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Crisis de Covid en Australia: Victoria entra en el sexto bloqueo mientras los casos de Nueva Gales del Sur alcanzan un nuevo récord | Noticias de Australia
Noticias en vivo de coronavirus: China ve un nuevo aumento de casos; CNN despide a tres empleados por no tener vacuna | Noticias del mundo
El carbono azul no puede esperar | Ciencia
Puntos cuánticos semiconductores: progreso tecnológico y desafíos futuros
Sobre la panza del bebé | Ciencia
Manipulación de circuitos neuronales, en concierto
Neurorobótica para la neurorrehabilitación | Ciencia
Fenotipado de la enfermedad de Alzheimer con análisis de sangre
Momento Champagne como supernova capturado en detalle por primera vez | Supernovas
This Body: enfrentando la desconfianza médica en la América negra | Películas de guardián

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El estado australiano de Victoria ha entrado en su sexto bloqueo para unirse a los otros dos estados más grandes del país bajo diversos grados de restricciones de coronavirus a medida que la variante Delta continúa extendiéndose.

Se han aplicado bloqueos en toda la costa este, incluidas las tres ciudades más grandes de Australia, Sydney, Melbourne y Brisbane, lo que pone a más del 60% de los 25 millones de habitantes del país bajo estrictas órdenes de quedarse en casa.

Victoria, que soportó uno de los bloqueos más largos del mundo en 2020, comenzó un bloqueo repentino de siete días el jueves en respuesta a un brote de nuevas infecciones no vinculadas.

La última ronda de restricciones incluye reglas que se han vuelto aburridas para los victorianos, que incluyen que solo se les permita salir de casa por cinco razones, un límite de viaje de 5 km para hacer ejercicio y compras, y máscaras obligatorias en interiores y exteriores, y solo 10 días después de la última. terminó el mini-bloqueo.

Horas antes de que las restricciones entraran en vigor el jueves por la noche, cientos de personas salieron a las calles de la capital del estado, Melbourne, para protestar, gritando ?no más cierres? y portando pancartas. La policía dijo que 15 personas fueron arrestadas.

El estado más poblado del país, Nueva Gales del Sur, que ya está bloqueado hasta al menos finales de agosto, informó el viernes de otro número récord de nuevos casos con un total de 291. Al menos 50 de ellos fueron infecciosos mientras estaban en la comunidad. un número que la primera ministra del estado, Gladys Berejiklian, dice que debe reducirse a cero antes de que el estado pueda salir del bloqueo. También se informó de una muerte, una mujer de unos 60 años que no había sido vacunada.

Una multitud de manifestantes antibloqueo durante una protesta instantánea en Melbourne. Fotografía: Michael Currie / Speed ??Media / Rex / Shutterstock

Sydney, hogar de alrededor de 5 millones de personas, es el área más afectada, con muchas áreas del gobierno local bajo estrictas órdenes de quedarse en casa monitoreadas por la policía y las tropas.

Los residentes de Newcastle, la segunda ciudad más grande de Nueva Gales del Sur, también estuvieron bajo un bloqueo de una semana desde el jueves después de que los nuevos casos probablemente estuvieran relacionados con una fiesta en la playa visitada por algunos residentes infecciosos de Sydney.

Aunque el estado se encuentra en su séptima semana de bloqueo, la cantidad de casos diarios y muertes relacionadas con el brote actual de Delta continúa aumentando.

Hablando en su conferencia de prensa diaria el viernes, Berejiklian, líder del gobierno de coalición Nacional Liberal de centroderecha del estado, dijo que la situación empeorará antes de mejorar y que la gente debería estar preparada para ver cifras más altas en los próximos días.

?Dado este alto número de casos, es probable que veamos que esta tendencia continúe durante los próximos días?, dijo. “Espero un mayor número de casos en los próximos días y quiero que la gente esté preparada para eso”.

El otro estado de la costa este, Queensland, ha estado cerrado desde el sábado pasado. Pero hay esperanzas de que las restricciones allí se levanten como estaba planeado el domingo, después de que solo se reportaron 10 nuevos casos del virus el viernes.

El rápido brote de Delta, que entró a través de un lapso de cuarentena en Nueva Gales del Sur, está poniendo a prueba el manejo en gran medida exitoso de Australia de la crisis del coronavirus que ha mantenido su exposición relativamente baja con poco más de 35,350 casos y 932 muertes.

Pero un lento lanzamiento de la vacuna, denominado el “paseo”, que ha sido responsabilidad del gobierno federal, ha dejado al país expuesto a la cepa Delta. Solo alrededor del 21% de las personas mayores de 16 años se han vacunado por completo, lo que deja a Australia en el puesto 36 de los 38 países de la OCDE.

El primer ministro, Scott Morrison, ha sido severamente criticado por las deficiencias. Él ha culpado del retraso al cambio de consejos médicos sobre las vacunas AstraZeneca producidas localmente por preocupaciones de coágulos de sangre raros y limitaciones de suministro sobre las inyecciones de Pfizer.

El gobierno fue atacado nuevamente el viernes después de que se supo que había endurecido las reglas de viaje para que los ciudadanos que normalmente residen en otro país no puedan salir de Australia si regresan a casa para una visita.

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El estado australiano de Victoria ha entrado en su sexto bloqueo para unirse a los otros dos estados más grandes del país bajo diversos grados de restricciones de coronavirus a medida que la variante Delta continúa extendiéndose.

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Victoria, que soportó uno de los bloqueos más largos del mundo en 2020, comenzó un bloqueo repentino de siete días el jueves en respuesta a un brote de nuevas infecciones no vinculadas.

La última ronda de restricciones incluye reglas que se han vuelto aburridas para los victorianos, que incluyen que solo se les permita salir de casa por cinco razones, un límite de viaje de 5 km para hacer ejercicio y compras, y máscaras obligatorias en interiores y exteriores, y solo 10 días después de la última. terminó el mini-bloqueo.

Horas antes de que las restricciones entraran en vigor el jueves por la noche, cientos de personas salieron a las calles de la capital del estado, Melbourne, para protestar, gritando ?no más cierres? y portando pancartas. La policía dijo que 15 personas fueron arrestadas.

El estado más poblado del país, Nueva Gales del Sur, que ya está bloqueado hasta al menos finales de agosto, informó el viernes de otro número récord de nuevos casos con un total de 291. Al menos 50 de ellos fueron infecciosos mientras estaban en la comunidad. un número que la primera ministra del estado, Gladys Berejiklian, dice que debe reducirse a cero antes de que el estado pueda salir del bloqueo. También se informó de una muerte, una mujer de unos 60 años que no había sido vacunada.

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Los residentes de Newcastle, la segunda ciudad más grande de Nueva Gales del Sur, también estuvieron bajo un bloqueo de una semana desde el jueves después de que los nuevos casos probablemente estuvieran relacionados con una fiesta en la playa visitada por algunos residentes infecciosos de Sydney.

Aunque el estado se encuentra en su séptima semana de bloqueo, la cantidad de casos diarios y muertes relacionadas con el brote actual de Delta continúa aumentando.

Hablando en su conferencia de prensa diaria el viernes, Berejiklian, líder del gobierno de coalición Nacional Liberal de centroderecha del estado, dijo que la situación empeorará antes de mejorar y que la gente debería estar preparada para ver cifras más altas en los próximos días.

?Dado este alto número de casos, es probable que veamos que esta tendencia continúe durante los próximos días?, dijo. “Espero un mayor número de casos en los próximos días y quiero que la gente esté preparada para eso”.

El otro estado de la costa este, Queensland, ha estado cerrado desde el sábado pasado. Pero hay esperanzas de que las restricciones allí se levanten como estaba planeado el domingo, después de que solo se reportaron 10 nuevos casos del virus el viernes.

El rápido brote de Delta, que entró a través de un lapso de cuarentena en Nueva Gales del Sur, está poniendo a prueba el manejo en gran medida exitoso de Australia de la crisis del coronavirus que ha mantenido su exposición relativamente baja con poco más de 35,350 casos y 932 muertes.

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El primer ministro, Scott Morrison, ha sido severamente criticado por las deficiencias. Él ha culpado del retraso al cambio de consejos médicos sobre las vacunas AstraZeneca producidas localmente por preocupaciones de coágulos de sangre raros y limitaciones de suministro sobre las inyecciones de Pfizer.

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01:32

Actualizado









01:15

Corea del Sur amplía medidas de distanciamiento social









01:06

China registra el conteo Delta diario más alto









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Bienvenidos

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FOTO: FRANCOIS MORI / AP / SHUTTERSTOCK

Cuando las Naciones Unidas publicaron su Evaluación mundial de los océanos en 2015, estaba claro que los océanos estaban gravemente degradados, y se proyectaba un aumento de los factores de estrés en estos entornos. La Evaluación 2021, publicada en abril, muestra que han disminuido aún más, acercándonos cada vez más a perder la estructura, función y beneficios de los sistemas marinos de la Tierra. Una forma de avanzar podría ser centrarse en los ecosistemas de “carbono azul” y los incentivos que ofrecen a través de créditos de carbono vinculados a la disminución de las emisiones de carbono.

Los ecosistemas de carbono azul incluyen praderas de pastos marinos, marismas y manglares, todos los cuales se encuentran entre los absorbedores y almacenadores de carbono a largo plazo más eficientes de la Tierra. Esta capacidad de almacenamiento de carbono también los convierte en fuentes de CO2 emisiones cuando se degradan o destruyen.

Como afirma el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente en su informe de abril de 2021 Hacer las paces con la naturaleza, “La restauración de ecosistemas puede mitigar simultáneamente el cambio climático, ralentizar y revertir el declive de la biodiversidad y aumentar los beneficios que las personas obtienen de la naturaleza”. La restauración de los ecosistemas de carbono azul podría eliminar aproximadamente el 0,5% de las emisiones globales actuales, con beneficios colaterales para los ecosistemas y los medios de vida locales. Estos incluyen una mejor calidad del agua; aumento de la biodiversidad marina y terrestre; preservación de los medios de vida, las prácticas culturales y los valores de las comunidades locales y tradicionales; y la protección de las costas y su resiliencia frente al cambio climático. Eso es un gran retorno de la inversión.

