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Crean una especie de papel que habla, canta y amplifica el sonido

Por: Tendencia 21

Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan han desarrollado un dispositivo semejante al papel que genera energía con el movimiento humano y que, además, puede actuar como altavoz y micrófono, según se informa en un comunicado de la citada universidad. Los resultados se publican en ‘Nature Communications’.

Se trata del primer transductor “ultrafino, flexible, escalable y bidireccional, lo que significa que puede convertir energía mecánica en energía eléctrica y energía eléctrica en energía mecánica», explican los investigadores.

Este dispositivo, denominado nanogenerador de ferroelectreto (FENG por sus siglas en inglés),  puede ser utilizado para crear altavoces plegables, periódicos que hablan y programas informáticos (parches)  que se activan por la voz, para proteger los ordenadores.

El año pasado, este mismo equipo ya había demostrado la eficacia de este dispositivo, que tiene forma de hoja, para alimentar un teclado, proporcionar electricidad a luces LED o  a una  pantalla táctil. Funcionó al tacto, es decir, bastó con una pulsión táctil para que el dispositivo se activara y convirtiera la energía mecánica en energía eléctrica.

Ahora, el equipo ha descubierto que el dispositivo también se puede emplear como micrófono, ya que es capaz de captar las vibraciones del sonido y convertirlas en energía eléctrica. También se podría usar como altavoz, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica.

«Imagínese un día en que alguien pueda sacar un altavoz ligero de su bolsillo, pegarlo en la pared y transmitir su discurso a una sala llena de gente», explica Nelson Sepúlveda, profesor asociado de Ingeniería Eléctrica e Informática de la MSU. «O imagine un periódico en el que las páginas actúan como micrófonos y altavoces», añade.

Tecnología

La tecnología subyacente en este dispositivo consiste en una oblea de silicona fabricada con diversas capas de plata, poliimidas (grupo de polímeros fuertes y resistentes al calor y a los agentes químicos) y de la fibra sintética conocida como polipropileno, a las que se añaden iones. Cada capa del dispositivo queda así conteniendo partículas cargadas. La energía eléctrica se crea cuando el dispositivo es comprimido por el movimiento humano, o energía mecánica.

Con este sistema los investigadores crearon un parche de seguridad que se vale del reconocimiento de voz para acceder a un ordenador. «El dispositivo es tan sensible a las vibraciones que capta los componentes de frecuencia de su voz», explican los investigadores.

Para demostrar el efecto de altavoz, el dispositivo se incrustó en una bandera de la citada universidad y la música se canalizó desde un iPad a través de un amplificador. La bandera reprodujo un himno de forma impecable. «La bandera  misma se convirtió en el altavoz», explica  Sepúlveda.

Los investigadores piensan al respecto que esta tecnología puede sustituir en el futuro a los bafles tradicionaes que necesitan una fuente de alimentación muy potente.

«Imagínese un periódico», agrega Sepúlveda, «en el que las hojas son micrófonos y altavoces. Usted podría tener esencialmente un periódico activado por voz que le conteste».

Wei Li, investigador de ingeniería de MSU y autor principal del artículo en Nature Communications, añade que otras aplicaciones potenciales del FENG incluyen láminas que anulan el ruido y una pulsera de control de salud que está protegida por la voz.

«Muchas personas se están enfocando en los aspectos visuales y táctiles de la electrónica flexible», dice Li, «pero también estamos destacando las posibilidades de hablar y escuchar de esta tecnología», añade.

Referencia

Nanogenerator-based dual-functional and self-powered thin patch loudspeaker or microphone for flexible electronics. Nature Communications 8, Article number: 15310 (2017). doi:10.1038/ncomms15310

Fuente: http://www.tendencias21.net/Crean-una-especie-de-papel-que-habla-canta-y-amplifica-el-sonido_a43949.html
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Una nueva técnica permite descubrir la edad del cerebro de una persona

Por: Tendencia 21

Cuanto mayor es la diferencia entre la edad cerebral y la edad corporal, mayor es el riesgo de padecer enfermedades

Una nueva técnica, que combina imágenes de resonancia magnética y la inteligencia artificial, es capaz de descubrir la edad del cerebro de una persona basándose en el volumen del tejido cerebral. Cuanto mayor es la diferencia entre la edad cerebral y la edad corporal, mayor es el riesgo de padecer enfermedades mentales y físicas, así como de morir prematuramente.

nvestigadores británicos han ideado un sistema para predecir la edad cerebral de una persona a partir de imágenes de resonancia magnética de su cerebro, según informa el Imperial College de Londres en un comunicado.

