INTRODUCCIÓN A LA NEUROCIENCIA. El cerebro de las colmenas.

                              El cerebro y las colmenas. Proyecto alumnos de 1º y 3º ESO

OBJETIVO

El objetivo del proyecto pretende que a través de la presentación de un trabajo sobre la colmena de las abejas por parte de estudiantes de 1º ESO los alumnos de 3º ESO sean capaces de extrapolar la información al tema del sistema nervioso humano y encontrar similitudes para comprender de una manera diferente cómo funciona la transmisión de la información en el cerebro. Es decir, se realizará un feed back y los alumnos de 3ºESO les presentarán las similitudes de una colmena con el cerebro de un ser humano.

MATERIAL NECESARIO

Para conocer el funcionamiento de la colmena se realiza un trabajo previo de investigación sobre el funcionamiento de las abejas. Se parte de textos con información y vídeos. Así se llega a comprender los tipos de abejas dentro de una colmena y su función. El estudio se basa sobre todo en cómo se organizan y se comunican las abejas.

Los estudiantes de 3ºESO tienen conocimientos previos sobre el funcionamiento del sistema nervioso: tipos de neuronas y transmisión de la información.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Los alumnos de 1º van a estudiar los diferentes roles que desempeñan las abejas. Cuando una abeja pecoreadora o exploradora encuentra un lugar con abundancia de néctar, como si fuera un GPS, es capaz de transmitir la distancia y orientación exactos para que puedan acudir el resto de abejas.

Los alumnos de 3º han estudiado el funcionamiento de la transmisión de la información a través de las neuronas desde las sensoriales pasando por el centro coordinador o sistema nervioso central para desembocar en las neuronas motoras.

PROCEDIMIENTO

Los estudiantes de 1º ESO exponen su trabajo en el aula de 3º ESO. Tras la presentación estos alumnos pueden comenzar con su proyecto sobre el sistema nervioso humano y las similitudes con la colmena de abejas. El próximo día presentarán su trabajo en 1ºESO. De esta manera serán capaces de comprender el funcionamiento del sistema nervioso humano desde un punto de vista diferente.

EXPERIENCIA 1 ESO

Actividad 1. En las colmenas existen 3 tipos de abejas: la reina, las obreras y los zánganos. La actividad se centra en completar la información sobre los diferentes roles de las obreras o pecoreadoras en la búsqueda de alimento. El resultado sería algo parecido al siguiente:

Explorar	Un tipo de abeja se encarga de explorar un lugar adecuado para recolectar néctar.
Baile del 8	La abeja exploradora realiza la danza de las abejas para “explicar” al resto donde debe acudir
Recolección	Con la información recibida acuden al mismo lugar a recolectar alimento.

Actividad 2. Completar un mural para explicar esquemáticamente cómo es la danza de las abejas.

Las conclusiones a las que llegan son:

- Una abeja exploradora se aleja de la colmena en busca de alimento

- un lugar y toma como muestra néctar de las flores de la zona.

- Vuelve a la colmena y sobre el panal vertical realiza “la danza del 8” en la que se tiene en cuenta la dirección tomando como referencia el sol, la velocidad y la duración del aleteo en el tramo de la recta.

- El resto de abejas compañeras toman nota de la danza y además reciben de la exploradora una muestra de néctar.

- Ahora todas ellas pueden ir al lugar identificado para continuar con la recoleccion de alimento para la colmena.

Así, todas funcionan como un único organismo y por el bien común.

EXPERIENCIA 3 ESO

Actividad 1. Completar una tabla relacionando los paralelismos entre las abejas de una colmena y la transmisión del impulso nervioso. Los elementos que se deben incluir son: estímulo, receptor, neurona sensorial, sistema nervioso central, respuesta,  neurona motora y efector.

Actividad 2. Realizar un mural representando la sinapsis y establecer un paralelismo con la transmisión de la información de la danza del 8 y también con el traspaso del néctar de abeja a abeja. Así cada abeja sería como una neurona.

Actividad 3. Exposición de un trabajo explicando el funcionamiento del sistema nervioso pero utilizando los miembros de la colmena. Los alumnos deberán presentar sus conclusiones mediante diferentes formatos. Puede ser una obra teatral, un cómic, un vídeo que expondrán en el aula de 1ºESO.

