Dispuestos a revolucionar la robótica y la asistencia para discapacitados, un grupo de investigadores del laboratorio del Instituto Tecnológico de Tokio ha creado "músculos artificiales" más versátiles y potentes que los convencionales.

Según Koichi Suzumori, líder del equipo, estos "músculos de fibra artificial", compuestos por tubos de caucho y poliéster entrelazados que se expanden o contraen al aplicarles aire a alta presión, "exactamente igual que sucede con los músculos humanos cuando reciben estímulos nerviosos". Cada filamento tiene un diámetro de 1,8 milímetros y es capaz de generar una fuerza de 600 gramos, por lo que un haz de un centenar de filamentos (el equivalente a uno de sus "músculos artificiales) es capaz de levantar hasta 60 kilogramos de peso.

Vía | Sinc

Un grupo de investigadores de la Universidad de Texas, junto a otras instituciones internacionales, ha ideado un método para crear músculos artificiales retorciendo y enrollando hilo de pescar y de coser.

Estos músculos de polímero son capaces de levantar 100 veces más peso y generar 100 veces más energía que los músculos humanos.

A diferencia de los motores, que son los dispositivos mecánicos que más a menudo utilizamos para mover o levantar cosas, los músculos artificiales aplican la fuerza para ​​hacer el trabajo de extensión y contracción.

Entre sus aplicaciones cabe destacar el desarrollo de prótesis artificiales, robots humanoides o exoesqueletos, según comentan sus creadores.

Vía | CBC / SINC

Si bien machacarse en el gimnasio es importante para adquirir solvencia física o ganar alguna medalla, no todo el mundo responde igual al entrenamiento, ni consigue batir las mismas marcas, ni tiene la misma disponibilidad para el sacrificio y la constancia. La tómbola genética también tiene que dedir algo al respecto (por ejemplo, la resistencia cardiovascular es hereditaria); de hecho, tiene que decir mucho al respecto, según un estudio de la genetista finlandesa Leena Peltonen.

Peltonen realizó un gigantesco estudio con 37.000 pares de gemelos europeos, sugiriendo que la influencia de los genes en la práctica deportiva era de un 70 % después de los 21 años. El estudio fue publicado en PLoS ONE en diciembre de 2006.

Bien, la práctica deportiva está muy determinada por los genes, pero ¿y las aptitudes deportivas? Tim Spector señala lo siguiente en su libro Post Darwin:

Hace pocos años examinamos junto a colegas holandeses nuestros registros de gemelos. De entre 4.500, detectamos aptitudes deportivas en más de 300, los cuales habían competido por su país o en el ámbito nacional en veinte deportes diferentes. Sin embargo, era raro que tuvieran las mismas capacidades extraordinarias y, por ejemplo, sólo en el 50 por ciento de los casos ambos gemelos idénticos eran competitivos en tenis.

Otro estudio publicado por el propio Spector en Journal of Bone and Mineral Research, en 1997, también sugería los resultados de heredabilidad eran similares para elementos estructurales: capacidad pulmonar, fortaleza muscular y masa muscular.

En el estudio Heritage, noventa familias de Luisiana sin interés por el deporte, con sobrepeso y pegadas al sofá fueron sometidas a un programa de entrenamiento de 20 semanas con bicicletas estáticas. Como es de imaginar, se observaron respuestas físicas de todo tipo, pero había un componente hereditario notorio (del 50 por ciento) en la tasa de mejoría del consumo de oxígeno, con independencia de cuán gordos o en forma estuvieran al empezar.

Popeye no tenía razón (o más bien la campaña de marketing para fomentar la buena alimentación): si quieres que tus músculos sean de hierro, come manzanas. Concretamente, el ácido ursólico presente en la manzana. Según revela un estudio del endocrinólogo Christopher Adams, de la Universidad de Iowa, publicado en la revista Cell Metabolism, esta sustancia reduce el desgaste muscular y promueve el crecimiento de los músculos.

Una sustancia que abunda en la piel de varias frutas, incluidas las manzanas, peras, ciruelas y arándanos, o en plantas como el saúco, menta, romero, lavanda, orégano, tomillo o albahaca. Pero en la cáscara de la manzana se encuentra especialmente concentrado.

