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Qué es y para qué sirve el descubrimiento por el que tres científicos ganaron el Nobel de Física

Los ganadores del Premio Nobel de Física 2016 son David Thoules, Ducan Haldane y Michael Kosterlitzal, por sus descubrimientos sobre las llamadas transiciones de fases topológicas de la materia.
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Por BBC Mundo
4 de octubre, 2016
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¿Qué pasa en un mundo desconocido en el que la materia puede asumir estados muy extraños?

Esta es la premisa que mueve a los británicos David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitzal, que acaban de recibir el Premio Nobel de Física 2016.

El Instituto Karolinska de Estocolmo, en Suecia, anunció este martes el galardón y dijo que los científicos fueron premiados “por sus descubrimientos teóricos sobre las llamadas transiciones de fases topológicas de la materia”.

Thouless, Haldane y Kosterlitza han estudiado más específicamente la “materia exótica“.

Si en un principio este concepto puede sonar muy extraño, no es otra cosa que el estudio en profundidad de lo que ocurre más allá de los conocidos estados líquido, sólido y gaseoso de las cosas que nos rodean.

Lo que les interesó a estos científicos que trabajan en universidades de Estados Unidos fue ver qué es lo que ocurre cuando la materia se somete a temperaturas extremadamente altas o bajas.

David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz
Los tres científicos son de origen británico pero su trabajo lo han hecho en Estados Unidos.

Es aquí donde la materia adopta estados exóticos y abre las puertas a un mundo desconocido (y aparentemente con muchas posibilidades).

Thouless, Haldane y Kosterlitzal utilizaron métodos matemáticos avanzados para estudiar estas facetas o estados inusuales de la materia.

Lo “bi” y “uni” dimensional

Una vez que se conoce el ambiente y las condiciones en que la materia existe, entonces es posible estudiar la materia misma. Eso es lo que se conoce comotopología: un campo de la matemática que describe las propiedades que sólo cambian de forma escalonada.

Gracias a ella, Kosterlitzal y Thouless demostraron en los años 70 que la superconductividad podía ocurrir a bajas temperaturas y así lograron explicar el mecanismo que ocurre cuando esa propiedad desaparece a altas temperaturas.

Computación cuánticaCon su trabajo, los científicos demostraron lo que parecía imposible

Ambos científicos se concentraron en el fenómeno dentro de las formas planas de la materia, en superficies o capas que son tan finas que pueden considerarse como bidimensionales.

(La superconductividad es la capacidad intrínseca que poseen determinados materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones).

Por su parte, en los años 80 Haldane pudo determinar cómo estos conceptos topológicos de cambios escalonados podían usarse para entender las propiedades en las cadenas de pequeños magnetos que se encuentran en algunos materiales.

Este científico estudió materia que forma hilos tan delgados que pueden ser considerados unidimensionales.

¿Para qué sirve?

Si bien hace tres décadas estos conceptos eran meramente teóricos, en la actualidad tienen aplicaciones en el día a día, como el desarrollo de nuevas generaciones de dispositivos electrónicos y superconductores.

“La avanzada tecnología de hoy en día -como nuestras computadoras- se basa en nuestra habilidad para entender y controlar las propiedades de los materiales involucrados”, explicó el profesor Nils Martenson, presidente interino del Comité del Premio Nobel.

“Y los laureados de este año, en su trabajo teórico, descubrieron una seria deregularidades totalmente inesperadas en el comportamiento de la materia”.

Mujeres leyendo en tablets y teléfonosImage copyrightTHINKSTOCK
Image captionEl trabajo de estos premios Nobel es vital en la vida moderna

Martenson agregó que esto ha allanado el camino para el diseño de nuevos materiales con propiedades novedosas.

“Hay grandes esperanzas de que esto sea de gran importancia en la tecnología del futuro“.

Este puede ser el camino para construir computadoras cuánticas“, dijo por su parte Thouless en una llamada telefónica que le hicieron desde el Instituto Karolinska.

Este científico fue galardonado con la mitad del premio, mientras que la otra mitad fue dividida entre Haldane y Kosterlitz.

