oído hablar del síndrome de Lowe cuando a su pequeño le diagnosticaron la dolencia. Se trata de una enfermedad que lleva asociada cataratas en los ojos nada más nacer, retraso mental variable, tono muscular disminuido y problemas en los riñones… entre otros muchos síntomas, y para la que no existe cura. La esperanza de vida se sitúa al entorno de los treinta o cuarenta años. Este síndrome es una de las 7.000 enfermedades raras que existen según la Organización Mundial de la Salud (OMS) y que en España afectan a más de 3 millones de personas y también a sus familias. "Porque cuando una de estas dolencias se cuela en el ámbito familiar, quien enferma no es solo la persona afectada sino toda la familia", afirma Manuel Armayones, profesor de los Estudios de Psicología y Ciencias de la Educación de la Universitat Oberta de Catalunya (UOC) y padre de David, que falleció hace cuatro años y medio.

Según los expertos, la falta de información, la incertidumbre sobre el futuro, la dificultad en el diagnóstico, la escasez de recursos de las administraciones y la falta de investigación de estas dolencias minoritarias generan una "gran frustración" en la familia, que desde que recibe el diagnóstico vive un auténtico calvario y muchos momentos de "soledad". Por eso, recomiendan a los familiares que se formen en todo lo que concierne a la enfermedad, que sean pacientes activos y que pidan ayuda profesional siempre que sea necesario, porque el desgaste psicológico que conlleva convivir con un familiar que tiene una enfermedad minoritaria es enorme.

Aunque cada vez existen más avances para diagnosticar antes y mejor, el promedio de tiempo estimado que transcurre desde la aparición de los primeros síntomas hasta la consecución de del diagnóstico es de cinco años, según la Federación Española de Enfermedades Raras (Feder). En uno de cada cinco casos, transcurren diez años o más hasta lograr el diagnóstico adecuado y, en el peor de los casos, para algunas enfermedades la espera se eterniza porque aún no existe diagnóstico. "Esta demora influye mucho en el estado psicológico de las familias, ya que durante el tiempo de espera no se implementan tratamientos ni se adoptan medidas para frenar la enfermedad", explica Isabel Montero, profesora colaboradora de la UOC y responsable del Servicio de Atención Psicológica y Formación de Feder.

Dejar de trabajar para atender al familiar

El 65 % de estas patologías son graves e invalidantes y la mayoría, crónicas y degenerativas, de modo que el grado de dependencia es muy elevado. Muchas conllevan asociadas hospitalizaciones, intervenciones quirúrgicas o terapias. "Eso complica conciliar la vida laboral con todas las necesidades que requiere el hijo", afirma Motero. Según un estudio de Feder sobre las necesidades sociosanitarias de las personas afectadas por enfermedades raras y sus familias, la media de dedicación al cuidado de un afectado es de cinco horas diarias. Los padres son los principales apoyos del enfermo (41%), seguidos de los hermanos (17%), los esposos (14%) y los abuelos (10%). Según ese estudio, el 37% de los familiares afectados ha tenido que reducir la jornada laboral o dejar de trabajar y el 37 % ha perdido oportunidades de formación. Además, las ayudas económicas que pueda recibir una familia no cubren todas las necesidades. Según Feder, el coste del diagnóstico y el tratamiento de la enfermedad supone el 20 % de los ingresos anuales de cada familia, más de 350 euros al mes, de promedio. "Las enfermedades que llevan asociada una gran discapacidad obligan a cambiar las prioridades de la familia", explica Armayones, que ha vivido en primera persona ese proceso. "Alguien ha roto el guión de tu vida, nadie piensa que a él le puede ocurrir algo así y eso te hace cambiar tu mirada sobre el mundo", agrega.