INTRODUCCIÓN A LA NEUROCIENCIA. Imagen diseño camiseta

                 Imagen diseño camiseta de mi equipo "Introducción a la neurociencia"

INTRODUCCIÓN A LA NEUROCIENCIA. Diseño camiseta

                         Diseño camiseta del equipo “Introducción a la Neurociencia”

El estudio de los sistemas nerviosos de los animales más sencillos hasta los más complejos muestran la variedad organizativa de los elementos que lo componen. Los diferentes diseños adaptativos dan como resultado diferentes niveles de complejidad. Desde las primitivas redes neuronales de cnidarios hasta la compleja estructura del sistema nervioso humano. Pasando además también por sistemas nerviosos de invertebrados en los cuales diferentes estudios reflejan también una compleja organización que otorga una capacidad cognitiva muy desarrollada.

Además de las diferentes organizaciones del sistema nervioso cabe destacar cómo se transforma y se diseña en cada ocasión, dando lugar a seres individuales e irrepetibles. 

Esto es lo que intento transmitir con mi diseño de camiseta. En ella aparece una silueta de una cabeza humana en cuyo interior, en lugar del encéfalo, encontramos un código QR. Estos códigos son formas de transmitir información con un mismo lenguaje. Con un lector de estos tipos de código en nuestro móvil podemos dirigirnos a la página web. Así, al igual que nuestro sistema nervioso, los códigos QR comparten el mismo diseño y lenguaje pero cada web es diferente. Cada individuo durante su vida ha generado las conexiones neuronales propias de sus vivencias, las cuáles son únicas e irrepetibles en su conjunto. Pero al mismo tiempo, el resto de individuos somos capaces de comprender distintos códigos QR aunque sean totalmente diferentes en realidad.

INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA. Comunicación sin lenguaje

 Comunicación sin lenguaje

Intentar hacer el ejercicio de imaginar cómo pensaríamos las cosas sin recurrir al lenguaje, sin que aparezcan palabras en la mente es una labor harto complicada. La especie humana ha llegado hasta donde está, entre otras muchas razones, gracias a una comunicación verbal y escrita que ha permitido la transmisión del conocimiento. Las palabras lo llenan todo, tanto que incluso cuando pensamos aparecen palabras; cuando sentimos aparecen palabras; cuando proyectamos deseos aparecen palabras. Visualizamos palabras e incluso las “oímos” en nuestra mente. Es nuestra manera de comunicar los pensamientos incluso a nosotros mismos. Así que, imaginar cómo sería nuestra mente sin la existencia del lenguaje no es fácil.

Pero vamos a intentarlo. Imaginemos que como en la obra de José Saramago “Ensayo sobre la ceguera” la humanidad pierde la capacidad del lenguaje. Olvida las letras, las palabras y su significado. Ya no sabe leer palabras, ni decirlas ni entenderlas si las escucha. ¿Cómo serían nuestras mentes individuales?¿Cómo sería nuestra relación con el resto de individuos?

De manera individual, a solas con nosotros mismos, me imagino la mente repleta de imágenes y sensaciones diferentes las cuáles se nos haría complicado ordenar para recordarlas de manera eficaz. Supongo que a lo largo de la vida habríamos aprendido a asociar los objetos, lugares o situaciones a una emoción diferente. Pero esta sensación o emoción sentida podría ser diferente para otra persona. Creo que el hecho de no tener un lenguaje haría que tuviéramos menos capacidad para recordar las cosas. Esto haría que fuéramos más viscerales y nuestro comportamiento y actitud sería muy exagerada en las formas de expresión corporal.

En la relación con nuestros congéneres me imagino que la imagen sería muy importante para establecer una comunicación. Los gestos, las miradas, la sonrisa adquieren mayor protagonismo. De nuevo la expresión de sentimientos creo que sería más exagerada que existiendo un lenguaje con palabras. Esto me hace reflexionar en la comunicación actual en la era de los móviles. El uso del lenguaje de texto automático y rápido con aplicaciones como Whatsapp se nos queda muchas veces escaso para expresar todo lo que queremos y por eso tienen tanto éxito los emoticonos que refuerzan lo que queremos decir con palabras. En cualquier caso, la comunicación sin lenguaje sería muy frustrante, lenta y repleta de malentendidos.