El experimento fue realizado con ratones. Al administrarles un chute de ácido ursólico, los ratones aumentaban el tamaño y la fuerza de su musculatura, como Hulk. Este efecto se produce porque se estimula a dos hormonas que incrementan la musculatura: el factor-1 de crecimiento (IGF-1) y la insulina.

Ahora queda averiguar si el efecto en humanos es el mismo. Porque, además, los ratones alimentados con ácido ursólico estaban protegidos de la atrofia muscular causada por el ayuno y por el daño nervioso. Es decir, en palabras de Adams, de confirmarse estos resultados con humanos, podría emplearse el compuesto para tratar la distrofia muscular, una afección que castiga habitualmente a pacientes que llevan tiempo en el hospital o postrados en cama, y para la cual no existe cura en la actualidad:

La atrofia muscular causa grandes problemas (...) es muy común y afecta a la mayoría de las personas en algún momento de su vida, ya sea debido a enfermedades o al envejecer.

El estudio de Adams también reveló otros efectos beneficiosos gracias a la ingesta de manzanas: como la reducción de la grasa en el cuerpo, y una disminución de la glucosa en la sangre, el colesterol y los triglicéridos. Y además limpia los dientes.

Aunque se sabe que este compuesto está presente en alimentos que ya eran considerados como muy saludables, como la manzana, no se conoce aún cuántas piezas de fruta habría que tomar (con piel, claro está) para que el efecto fuera visible, en el caso de que fuera extrapolable a humanos.

Sería genial que el ácido ursólico redujera la atrofia y la grasa corporal en las personas, y sería aún mejor que la gente pudiera adquirir suficiente ácido ursólico comiendo frutas como las manzanas. Pero aún no sabemos si será así.

Finalmente, el refrán “a diario una manzana hace a la gente sana”, puede revelarse más cierto de lo que creíamos. Mal que le pese a Popeye.

Por cierto, si queréis saber más sobre las manzanas, en Xataka Ciencia os presentamos una lista de curiosidades sobre ellas. Por ejemplo: las manzanas son mas eficientes que la cafeína para mantener a la gente despierta en las mañanas.

Vía | Noticias de salud

A Mighty Mouse, el superratón de los dibujos animados, le han salido competidores. Investigadores del Departamento de Biología Molecular y Genética de la Universidad Johns Hopkins (Baltimore, Estados Unidos) han conseguido desarrollar superratones cuatro veces más musculosos que los ratones normales.

Bloqueando la producción de miostatina, una proteína que limita el crecimiento del tejido muscular, los científicos consiguieron aumentar la masa corporal de los ratones hasta un 73%. Para conseguir bloquear dicha proteína, eliminaron el gen responsable de su producción, con lo que se consiguió además generar un exceso de folistatina, la cual contribuye a multiplicar los resultados.

En algunos trabajos científicos los resultados obtenidos en ratones son extrapolables a los humanos. En esta ocasión no es así, ya que en los humanos los factores del crecimiento muscular siguen mecanismos distintos. Los niveles de miostatina en los ratones son muy elevados, mientras que en el organismo humano son muy reducidos.

La importancia de este logro se ha asociado con posibles soluciones a la distrofia muscular y con la mejora de la producción en la ganadería.

Vía | 20 minutos Más información | Quadrupling Muscle Mass in Mice by Targeting TGF-ß Signaling Pathways

Genciencia | Nuevos músculos biónicos que funcionan con alcohol e hidrógeno

A través de la publicación digital BBC News conocemos una nueva mano biónica que ha sido inventada por David Gow, un empleado de la Seguridad Social escocesa. Se trata de una mano biónica que funciona igual que una mano normal pudiendo coger objetos del mismo modo, su diseño recuerda un poco a la mano de la película Terminator.

Todos los dedos pueden articularse independientemente y son controlados por los músculos del brazo conjugados con las órdenes cerebrales, se trata de la primera mano biónica del mercado capaz de actual del mismo modo que una mano humana.