Los hermanos, los grandes olvidados

La necesidad de los padres de priorizar la atención del hijo enfermo hace que el hermano sano se convierta en el gran olvidado. Cuando esto ocurre, el hijo sano puede presentar algunos síntomas para llamar la atención de sus progenitores. "Presentan sentimientos que pueden ir desde la culpabilidad por no estar enfermo hasta el deseo de estarlo para que sus padres lo atiendan del mismo modo que a sus hermanos", explica Montero, que agrega que los pequeños no pueden quedar al margen de la atención psicológica que reciben las familias.

Atención global e integral

Según Armayones, la atención que tiene que recibir la familia debe ser "global e integral" y abarcar no sólo los aspectos biomédicos, sino también los educativos, sociales, económicos, comunicativos o culturales. La UOC trabaja en un proyecto, el eHealth Center, que, entre otros ámbitos, contribuirá también a la investigación de los aspectos psicosociales de las enfermedades minoritarias con el objetivo de contribuir a la mejora de la calidad de vida de los afectados y también de sus familias y sus cuidadores. Además, la UOC colabora en un proyecto junto con la Universidad Pompeu Fabra (UPF) de creación de una aplicación sobre enfermedades poco frecuentes que ayude a mejorar la información y la comunicación entre los profesionales del entorno sanitario y las familias. Una iniciativa que cuenta con el respaldo económico de la Obra Social «la Caixa», que ha dotado con 100.000 euros la iniciativa.

Desigualdades entre comunidades

Según la psicóloga Isabel Motero, existen desigualdades entre las distintas comunidades autónomas a la hora de acceder a centros de referencia, especialistas o tratamientos para tratar una enfermedad rara. Explica que en una determinada región se exigen unos requisitos que pueden ser totalmente distintos en otra. "Esa distinta vara de medir condiciona el estado psicológico de la familia, porque no es solo la situación genética, sino también el código postal el que condiciona el acceso a un tratamiento", subraya Montero. Esta falta de equidad es una de las consultas de familiares que atienden los servicios de atención psicológica de Feder, que pueden ser presenciales, por vía telefónica o en línea mediante videoconferencias. Otra consulta complicada son los requisitos para acceder a ensayos clínicos. "A veces el niño se queda fuera de esos ensayos por no cumplir criterios y esto afecta psicológicamente a las familias", agrega Montero.

Falta de investigación

Al tratarse de enfermedades poco frecuentes, la inversión en investigación por parte de la industria farmacéutica es muy baja. Para incrementar los recursos destinados a la investigación, Feder apuesta por que la Ley de Presupuestos Generales del Estado incluya la investigación de las enfermedades raras como una actividad prioritaria de mecenazgo. "El principal objetivo es lograr mayores bonificaciones fiscales que las que prevé la ley de mecenazgo para las actividades de interés general y solventar así las dificultades de sostenibilidad y financiación que actualmente existen para llevar a cabo proyectos de investigación sobre enfermedades raras", afirma Montero.

En el mejor de los casos, es el Estado quien asume la investigación y la producción de esos medicamentos, que reciben el nombre de "huérfanos".
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Enfermedades Raras

Las personas que hacen ejercicio aeróbico regularmente mantienen mejor la atención y su cerebro es más ágil ante estímulos relevantes


Investigadores de la Universidad de Granada confirman que existe una clara asociación entre la práctica continuada de ejercicio aeróbico y la denominada atención sostenida, una función cognitiva de alto nivel inherente a todos los procesos cognitivos. En la investigación, realizada en el Centro de Investigación Mente, Cerebro y Comportamiento, compararon dos grupos de adultos jóvenes de entre 18 y 35 años: uno con alto nivel de condición física (triatletas, ciclistas y corredores) y otro grupo de participantes con un estilo de vida sedentario.
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Nuevas evidencias científicas del dicho clásico ‘Mens sana in Corpore sano’. Investigadores de la Universidad de Granada, pertenecientes al Centro de Investigación Mente, Cerebro y Comportamiento (CIMCYC), han confirmado que las personas que realizan ejercicio aeróbico de manera continuada y de larga duración, como los triatletas, mantienen mejor la atención, y su cerebro es capaz de preparar más eficientemente una respuesta ante estímulos relevantes.