El hecho de no poder comunicarse de manera efectiva como con el lenguaje haría muy complicada la transmisión del conocimiento. Supongo que actuaríamos por imitación de nuestros semejantes pero se haría difícil por ejemplo hablar de hechos pasados o futuros. El momento presente sería lo más importante y cada día sería como volver a empezar y la evolución cultural no se podría dar.

Afortunadamente el cuento de nuestra historia se ha escrito con el lenguaje. Y con ello se ha transmitido el conocimiento pero también se ha utilizado el lenguaje para apelar a los sentimientos, a nuestra parte más visceral que existe antes de la aparición del lenguaje. La poesía es como cerrar el círculo del uso del lenguaje como transmisor también de las emociones.

“Tristes armas 

si no son las palabras.

Tristes, tristes.”

INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DE LA TIERRA Y LA VIDA. Evolución cultural y biológica.

                                                          Evolución cultural y biológica

El principal mecanismo de la evolución de las especies es la selección natural. Pero en la especie humana estos mecanismos dejan de ser los únicos que intervienen en la evolución biológica.

La aparición del lenguaje, la comunicación a través de gestos, palabras que dan significado a cosas y acciones facilitó también la transmisión de conocimientos que poco a poco se transformaron en lo que conocemos como cultura.

¿Aporta alguna ventaja o desventaja la cultura frente a la selección natural?¿Puede llegar la evolución cultural a influenciar sobre la evolución biológica? La especie humana ha aprendido a protegerse de las variaciones climáticas, ha construido refugios, ha variado la dieta alimentaria entre otras muchas cosas. Salvo catástrofes en el entorno, se puede considerar que la selección natural no ha sido el único mecanismo de la evolución biológica.

Podemos encontrar ejemplos relacionados con la alimentación ya que ésta ha variado en función de la evolución cultural. El paso de alimentación con carne cruda a carne cocinada, la agricultura y la ganadería, el control de plagas, la manipulación de alimentos, todo puede haber influido en la evolución de la especie.

Un ejemplo de ello es el cambio producido sobre la intolerancia a la lactosa en humanos. Los mamíferos, que se nutren de la leche de sus madres, tienen una enzima llamada lactasa que ayuda a digerir la lactosa. Esta capacidad de digerir el azúcar lácteo desaparece a los 2 o 3 años cuando el organismo está programado para dejar de producir tal enzima siendo indicativo de que el período de lactancia ha finalizado. En algunas localizaciones de poblaciones humanas donde el clima impedía el desarrollo de la agricultura, debían proveerse de alimentos a través de la ganadería. Esto hizo que adultos se alimentaran también de la leche de los animales para subsistir. Así se hicieron visibles aquellos que tenían la mutación genética que les hacía “tolerantes” a la lactosa otorgándoles así una cierta ventaja frente a los que no, que quedaban más débiles y tenían menor probabilidad de reproducirse y transmitir el gen de la intolerancia. En la actualidad se puede apreciar esta evolución biológica en la población mundial ya que existe un porcentaje mayor de individuos intolerantes a la lactosa en aquellas regiones donde el clima ha favorecido obtener alimentos de fuentes diferentes a la de la leche animal.

Otro ejemplo de influencia cultural sobre la evolución genética la estamos experimentando en la era actual con la aparición de las vacunas. La evolución cultural y con ella la transmisión del conocimiento científico ha provocado que la elaboración de las vacunas sea cada vez más eficaz. Recientemente la pandemia provocada por el último coronavirus parece estar controlada médicamente. Algunos individuos han resultado ser naturalmente inmunes a la enfermedad y otros han resultado ser mortalmente vulnerables. Lo cierto es que con la aparición de las vacunas el desenlace final ha sido muy diferente del que podía haber sido. La vacuna de la covid ha evitado más muertes y con ello la supervivencia de aquellos genes que resultaban “naturalmente” vulnerables al entorno. En este caso el mecanismo de evolución biológico no ha sido la selección natural sino la interacción con la cultura. De esta manera la población humana seguirá siendo vulnerable a sucesivas epidemias provocadas por coronavirus similares antes los cuáles no estamos protegidos si no fuera por las vacunas.

INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA. El código genético

                                                        El código de los terrícolas

Un código es un conjunto de reglas y normas sobre una materia. El código genético es el conjunto de normas y reglas con las que se rige la traducción desde el lenguaje de los ácidos nucleicos al de las proteínas. Este código es universal ya que cualquier ser vivo de la Tierra puede utilizar “el mismo diccionario” para leer el libro de instrucciones que dicta el ADN de todas las especies.