El método podría ayudar a detectar las personas con mayor riesgo de salud y de muerte prematura, señalan los investigadores. Sus resultados se han publicado en la revista Molecular Psychiatry.

Los científicos han combinado las exploraciones de resonancia magnética del cerebro con algoritmos de inteligencia artificial, lo que les ha permitido entrenar a los ordenadores para determinar la edad cerebral de una persona basándose en el volumen del tejido cerebral.

La técnica fue empleada en una población de adultos mayores en Escocia y descubrió que cuanto mayor es la diferencia entre la edad cerebral de una persona y su edad física, mayor es el riesgo de padecer enfermedades mentales y físicas, así como de morir antes de tiempo.

Aunque la técnica todavía no puede ser utilizada en la investigación clínica, los investigadores confían en que en el futuro pueda ser empleada para, a partir de conocer la edad cerebral de una persona, detectar el riesgo de deterioro cognitivo y de morir antes de los 80 años.

Desde hace tiempo, los científicos buscan biomarcadores (sustancias usadas como indicadores de un estado biológico) que sean fiables y capaces de medir la edad de una persona, por ejemplo a partir de muestras de sangre o de pelo.

Nuevo enfoque

Lo que han hecho los investigadores británicos es añadir un nuevo enfoque, basado en imágenes de resonancia magnética del cerebro combinadas con técnicas de inteligencia artificial, concretamente el aprendizaje automático, para facilitar un mejor conocimiento de las personas mayores.

James Cole, autor principal de la investigación,  explica que “nuestro enfoque utiliza la discrepancia entre la edad cronológica y lo que llamamos la del cerebro, como un marcador de atrofia relacionada con la edad en el cerebro. Si se aprecia que el cerebro es más viejo que la edad real, eso refleja que algo negativo puede estar sucediendo. »

El nuevo método se basa en una técnica desarrollada por primera vez en 2010 que mide el volumen del cerebro. Además, utiliza la inteligencia artificial para estimar la pérdida global de la materia gris y blanca, una característica del proceso de envejecimiento en el cerebro.

Cole y su equipo adoptó esta técnica básica y analizó datos públicos de exploraciones a través de imágenes de resonancia magnética de más de 2.000 cerebros de personas sanas, obteniendo con ellos mapas normalizados que predijeron con exactitud la edad de las personas.

A continuación, aplicó esta técnica a los escáneres de 669 personas nacidas en 1936 que se habían sometido a escáneres de RM a la edad de 73 años. El análisis reveló que aquellas personas con una edad cerebral mayor que su edad cronológica obtuvieron resultados peores en las medidas físicas estándar para el envejecimiento saludable, incluyendo la fuerza de agarre, la capacidad pulmonar y la velocidad de marcha.

También descubrió que las personas que tenían los cerebros más envejecidos murieron antes de los 80 años, mostrando una diferencia de 8 años entre la edad cronológica y cerebral en el caso de los varones fallecidos. En el caso de las mujeres fallecidas, la diferencia de edad entre el cerebro y su cuerpo era de dos años.

Índice de masa cerebral

La técnica podría utilizarse para informar a los profesionales de la salud si un paciente tiene una edad cerebral sana o está por encima o por debajo de una línea, similar al índice de masa corporal (IMC) que se utiliza hoy.Sin embargo, los investigadores reconocen que, si bien la técnica tiene un gran potencial, todavía hay un margen de error relativamente grande, por lo que están incorporando diferentes tipos de imágenes para mejorar la precisión. También hay que anotar la dificultad de lo costoso que resulta el sistema de imagen de resonancia magnética.