El objetivo principal de esta investigación, cuyos resultados se han publicado en las revistas Medicine &Science in Sports & Exercise y Scientific Report (perteneciente al grupo Nature), era investigar la asociación que existe entre la práctica crónica de ejercicio físico y la función cognitiva (atención sostenida en particular), así como evaluar los mecanismos fisiológicos (a nivel neural y autonómico) que subyacen a dicha relación en adultos jóvenes entre 18-35 años.

Este propósito general se abordó desde la perspectiva de la neurociencia cognitiva, con una aproximación novedosa que combina medidas de comportamiento de potenciales corticales evocados (ERPs), y medidas de funcionamiento del sistema nervioso autónomo como la respuesta cardíaca evocada a eventos (EKG).

Para ello, los investigadores compararon dos grupos de adultos jóvenes: un grupo con alto nivel de condición física (triatletas, ciclistas y corredores) y otro grupo de participantes con un estilo de vida sedentario, durante la realización de una tarea cognitiva de vigilancia psicomotora durante 60 minutos. Se registraron medidas comportamentales (esto es, los tiempos de reacción) y electrofisiológicas que fueron analizadas durante el período de ejecución de la tarea. Todos los participantes realizaron un test de esfuerzo incremental en cicloergómetro para determinar su capacidad cardiorrespiratoria.

Los hallazgos electrofisiológicos demostraron que el buen nivel de condición física cardiovascular está relacionado con actividad cerebral sugerente de una mejor capacidad general para asignar recursos atencionales en el tiempo. Los participantes con alto nivel de condición física mantuvieron una mayor amplitud en el potencial P3 (comúnmente asociada a la habilidad de focalizar eficientemente la atención) a lo largo de la tarea en comparación con los participantes sedentarios, quienes incluso mostraron una reducción en la amplitud a medida que transcurría el tiempo realizando la tarea.

Además, estos hallazgos demuestran, por primera vez, un funcionamiento bidireccional entre el sistema nervioso central y autónomo más eficiente en aquellos individuos que presentaban un alto nivel de condición física cardiovascular. Concretamente, la aptitud cardiovascular se relacionó positivamente a una actividad cerebral indicando una mejor preparación de la respuesta a nivel neural (indexada por un potencial cortical conocido como Contingent Negative Variation – CNV), que se vio reflejada simultáneamente a nivel periférico (indexada por un patrón de deceleración cardíaca fásica ante la presentación de estímulos). En su conjunto, estos datos dan muestra de un estado integral de preparación de la respuesta ante estímulos inminentes, el cual estuvo vinculado al mejor rendimiento comportamental en deportistas de resistencia.

Una función imprescindible

Como explica el autor principal de esta investigación, Antonio Luque Casado, “la atención sostenida o vigilancia es una función cognitiva de alto nivel, inherente a todos los procesos cognitivos, que determina la disposición para responder a estímulos relevantes y la capacidad para asignar o distribuir los recursos atencionales de manera eficiente a lo largo del tiempo”.

Así, una capacidad reducida de monitorizar fuentes de información significativas afecta directamente a todas las capacidades cognitivas (esto es, respuestas lentas y /o fallos para responder a estímulos relevantes). “Por tanto, un entendimiento en profundidad de factores que podrían potenciar la capacidad para mantener la atención resulta especialmente relevante, dada la importancia de esta función cognitiva en diversidad de contextos tanto de la vida diaria (por ejemplo, conducción o atención en clase en la escuela o universidad), como profesionales (cirugía, pilotaje de aviones, o control de tráfico aéreo)”, explica Luque Casado.

Estos hallazgos sugirieron que los sujetos que practicaban ejercicio (con alto nivel de condición física) presentaban un funcionamiento bidireccional entre el sistema nervioso central y autónomo más eficiente, o lo que es lo mismo, entre el cerebro y el corazón, lo que pareció facilitar el rendimiento comportamental en tiempos de reacción.