Touch Bionics ha sido la empresa que ha diseñado y fabricado la nueva mano, esta ya ha sido probada por personas que han perdido una mano, excombatientes estadounidenses o soldadores profesionales que sufrieron un desgraciado accidente que los desproveyó de una mano. Todos coinciden en la importancia de que los dedos puedan ser funcionales y se muestran muy satisfechos con ella.

La mano biónica contiene diminutos sensores que captan las señales eléctricas generadas por el cerebro en los músculos del brazo trasformándolas en el movimiento deseado, y cada base de los dedos incorpora un pequeño motor para poder articular el dedo en cuestión.

Pronto la carencia de un miembro no será ningún problema y las personas podrán realizar una vida completamente normal, los avances científicos y tecnológicos permiten eficazmente mejorar la calidad de vida de las personas, de eso no hay duda.

Vía | BBC News Más información | Touch Bionics

Dos científicos holandeses han creado un software que es capaz de determinar el grado de felicidad que presenta una persona a partir del análisis realizado en los gestos faciales. Se trata de una técnica capaz de reconocer los gestos faciales de una persona a través de la captura por un sistema de vídeo, posteriormente las imágenes son convertidas en gráficos 3D gracias a un algoritmo y finalmente se elabora el análisis que detecta el grado de placer del sujeto.

El análisis de las emociones por parte del software funciona del siguiente modo: todos nuestros músculos faciales trabajan cuando lloramos, reímos, nos enfadamos, etc., los gráficos 3D son creados estableciendo 12 áreas significativas de nuestro estado de ánimo, como por ejemplo la zona de la boca o los extremos de las zonas donde se encuentran los ojos. Todos los movimientos de los músculos que en ese momento están actuando son agrupados dando una imagen que se compara con los seis patrones básicos que contiene el software, sorpresa, felicidad, miedo, tristeza, etc. El software también logra identificar la mezcla de algunos de los seis patrones mostrando el resultado al operador.

Para probar el nuevo sistema se realizaron varias pruebas con 300 mujeres proporcionándoles helados de distintos sabores, frutas y otros alimentos. Con cada alimento la reacción era distinta, al parecer, el helado y el chocolate producían un grado de felicidad mayor que otros alimentos que incluso llegaban a provocar sentimientos de tristeza, es el caso del yogur.

La empresa responsable del desarrollo del software y sus creadores, Theo Gevers y Nicu Seve, ya ha encontrado una aplicación ideal, comprobar el grado de felicidad que suscitan algunos de los nuevos productos que aparecen en el mercado. Como sistema para comprobar la efectividad y la satisfacción que produce un determinado producto puede estar bien, aunque la verdad, basta con mirar detenidamente a una persona para saber si le satisface lo que está comiendo.

Vía | Clarín Más información | Unilever Más información | Wired Más información | Theo Gevers Más información | Nicu Seve

Ayer hablábamos de cómo se contrae el músculo estriado y hacíamos referencia a que las diferencias entre las células que forman el aparato locomotor y el miocardio son mínimas, así que he supuesto que sería interesante completar el tema revisando el funcionamiento del automatismo cardíaco.

Aunque hay factores externos que regulan el funcionamiento del corazón, principalmente por vía nerviosa autónoma y endocrina (sistema renina angiotensina aldosterona), el trabajo de esta bomba se debe a sus particulares propiedades eléctricas intrínsecas. Dentro del miocardio, distinguimos un grupo especializado en despolarizarse de forma espontánea, sin necesidad de ningún estímulo externo, y conducir este potencial de acción a todas las células del músculo cardíaco para lograr el llenado y vaciado de sus cavidades.

El marcapasos del corazón en condiciones normales es el nódulo sinusal, senoauricular o de Keith-Flack (NSA), que se halla en la pared posterior de la aurícula derecha, junto a la desembocadura de la vena cava superior. Su ritmo predomina debido a su alta frecuencia de descarga, lo que anula a los marcapasos inferiores.

El impulso eléctrico desencadenado por el NSA baja por las aurículas hasta el nódulo aurículo-ventricular o de Aschoff-Tawara (NAV), situado en el tabique interauricular junto al anillo de la válvula tricúspide. Su función es el retraso fisiológico de la conducción, para que el ventrículo pueda llenarse antes de ser estimulado. En el caso de que el NSA se lesionase, el NAV sería el responsable de marcar el ritmo cardíaco.

