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09.10.2024
David Baker y el poder de la computación distribuida.
Un ejemplo de cómo la computación distribuida ayuda a buscar medicamentos para enfermedades.

David Baker — uno de los científicos líderes en el campo de la biología computacional y la bioinformática. Dirige un laboratorio en el Instituto de Diseño de Proteínas de la Universidad de Washington y es conocido por sus trabajos innovadores en la predicción de la estructura de las proteínas y el desarrollo de nuevas moléculas. Sus investigaciones ayudan a resolver problemas globales, como la búsqueda de medicamentos para enfermedades, la creación de nuevos materiales e incluso la lucha contra el cambio climático.

El papel de la computación distribuida

Una de las herramientas clave que utiliza Baker es la computación distribuida. Esta tecnología permite combinar la capacidad de cómputo de miles de computadoras en todo el mundo para resolver tareas complejas. En lugar de utilizar un único superordenador, los científicos pueden aprovechar los recursos de usuarios comunes que voluntariamente ponen a disposición sus computadoras para cálculos científicos.

Uno de los proyectos más conocidos en los que participa Baker es Rosetta@Home. Este proyecto utiliza la computación distribuida para modelar la estructura de las proteínas y desarrollar nuevos medicamentos. Por ejemplo, durante la pandemia de COVID-19, Rosetta@Home ayudó a los científicos a estudiar las proteínas virales y buscar posibles medicamentos.

¿Cómo funciona?

Los usuarios instalan en sus computadoras un programa especial que funciona en segundo plano.
Cuando la computadora está inactiva, el programa utiliza sus recursos para realizar cálculos complejos.
Los resultados se envían de vuelta al laboratorio, donde los científicos analizan los datos.

¿Por qué es importante?

Ahorro de tiempo: La computación distribuida permite realizar cálculos que tomarían años en una sola computadora, en tan solo unos meses.
Accesibilidad: Cualquier persona con una computadora e Internet puede contribuir a la ciencia.
Colaboración global: Proyectos como Rosetta@Home unen a personas de todo el mundo para resolver problemas comunes.

David Baker y su equipo demuestran cómo las tecnologías y el esfuerzo colectivo pueden cambiar el mundo. Gracias a la computación distribuida, la ciencia se acerca a cada uno de nosotros y las tareas complejas se vuelven solucionables. Por sus logros en este ámbito, en 2024 se otorgó el Premio Nobel de Química a David Baker, Demis Hassabis y John Jumper.

11.10.2024
Los científicos han creado el mapa más detallado del cerebro de un insecto: 50 millones de conexiones neuronales.

Investigadores de la Universidad de Princeton han elaborado por primera vez el mapa completo de las conexiones neuronales de un insecto adulto, registrando más de 50 millones de sinapsis. Este descubrimiento podría revolucionar la neurobiología y ayudar a comprender mejor los mecanismos que controlan el comportamiento, no solo en insectos, sino también en humanos. Esto lo informa The Guardian haciendo referencia a Nature.

Foto: Amy Sterling / FlyWire / Princeton

Drosophila

¿Por qué la drosophila?

La drosophila (Drosophila melanogaster) se ha convertido en objeto de estudio debido a la combinación de la relativa simplicidad de su cerebro y la complejidad suficiente para obtener datos valiosos. La drosophila ha sido durante muchos años un organismo modelo en genética y neurobiología gracias a su alta velocidad de reproducción y su genoma bien estudiado.

Los investigadores cortaron el cerebro de una hembra de drosophila en 7.000 secciones ultrafinas, cada una de las cuales fue registrada mediante microscopía electrónica. Luego, una inteligencia artificial analizó las imágenes y reconstruyó el mapa de conexiones entre cada neurona y sinapsis.

Descubrimientos clave

Tipos de neuronas. Los científicos identificaron dos tipos clave de neuronas:
- Neuronas «interrogantes» (interrogator neurons) que recopilan información de diversas áreas del cerebro.
- Neuronas «difusoras» (broadcasters) que transmiten señales para coordinar el funcionamiento de toda la red neuronal.
Circuitos de comportamiento. Se descubrió que un grupo específico de neuronas es responsable de detener el movimiento de la mosca mientras camina. Esto podría aportar una comprensión de la mecánica de la toma de decisiones y las respuestas a estímulos externos.
Simulación del procesamiento de información. La segunda parte del estudio consistió en la creación de un modelo informático de una parte del cerebro de la drosophila. Los científicos lograron identificar circuitos neuronales implicados en el procesamiento de señales gustativas.

Impacto en el futuro de la ciencia

La Dra. Anita Devineni, de la Universidad de Emory, calificó la elaboración del conectoma (la descripción completa de la estructura de las conexiones) como un “logro épico”. Ahora, los científicos planean aplicar este método para estudiar organismos más complejos. Ya se está trabajando en la creación de un mapa similar del cerebro de un ratón, lo que podría avanzar significativamente en la comprensión de los principios de funcionamiento del sistema nervioso de los mamíferos.

¿Cuándo estará disponible el mapa del cerebro humano?

Aunque la elaboración del conectoma humano sigue siendo una perspectiva lejana, este proyecto ofrece pistas clave para futuras investigaciones. El cerebro humano contiene aproximadamente 86 mil millones de neuronas, y el número de sinapsis supera los 100 billones, lo que hace que su cartografía sea una tarea sumamente compleja. Sin embargo, el desarrollo de tecnologías de inteligencia artificial y la mejora de los métodos de visualización dan esperanza de que en el futuro los científicos puedan obtener un mapa tan detallado del cerebro humano.

Este avance demuestra la rapidez con la que se desarrolla la neurobiología y abre nuevos horizontes para la comprensión del cerebro y su funcionamiento. Es posible que investigaciones similares algún día nos ayuden a descifrar los misterios de la conciencia y la mente.

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