“Esto nos advierte de la importancia de considerar el rol del funcionamiento del sistema nervioso autónomo en la relación entre el ejercicio físico y cognición en general, y rendimiento atencional en particular. Aquí, el nivel de condición física cardiovascular fue presentado como un factor que puede contribuir positivamente sobre la capacidad para mantener la atención, un componente fundamental de las capacidades cognitivas generales en humanos. Por tanto, esta investigación ofrece nuevas perspectivas sobre el potencial beneficio del ejercicio físico sobre la función cerebral, y advierte de la gran importancia para la salud pública del establecimiento de un estilo de vida físicamente activo destinado a mejorar la capacidad aeróbica”, concluye el investigador de la UGR.
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Referencia bibliográfica:

Transient autonomic responses during sustained attention in high and low fit young adults Antonio Luque-Casado, Pandelis Perakakis, Luis F. Ciria& Daniel Sanabria Scientific Reports | 6:27556 | DOI: 10.1038/srep27556

Differences in Sustained Attention Capacity as a Function of Aerobic Fitness Antonio Luque-Casado, Pandelis Perakakis, Charles H. Hillman, Shih-Chun Kao, Francesc Llorens, Pedro Guerra, and Daniel Sanabria MEDICINE & SCIENCE IN SPORTS & EXERCISE DOI: 10.1249/MSS.0000000000000857
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Deporte

Un paso más en la lucha contra la lumbalgia: integrar experimentos y métodos computacionales

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La investigación de Laura Baumgartner, de la Unidad BCN MedTech, combina investigación experimental con técnicas matemáticas y computacionales para predecir la degeneración del disco intervertebral.
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El dolor de columna lumbar es el problema musculoesquelético más extendido en la población, con un gran impacto económico y social. Según datos de 2017, los años vividos con discapacidad causada por el dolor lumbar han aumentado en más del 50% desde 1990, especialmente en los países de ingresos bajos y medios (PIBM). Es además la principal causa de absentismo laboral y la dificultad de establecer un diagnóstico claro limita las opciones de tratamiento, el cual se suele centrar en el tratamiento del dolor, sin poder proponer opciones de cura. Como consecuencia, la gente afectada por lumbalgia con dolor crónico se encuentra muchas veces en una situación de gran incomprensión frente a este problema de salud. La dificultad para los profesionales de la salud es que las causas de lumbalgia son múltiples y difícilmente identificables. La degeneración de los discos intervertebrales lumbares suele causar más de un tercio de las lumbalgias. Si bien entender mejor esta degeneración puede aportar grandes beneficios para el tratamiento y la gestión de la lumbalgia, la degeneración de los discos intervertebrales lumbares es extremadamente multifactorial y sus mecanismos muy pocos comprendidos, a pesar de los progresos en investigación experimental y clínica.

Investigadores del área de Biomecánica y Mecanobiología (BMMB) de la unidad de investigación en ingeniería biomédica, BCN MedTech, de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), dirigida por el investigador Jerome Noailly llevan más de 10 años trabajando en el desarrollo de modelos por ordenador que puedan reflejar los mecanismos asociados a la degeneración de los discos intervertebrales. Estos modelos acoplan mecánica y biología. Permiten generar información no directamente medible, para descubrir palancas que puedan frenar o desactivar los procesos degenerativos que ocurren además de los efectos del envejecimiento natural en ciertas personas. En los últimos años se han inspirado en el modelado utilizado en biología de sistemas para crear un modelo por ordenador para entender las complejas interacciones celulares que ocurren en el interior de los discos intervertebrales. Los resultados han sido publicados en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology y forman parte de la tesis doctoral de la investigadora Laura Baumgartner.