Las moléculas de ADN de todos los seres vivos están compuestas por los mismos elementos (carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno) que se organizan para formar bases nitrogenadas o nucleótidos que serán las unidades básicas. Existen 4 tipos de nucleótidos en el ADN: A (Adenina), G (Guanina), C (Citosina), T (Timina) que se disponen a lo largo de la doble cadena de ADN.

Como el código binario utilizado en informática en el que se utiliza únicamente valores de 0 y 1 para la representación de textos y a partir de aquí es el orden el que determina el resultado, en el código genético ocurre algo similar: el orden de las bases nitrogenadas va a determinar el resultado de la proteína final. La secuencia de los 4 tipos de nucleótidos se interpreta en grupos de 3 llamados cada uno de ellos “codón”. A su vez, cada codón codifica para un aminoácido concreto, de manera que la proteína finalmente formada estará constituida por la cadena de aminoácidos correspondiente.

Dicho proceso tendría los siguientes pasos: transcripción y traducción. Durante el primero se transcribe la información de una secuencia de nucleótidos de ADN del núcleo a una cadena de ARN complementaria. Esta cadena complementaria tendría un nucleótido diferente, el Uracilo (U). T transcribe en A, C transcribe en G y viceversa y A transcribe en U. Durante la traducción esta cadena de ARN (llamado “mensajero”) es traducida en el citoplasma de la célula con la ayuda del siguiente “diccionario”:

El hecho de que el código genético sea universal y de que todos los aminoácidos en cualquier ser vivo corresponda con el mismo codón nos proporciona la confirmación de que todos los seres vivos tienen ADN como molécula que contiene la información que “define” a cada individuo. Incluso los virus que contienen ARN tienen el mismo código genético lo cual nos da pistas de que el código genético pudo definirse incluso antes de la aparición de formas precelulares.

Las novedosas vacunas de ARMm utilizadas para la prevención de la COVID-19 utilizan las ventajas de nuestro código genético universal para enviar las instrucciones necesarias de antígenos víricos a nuestras células. Solamente tienen que coger el “diccionario” y traducir cada codón a su correspondiente aminoácido.

INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DE LA VIDA Y DE LA TIERRA. Luna y Tierra

Compañeras de vida  

Como una madre a sus hijos la Luna nunca le ha quitado el ojo de encima a la Tierra. Y no es para menos ya que muchos de los aspectos que afectan a la Tierra tienen que ver con ella. La mareas, la ralentización del movimiento de rotación, las estaciones o los eclipses afectan de una manera u otra a la Tierra.

Para empezar, no es una exageración decir que la Luna no le quita el ojo a la Tierra ya que debido a la coincidencia en la duración de su movimiento de rotación y traslación alrededor de nuestro planeta siempre nos muestra la misma cara. La llamada cara oculta de la Luna queda invisible desde la Tierra.

También es justo comentar que la influencia de la Luna sobre la Tierra se ve intensificada muchas veces por otros elementos como es el Sol pero también el propio movimiento de traslación de la Tierra y otros factores relacionados con los ciclos de Milankovitch.

Mareas

Las mareas son el efecto más evidente que tiene sobre el planeta. La Luna tiene un diámetro cuatro veces menor al de la Tierra y se encuentra a una distancia de casi 385.000 kilómetros, aunque se aleja a un ritmo de 3,8 centímetros al año. A escala podríamos extrapolar las distancias y tamaños de la siguiente manera:

Si la Tierra fuera una pelota de baloncesto la Luna tendría el tamaño de una pelota de tenis y ambas estaría a una distancia de 109 metros.

Este tamaño y distancia hace que el efecto de la fuerza de la gravedad sea suficientemente fuerte como para ejercer un efecto sobre los líquidos del planeta. Este efecto da lugar a las mareas que son movimientos de la masa de agua provocando en determinadas costas que el agua avance o retroceda al ritmo del ciclo lunar. En determinadas épocas del año se produce el fenómeno de las “mareas vivas” siendo este efecto mucho más evidente al coincidir en el mismo plano el sol y la luna con la Tierra.