La distinción será entregada el 10 de diciembre.

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Depresión resistente: por qué los antidepresivos no siempre funcionan y qué alternativas existen

Entre un 10% y 30% de las personas que sufren depresión no responde a los tratamientos con fármacos. Sin embargo, hay otras alternativas para tratar esta enfermedad mental que han demostrado ser exitosas. Te contamos cuáles son las más populares.
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10 de octubre, 2019
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Considerada el mal del siglo XXI, la depresión afecta a cerca del 4,4% de la población mundial y es la principal causa de discapacidad, según la Organización Mundial de la Salud (OMS).

En una década, entre 2005 y 2015, el número de personas con este trastorno aumentó un 18,4% en todo el mundo, según el último informe de la OMS sobre el tema.

Solo en Brasil, el 5,8% de los habitantes padece la enfermedad, la tasa más alta en el continente latinoamericano.

Aunque existen varias terapias farmacológicas y tratamientos psicológicos efectivos para esta enfermedad, en una porción de quienes sufren depresión -entre 10% y 30% tienen poco o ningún efecto.

Estas personas tienen lo que se llama depresión resistente al tratamiento, también conocida como depresión refractaria.

“Esto se da cuando un paciente, después de seguir un tratamiento con dos clases diferentes de antidepresivos por más de seis semanas en dosis terapéuticas, no presenta ninguna mejora”, explica el psiquiatra Wagner Gattaz, coordinador del Laboratorio de Neurociencias del Instituto de Psiquiatría (IPq) de la Universidad de Sao Paulo (USP).

Según el médico, las causas aún no se conocen por completo, así como no se conocen tampoco las de la propia depresión.

En el Día de la Salud Mental, te contamos en qué consiste este tipo de depresión.

Variedad individual

Una explicación posible es la gran variabilidad individual en el destino del medicamento después de tomarlo.

“Esta variabilidad comienza en el estómago y en el intestino, que determinan cuánto del medicamento se absorberá y pasará al torrente sanguíneo. Algunas personas absorben más, lo que les garantiza un mejor resultado, y otras menos”, dice.

Dibujo de un cuerpo con medicamentos dentro

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Cada individuo absorbe los medicamentos de una forma diferente.

También existen diferencias individuales cuando el medicamento llega al cerebro.

“El objetivo de los antidepresivos son las conexiones nerviosas, en las que predominan los diferentes neurotransmisores, como la serotonina, la noradrenalina y la dopamina. Pero tanto la producción de estos neurotransmisores como la sensibilidad de sus receptores varían de persona a persona”.

Aparte de eso, existe la variabilidad individual en la velocidad con la que las drogas se metabolizan en el hígado.

Alrededor del 70% de las personas metabolizan estos fármacos a un ritmo normal. El 30% restante puede hacerlo muy rápidamente, sin darle tiempo para que el medicamento surta efecto; o lento, lo cual hace que la droga se acumule en el cuerpo y provoque una serie de efectos secundarios.

“Sabemos que factores relacionados con la farmacocinética (la ciencia que estudia el recorrido de los medicamentos en el cuerpo humano desde su ingestión hasta su excreción) y la farmacodinámica (el estudio del mecanismo de acción de los medicamentos con sus receptores) determinan las diferencias en la respuesta y la reacción a los antidepresivos entre las personas”, agrega Gattaz.

Mujer en el suelo

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Enfermedades asociadas como los trastornos de la tiroides, el dolor crónico y el trastorno bipolar, pueden afectar el resultado de los tratamientos farmacológicos para la depresión.

Antonio Geraldo da Silva, presidente de la Asociación Latinoamericana de Psiquiatría (APAL) y superintendente de la Asociación Brasileña de Psiquiatría (BPA), destaca otra hipótesis para explicar la resistencia a los tratamientos para la depresión.