Desde el NAV, el potencial de acción se transmite a los ventrículos a través del haz de His, que recorre una pequeña porción del tabique interventricular y se divide en las ramas derecha e izquierda, que a su vez da las ramas anterior y posterior, formando el sistema de His-Purkinje, encargado de distribuir la señal por el miocardio, dando lugar a la contracción ventricular. Según va pasando el potencial de acción, las células miocárdicas se repolarizan y, tras un período de refractariedad, están listas para recibir el siguiente estímulo.

Este recorrido es lo que plasmamos en el electrocardiograma, que de forma muy esquemática podría representarse así:

En esta conocida línea, la onda P representa la activación auricular, el segmento PR se debe a la conducción senoventricular, el complejo QRS se corresponde con la activación ventricular y la onda T se debe a la repolarización ventricular.

Más información | Potencial de acción en Wikipedia En Genciencia | Regenerando miocardio tras un infarto

En el cuerpo humano coexisten dos grandes familias de músculos. Por un lado está el músculo liso, encargado de muchos de los procesos no voluntarios de nuestro organismo, y por el otro tenemos los músculos estriados, responsables del funcionamiento del corazón y del asombroso sistema de palancas y poleas que conforma el sistema locomotor y que posibilita gran parte de nuestra reacción con el entorno.

Aunque quizás no lo sea desde el punto de vista funcional, cuantitativamente el grupo muscular más importante en nuestro cuerpo es el de los estriados, así que es en su funcionamiento en el que nos vamos a fijar hoy. Lo primero que hay que tener claro es que los músculos no se estiran, sólo se contraen, como veremos a continuación. Cuando en deporte se habla de hacer estiramientos, en realidad es una expresión incorrecta. Lo que sí es cierto es que la musculatura estriada, en reposo, presenta lo que llamamos tono muscular, es decir, que siempre presenta un grado mínimo de contracción, por lo que teóricamente sí que podrían llegar a "estirarse" respecto a su posición basal.

Pero ahora centrémonos en el funcionamiento de las fibras, o células, musculares estriadas. Cuando las vemos al microscopio electrónico, cada una de ellas contiene múltiples miofibrillas longitudinales compuestas por lo que llamamos sarcómeras, que son las unidades estructurales y funcionales de contracción.

Cada sarcómera está delimitada por dos bandas electrodensas llamadas líneas Z, que son las que se aproximan o alejan según el grado de actividad muscular. Dentro de cada sarcómera encontramos bandas claras y oscuras de forma alterna. En el centro, vemos la zona oscura denominada banda A, de grosor constante, flanqueada por dos zonas claras conocidas como bandas I, que son las que se estrechan durante la contracción.

Si observamos una sarcómera a mayor aumento, veremos que contienen dos tipos de filamento que se entrelazan entre sí: los gruesos (formados por miosina, con capacidad de fijar moléculas energéticas de ATP) y los finos (actina). Los filamentos gruesos sólo se encuentran en la banda A, mientras que los finos ocupan toda la longitud de la sarcómera, de forma que en la banda I sólo encontraremos actina, pero en la A habrá también miosina.

La contracción se produce mediante la interacción de la actina y la miosina. Los filamentos finos se deslizan hacia el centro de la banda A, acortando las bandas I, lo que hace que las Z se aproximen entre sí. Como hemos visto, lo que se da es un acoplamiento, pero en ningún momento los filamentos finos o gruesos varían su longitud.

Para que se dé el deslizamiento, es fundamental el papel del calcio iónico que contienen las células musculares. En los filamentos finos, además de actina, también encontramos troponina y tropomiosina, que es la encargada de que la actina y la miosina no interaccionen, dando lugar a la relajación muscular. Cuando el músculo recibe un impulso nervioso, se libera calcio, que se une a la troponina. Ésta induce un cambio en la tropomiosina, que desbloquea el acoplamiento actina-miosina, dando lugar a la contracción.

Tanto para la relajación, como para la actividad, es necesario el uso de moléculas de ATP, principal fuente de energía del organismo.