Estas recesiones cíclicas en las costas no solo favorece la biodiversidad en dichos ecosistemas sino que además estudios demuestran que estas mareas gravitacionales marcan el pulso de la vida de muchos organismos. Concretamente se ha comprobado en plantas que la germinación y crecimiento se ven directamente influenciados por los ciclos lunares independientemente de otros factores vinculantes como es la iluminación.

Además el efecto que tiene sobre los movimientos de las masas de agua genera las corrientes marinas estabilizadoras del clima.

Todos estos efectos se verán afectados a medida que la distancia entre la Luna y la Tierra sea mayor.

Rotación de la Tierra se ralentiza

Una de las hipótesis sobre el origen de la Luna sitúa su formación hace más de 4.000 millones de años cuando un protoplaneta del tamaño de Marte colisionó contra la Tierra primitiva variando su eje de rotación. Desde entonces esta inclinación varía dentro de un rango de entre los 21,5º y 24,5º respecto al plano de la elíptica alrededor del Sol. Esta inclinación provoca los diferentes climas de las 4 estaciones del año ya que el sol no incide por igual en todos los puntos: durante el solsticio de verano en el hemisferio norte el eje está inclinado en dirección al sol recibiendo esta mitad de la Tierra más horas de luz y calor. Durante el invierno ocurre lo contrario ya que el eje está “de espaldas” al sol recibiendo el hemisferio norte menos horas de radiación solar.

Además, la velocidad de rotación de la Tierra se ha visto ralentizada por el efecto de atracción gravitacional de la luna. Esto tiene un efecto estabilizador del clima en la Tierra.

Eclipses

La palabra eclipse proviene del griego “ékleipsis” y significa desaparición. Tres astros se precisan para los eclipses lunares y solares. Cuando el Sol, la Luna y la Tierra coinciden en el mismo plano y dependiendo el orden de la secuencia se produce un tipo u otro. En los eclipses solares “desaparece” el sol total o parcialmente porque la luna se interpone entre el Sol y la Tierra. En cambio, durante los eclipses lunares el astro que parece desaparecer es la luna pero lo que ocurre realmente es que la Tierra se interpone entre el Sol y la Luna y se proyecta la sombra de la Tierra en la Luna.

En los momentos de los eclipses se producen variaciones de temperatura y de velocidad del viento.

Ciclos de Milankovitch

Los ciclos de Milankovitch intentan explicar el patrón que siguen los períodos de glaciaciones e interglaciaciones. Estas variaciones están basadas en las diferentes combinaciones de 3 parámetros fundamentales: excentricidad de la órbita, el eje de rotación y la precesión de los equinoccios.

La excentricidad de la órbita varía con el tiempo aumentando o disminuyendo (menos circular o más circular) en el que la variación más importante ocurre cada 410.000 años. Esta variación en la forma de la elíptica puede suponer una diferencia de cantidad de radiación recibida de entre 1% y 11%.

La oblicuidad del eje de rotación que está directamente relacionado con la distancia de la Luna a la Tierra. La inclinación del eje tiene una oscilación de entre 21,5º y 24,5º cada 40.000 años.

La Tierra describe un movimiento de precesión de sentido inverso al de rotación influenciado por la atracción que ejercen sobre la Tierra el sol y la luna. El eje describe un círculo que se completa en un ciclo de 26.000 años. Estas variaciones tienen consecuencias también en cuanto al clima de la Tierra ya que se producen variaciones en la posición de los solsticios y equinoccios.

Estos 3 parámetros están directa o indirectamente relacionados con el clima ya que tienen que ver con la manera y la cantidad de radiación que recibe la Tierra. La teoría de Milankovitch plantea que combinando estos 3 parámetros dan como resultado unos ciclos que son los que definen los períodos glaciares e interglaciares.

Las glaciaciones coincidirían con una combinación tal en la que la excentricidad sería elevada, la inclinación del eje de rotación sería mínima y la distancia entre la Tierra y el Sol sería mayor. Es decir, habría poco contraste entre las estaciones.

Las interglaciaciones se darían con una combinación de una excentricidad mínima. una inclinación máxima y una menor distancia entre la Tierra y el Sol dando lugar a un mayor contraste entre estaciones.

Estos ciclos podrían producirse cada 100.000 años con variaciones que tendrían relación con cada uno de los parámetros mencionados en los ciclos de Milankovitch.