Los discos intervertebrales son grandes sacos gelatinosos compuestos en un gran porcentaje por agua, hasta el 80% del volumen en su zona central. Como unas esponjas, si pierden agua se aplastan por la presión ejercida por el cuerpo. La deshidratación de los discos es común en caso de degeneración y por el momento no hay un tratamiento para volver a hidratar los tejidos afectados. Lo que están haciendo investigadores como Laura Baumgartner es tratar de comprender las razones y dinámicas de esta deshidratación y degeneración.

“El objetivo de los modelos que realizamos es ver qué actividad hay en las células en diferentes regiones del tejido central del disco intervertebral, el Núcleo Pulposo, donde se asume que comienzan los procesos degenerativos”, explica Baumgartner. “Lo que pretendemos es integrar el efecto combinado de varios estímulos en la actividad celular y ver qué efectos tenían”.

Las células de los discos intervertebrales responden a una gran cantidad de estímulos. Estos estímulos están regulados en gran medida por la carga mecánica causada por la actividad física de una persona. Por un lado, la célula siente esta carga en su superficie, y por el otro, dichas cargas afectan también las concentraciones de estímulos bioquímicos en el contorno celular, como el entorno inflamatorio, el nutricional, etc.

“El estudio integrado de todos los estímulos a nivel experimental es muy complicado y lleva un coste económico muy alto”, continúa Baumgartner, “pero la combinación con la investigación computacional nos permite aproximar la respuesta celular en un entorno complejo.”

Los investigadores han llevado a cabo una metodología verdaderamente interdisciplinaria, que esperan ver replicada cada vez más, que consiste en el manejo integrado del trabajo experimental con muestras in vitro, y el trabajo de modelado con métodos matemáticos y computacionales (in silico).

Para realizar los experimentos in vitro, Baumgartner realizó una estancia de 4 meses en el Laboratorio de Tecnología Ortopédica de la Universidad ETH Zurich. En ellos examinó el comportamiento celular ante diferentes variables, por ejemplo ante diversos niveles de concentración de glucosa, y midió la producción de factores de inflamación, la expresión génica de las proteínas estructurales que conforman los tejidos el disco intervertebral, la de enzimas que se encargan de degradar esas proteínas estructurales y, finalmente, la viabilidad celular (el número de células vivas que hay).

La integración de los datos de estos experimentos in vitro fue crucial para afinar el modelo computacional. “Al combinar de una manera óptima dos disciplinas de investigación, logramos tener una metodología eficiente para entender regulaciones muy complejas en un tejido, lo cual finalmente aumenta nuestro entendimiento de procesos degenerativos”, declara Baumgartner.

El siguiente paso de la investigadora es añadir más tipos diferentes de estímulos, incluidos el impacto de los estímulos mecánicos. En el laboratorio de Noailly llevan años desarrollando modelos computacionales de diferentes tejidos del cuerpo humano. Con relación al modelo en cuestión, el objetivo es integrar la respuesta celular a cargas mecánicas experimentadas en nuestro día a día, como dormir, caminar, conducir un auto o caminar con una mochila pesada en la espalda. “El resultado de la investigación de Laura es un excelente ejemplo de una prueba de concepto de la metodología nueva que hemos desarrollado que nos permite trasladar la información experimental en parámetros adecuados para modelos computacionales. Poder pasar del laboratorio a la clínica es clave, pero es un gran reto también. En un futuro los datos de contorno que daremos al modelo se podrán afinar mucho más utilizando información específica de cada paciente y así, quizás, lograr un modelo personalizado para cada uno de ellos”, concluye el profesor Noailly investigador principal de este laboratorio de investigación y coautor de la publicación.
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Trabajo de referencia | Baumgartner L, Sadowska A, Tío L, González Ballester MA, Wuertz-Kozak K and Noailly J (2021) Evidence-Based Network Modelling to Simulate Nucleus Pulposus Multicellular Activity in Different Nutritional and ProInflammatory Environments. Front. Bioeng. Biotechnol. 9:734258. doi: 10.3389/fbioe.2021.734258
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Cuerpo Humano