La idea, para los autores no es descabellada. Señalan que de la misma forma que se habla de pulmones envejecidos, respecto a la edad de una persona, por el hecho de ser fumador, también puede hablarse de cerebros más viejos que el resto del cuerpo.

Y de la misma forma que una persona puede en la actualidad acceder a una página de internet y después de responder a un cuestionario sobre el ejercicio físico que practica y la dieta que consume, obtener su edad cardiaca, lo mismo podría hacerse con la edad del cerebro, si bien usando otra metodología.

La edad es un factor de riesgo importante para las enfermedades neurodegenerativas más comunes, incluyendo el deterioro cognitivo leve, la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad cerebrovascular, la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Lou Gehrig.

Si bien muchas investigaciones se han centrado en las enfermedades del envejecimiento, existen pocos estudios informativos sobre la biología molecular del cerebro envejecido. Esta investigación arroja nueva luz sobre este vacío y puede ser de gran ayuda en gerontología.

Referencia

Brain age predicts mortality. Molecular Psychiatry advance online publication 25 April 2017; doi: 10.1038/mp.2017.62

Fuente: http://www.tendencias21.net/Una-nueva-tecnica-permite-descubrir-la-edad-del-cerebro-de-una-persona_a43925.html
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Los cerebros de los alumnos se sincronizan durante una clase

Por: Tendencia 21

Sus ondas cerebrales presentan modelos similares que son más intensos cuanto mayor es la concentración.

Los cerebros de los alumnos se sincronizan durante una clase, ha descubierto un estudio, ya que sus ondas cerebrales presentan modelos similares. La sincronización es mayor cuanta más concentración tienen los alumnos. La investigación, basada en EEG, servirá para determinar cómo la audiencia de un espectáculo puede influir sobre lo que se produce en el escenario.

uando las personas de un grupo están concentradas unas con otras y con el entorno, sus ondas cerebrales presentan modelos similares. Lo ha descubierto un estudio que utilizó electroencefalografía (EEG) portátil para registrar simultáneamente la actividad cerebral de una clase de alumnos de secundaria durante un semestre.

El estudio midió las interacciones entre parejas de estudiantes, las interacciones entre todo el grupo como un todo y las interacciones entre estudiantes individuales y el resto del grupo.

El grado en que las ondas cerebrales de los estudiantes se alinearon anticipó tanto sus niveles de participación en la actividad de la clase como su conexión social.

El estudio constató que las ondas cerebrales de los estudiantes estaban alineadas con los otros cuando estaban más concentrados durante la clase. La sincronización entre un cerebro y otro ha identificado asimismo a los estudiantes realmente interesados en el aprendizaje.

La interacción entre cerebros también descubre la interacción social entre alumnos y las personalidades de los estudiantes. Los investigadores consideran que estos efectos se pueden explicar por los mecanismos de concentración compartidos que se producen durante las interacciones dinámicas de los grupos.

Los investigadores, dirigidos por David Poeppel, de la Universidad de Nueva York y del Instituto Max Planck, utilizaron un EEG portátil para registrar simultáneamente la actividad cerebral de los alumnos durante una clase.

Sincronización de ondas cerebrales

A continuación utilizaron nuevas técnicas de análisis para evaluar en qué medida esta actividad cerebral estaba sincronizada entre los estudiantes y la manera en que el nivel de sincronización variaba según la concentración de los alumnos en diferentes momentos de la clase y de la dinámica social.

Los investigadores consideran que el nivel de sincronización procede de un fenómeno que se conoce como sincronización de las ondas cerebrales. Los millones de neuronas producen, cada una, sus propias señales eléctricas. Estas señales, combinadas, generan oscilaciones conocidas como ondas cerebrales, que pueden ser medidas mediante electroencefalografía (EEG).

Las ondas cerebrales se solapan con las ondas sonoras o los patrones de luz del mundo exterior. Cuanto más se concentra el cerebro sobre estos modelos cerebrales, más se va a confundir con estos modelos, señalan los investigadores.