Podemos empezar por asegurarnos de que los ecosistemas de carbono azul ya identificados para su protección obtengan el apoyo que necesitan. Por ejemplo, los 50 sitios del Patrimonio Mundial marino de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) representan solo el 1% de los océanos del mundo, pero albergan el 21% de los ecosistemas de carbono azul del mundo y el 15% del carbono azul almacenado en el mundo, en partes iguales. al 10% de las emisiones globales anuales de gases de efecto invernadero. La protección de esos ecosistemas de carbono azul mantendrá miles de millones de CO adicionales2 emisiones de entrar a la atmósfera. Sus reservas de carbono están nominalmente protegidas de la degradación por el compromiso legal de más de 190 países signatarios de la Convención del Patrimonio Mundial de la UNESCO de 1972. Pero la gestión local de estos sitios a menudo carece de fondos y personal, y los sitios enfrentan una variedad de amenazas de contaminación, desarrollo costero y cambio climático. Para el 79% de los ecosistemas de carbono azul fuera de la protección de la UNESCO, que albergan el 85% restante del carbono almacenado en el océano, las áreas marinas protegidas (AMP) pueden beneficiar la mitigación del clima al mantener miles de millones de CO adicionales2 emisiones de entrar a la atmósfera. Al mismo tiempo, también se ha demostrado que las AMP protegen la biodiversidad y aumentan los rendimientos pesqueros.

¿De dónde vendrán los fondos para apoyar la conservación? En parte, mediante el uso de créditos de carbono azul. Los ecosistemas de carbono azul pueden ayudar a las naciones a evitar la liberación de CO adicional2 y otros gases de efecto invernadero. El creciente mercado de créditos de carbono azul permite a las organizaciones y países que conservan y restauran los ecosistemas de carbono azul reclamar o vender créditos en los mercados mundiales de créditos de carbono. Por ejemplo, un país que protege las praderas de pastos marinos y, por lo tanto, reduce el riesgo de futuras emisiones de carbono, puede recibir créditos de carbono que financian su protección futura. También se pueden reclamar créditos de carbono para áreas dañadas por eventos naturales. Dondequiera que los hábitats de carbono azul hayan sufrido pérdidas, los créditos de carbono azul pueden ayudar a respaldar su restauración.

Hasta ahora, pocos países han incorporado estrategias de carbono azul en sus políticas de mitigación del cambio climático. La Iniciativa de Carbono Azul, creada por la Comisión Oceanográfica Intergubernamental de la UNESCO, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza y Conservación Internacional, alienta a más países a desarrollar métodos integrales para evaluar las reservas y las emisiones de carbono azul.

Pero el impulso se está acumulando. Una de las restauraciones de pastos marinos más grandes hasta la fecha, en los Estados Unidos, ha solicitado la certificación de crédito de carbono azul. En el otro lado del mundo, las restauraciones de manglares de Tahiry Honko de Madagascar y Mikoko Pamoja de Kenia serán las primeras AMP financiadas con créditos de carbono azul. En Tahiry Honko, los ingresos generados a través de los créditos de carbono cubrirán los costos recurrentes del parque asociados con la protección de los manglares y respaldarán los proyectos de educación e infraestructura para la comunidad local.

A medida que el mundo apunta a la neutralidad de carbono en las próximas décadas, podemos tomar medidas hoy para ayudar a frenar el cambio climático. El retorno de la inversión en ecosistemas de carbono azul es claro, significativo e inmediato. No podemos permitirnos el lujo de esperar.

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Los ecosistemas de carbono azul incluyen praderas de pastos marinos, marismas y manglares, todos los cuales se encuentran entre los absorbedores y almacenadores de carbono a largo plazo más eficientes de la Tierra. Esta capacidad de almacenamiento de carbono también los convierte en fuentes de CO2 emisiones cuando se degradan o destruyen.

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Podemos empezar por asegurarnos de que los ecosistemas de carbono azul ya identificados para su protección obtengan el apoyo que necesitan. Por ejemplo, los 50 sitios del Patrimonio Mundial marino de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) representan solo el 1% de los océanos del mundo, pero albergan el 21% de los ecosistemas de carbono azul del mundo y el 15% del carbono azul almacenado en el mundo, en partes iguales. al 10% de las emisiones globales anuales de gases de efecto invernadero. La protección de esos ecosistemas de carbono azul mantendrá miles de millones de CO adicionales2 emisiones de entrar a la atmósfera. Sus reservas de carbono están nominalmente protegidas de la degradación por el compromiso legal de más de 190 países signatarios de la Convención del Patrimonio Mundial de la UNESCO de 1972. Pero la gestión local de estos sitios a menudo carece de fondos y personal, y los sitios enfrentan una variedad de amenazas de contaminación, desarrollo costero y cambio climático. Para el 79% de los ecosistemas de carbono azul fuera de la protección de la UNESCO, que albergan el 85% restante del carbono almacenado en el océano, las áreas marinas protegidas (AMP) pueden beneficiar la mitigación del clima al mantener miles de millones de CO adicionales2 emisiones de entrar a la atmósfera. Al mismo tiempo, también se ha demostrado que las AMP protegen la biodiversidad y aumentan los rendimientos pesqueros.

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Hasta ahora, pocos países han incorporado estrategias de carbono azul en sus políticas de mitigación del cambio climático. La Iniciativa de Carbono Azul, creada por la Comisión Oceanográfica Intergubernamental de la UNESCO, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza y Conservación Internacional, alienta a más países a desarrollar métodos integrales para evaluar las reservas y las emisiones de carbono azul.

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Avances en puntos cuánticos coloidales

El confinamiento que se encuentra en los puntos cuánticos de semiconductores coloidales permite el diseño de materiales con propiedades ajustables. García de Arquer et al. revisar los avances recientes en los métodos de síntesis y funcionalización de superficies de puntos cuánticos que permiten un ajuste fino de sus propiedades ópticas, químicas y eléctricas. Estos importantes desarrollos han impulsado la comercialización de aplicaciones de visualización e iluminación y brindan desarrollos prometedores en los campos relacionados de la detección y el láser.

Ciencia, aaz8541, este número p. eaaz8541

Resumen estructurado

ANTECEDENTES

Los materiales semiconductores presentan propiedades ópticas y electrónicas que se pueden diseñar a través de su composición y estructura cristalina. El uso de semiconductores como el arseniuro de galio y silicio generó tecnologías desde computadoras y teléfonos móviles hasta láseres y satélites. Los puntos cuánticos semiconductores (QD) ofrecen una palanca adicional: debido a que su tamaño se reduce a la escala nanométrica en las tres dimensiones, el movimiento de electrones restringido conduce a una estructura electrónica discreta similar a un átomo y niveles de energía dependientes del tamaño. Esto permite el diseño de nanomateriales con absorción de luz ampliamente sintonizable, emisión brillante de colores puros, control sobre el transporte electrónico y una amplia sintonía de funciones químicas y físicas debido a su gran relación superficie-volumen.

AVANCES

La emisión de luz brillante y de banda estrecha de los semiconductores QD, sintonizable en el espectro visible e infrarrojo cercano, es atractiva para realizar pantallas más eficientes con colores más puros. Los QD están diseñados de forma composicional y estructural para manipular los estados de energía y las interacciones de carga, lo que genera ganancia óptica y láser, relevantes para la emisión de luz a través de longitudes de onda visibles e infrarrojas y comunicación de fibra óptica. Su química de superficie sintonizable permite la aplicación como etiquetas ópticas en bioimágenes, lo que es posible mediante la unión de QD con proteínas y anticuerpos. La manipulación de superficies QD con moléculas de remate que tienen diferentes funciones químicas y físicas se puede adaptar para programar su ensamblaje en sólidos semiconductores, aumentando la conductividad y permitiendo la transducción de estímulos fotónicos y químicos en señales eléctricas. Los dispositivos optoelectrónicos como transistores y fotodetectores conducen a cámaras sensibles a la luz visible e infrarroja. Los QD altamente cristalinos se pueden cultivar epitaxialmente en sustratos elegidos con criterio mediante el uso de condiciones de vacío y alta temperatura, y su uso ha llevado a láseres de alto rendimiento comercialmente viables. El advenimiento de los QD coloidales, que se pueden fabricar y procesar en solución en condiciones suaves, permitió la fabricación en grandes áreas y amplió el alcance de la aplicación QD a mercados como la electrónica de consumo y la energía fotovoltaica.

PANORAMA

Desde una perspectiva química, se necesitan más avances en la fabricación de QD para mantener y mejorar las propiedades químicas y optoelectrónicas deseadas y hacerlo con una alta reproducibilidad. Esto implica el uso de precursores y métodos de síntesis económicos que son capaces de conservar las propiedades QD a escala de laboratorio en volúmenes relevantes para el mercado. Se necesita una mejor comprensión de la imagen aún incompleta de las superficies QD, la disposición atómica y el carácter metaestable para impulsar un mayor progreso. Desde una perspectiva regulatoria, se necesita mayor atención para lograr materiales de alta calidad que no dependan de metales pesados ??como Cd, Pb y Hg. El papel de la nanoestructuración en el análisis de la toxicidad y el ciclo de vida de cada aplicación es cada vez más importante. Desde la perspectiva de los materiales y la fotofísica, siguen existiendo oportunidades interesantes en la comprensión y el aprovechamiento de los electrones en materiales altamente confinados, cerrando la brecha entre las QD epitaxiales maduras y las QD coloidales todavía emergentes. La calidad todavía imperfecta de estos últimos, un precio que se paga hoy a cambio de su facilidad de fabricación, sigue siendo un desafío central y debe abordarse para lograr un mayor rendimiento en los dispositivos. Desde la perspectiva del dispositivo, la fabricación QD coloidal debe avanzar para traducirse de aplicaciones a escala de laboratorio a aplicaciones de gran superficie, como la impresión de rollo a rollo y de inyección de tinta. La fotocatálisis, en la que se utiliza la luz para impulsar transformaciones químicas, es un campo emergente en el que las QD son de interés. Las tecnologías de la información cuántica, que se basan en la transducción de luz y electrones coherentes, plantean nuevos desafíos y oportunidades para aprovechar los efectos del confinamiento cuántico. En el futuro, las oportunidades permanecen en el diseño de nuevas arquitecturas de dispositivos habilitadas para QD.