Sopcawind, una herramienta multidisciplinar para el diseño de los parques eólicos


19.08.2014 | La Universidad del País Vasco (UPV/EHU) desarrolla un software que analiza las posibles interferencias que pueden generar los parques eólicos en las telecomunicaciones.
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La herramienta SOPCAWIND es una herramienta software que facilita el diseño de parques eólicos, teniendo en cuenta no sólo aspectos de productividad energética, sino también el posible impacto que el parque eólico puede tener en el medio ambiente, los radares u otros sistemas de telecomunicaciones cercanos.

También evalúa el ruido acústico, el efecto de sombra sobre las viviendas cercanas, y aplica criterios para la protección del patrimonio o distancias de guarda a redes de transporte y ciertas instalaciones. El EWEA 2014 Annual Event, la feria más relevante a nivel europeo dentro del área de la energía eólica, ha sido el marco en el que se ha presentado recientemente la herramienta software SOPCAWIND, en la que ha participado el grupo Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR) de la UPV/EHU.

El desarrollo de un parque eólico es un proceso en el cual hay que tener en cuenta varios factores para asegurar el correcto aprovechamiento del recurso y realizar una correcta planificación que minimice las afecciones que puede generar. “El parámetro fundamental a tener en cuenta a la hora de diseñar un parque eólico es el viento o el potencial eólico. Otro factor muy importante es la orografía del terreno” explica David de la Vega, miembro del grupo de investigación Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR). “Además de esos dos factores principales, destacan también el factor medioambiental y factores quizás no tan evidentes como los servicios de telecomunicaciones (radares meteorológicos, radares de control de tráfico aéreo, sistemas de ayuda a la radionavegación, televisión, radioenlaces de datos...)” añade de la Vega. Lo que ocurre en muchos casos es que el servicio de telecomunicaciones no se encuentra junto al parque, y “aunque las situaciones de interferencia no son habituales, un parque eólico puede alterar la señal de un radar que está a unos 10-20 kilómetros” subraya el investigador del grupo Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR).

Gracias al proyecto europeo SOPCAWIND el grupo TSR de la UPV/EHU participa en el desarrollo de una herramienta que facilita el diseño de parques eólicos, teniendo en cuenta no sólo aspectos de productividad energética, sino también el posible impacto que puede tener en el medio ambiente, los radares u otros sistemas de telecomunicación.

Estudios de impacto

SOPCAWIND es la primera herramienta software que integra en una misma aplicación una compleja base de datos multidisciplinar que alberga todos los datos requeridos para los criterios anteriormente mencionados, además de los algoritmos necesarios para realizar dichos estudios. Con todas estas funcionalidades, la herramienta facilita la labor de diseño del promotor del parque eólico y permite asegurar que los aspectos anteriores son tenidos en cuenta en el proceso de diseño del parque eólico, evitando la afección. “Gracias a esta herramienta, por un lado, el proceso de diseño del parque eólico es mucho más fluido, y por otro, un aspecto fundamental, el promotor conoce de antemano si existe afección, y puede incluir modificaciones en el parque eólico para evitarla” señala David de la Vega.

El grupo Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR) de la UPV/EHU ha contribuido, principalmente, con los algoritmos que permiten evaluar el posible impacto en los radares, sistemas de ayuda a la navegación aérea y otros sistemas de telecomunicaciones. “Hemos desarrollado los algoritmos para conocer el impacto que producen los parques eólicos en los sistemas de telecomunicaciones (TV, radioenlaces de datos, radares y ayudas a la radionavegación aérea) y los hemos integrado en la herramienta” explica de la Vega.

“Estos estudios de impacto, al ser elaborados antes de la instalación del parque eólico, permiten detectar posibles interferencias, en el caso de que existan, y así el promotor del parque eólico puede incluir modificaciones en el diseño del parque eólico que eviten dicha afección” señala de la Vega. De esta forma, los estudios de impacto permiten el desarrollo de la energía eólica, sin que se degraden los servicios de telecomunicación existentes.