En consecuencia, si las personas de un grupo están concentradas en un mismo punto de atención, las ondas cerebrales son similares porque se confunden con la misma información compartida por los miembros del grupo.

La sincronización cerebral es igualmente necesaria para un comportamiento sincronizado de la interacción humana, explican los investigadores. Por ejemplo, una sincronización es necesaria entre dos personas que mantienen una conversación, que bailan o trasladan el mismo mueble.

Los resultados de esta investigación sugieren que la dinámica social es importante, incluso cuando las personas ven el mismo video o asisten a una conferencia.

Implicaciones y perspectivas

“Estos hallazgos tienen implicaciones para los investigadores de la educación que podrían querer saber qué técnicas de enseñanza aumentan el compromiso de los alumnos y para los neurocientíficos básicos que quieren descubrir los procesos neuronales, psicológicos y sociales subyacentes al aprendizaje», explica David Poeppel, profesor de psicología en la Universidad de Nueva York Y director del Instituto Max Planck de Estética Empírica en Frankfurt, en un comunicado de la NSF.

Para profundizar en estos procesos, los investigadores se proponen ahora ampliar el análisis simultáneo de cerebros a 45 personas en un auditorio.

De esta forma, esperan determinar cuáles son las condiciones óptimas para que un público pueda apreciar mejor un espectáculo o una película, y si existe un tamaño ideal de un grupo para que la sincronización entre cerebros sea óptima.

También se proponen descubrir si una interacción conjunta ante una tarea mejoraría la sincronización entre cerebros y cómo la audiencia de un espectáculo puede influir sobre lo que se produce en el escenario.

Fuente: http://www.tendencias21.net/Los-cerebros-de-los-alumnos-se-sincronizan-durante-una-clase_a43908.html

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La empatía del maestro es clave para el desarrollo académico del alumno

Por: tendencia 21

Hay indicios de que afecta también en la secundaria

 

Un estudio de larga duración realizado en Finlandia ha demostrado que la empatía del maestro con el alumno es clave para que éste esté motivado y desarrolle sus capacidades. Es más importante que los materiales educativos y el tamaño de las clases, y no solo en los primeros años, sino que hay indicios de que afecta también en la secundaria.

Los maestros empáticos mejoran la motivación y las habilidades académicas de los niños, como la lectura, la escritura y las habilidades aritméticas. Un ambiente positivo creado por el profesor también salvaguarda y aumenta la motivación de los niños para el aprendizaje, de acuerdo con el estudio finlandés Primeros pasos actualmente en curso en la Universidad de Finlandia Oriental, la Universidad de Jyväskylä y la Universidad de Turku, todas de Finlandia.

La importancia de la empatía y una actitud cálida en el aula sigue siendo un fenómeno poco estudiado en ciencias de la educación. Sin embargo, varias investigaciones han demostrado que la interacción entre el maestro y el alumno es más importante para los resultados que los factores estructurales, como los materiales educativos y el tamaño de las clases.

Además, estudios anteriores han encontrado que la interacción profesor-alumno es un factor importante durante los primeros años de escuela, pero hay indicios de que esta interacción que juegan un papel importante también después, cuando los retos académicos son mayores y la interacción protectora maestro-alumno puede ser menos intensiva.

«Estamos estudiando en qué medida la relación profesor-alumno en la escuela secundaria (13-16 años) puede estar relacionada con las excelentes calificaciones en lectura de Finlandia en el Programa Internacional para la Evaluación de Estudiantes, PISA», dice el profesor titular de Educación Temprana Martti Siekkinen, de la Universidad de Finlandia oriental, líder del grupo de investigación. El éxito del sistema educativo finlandés se atribuye a menudo a un gran respeto por la profesión docente y a tener profesores altamente cualificados, a la igualdad en la educación, y al mantenimiento de las pruebas estandarizadas al mínimo.

Según explica Siekkinen en una nota de la universidad, los primeros años de la escuela elemental, es decir, de los 7 a los 10 años, son un período crítico durante el cual el niño tiene que tener una relación segura con su maestro.