“Tenemos disponibles, básicamente, los antidepresivos ‘inhibidor selectivo de la recaptación de serotonina’, ‘inhibidor selectivo de la recaptación de norepinefrina’, ‘duales’, ‘dopaminérgicos’, ‘tricíclicos’, ‘tetracíclicos’, ‘inhibidores de la monoamino oxidasa’, ‘melatoninérgicos’ y ‘carbonato de litio ‘, que se usa como estabilizador del estado de ánimo pero también tiene acción antidepresiva”.

“Cuando el paciente no responde a ninguno de ellos, solos o combinados, puede ser porque en su caso el medicamento necesitaría actuar con alguna otra sustancia cerebral que no conocemos o identificamos “, explica.

Lo que también puede comprometer el resultado del tratamiento son las enfermedades asociadas, como los trastornos de la tiroides, el dolor crónico y el trastorno bipolar, y el uso combinado de otros medicamentos.

Estrategias de tratamiento

Aunque la depresión resistente es un poco más difícil de tratar, existen herramientas. Una de ellas es la prueba farmacogenética, que realiza un análisis de ADN para ver qué medicamentos son los más adecuados para cada persona y a cuáles tendrán intolerancia.

Laboratorio

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Un análisis de ADN permite ver qué medicamentos tienen más posibilidades de funcionar.

“Esta prueba aumenta la probabilidad de acertar con el medicamento, nos da una orientación para ajustar la dosis”, dice Gattaz.

Se puede hacer recolectando saliva o mucosa bucal, o una muestra de sangre.

“Aquí (en Brasil) lo hacemos a través de la sangre. Observamos los genes en el grupo de enzimas citocromo P450 responsables del metabolismo de los medicamentos en el hígado, y podemos identificar a priori si el paciente es un metabolizador ultrarrápido o lento”, dice el especialista del IPq- USP

Además, existen terapias somáticas, que deben asociarse con terapias farmacológicas. Una de ellas es la estimulación magnética transcraneal (EMT), una técnica no invasiva que estimula el cerebro con ondas magnéticas mediante la modulación de neurotransmisores.

Para obtener un buen resultado, se realizan 20 sesiones, inicialmente diarias.

“La aplicación se realiza con el paciente despierto y desde la sesión número diez se empieza a ver una mejoría”, señala Gattaz.

Otra opción es la terapia electroconvulsiva (TEC), que, a través de una corriente eléctrica baja, induce convulsiones y, por lo tanto, provoca cambios químicos en el cerebro.

“Este método provoca la despolarización de la membrana neuronal, abriendo canales de comunicación entre las neuronas”, comenta Silva, de ABP.

Cabeza

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La estimulación magnética transcraneal (EMT) es una técnica no invasiva que estimula el cerebro con ondas magnéticas mediante la modulación de neurotransmisores.

El problema, no obstante, es que esta terapia es vista a veces como una forma de castigo.

“Sin embargo, es segura y su éxito terapéutico ha sido destacado por varios estudios”, agrega Silva.

En la TEC, la aplicación se realiza con el paciente anestesiado. Se llevan a cabo de 9 a 12 sesiones, dos o tres veces por semana.

“Algunas personas muestran signos de mejoría en la primera sesión, pero para que el efecto sea completo, se debe realizar todo el tratamiento”, dice el médico.

Hay que destacar que tanto la EMT como la TEC no están indicadas en todos los casos, y solo el psiquiatra puede evaluar la necesidad individualmente.

Otra terapia posible es el uso de un aerosol nasal de ketamina, una sustancia derivada de la ketamina anestésica.

“Tiene acción ultra rápida y buena tolerancia”, dice Gattaz. Para hacernos una idea, mientras que las píldoras tardan entre dos y tres semanas en funcionar, este medicamento es efectivo dentro de las 24 horas posteriores a la primera aplicación.

Su mecanismo de acción es diferente de los antidepresivos tradicionales.

Si bien los antidepresivos tradicionales aumentan los neurotransmisores relacionados con el placer, el aerosol actúa sobre el glutamato, una molécula de red neuronal, al estimular áreas del cerebro que están vinculadas a las emociones.

En Estados Unidos, este medicamento fue aprobado en marzo de este año por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), el organismo regulador y regulador de alimentos y medicamentos. Allí solo se administra bajo supervisión médica.


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