Tecnologías de puntos cuánticos de semiconductores.

Los puntos cuánticos presentan propiedades ópticas, eléctricas, químicas y físicas ampliamente sintonizables y distintivas. Abarcan recolección de energía, iluminación, pantallas, cámaras, sensores, tecnología de la información y las comunicaciones, biología y medicina, entre otros. Estos se han explotado para realizar láseres, pantallas, biotags y dispositivos de captación solar eficientes disponibles en el mercado y están surgiendo en la información fotovoltaica, de detección y cuántica.

Abstracto

En nanoestructuras de semiconductores confinados cuánticamente, los electrones exhiben un comportamiento distintivo en comparación con el de los sólidos a granel. Esto permite el diseño de materiales con propiedades químicas, físicas, eléctricas y ópticas ajustables. Los puntos cuánticos (QD) semiconductores de dimensión cero ofrecen una fuerte absorción de luz y una emisión de banda estrecha brillante en las longitudes de onda visible e infrarroja y han sido diseñados para exhibir ganancia óptica y láser. Estas propiedades son de interés para la obtención de imágenes, la recolección de energía solar, las pantallas y las comunicaciones. Aquí, ofrecemos una descripción general de los avances en la síntesis y comprensión de nanomateriales QD, con un enfoque en QD coloidales, y discutimos sus perspectivas en tecnologías como pantallas e iluminación, láseres, sensores, electrónica, conversión de energía solar, fotocatálisis y cuántica. información.

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Avances en puntos cuánticos coloidales

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Resumen estructurado

ANTECEDENTES

Los materiales semiconductores presentan propiedades ópticas y electrónicas que se pueden diseñar a través de su composición y estructura cristalina. El uso de semiconductores como el arseniuro de galio y silicio generó tecnologías desde computadoras y teléfonos móviles hasta láseres y satélites. Los puntos cuánticos semiconductores (QD) ofrecen una palanca adicional: debido a que su tamaño se reduce a la escala nanométrica en las tres dimensiones, el movimiento de electrones restringido conduce a una estructura electrónica discreta similar a un átomo y niveles de energía dependientes del tamaño. Esto permite el diseño de nanomateriales con absorción de luz ampliamente sintonizable, emisión brillante de colores puros, control sobre el transporte electrónico y una amplia sintonía de funciones químicas y físicas debido a su gran relación superficie-volumen.

AVANCES

La emisión de luz brillante y de banda estrecha de los semiconductores QD, sintonizable en el espectro visible e infrarrojo cercano, es atractiva para realizar pantallas más eficientes con colores más puros. Los QD están diseñados de forma composicional y estructural para manipular los estados de energía y las interacciones de carga, lo que genera ganancia óptica y láser, relevantes para la emisión de luz a través de longitudes de onda visibles e infrarrojas y comunicación de fibra óptica. Su química de superficie sintonizable permite la aplicación como etiquetas ópticas en bioimágenes, lo que es posible mediante la unión de QD con proteínas y anticuerpos. La manipulación de superficies QD con moléculas de remate que tienen diferentes funciones químicas y físicas se puede adaptar para programar su ensamblaje en sólidos semiconductores, aumentando la conductividad y permitiendo la transducción de estímulos fotónicos y químicos en señales eléctricas. Los dispositivos optoelectrónicos como transistores y fotodetectores conducen a cámaras sensibles a la luz visible e infrarroja. Los QD altamente cristalinos se pueden cultivar epitaxialmente en sustratos elegidos con criterio mediante el uso de condiciones de vacío y alta temperatura, y su uso ha llevado a láseres de alto rendimiento comercialmente viables. El advenimiento de los QD coloidales, que se pueden fabricar y procesar en solución en condiciones suaves, permitió la fabricación en grandes áreas y amplió el alcance de la aplicación QD a mercados como la electrónica de consumo y la energía fotovoltaica.

PANORAMA

Desde una perspectiva química, se necesitan más avances en la fabricación de QD para mantener y mejorar las propiedades químicas y optoelectrónicas deseadas y hacerlo con una alta reproducibilidad. Esto implica el uso de precursores y métodos de síntesis económicos que son capaces de conservar las propiedades QD a escala de laboratorio en volúmenes relevantes para el mercado. Se necesita una mejor comprensión de la imagen aún incompleta de las superficies QD, la disposición atómica y el carácter metaestable para impulsar un mayor progreso. Desde una perspectiva regulatoria, se necesita mayor atención para lograr materiales de alta calidad que no dependan de metales pesados ??como Cd, Pb y Hg. El papel de la nanoestructuración en el análisis de la toxicidad y el ciclo de vida de cada aplicación es cada vez más importante. Desde la perspectiva de los materiales y la fotofísica, siguen existiendo oportunidades interesantes en la comprensión y el aprovechamiento de los electrones en materiales altamente confinados, cerrando la brecha entre las QD epitaxiales maduras y las QD coloidales todavía emergentes. La calidad todavía imperfecta de estos últimos, un precio que se paga hoy a cambio de su facilidad de fabricación, sigue siendo un desafío central y debe abordarse para lograr un mayor rendimiento en los dispositivos. Desde la perspectiva del dispositivo, la fabricación QD coloidal debe avanzar para traducirse de aplicaciones a escala de laboratorio a aplicaciones de gran superficie, como la impresión de rollo a rollo y de inyección de tinta. La fotocatálisis, en la que se utiliza la luz para impulsar transformaciones químicas, es un campo emergente en el que las QD son de interés. Las tecnologías de la información cuántica, que se basan en la transducción de luz y electrones coherentes, plantean nuevos desafíos y oportunidades para aprovechar los efectos del confinamiento cuántico. En el futuro, las oportunidades permanecen en el diseño de nuevas arquitecturas de dispositivos habilitadas para QD.

Tecnologías de puntos cuánticos de semiconductores.

Los puntos cuánticos presentan propiedades ópticas, eléctricas, químicas y físicas ampliamente sintonizables y distintivas. Abarcan recolección de energía, iluminación, pantallas, cámaras, sensores, tecnología de la información y las comunicaciones, biología y medicina, entre otros. Estos se han explotado para realizar láseres, pantallas, biotags y dispositivos de captación solar eficientes disponibles en el mercado y están surgiendo en la información fotovoltaica, de detección y cuántica.

Abstracto

En nanoestructuras de semiconductores confinados cuánticamente, los electrones exhiben un comportamiento distintivo en comparación con el de los sólidos a granel. Esto permite el diseño de materiales con propiedades químicas, físicas, eléctricas y ópticas ajustables. Los puntos cuánticos (QD) semiconductores de dimensión cero ofrecen una fuerte absorción de luz y una emisión de banda estrecha brillante en las longitudes de onda visible e infrarroja y han sido diseñados para exhibir ganancia óptica y láser. Estas propiedades son de interés para la obtención de imágenes, la recolección de energía solar, las pantallas y las comunicaciones. Aquí, ofrecemos una descripción general de los avances en la síntesis y comprensión de nanomateriales QD, con un enfoque en QD coloidales, y discutimos sus perspectivas en tecnologías como pantallas e iluminación, láseres, sensores, electrónica, conversión de energía solar, fotocatálisis y cuántica. información.

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“Bueno, al menos tengo seguridad laboral permanente ?, comentó mi tía casualmente el verano pasado, refiriéndose a mi papel en la respuesta COVID-19 del gobierno federal. Me estremecí. Poco sabía ella que acababa de enterarme de que los Institutos Nacionales de Salud (NIH) no renovarían mi contrato anual. En mis 12 años en los NIH, la seguridad laboral nunca había sido una prioridad; en cambio, yo apreciaba la independencia. Pero ahora, la nueva maternidad seguida por la pandemia parecía hundir mi carrera y tenía que encontrar un nuevo camino.

ILUSTRACIÓN: ROBERT NEUBECKER

“Estaba en peligro de repetir un error pasado de dejar de fumar prematuramente”.

Había esperado tener un bebé hasta que mi carrera estuviera bien establecida, pensando que eso me ayudaría a protegerme de algunos de los desafíos que sabía que enfrentan las madres científicas, pero aún así luché. Cuando nació mi hijo en 2018, no tenía licencia parental remunerada (los trabajadores del gobierno de EE. UU. Finalmente obtuvieron licencia parental remunerada en octubre de 2020), y mi esposo obtuvo solo 2 semanas de su pequeña empresa. Podía trabajar a distancia desde casa durante los primeros meses del bebé, y al principio aprecié la flexibilidad. Pero terminó siendo el peor de todos los mundos. No tenía licencia de tiempo completo para adaptarme a la maternidad ni una presencia en la oficina para influir en las decisiones relacionadas con mi trabajo.

Cuando volví a la oficina, mi supervisor me advirtió repetidamente que estaba sobre hielo delgado. Reconocí que adaptarme a ser una madre trabajadora fue una curva de aprendizaje empinada, pero estaba agotada tratando de manejar todas mis obligaciones y no sabía qué podía hacer de manera diferente. Cuando llegó el momento de renovar mi contrato anual, mi supervisor dijo que estaba dispuesto a no firmarlo. Lloré y lo convencí de renovarme por un año más. Pero 3 meses después, la pandemia golpeó y dediqué aún más tiempo al cuidado de mi hijo. La próxima vez, mi supervisor cumplió su amenaza.