Una actitud empática del maestro no sólo protege la imagen de los niños de sí mismos como estudiantes, sino también contra la exclusión social por parte de sus compañeros de clase.

«Es importante que aprendamos acerca de los mecanismos que inspiran a los niños a convertirse en miembros activos de su comunidad escolar, les motivan para estudiar y establecer metas; en otras palabras, a creer en sus capacidades para lograr estos objetivos», señala el investigador. Los hallazgos se han publicado en Contemporary Educational Psychology and Early Education and Development.

El estudio Primeros Pasos es un estudio de seguimiento de diez años de duración sobre las trayectorias de estudio tempranas de los niños, el desarrollo de las habilidades de lectura y escritura y de la motivación de los niños cuando empiezan la escuela y durante sus primeros años, y sobre los métodos de asesoramiento y las formas de cooperación de padres y maestros.

Otro estudio, realizado en el Reino Unido, señala que el miedo al fracaso al inicio de la escolarización provoca que el estudiante busque el objetivo solo para satisfacer a su ego, y no por su propio interés y desarrollo.


Referencias bibliográficas:

Pakarinen, E., Aunola, K., Kiuru, N., Lerkkanen, M.-K., Poikkeus, A.-M., Siekkinen, M., & Nurmi, J.-E: The cross-lagged associations between classroom interactions and children’s achievement behaviors. Contemporary Educational Psychology (2014). http://dx.doi.org/10.1016/j.cedpsych.2014.06.001.

Siekkinen, M., Pakarinen, E., Lerkkanen, M.-K., Poikkeus, A.-M., Salminen, J., Poskiparta, E., & Nurmi, J.-E.: Social competence among 6-year-old children and classroom instructional support and teacher stress. Early Education and Development (2013). doi: 10.1080/10409289.2013.745183.

Fuente: http://www.tendencias21.net/La-empatia-del-maestro-es-clave-para-el-desarrollo-academico-del-alumno_a41438.html
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Periodos críticos de aprendizaje en la infancia impulsarían el correcto desarrollo del cerebro

Por: Tendencia 21

Un nuevo estudio sobre la formación de la memoria infantil en ratas señala la importancia de algunos periodos en la  niñez para el desarrollo funcional del cerebro. La investigación, dirigida por científicos del Center for Neural Science de la Universidad de Nueva York (EEUU), revela que vivir experiencias desde los dos hasta los cuatro primeros años de nuestra vida, que es cuando los recuerdos son más fáciles de olvidar por un fenómeno denominado amnesia infantil, puede resultar fundamental para el aprendizaje.

“Lo que nos indican nuestros hallazgos es que los cerebros de los niños necesitan tener suficiente actividad sana, incluso antes de entrar en preescolar”, explica Cristina Alberini, profesora de dicho Centro y directora del estudio. “Sin esa actividad, su sistema neurológico corre el riesgo de no desarrollar las funciones de aprendizaje y memoria correctamente”.

Para alcanzar sus conclusiones, los investigadores examinaron los mecanismos de memoria infantil en ratas. Se examinaron recuerdos creados en ratas 17 días después de nacer, el equivalente a tres años en un ser humano, que es cuando los recuerdos de quién, qué, cuándo y dónde –conocidos como los recuerdos por episodios o episódicos– son olvidados rápidamente. Este fenómeno, denominado “amnesia infantil o de la infancia”, es la imposibilidad para los adultos de recuperar recuerdos de sus dos primeros años de vida.

Características del estudio

Para analizar la cuestión, Alberini y sus colaboradores compararon la memoria de ratas de 17 días con la de ratas de 24 días de vida (el equivalente de 6 a 9 años en humanos), es decir, cuando estas últimas ya eran capaces de formar y retener recuerdos a largo plazo.

La memoria episódica testada en los roedores fue la memoria de una experiencia aversiva: un pequeño choque, o impacto, recibido en las patas al entrar en un nuevo lugar. Las ratas adultas, como los humanos, recuerdan experiencias desagradables o dolorosas que tuvieron en sitios específicos, y evitan regresar a esos sitios.