El proyecto SOPCAWIND ha sido respaldado por la Unión Europea dentro del programa FP7 (convocatoria FP7-ICT-2011-SME-DCL Grant Agreement 296164), y ha sido desarrollado por un consorcio europeo, formado por Tecnalia, UPV/EHU, GeoX (Hungría), 3E (Bélgica), Anemos (Alemania) y Eurohelp (España).

Grupo de investigación

El Grupo de investigación Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR) está integrado en el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao de la UPV/EHU. El grupo de investigación está dirigido por Juan Luis Ordiales Basterretxea y está formado por 11 profesores, 3 investigadores post-doc y varios doctorandos e ingenieros contratados. El tema central de investigación del grupo es la radiodifusión digital. Dentro de este tema, hay varias líneas de investigación y una de ellas está basada en caracterizar las posibles interferencias que pueden generar los parques eólicos en los sistemas de telecomunicaciones (TV, radioenlaces de datos, radares y ayudas a la radionavegación aérea).

Mediante medidas de campo, el grupo de investigación ha caracterizado la señal dispersada por los aerogeneradores en la banda UHF, y evaluado su influencia en la calidad de la señal de televisión. Los resultados han sido presentados en la Unión Internacional de Telecomunicaciones, organismo regulador de telecomunicaciones a nivel internacional, y han sido incluidos en el proceso de elaboración de una nueva recomendación. En caso de que este proceso culmine con éxito, los resultados de la investigación realizada en la UPV/EHU formarían parte de la regulación internacional en esta materia.

Referencia bibliográfica

I. Angulo, D. de la Vega, I. Cascón, J. Cañizo, Y. Wu, D. Guerra, P. Angueira. “Impact analysis of wind farms on telecommunication services”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 32: 84-99. (2014). DOI: 10.1016/j.rser.2013.12.055
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Medio Ambiente

Nuevo dispositivo de emisión de luz cuántica compatible con la tecnología de las comunicaciones por fibra óptica


Un equipo de tres universidades valencianas y del Consejo Nacional de Investigación italiano ha desarrollado un nuevo dispositivo experimental que genera emisión de luz cuántica compatible con las comunicaciones por fibra óptica.
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Recreación del interferómetro Hanbury Brown & Twiss (HBT) desarrollado en el artículo publicado en la revista Scientific Reports Nature
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Investigadores de la Universitat Politècnica de València, la Universitat de València, la Universidad Miguel Hernández de Elche y el Consejo Nacional de Investigación italiano han desarrollado un nuevo dispositivo experimental que genera emisión de luz cuántica compatible con las comunicaciones por fibra óptica.

El trabajo es resultado de un proyecto de colaboración entre equipos de investigación en ingeniería de telecomunicaciones y nanotecnología, liderados por Juan P. Martínez Pastor (Universitat de València), Salvador Sales Maicas y Guillermo Muñoz Matutano (Universitat Politècnica de València), Carlos Rodríguez Fernández Pousa (Universidad Miguel Hernández de Elche) y Luca Seravalli (Universidad de Parma–Consejo nacional de Investigación italiano).

El equipo ha conseguido diseñar y fabricar dispositivos integrados en fibra que permiten filtrar la luz emitida por puntos cuánticos (QDs), con una eficiencia más de 10 veces mayor que la típica. Este aumento en la eficiencia de filtrado ha permitido trabajar con detectores de infrarrojo cercano más simples y de menor coste.

El dispositivo de filtrado de luz por la propia fibra óptica se ha diseñado y fabricado en la Universitat Politècnica de València por el doctor David Barrera, investigador del grupo de Salvador Sales perteneciente al ITEAM.

Este tipo de filtros en fibra óptica se usa en muchos campos de la ingeniería e investigación de tecnología fotónica aplicados a la monitorización de procesos y estructuras industriales. Sin embargo, en el trabajo publicado, el dispositivo de fibra se ha incluido en un experimento de física fundamental, con el objetivo de mejorar las condiciones de detección de fotones.