Estaba destrozado. Mi fiesta virtual de despedida se sintió más como un funeral. Pero entonces mi hijo irrumpió en la sala de estar, agarrando triunfalmente su ukelele y llenando el espacio con su luz. Me di cuenta de que estaba preparado para hacer cualquier cosa para proteger a mi familia, incluido el cambio a una carrera profesional más segura y familiar.

Comencé a hablar con colegas en política científica y comunicación sobre alternativas. Pero cuando reuní a un grupo de mujeres de confianza en mi campo para un videochat, insistieron en que podía seguir investigando. Todo lo que necesitaba era un curso intensivo de supervivencia como mujer y madre científica.

Durante meses nos reunimos semanalmente para analizar las razones no científicas por las que mi trabajo se vino abajo y darme confianza para encontrar uno nuevo. Me sorprendió saber que los reveses que había enfrentado no eran inusuales para las mujeres científicas. Mis colegas también señalaron cómo mis propios prejuicios de género estaban paralizando mi búsqueda de trabajo. Mi esposo y yo estábamos decididos a ser padres muy involucrados. Aún así, rechazaba puestos con más horas o viajes diarios, temiendo que pudieran interferir con mis expectativas autoimpuestas para mi papel como madre en lugar de darme crédito por asegurar financieramente a mi familia mientras mi esposo lanzaba una nueva empresa.

También me di cuenta de que estaba en peligro de repetir un error pasado de dejar de fumar prematuramente en lugar de darme tiempo para adaptarme. Hace veinte años, era un corredor de fondo prometedor en la escuela secundaria, con un marco juvenil que me ayudó a capturar título tras título. Pero durante la pubertad temporalmente me volví más carnosa y más lenta. La dieta y los entrenamientos intensos solo aceleraron el agotamiento hasta que me di por vencido y lo dejé, sintiéndome roto. Años más tarde, me quité el polvo y comencé a correr por las montañas. Cuando finalmente me uní al equipo de atletismo de la universidad, corrí más rápido que nunca y demostré que no necesitaba ser un duendecillo de cuerpo plano, solo necesitaba tiempo y espacio para que mi cuerpo cambiante se adaptara. No he dejado de correr desde entonces.

He aprendido, dos veces ahora, a seguir atando los cordones. La pandemia fue mi punto de inflexión como madre trabajadora, pero sobreviví al acercarme a mujeres más inteligentes que me dieron perspectiva. Ahora he conseguido una mejor posición en otra rama de los NIH que mantiene mi independencia de investigación al tiempo que ofrece una mayor seguridad laboral. Este otoño me dirigiré a mi nueva oficina justo cuando mi niño pequeño comienza su primer día de preescolar. Otros niños seguramente lo empujarán hacia abajo y le arrebatarán sus juguetes. Pero le haré saber que le pasa lo mismo a su madre, y desempolvaremos, redirigiremos y nos embarcaremos en nuevas aventuras juntos.

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“Bueno, al menos tengo seguridad laboral permanente ?, comentó mi tía casualmente el verano pasado, refiriéndose a mi papel en la respuesta COVID-19 del gobierno federal. Me estremecí. Poco sabía ella que acababa de enterarme de que los Institutos Nacionales de Salud (NIH) no renovarían mi contrato anual. En mis 12 años en los NIH, la seguridad laboral nunca había sido una prioridad; en cambio, yo apreciaba la independencia. Pero ahora, la nueva maternidad seguida por la pandemia parecía hundir mi carrera y tenía que encontrar un nuevo camino.

ILUSTRACIÓN: ROBERT NEUBECKER

“Estaba en peligro de repetir un error pasado de dejar de fumar prematuramente”.

Había esperado tener un bebé hasta que mi carrera estuviera bien establecida, pensando que eso me ayudaría a protegerme de algunos de los desafíos que sabía que enfrentan las madres científicas, pero aún así luché. Cuando nació mi hijo en 2018, no tenía licencia parental remunerada (los trabajadores del gobierno de EE. UU. Finalmente obtuvieron licencia parental remunerada en octubre de 2020), y mi esposo obtuvo solo 2 semanas de su pequeña empresa. Podía trabajar a distancia desde casa durante los primeros meses del bebé, y al principio aprecié la flexibilidad. Pero terminó siendo el peor de todos los mundos. No tenía licencia de tiempo completo para adaptarme a la maternidad ni una presencia en la oficina para influir en las decisiones relacionadas con mi trabajo.

Cuando volví a la oficina, mi supervisor me advirtió repetidamente que estaba sobre hielo delgado. Reconocí que adaptarme a ser una madre trabajadora fue una curva de aprendizaje empinada, pero estaba agotada tratando de manejar todas mis obligaciones y no sabía qué podía hacer de manera diferente. Cuando llegó el momento de renovar mi contrato anual, mi supervisor dijo que estaba dispuesto a no firmarlo. Lloré y lo convencí de renovarme por un año más. Pero 3 meses después, la pandemia golpeó y dediqué aún más tiempo al cuidado de mi hijo. La próxima vez, mi supervisor cumplió su amenaza.

Estaba destrozado. Mi fiesta virtual de despedida se sintió más como un funeral. Pero entonces mi hijo irrumpió en la sala de estar, agarrando triunfalmente su ukelele y llenando el espacio con su luz. Me di cuenta de que estaba preparado para hacer cualquier cosa para proteger a mi familia, incluido el cambio a una carrera profesional más segura y familiar.

Comencé a hablar con colegas en política científica y comunicación sobre alternativas. Pero cuando reuní a un grupo de mujeres de confianza en mi campo para un videochat, insistieron en que podía seguir investigando. Todo lo que necesitaba era un curso intensivo de supervivencia como mujer y madre científica.

Durante meses nos reunimos semanalmente para analizar las razones no científicas por las que mi trabajo se vino abajo y darme confianza para encontrar uno nuevo. Me sorprendió saber que los reveses que había enfrentado no eran inusuales para las mujeres científicas. Mis colegas también señalaron cómo mis propios prejuicios de género estaban paralizando mi búsqueda de trabajo. Mi esposo y yo estábamos decididos a ser padres muy involucrados. Aún así, rechazaba puestos con más horas o viajes diarios, temiendo que pudieran interferir con mis expectativas autoimpuestas para mi papel como madre en lugar de darme crédito por asegurar financieramente a mi familia mientras mi esposo lanzaba una nueva empresa.

También me di cuenta de que estaba en peligro de repetir un error pasado de dejar de fumar prematuramente en lugar de darme tiempo para adaptarme. Hace veinte años, era un corredor de fondo prometedor en la escuela secundaria, con un marco juvenil que me ayudó a capturar título tras título. Pero durante la pubertad temporalmente me volví más carnosa y más lenta. La dieta y los entrenamientos intensos solo aceleraron el agotamiento hasta que me di por vencido y lo dejé, sintiéndome roto. Años más tarde, me quité el polvo y comencé a correr por las montañas. Cuando finalmente me uní al equipo de atletismo de la universidad, corrí más rápido que nunca y demostré que no necesitaba ser un duendecillo de cuerpo plano, solo necesitaba tiempo y espacio para que mi cuerpo cambiante se adaptara. No he dejado de correr desde entonces.

He aprendido, dos veces ahora, a seguir atando los cordones. La pandemia fue mi punto de inflexión como madre trabajadora, pero sobreviví al acercarme a mujeres más inteligentes que me dieron perspectiva. Ahora he conseguido una mejor posición en otra rama de los NIH que mantiene mi independencia de investigación al tiempo que ofrece una mayor seguridad laboral. Este otoño me dirigiré a mi nueva oficina justo cuando mi niño pequeño comienza su primer día de preescolar. Otros niños seguramente lo empujarán hacia abajo y le arrebatarán sus juguetes. Pero le haré saber que le pasa lo mismo a su madre, y desempolvaremos, redirigiremos y nos embarcaremos en nuevas aventuras juntos.

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La percepción y el comportamiento surgen de la actividad coordinada y orquestada de las neuronas en los circuitos cerebrales. Las neuronas individuales y funcionalmente coherentes forman conjuntos, que se convierten en los componentes básicos de los circuitos a gran escala para impulsar la maquinaria cerebral (1). La capacidad de modular la actividad cerebral en un patrón espacio-temporal con alta especificidad (escala de tiempo de milisegundos y resolución celular) tiene grandes implicaciones para interactuar con esta sofisticada maquinaria. En la ciencia fundamental, proporciona una herramienta poderosa para diseccionar circuitos neuronales con gran detalle y estudiar la causalidad entre la actividad neuronal, la dinámica de los circuitos y el comportamiento (26). En la medicina traslacional, juega un papel importante en el tratamiento de trastornos cerebrales (7, 8) y promete convertirse en una nueva herramienta para la medicina de precisión.

La estimulación eléctrica es el método más maduro para modular la actividad cerebral. Sin embargo, los electrodos penetrantes son muy invasivos y hay una falta de especificidad espacial en las regiones cerebrales objetivo. Por lo tanto, las neuronas en un gran volumen cerebral se estimulan de forma indiscriminada de forma simultánea, independientemente de su función individual en el circuito cerebral y del vínculo resultante con la conducta. Esta baja especificidad espacial y los efectos asociados inespecíficos fuera del objetivo no solo limitan la aplicación de estos enfoques en el estudio de los circuitos cerebrales, sino que también plantean preocupaciones con respecto a la eficacia general y los efectos secundarios en la terapia clínica (9, 10).

Los métodos ópticos, particularmente cuando se combinan con optogenética (11, 12), ofrecen un nuevo enfoque para modular la actividad cerebral con especificidad de tipo celular. Aunque se puede lograr una alta especificidad espacial en muestras bidimensionales (2D), como cortes delgados de cerebro, el uso temprano de la optogenética en cerebros vivos enfrentó los mismos desafíos que la estimulación eléctrica: la luz dispersa no pudo distinguir las células individuales en un volumen 3D y en su lugar, estimuló todas las neuronas juntas. La luz de dos fotones resuelve el problema de la especificidad espacial y logra una resolución celular. Tomando prestada esta técnica de la microscopía de barrido láser, la optogenética de dos fotones estimula secuencialmente las neuronas una por una (13, 14). Aunque la especificidad es alta, la estimulación secuencial unicelular no logra imitar los patrones de actividad intrínseca en el cerebro, donde múltiples neuronas pueden disparar potenciales de acción simultáneamente.