Para llevar a cabo el experimento, los roedores fueron situados en una caja dividida en dos compartimentos: uno “seguro” y el otro con “impacto”. Durante el experimento, cada rata fue colocada en el compartimento seguro con su cabeza situada de espaldas a la puerta. Después de 10 segundos, la puerta que separaba los dos compartimentos se abría automáticamente, permitiendo a la rata acceder al compartimento donde podía recibir un pequeño impacto en las patas.

La primera tanda de resultados no fue sorprendente. Los científicos encontraron amnesia infantil en las ratas de 17 días que mostraron evitar el compartimento con “choque” justo después de la experiencia, pero perdieron la memoria muy rápidamente: un día después volvieron al compartimento peligroso.

Como contraste, las ratas de 24 días de vida expuestas al choque retuvieron el recuerdo durante más tiempo y evitaron el compartimento, revelando una memoria similar a la de una rata adulta.

No obstante, lo que es remarcable es que las ratas más jóvenes, que aparentemente olvidaron la experiencia inicial, mostraron signos de haber guardado trazas del recuerdo. Así, cuando, más tarde en su vida, se les puso de nuevo en el contexto del golpe en las patas, mostraron tener una memoria especifica que fue revelada por evitar el contexto en el cual recibieron el impacto, con 17 días de vida. Estos resultados muestran como la experiencia en la temprana edad, aunque no se exprese ni se recuerde, puede influenciar en la actitud de un adulto.

¿Qué pasa en el cerebro?
Estos resultados pusieron sobre la mesa la siguiente cuestión: ¿Qué está ocurriendo, neurológicamente hablando, que pueda explicar por qué los recuerdos son retenidos por ratas jóvenes solo de manera latente y son almacenados y expresados a largo plazo, cuando las ratas ya son mayores? O, más específicamente, ¿qué ocurre durante el desarrollo que mejora la cualidad para formar recuerdos duraderos?Para responder a esto, los científicos se centraron en el hipocampo del cerebro que, en niños, se ha mostrado necesario para codificar nuevos recuerdos episódicos en periodos anteriores a la escolarización.

En este caso, en una serie de experimentos similares al test de los compartimentos, los científicos encontraron que el hipocampo estaba inactivo, que la habilidad de las ratas más jóvenes para formar recuerdos latentes y recordarlos disminuía con el paso del tiempo.

Sin embargo, sí encontraron que había mecanismos de “periodos críticos” fundamentales para establecer estos recuerdos de la infancia.

El periodo crítico es una etapa de desarrollo durante la cual el sistema nervioso es especialmente sensible a los estímulos ambientales. Si, durante este periodo, el organismo no recibe los estímulos apropiados para desarrollar una función, puede ser difícil, por no decir imposible, desarrollar esa función más tarde en la vida. Los ejemplos más conocidos de periodos críticos se refieren a funciones sensoriales como la visión y la adquisición del lenguaje.

El estudio muestra que hay un periodo crítico para el aprendizaje episódico y que durante este periodo el hipocampo aprende a ser capaz de procesar y almacenar de manera eficiente recuerdos a largo plazo, a pesar de la edad.

Aprovechar los periodos críticos

“Al principio de nuestras vidas, cuando el cerebro no es capaz de formar de manera eficiente recuerdos a largo plazo, está “aprendiendo” a hacerlo, por lo que es posible establecer las habilidades para memorizar a largo plazo” explica Alberini. “No obstante, el cerebro necesita estímulos mientras aprende, para poner en práctica la formación de la memoria. Sin estas experiencias, la habilidad del sistema neurológico para aprender puede verse deteriorada”.

Los investigadores sugieren en consecuencia que usar intervenciones ambientales de aprendizaje durante uno de estos periodos críticos puede ayudar significativamente a corregir problemas de aprendizaje.

Referencia bibliográfica:

Alessio Travaglia, Reto Bisaz, Eric S Sweet, Robert D Blitzer, Cristina M Alberini. Infantile amnesia reflects a developmental critical period for hippocampal learning. Nature Neuroscience (2016) DOI: 10.1038/nn.4348.
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