La selección de los fotones a través de fibra óptica abre la puerta a dispositivos futuros más compactos y versátiles, donde el propio agente transmisor de la luz (la fibra óptica) pueda ser el elemento principal en el momento de manipular la información entre fotones. El desarrollo de este tipo de dispositivos es de especial relevancia para la implementación de nuevas propuestas de tecnologías cuánticas de la información.

Puntos cuánticos

Los puntos cuánticos informalmente se etiquetan como “átomos artificiales”. El pequeño tamaño de estas nanoestructuras (del orden de los nanómetros = 10-9 m), afecta directamente a sus propiedades electrónicas y ópticas, haciéndolas muy semejantes a las de los propios átomos. Sin embargo, los QDs incorporan todas las ventajas de la tecnología de semiconductores, pudiendo ser incorporados como base para multitud de dispositivos optoelectrónicos, como LEDs y láseres de bajo consumo. Cuando los QDs se estudian de forma aislada, analizando la emisión óptica de uno solo de ellos, la mayoría de las aplicaciones se focalizan en el desarrollo de comunicaciones cuánticas.

El trabajo publicado por la revista de la prestigiosa editorial Nature Publishing Group (NPG), destaca que una de las claves para el desarrollo de estas tecnologías cuánticas es acercar la investigación básica a los requisitos tecnológicos e industriales. Como explican en su artículo los autores, para que esta tecnología basada en la emisión de luz cuántica por QDs sea compatible con las actuales demandas tecnológicas, es de vital importancia hacer que su emisión óptica abarque las zonas de interés en las telecomunicaciones por fibra óptica (las dos ventanas infrarrojas centradas en 1300 & 1550 nanómetros).

Tecnologías más baratas y más eficientes

Carlos Rodríguez Fernández-Pousa, profesor de la Universidad Miguel Hernández de Elche, impulsor del experimento, ha destacado: “el avance es consecuencia de la interrelación de dos tecnologías distintas, la de dispositivos ópticos basados en puntos cuánticos de semiconductor, y la de dispositivos de fibra óptica para el filtrado de señales. Es precisamente este éxito en la conexión de estas dos tecnologías distintas la que permite vislumbrar desarrollos adicionales en este campo”.

“La consecución de esta alternativa tecnológica ha presentado un desafío transversal a áreas de trabajo, como la física de semiconductores, la nanotecnología, la fotónica y la óptica cuántica”, apunta Guillermo Muñoz, doctor por la Universitat de València, investigador Juan de la Cierva en el Grupo de Comunicaciones Ópticas y Cuánticas de la UPV y colaborador en el Instituto de Ciencias de los Materiales de la UV.

Muñoz añade que la actual investigación “presenta muchos desafíos por resolver antes de poder enmarcarla como una tecnología comercializable, como hacer que pueda operar a temperatura ambiente, pero se presenta como un avance muy significativo para desarrollar tecnologías más baratas, más eficientes y más compactas en el campo del control y el manejo de fotones para las telecomunicaciones y la información cuántica”.

“Estos avances y nuestras capacidades experimentales nos permitirán posicionarnos en un buen lugar dentro del marco del recientemente anunciado Flagship of Quantum Technologies, proyecto que se dotará con 1.000 millones de euros de presupuesto, y donde las Comunicaciones Cuánticas son un eje prioritario, y que el Ministerio de Economía y Competitividad pretende apoyar decisivamente”, concluye Juan Martínez Pastor, de la UV.
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Referencia | Muñoz-Matutano, G. et al. All-optical fiber Hanbury Brown & Twiss interferometer to study 1300 nm single photon emission of a metamorphic InAs Quantum Dot. Sci. Rep. 6, 27214; doi: 10.1038/srep27214 (2016)
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Comunicación
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