Hablando metafóricamente, manipular neuronas en un circuito es similar a presionar las teclas de un teclado de piano. Fotoestimular las neuronas de una en una es como tocar el piano con un solo dedo, lo que no produciría una pieza de concierto rítmica y melodiosa. Para modular la actividad neuronal de manera coordinada, es necesario estimular simultáneamente un conjunto de neuronas, distribuidas en un volumen cerebral tridimensional, con resolución celular, como si se tocara el piano con los 10 dedos. Somos de los primeros en abordar este desafío in vivo (15) y demostrar el poder de la optogenética en el estudio del vínculo entre la actividad neuronal y el comportamiento (2) (ver la figura).

Optogenética holográfica de dos fotones

Aprovechando el holograma generado por computadora, codificamos la información espacial 3D de las neuronas objetivo en el holograma de fase utilizando un modulador de luz espacial, para desarrollar técnicas holográficas 3D de dos fotones para optogenética de precisión (15). Al proyectar un patrón de luz holográfica, que contiene haces enfocados en las neuronas objetivo en el cerebro de un ratón, podemos modular con precisión la actividad de los conjuntos neuronales. La excitación de dos fotones asegura que la luz pueda penetrar profundamente en el tejido de dispersión y estimular las neuronas diana distribuidas en un volumen 3D con excelente especificidad. Para maximizar el número de neuronas que se pueden estimular a la vez sin imponer altas dosis de luz (y por lo tanto calor) en el cerebro, aumentamos la eficiencia de excitación de dos fotones adaptando un láser de femtosegundos de baja tasa de repetición. Esto nos permitió estimular simultáneamente un gran grupo de neuronas (> 50) con una cantidad mínima de energía lumínica (unos pocos milivatios por neurona). Al cambiar rápidamente los hologramas (escala de tiempo de milisegundos), podemos estimular diferentes grupos de neuronas con alta especificidad temporal. Nuestro enfoque de optogenética holográfica de dos fotones permite modular la actividad neuronal en un patrón espacio-temporal deseado.

Interrogación totalmente óptica de la actividad neuronal

Para manipular de manera experta los circuitos cerebrales, necesitábamos un mapa neuronal 3D. Construimos un microscopio de ruta dual con dos láseres diferentes, integrando imágenes de calcio volumétricas de alta velocidad de dos fotones con optogenética holográfica de dos fotones (15). La ruta de imágenes estaba equipada con una lente sintonizable eléctricamente para obtener imágenes 3D rápidas (15, dieciséis), y la ruta optogenética se equipó con un modulador de luz espacial para generar el patrón de fotoestimulación 3D. Para evitar la interferencia entre la imagenología y la optogenética, seleccionamos indicadores y opsinas con distintos espectros de excitación de luz: indicador de calcio GCaMP6 (17) para imágenes y opsina C1V1 (18) para optogenética. Utilizando este microscopio de doble ruta, fuimos de los primeros en demostrar imágenes 3D simultáneas y fotoestimulación holográfica de la actividad cortical en ratones despiertos (ver figura). Esta configuración totalmente óptica nos permitió estimular con precisión un grupo arbitrario de neuronas mientras monitoreamos la respuesta del circuito y, por lo tanto, permitió el control de circuito cerrado de la actividad cerebral, todo con alta especificidad temporal y resolución celular en un gran volumen cerebral 3D.

Optogenética holográfica de dos fotones

(A) Esquemas de imágenes de calcio volumétricas simultáneas de dos fotones y fotoestimulación con patrones holográficos 3D de dos fotones en un cerebro de ratón. Un grupo de neuronas definido por el usuario puede estimularse simultáneamente con una alta especificidad espacio-temporal. (B) Control en circuito cerrado de la actividad y el comportamiento neuronales. El circuito neuronal captado durante el comportamiento animal proporciona un mapa para modular el cerebro a través de la optogenética holográfica de dos fotones. Demostramos que el rendimiento del ratón en una tarea de discriminación visual Go / No-Go puede mejorarse fotoactivando solo dos neuronas del conjunto central en la corteza visual (2).

GRÁFICO: H. OBISPO /CIENCIA BASADO EN W. YANG

Modulación del comportamiento activando la actividad del conjunto neuronal

Comprender el papel de los conjuntos neuronales podría conducir a una nueva comprensión de cómo surgen los comportamientos, así como a terapias innovadoras para las enfermedades cerebrales (8). Usando nuestro método alóptico, estudiamos el vínculo causal entre la actividad y el comportamiento del conjunto y demostramos un enfoque eficiente para modular el comportamiento (2) (ver la figura).

Diseñamos una tarea de discriminación visual Go / No-Go, en la que se mostraban aleatoriamente dos orientaciones de rejillas a la deriva y el ratón discriminaba entre ellas lamiendo una tromba de agua. Presumimos que la modulación de la actividad del conjunto podría afectar el comportamiento. Holográficamente fotoactivamos un grupo aleatorio de neuronas inespecíficas en la corteza visual del ratón durante la tarea. Como era de esperar, el “ruido” resultante en la corteza visual disminuyó el rendimiento de la tarea. Luego preguntamos si la modulación neuronal dirigida podría mejorar el resultado de la tarea. Utilizando un algoritmo de aprendizaje automático, extrajimos los conjuntos neuronales y las neuronas del conjunto central relacionadas con el “Go-cue” de los estímulos visuales en la corteza visual. Sorprendentemente, la fotoactivación holográfica de solo dos neuronas del conjunto central durante el Go-cue podría mejorar el rendimiento de la tarea (2).

A través de imágenes, observamos que la activación de las neuronas del conjunto central impulsó el reclutamiento generalizado de otras neuronas dentro del conjunto. Tal mecanismo de finalización de patrones, que potencialmente involucra redes neuronales recurrentes, eventualmente amplificó el efecto de activación de las neuronas del conjunto central y finalmente moduló el resultado conductual. Este efecto fue tan pronunciado que la activación holográfica podría provocar el lamido del ratón asociado con el Go-cue incluso cuando el Go-cue no se presentó físicamente (2).

En comparación con los enfoques anteriores en los que se estimulan grandes regiones del cerebro a la vez, ya sea eléctricamente o mediante optogenética de fotón único, nuestro enfoque holográfico proporciona una especificidad y eficiencia mucho mayores. Nuestro estudio no solo demuestra la relevancia funcional y conductual de los conjuntos neuronales y proporciona una ilustración directa de la finalización del patrón, sino que la capacidad de escribir información con precisión en el cerebro para desencadenar el comportamiento abre una nueva vía en la medicina de precisión para corregir la fisiopatología de los trastornos mentales. (8).

Una perspectiva de la optogenética de precisión

La invención de la optogenética ha proporcionado a los neurocientíficos una nueva herramienta para modular la actividad neuronal específica del tipo de célula. Nuestra técnica de holografía de dos fotones in vivo ha llevado la optogenética a una nueva era de precisión. Hoy y en el futuro cercano, los patrones de modulación espacio-temporal 4D, que son paralelos a la fisiología intrínseca del sistema neural, podrían aplicarse para provocar actividad recurrente y reclutar actividad y comportamiento aguas abajo.

Hemos demostrado la activación de un comportamiento guiado visualmente a través de la optogenética holográfica de dos fotones en la corteza visual del ratón (2), y otros han aplicado esta técnica al hipocampo del ratón (4), para impulsar el comportamiento espacial. En otros modelos animales como las larvas de pez cebra (6), el método se ha utilizado para provocar el comportamiento motor. En cada caso, la activación de solo un pequeño número de neuronas pudo modular el comportamiento animal.

Además de estudiar la causalidad del circuito, la optogenética holográfica de dos fotones es una herramienta ideal para inducir la plasticidad de la red a través de la plasticidad hebbiana (19). Al fotoestimular repetidamente un grupo de neuronas, demostramos que la conectividad funcional aumentaba en un subconjunto de estas neuronas (20). Al emparejar la fotoactivación holográfica de un conjunto conductualmente inespecífico con una recompensa conductual, se demostró que el animal podía aprender a asociar la activación del conjunto con el premio (3, 21, 22). Tales hallazgos sugieren que la optogenética holográfica de dos fotones podría usarse para reprogramar el cerebro y crear un vínculo artificial entre la actividad neuronal y los estados cognitivos. Este resultado tiene una enorme importancia traslacional y podría potencialmente usarse para restablecer las funciones cerebrales de una región dañada en una nueva región.

Los últimos 3 años han sido testigos de una nueva ola de hallazgos gracias a la optogenética holográfica de dos fotones en ratones despiertos. Se podría hacer mucho para aprovechar aún más su potencial, especialmente en la medicina traslacional. En nuestras demostraciones no invasivas, las neuronas diana se limitaron a las capas corticales. La capacidad de apuntar a regiones cerebrales profundas con un enfoque no invasivo o mínimamente invasivo ampliará enormemente su aplicación. El control de ciclo cerrado y en tiempo real de las imágenes, la optogenética y la monitorización del comportamiento podría potencialmente crear un nuevo tipo de interfaz cerebro-máquina. Como el primer tipo de modalidad de modulación cerebral precisa, imaginamos que la optogenética holográfica de dos fotones (15, 2327) seguirá desempeñando un papel fundamental tanto en la neurociencia fundamental como en la medicina traslacional.

Imagen incrustada

FOTO: CORTESÍA DE WEIJIAN YANG

FINALISTA

Weijian Yang

Weijian Yang recibió su licenciatura de la Universidad de Pekín y un doctorado de la Universidad de California, Berkeley. Después de completar su beca postdoctoral en la Universidad de Columbia, comenzó su laboratorio en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de California, Davis en 2017. Su investigación tiene como objetivo desarrollar métodos ópticos avanzados y neurotecnologías para interrogar y modular la actividad cerebral, con un El objetivo es comprender cómo se organizan y funcionan los circuitos neuronales y cómo surgen los comportamientos de la actividad neuronal. www.sciencemag.org/content/373/6555/635

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La estimulación eléctrica es el método más maduro para modular la actividad cerebral. Sin embargo, los electrodos penetrantes son muy invasivos y hay una falta de especificidad espacial en las regiones cerebrales objetivo. Por lo tanto, las neuronas en un gran volumen cerebral se estimulan de forma indiscriminada de forma simultánea, independientemente de su función individual en el circuito cerebral y del vínculo resultante con la conducta. Esta baja especificidad espacial y los efectos asociados inespecíficos fuera del objetivo no solo limitan la aplicación de estos enfoques en el estudio de los circuitos cerebrales, sino que también plantean preocupaciones con respecto a la eficacia general y los efectos secundarios en la terapia clínica (9, 10).

Los métodos ópticos, particularmente cuando se combinan con optogenética (11, 12), ofrecen un nuevo enfoque para modular la actividad cerebral con especificidad de tipo celular. Aunque se puede lograr una alta especificidad espacial en muestras bidimensionales (2D), como cortes delgados de cerebro, el uso temprano de la optogenética en cerebros vivos enfrentó los mismos desafíos que la estimulación eléctrica: la luz dispersa no pudo distinguir las células individuales en un volumen 3D y en su lugar, estimuló todas las neuronas juntas. La luz de dos fotones resuelve el problema de la especificidad espacial y logra una resolución celular. Tomando prestada esta técnica de la microscopía de barrido láser, la optogenética de dos fotones estimula secuencialmente las neuronas una por una (13, 14). Aunque la especificidad es alta, la estimulación secuencial unicelular no logra imitar los patrones de actividad intrínseca en el cerebro, donde múltiples neuronas pueden disparar potenciales de acción simultáneamente.

Hablando metafóricamente, manipular neuronas en un circuito es similar a presionar las teclas de un teclado de piano. Fotoestimular las neuronas de una en una es como tocar el piano con un solo dedo, lo que no produciría una pieza de concierto rítmica y melodiosa. Para modular la actividad neuronal de manera coordinada, es necesario estimular simultáneamente un conjunto de neuronas, distribuidas en un volumen cerebral tridimensional, con resolución celular, como si se tocara el piano con los 10 dedos. Somos de los primeros en abordar este desafío in vivo (15) y demostrar el poder de la optogenética en el estudio del vínculo entre la actividad neuronal y el comportamiento (2) (ver la figura).

Optogenética holográfica de dos fotones

Aprovechando el holograma generado por computadora, codificamos la información espacial 3D de las neuronas objetivo en el holograma de fase utilizando un modulador de luz espacial, para desarrollar técnicas holográficas 3D de dos fotones para optogenética de precisión (15). Al proyectar un patrón de luz holográfica, que contiene haces enfocados en las neuronas objetivo en el cerebro de un ratón, podemos modular con precisión la actividad de los conjuntos neuronales. La excitación de dos fotones asegura que la luz pueda penetrar profundamente en el tejido de dispersión y estimular las neuronas diana distribuidas en un volumen 3D con excelente especificidad. Para maximizar el número de neuronas que se pueden estimular a la vez sin imponer altas dosis de luz (y por lo tanto calor) en el cerebro, aumentamos la eficiencia de excitación de dos fotones adaptando un láser de femtosegundos de baja tasa de repetición. Esto nos permitió estimular simultáneamente un gran grupo de neuronas (> 50) con una cantidad mínima de energía lumínica (unos pocos milivatios por neurona). Al cambiar rápidamente los hologramas (escala de tiempo de milisegundos), podemos estimular diferentes grupos de neuronas con alta especificidad temporal. Nuestro enfoque de optogenética holográfica de dos fotones permite modular la actividad neuronal en un patrón espacio-temporal deseado.

Interrogación totalmente óptica de la actividad neuronal

Para manipular de manera experta los circuitos cerebrales, necesitábamos un mapa neuronal 3D. Construimos un microscopio de ruta dual con dos láseres diferentes, integrando imágenes de calcio volumétricas de alta velocidad de dos fotones con optogenética holográfica de dos fotones (15). La ruta de imágenes estaba equipada con una lente sintonizable eléctricamente para obtener imágenes 3D rápidas (15, dieciséis), y la ruta optogenética se equipó con un modulador de luz espacial para generar el patrón de fotoestimulación 3D. Para evitar la interferencia entre la imagenología y la optogenética, seleccionamos indicadores y opsinas con distintos espectros de excitación de luz: indicador de calcio GCaMP6 (17) para imágenes y opsina C1V1 (18) para optogenética. Utilizando este microscopio de doble ruta, fuimos de los primeros en demostrar imágenes 3D simultáneas y fotoestimulación holográfica de la actividad cortical en ratones despiertos (ver figura). Esta configuración totalmente óptica nos permitió estimular con precisión un grupo arbitrario de neuronas mientras monitoreamos la respuesta del circuito y, por lo tanto, permitió el control de circuito cerrado de la actividad cerebral, todo con alta especificidad temporal y resolución celular en un gran volumen cerebral 3D.

Optogenética holográfica de dos fotones

(A) Esquemas de imágenes de calcio volumétricas simultáneas de dos fotones y fotoestimulación con patrones holográficos 3D de dos fotones en un cerebro de ratón. Un grupo de neuronas definido por el usuario puede estimularse simultáneamente con una alta especificidad espacio-temporal. (B) Control en circuito cerrado de la actividad y el comportamiento neuronales. El circuito neuronal captado durante el comportamiento animal proporciona un mapa para modular el cerebro a través de la optogenética holográfica de dos fotones. Demostramos que el rendimiento del ratón en una tarea de discriminación visual Go / No-Go puede mejorarse fotoactivando solo dos neuronas del conjunto central en la corteza visual (2).

GRÁFICO: H. OBISPO /CIENCIA BASADO EN W. YANG

Modulación del comportamiento activando la actividad del conjunto neuronal

Comprender el papel de los conjuntos neuronales podría conducir a una nueva comprensión de cómo surgen los comportamientos, así como a terapias innovadoras para las enfermedades cerebrales (8). Usando nuestro método alóptico, estudiamos el vínculo causal entre la actividad y el comportamiento del conjunto y demostramos un enfoque eficiente para modular el comportamiento (2) (ver la figura).

Diseñamos una tarea de discriminación visual Go / No-Go, en la que se mostraban aleatoriamente dos orientaciones de rejillas a la deriva y el ratón discriminaba entre ellas lamiendo una tromba de agua. Presumimos que la modulación de la actividad del conjunto podría afectar el comportamiento. Holográficamente fotoactivamos un grupo aleatorio de neuronas inespecíficas en la corteza visual del ratón durante la tarea. Como era de esperar, el “ruido” resultante en la corteza visual disminuyó el rendimiento de la tarea. Luego preguntamos si la modulación neuronal dirigida podría mejorar el resultado de la tarea. Utilizando un algoritmo de aprendizaje automático, extrajimos los conjuntos neuronales y las neuronas del conjunto central relacionadas con el “Go-cue” de los estímulos visuales en la corteza visual. Sorprendentemente, la fotoactivación holográfica de solo dos neuronas del conjunto central durante el Go-cue podría mejorar el rendimiento de la tarea (2).

A través de imágenes, observamos que la activación de las neuronas del conjunto central impulsó el reclutamiento generalizado de otras neuronas dentro del conjunto. Tal mecanismo de finalización de patrones, que potencialmente involucra redes neuronales recurrentes, eventualmente amplificó el efecto de activación de las neuronas del conjunto central y finalmente moduló el resultado conductual. Este efecto fue tan pronunciado que la activación holográfica podría provocar el lamido del ratón asociado con el Go-cue incluso cuando el Go-cue no se presentó físicamente (2).

En comparación con los enfoques anteriores en los que se estimulan grandes regiones del cerebro a la vez, ya sea eléctricamente o mediante optogenética de fotón único, nuestro enfoque holográfico proporciona una especificidad y eficiencia mucho mayores. Nuestro estudio no solo demuestra la relevancia funcional y conductual de los conjuntos neuronales y proporciona una ilustración directa de la finalización del patrón, sino que la capacidad de escribir información con precisión en el cerebro para desencadenar el comportamiento abre una nueva vía en la medicina de precisión para corregir la fisiopatología de los trastornos mentales. (8).

Una perspectiva de la optogenética de precisión

La invención de la optogenética ha proporcionado a los neurocientíficos una nueva herramienta para modular la actividad neuronal específica del tipo de célula. Nuestra técnica de holografía de dos fotones in vivo ha llevado la optogenética a una nueva era de precisión. Hoy y en el futuro cercano, los patrones de modulación espacio-temporal 4D, que son paralelos a la fisiología intrínseca del sistema neural, podrían aplicarse para provocar actividad recurrente y reclutar actividad y comportamiento aguas abajo.

Hemos demostrado la activación de un comportamiento guiado visualmente a través de la optogenética holográfica de dos fotones en la corteza visual del ratón (2), y otros han aplicado esta técnica al hipocampo del ratón (4), para impulsar el comportamiento espacial. En otros modelos animales como las larvas de pez cebra (6), el método se ha utilizado para provocar el comportamiento motor. En cada caso, la activación de solo un pequeño número de neuronas pudo modular el comportamiento animal.

Además de estudiar la causalidad del circuito, la optogenética holográfica de dos fotones es una herramienta ideal para inducir la plasticidad de la red a través de la plasticidad hebbiana (19). Al fotoestimular repetidamente un grupo de neuronas, demostramos que la conectividad funcional aumentaba en un subconjunto de estas neuronas (20). Al emparejar la fotoactivación holográfica de un conjunto conductualmente inespecífico con una recompensa conductual, se demostró que el animal podía aprender a asociar la activación del conjunto con el premio (3, 21, 22). Tales hallazgos sugieren que la optogenética holográfica de dos fotones podría usarse para reprogramar el cerebro y crear un vínculo artificial entre la actividad neuronal y los estados cognitivos. Este resultado tiene una enorme importancia traslacional y podría potencialmente usarse para restablecer las funciones cerebrales de una región dañada en una nueva región.

Los últimos 3 años han sido testigos de una nueva ola de hallazgos gracias a la optogenética holográfica de dos fotones en ratones despiertos. Se podría hacer mucho para aprovechar aún más su potencial, especialmente en la medicina traslacional. En nuestras demostraciones no invasivas, las neuronas diana se limitaron a las capas corticales. La capacidad de apuntar a regiones cerebrales profundas con un enfoque no invasivo o mínimamente invasivo ampliará enormemente su aplicación. El control de ciclo cerrado y en tiempo real de las imágenes, la optogenética y la monitorización del comportamiento podría potencialmente crear un nuevo tipo de interfaz cerebro-máquina. Como el primer tipo de modalidad de modulación cerebral precisa, imaginamos que la optogenética holográfica de dos fotones (15, 2327) seguirá desempeñando un papel fundamental tanto en la neurociencia fundamental como en la medicina traslacional.

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FOTO: CORTESÍA DE WEIJIAN YANG

FINALISTA

Weijian Yang

Weijian Yang recibió su licenciatura de la Universidad de Pekín y un doctorado de la Universidad de California, Berkeley. Después de completar su beca postdoctoral en la Universidad de Columbia, comenzó su laboratorio en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de California, Davis en 2017. Su investigación tiene como objetivo desarrollar métodos ópticos avanzados y neurotecnologías para interrogar y modular la actividad cerebral, con un El objetivo es comprender cómo se organizan y funcionan los circuitos neuronales y cómo surgen los comportamientos de la actividad neuronal. www.sciencemag.org/content/373/6555/635

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Los avances en la interconexión del sistema nervioso periférico (SNP) presentan una alternativa prometedora a la neuromodulación tradicional (1), particularmente para personas con amputaciones de miembros superiores (27). Se ha demostrado que los electrodos implantados disminuyen el dolor del miembro fantasma (PLP) en tales sujetos y permiten sensaciones táctiles casi naturales. Las personas con estimuladores neurales periféricos pueden incluso controlar la cantidad de fuerza ejercida por una prótesis y discernir entre objetos con diferentes adaptaciones y formas con prótesis (25). Estudios sucesivos han demostrado la utilidad a largo plazo de estas tecnologías (6, 7).

Habiendo logrado con éxito la estimulación funcional y la biocompatibilidad crónica a través de interfaces neuronales, el enfoque de la investigación de la neuromodulación se está desplazando hacia el logro de un diseño y una política de uso óptimos (8). Existe una gran variedad en las geometrías de los electrodos, los números de contacto de estimulación y la ubicación dentro del sistema nervioso (ver figura), así como en los posibles protocolos de estimulación. La optimización no se logrará con fuerza bruta sino que requiere el desarrollo de modelos computacionales (9, 10) capaz de explotar los conocimientos acumulados sobre este tema.

Cambiar el enfoque hacia las extremidades inferiores

Hasta hace poco, la mayoría de las investigaciones se han centrado en los amputados de mano, sin tener en cuenta la realidad clínica de que cuatro de cada cinco amputados tienen pérdida de miembros inferiores. Los sujetos con amputación de miembros inferiores con frecuencia no se involucran por completo en las actividades cotidianas porque tienen miedo a las caídas y no perciben la prótesis como parte de su cuerpo (?personificación? baja). Estas personas a menudo informan de poca satisfacción con sus prótesis, citando la prótesis como un peso excesivo, a pesar de que las extremidades protésicas suelen tener menos de la mitad del peso de una extremidad natural (11). También tienden a tener movilidad reducida (12), que puede inducir a un estilo de vida sedentario que favorece el desarrollo de enfermedades y dificulta la reinserción social. El PLP también es común y se maneja mal con los medicamentos actuales (13). Además, aquellos con amputaciones de miembros inferiores enfrentan costos metabólicos sustancialmente más altos mientras caminan, lo que resulta en un mayor riesgo de ataque cardíaco en comparación con la población general (14).

Hemos sido pioneros en un sistema humano-máquina que traduce las lecturas de los sensores protésicos a un “lenguaje” comprensible para el sistema nervioso, utilizando un modelo computacional detallado (9, 10) que indica un número óptimo de implantes para el nervio objetivo. En comparación con la variación de frecuencia tradicional, el modelo favorece la modulación de amplitud de corriente, para aumentar la eficiencia del mapeo y la estimulación de bucle cerrado (15).

La colocación del cable que conecta los implantes al estimulador es un problema de larga data y una causa frecuente de falla en las tecnologías implantables durante las pruebas clínicas (7, 8). Abordamos este problema durante la preparación quirúrgica mediante la implementación de un bucle de liberación y estabilización dentro del injerto de tejido de fascia con cables incrustados en el medio (14).

Recuperando la funcionalidad

Desarrollamos una ?pierna sensora?, para amputados de miembros inferiores, conectando sensores desde la rodilla protésica y debajo del pie al SNP residual (ver la figura). Se logró una conexión efectiva equipando una prótesis controlada por microprocesador con una plantilla sensorizada desarrollada expresamente. Un controlador externo que se comunica de forma inalámbrica con la ?prótesis sensorizada? transduce proporcionalmente la lectura de los sensores de la plantilla y la rodilla en parámetros de estimulación. El estimulador luego inyecta la corriente en los electrodos intraneurales, provocando sensaciones en la extremidad inferior faltante. Todo el proceso se desarrolló con un retraso imperceptible para el usuario, lo que permitió la neuromodulación en tiempo real en función del estado de la pierna.

Esta intervención permitió la recuperación de las percepciones ricas de las piernas y los pies (como el tacto, la propiocepción y ambos simultáneamente). Los usuarios pudieron reconocer cuando la pierna protésica (desconectada físicamente de su cuerpo y comunicándose de forma inalámbrica con los implantes) fue tocada en diferentes posiciones del pie, flexionada o ambas. Los usuarios también pudieron evitar un número sustancialmente mayor de tropiezos al caminar sobre obstáculos, mientras usaban anteojos que ciegaban su campo de visión inferior, que cuando no aprovechaban la retroalimentación restaurada.

Subir escaleras es a menudo un desafío para las personas amputadas por encima de la rodilla, lo que resulta en una cámara muy lenta y una fatiga considerable. Cuando la neuromodulación restauró la percepción de las extremidades, su movilidad aumentó sustancialmente (15).

Después de estas pruebas de laboratorio, los voluntarios salieron a un entorno más natural. Gracias al sistema neuromodulador totalmente portátil, su confianza aumentó y los sujetos pudieron caminar con mayor velocidad sobre lo que normalmente sería un terreno arenoso desafiante. Al mismo tiempo, el consumo metabólico de los voluntarios disminuyó cuando se activó el neurofeedback sensorial. La disminución del gasto de energía cuando se usa la neuromodulación podría potencialmente limitar la fatiga del sistema cardiovascular, un beneficio de salud tremendamente importante para las personas amputadas de miembros inferiores (14).

Modulación del PNS para abordar problemas centrales

Cuando se utilizó el sistema implantable en ?modalidad de neuro-marcapasos? ?estimulando el nervio sin conexión a la prótesis? se observó una reducción de PLP. A través de una estimulación somatotópica precisa, hemos evocado sensaciones agradables y cercanas a lo natural dentro de las regiones de dolor referido. Por el contrario, los dispositivos de estimulación comerciales entregan principalmente patrones de estímulos prefijados y a menudo ineficaces, que no provocan sensaciones fisiológicamente plausibles y no proporcionan un alivio efectivo (dieciséis), y los estimuladores de la médula espinal implican la inducción de parestesia (un hormigueo incómodo), que no siempre alivia completamente el dolor (17). Mientras tanto, los neuroestimuladores que se dirigen directamente al nervio periférico proporcionan estimulación no selectiva o inducen un bloqueo nervioso analgésico, los cuales tienen considerables inconvenientes (18). Nuestro tratamiento del dolor con neuromodulación representa un verdadero avance con respecto a los tratamientos existentes, ya que restauramos las percepciones naturalistas, revitalizando la vía fisiológica de las sensaciones. Además del inminente alivio del dolor, esto potencialmente induce cambios neuroplásticos beneficiosos a largo plazo a nivel del sistema nervioso central (SNC), ofreciendo no solo un efecto analgésico sino también “curativo”.

Como consecuencia de la restauración de sensaciones fisiológicamente plausibles, los sujetos experimentaron (“encarnaron”) la prótesis similar a una extremidad real. La realización se mide típicamente en escenarios “no funcionales” [such as rubber-hand experiments (19)]. Pudimos medir una encarnación funcional objetiva (20) aumentan durante nuestros experimentos con la pierna biónica, con y sin retroalimentación (15). El aumento de la encarnación neuronal disminuyó la percepción del peso (11) ?Una percepción subjetiva influenciada por procesos cognitivos. La carga cognitiva cerebral, medida con electroencefalografía, también disminuyó al caminar con la neuroprótesis y al realizar una doble tarea (15).

Diferentes neurotecnologías para la interconexión del sistema nervioso periférico (SNP)

Se utilizan varios tipos de electrodos neurales en personas con amputación de miembros superiores e inferiores para recibir información de los sensores de prótesis y transducirla en estimulación eléctrica, restaurando la sensación de los apéndices faltantes.

GRÁFICO: C. BICKEL /CIENCIA BASADO EN S. RASPOPOVIC

Revelando Mecanismos Neurorobóticos

La neuromodulación desencadenada por un dispositivo robótico influye en las estrategias sensoriomotoras empleadas por los usuarios, mediante su integración en su sistema nervioso ?tradicional?. Para comprender mejor los mecanismos subyacentes, medimos las características de la marcha de las piernas amputadas durante tareas motoras de diferente dificultad mientras usaban la neuroprótesis. Realizaron una tarea fácil (caminar sobre el suelo) y una tarea desafiante (subir y bajar escaleras) mientras se recolectaban parámetros de la marcha y neuroestimulantes. La neuroprótesis reformuló la cinemática de las piernas de los sujetos hacia una marcha más fisiológica debido a estrategias sensoriomotoras que permitieron a los usuarios explotar intuitivamente varias características del código neuronal durante diferentes tareas (21). Estas estrategias incluyeron un orden temporal diferente o el uso espacial de los canales de estimulación, lo que resultó en códigos neuronales integrados intuitivamente simples pero robustos para diferentes comportamientos motores. En un escenario hipotético, que requería que una pierna amputada simulara conducir un automóvil convencional, demostramos una estimación de presión más fina de la prótesis, lo que sugiere que incluso un código neuronal simple podría mejorar efectivamente los dispositivos neuromoduladores portátiles.

Estos estudios no solo proporcionaron pruebas claras del beneficio de la neuromodulación para los amputados de miembros inferiores, sino que también proporcionaron información sobre los mecanismos fundamentales de la integración supraespinal de las modalidades sensoriales restauradas. Incluso con solo una restauración limitada de las sensaciones del pie y la rodilla, el SNC pudo integrar y explotar con éxito esta información. Se observaron hallazgos análogos en animales que compensaron la falta de una única modalidad sensorial a través de estructuras supraespinales (22).

Hacia un uso generalizado

Los beneficios para la salud que se obtienen con la neuromodulación son de suma importancia para millones de personas con discapacidad. Debido a que el costo económico de tales tecnologías sigue siendo considerable, es importante enfatizar los beneficios que las acompañan, que podrían eliminar la necesidad de tratamientos relacionados con el dolor o los problemas cardiovasculares (1).

Junto con los resultados pioneros en el tratamiento neuromodulador de la neuropatía, la investigación descrita presenta un marco conceptualmente nuevo para el diseño, la implementación y las pruebas de dispositivos neuroprotésicos. Este marco iterativo consiste en (i) desarrollar una comprensión profunda del problema a través de modelos y experimentos, (ii) influir en el diseño del dispositivo y (iii) una fase de prueba clínica meticulosamente planificada. La validación multifacética de experimentos, incluidos los resultados funcionales, emocionales y cognitivos, se retroalimenta para aumentar nuestro conocimiento y optimizar aún más el diseño. La comprensión profunda basada en modelos de los efectos de la neuromodulación podría beneficiar a proyectos futuros en el campo emergente de la medicina bioelectrónica (23, 24).

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FOTO: CORTESÍA DE STANISA RASPOPOVIC

GANADOR DEL GRAN PREMIO

Stanisa Raspopovic

Stanisa Raspopovic recibió una licenciatura de la Universidad de Pisa y un doctorado de la Scuola Superiore Sant’Anna, Italia. Después de completar su beca postdoctoral en EPFL, comenzó su laboratorio en el Departamento de Ciencia y Tecnología de la Salud en ETH Zürich en 2018. Su investigación se centra en la comprensión profunda de la interacción del sistema nervioso con el campo eléctrico a través de modelos computacionales, diseño de neuroprótesis sensoriales y bioelectrónica. soluciones y la investigación de la interacción humana con estos.

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FOTO: CORTESÍA DE WEIJIAN YANG

FINALISTA

Weijian Yang

Weijian Yang recibió su licenciatura de la Universidad de Pekín y un doctorado de la Universidad de California, Berkeley. Después de completar su beca postdoctoral en la Universidad de Columbia, comenzó su laboratorio en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de California, Davis en 2017. Su investigación tiene como objetivo desarrollar métodos ópticos avanzados y neurotecnologías para interrogar y modular la actividad cerebral, con un El objetivo es comprender cómo se organizan y funcionan los circuitos neuronales y cómo surgen los comportamientos de la actividad neuronal. www.sciencemag.org/content/373/6555/635

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Habiendo logrado con éxito la estimulación funcional y la biocompatibilidad crónica a través de interfaces neuronales, el enfoque de la investigación de la neuromodulación se está desplazando hacia el logro de un diseño y una política de uso óptimos (8). Existe una gran variedad en las geometrías de los electrodos, los números de contacto de estimulación y la ubicación dentro del sistema nervioso (ver figura), así como en los posibles protocolos de estimulación. La optimización no se logrará con fuerza bruta sino que requiere el desarrollo de modelos computacionales (9, 10) capaz de explotar los conocimientos acumulados sobre este tema.

Cambiar el enfoque hacia las extremidades inferiores

Hasta hace poco, la mayoría de las investigaciones se han centrado en los amputados de mano, sin tener en cuenta la realidad clínica de que cuatro de cada cinco amputados tienen pérdida de miembros inferiores. Los sujetos con amputación de miembros inferiores con frecuencia no se involucran por completo en las actividades cotidianas porque tienen miedo a las caídas y no perciben la prótesis como parte de su cuerpo (?personificación? baja). Estas personas a menudo informan de poca satisfacción con sus prótesis, citando la prótesis como un peso excesivo, a pesar de que las extremidades protésicas suelen tener menos de la mitad del peso de una extremidad natural (11). También tienden a tener movilidad reducida (12), que puede inducir a un estilo de vida sedentario que favorece el desarrollo de enfermedades y dificulta la reinserción social. El PLP también es común y se maneja mal con los medicamentos actuales (13). Además, aquellos con amputaciones de miembros inferiores enfrentan costos metabólicos sustancialmente más altos mientras caminan, lo que resulta en un mayor riesgo de ataque cardíaco en comparación con la población general (14).

Hemos sido pioneros en un sistema humano-máquina que traduce las lecturas de los sensores protésicos a un “lenguaje” comprensible para el sistema nervioso, utilizando un modelo computacional detallado (9, 10) que indica un número óptimo de implantes para el nervio objetivo. En comparación con la variación de frecuencia tradicional, el modelo favorece la modulación de amplitud de corriente, para aumentar la eficiencia del mapeo y la estimulación de bucle cerrado (15).

La colocación del cable que conecta los implantes al estimulador es un problema de larga data y una causa frecuente de falla en las tecnologías implantables durante las pruebas clínicas (7, 8). Abordamos este problema durante la preparación quirúrgica mediante la implementación de un bucle de liberación y estabilización dentro del injerto de tejido de fascia con cables incrustados en el medio (14).

Recuperando la funcionalidad

Desarrollamos una ?pierna sensora?, para amputados de miembros inferiores, conectando sensores desde la rodilla protésica y debajo del pie al SNP residual (ver la figura). Se logró una conexión efectiva equipando una prótesis controlada por microprocesador con una plantilla sensorizada desarrollada expresamente. Un controlador externo que se comunica de forma inalámbrica con la ?prótesis sensorizada? transduce proporcionalmente la lectura de los sensores de la plantilla y la rodilla en parámetros de estimulación. El estimulador luego inyecta la corriente en los electrodos intraneurales, provocando sensaciones en la extremidad inferior faltante. Todo el proceso se desarrolló con un retraso imperceptible para el usuario, lo que permitió la neuromodulación en tiempo real en función del estado de la pierna.

Esta intervención permitió la recuperación de las percepciones ricas de las piernas y los pies (como el tacto, la propiocepción y ambos simultáneamente). Los usuarios pudieron reconocer cuando la pierna protésica (desconectada físicamente de su cuerpo y comunicándose de forma inalámbrica con los implantes) fue tocada en diferentes posiciones del pie, flexionada o ambas. Los usuarios también pudieron evitar un número sustancialmente mayor de tropiezos al caminar sobre obstáculos, mientras usaban anteojos que ciegaban su campo de visión inferior, que cuando no aprovechaban la retroalimentación restaurada.

Subir escaleras es a menudo un desafío para las personas amputadas por encima de la rodilla, lo que resulta en una cámara muy lenta y una fatiga considerable. Cuando la neuromodulación restauró la percepción de las extremidades, su movilidad aumentó sustancialmente (15).

Después de estas pruebas de laboratorio, los voluntarios salieron a un entorno más natural. Gracias al sistema neuromodulador totalmente portátil, su confianza aumentó y los sujetos pudieron caminar con mayor velocidad sobre lo que normalmente sería un terreno arenoso desafiante. Al mismo tiempo, el consumo metabólico de los voluntarios disminuyó cuando se activó el neurofeedback sensorial. La disminución del gasto de energía cuando se usa la neuromodulación podría potencialmente limitar la fatiga del sistema cardiovascular, un beneficio de salud tremendamente importante para las personas amputadas de miembros inferiores (14).

Modulación del PNS para abordar problemas centrales

Cuando se utilizó el sistema implantable en ?modalidad de neuro-marcapasos? ?estimulando el nervio sin conexión a la prótesis? se observó una reducción de PLP. A través de una estimulación somatotópica precisa, hemos evocado sensaciones agradables y cercanas a lo natural dentro de las regiones de dolor referido. Por el contrario, los dispositivos de estimulación comerciales entregan principalmente patrones de estímulos prefijados y a menudo ineficaces, que no provocan sensaciones fisiológicamente plausibles y no proporcionan un alivio efectivo (dieciséis), y los estimuladores de la médula espinal implican la inducción de parestesia (un hormigueo incómodo), que no siempre alivia completamente el dolor (17). Mientras tanto, los neuroestimuladores que se dirigen directamente al nervio periférico proporcionan estimulación no selectiva o inducen un bloqueo nervioso analgésico, los cuales tienen considerables inconvenientes (18). Nuestro tratamiento del dolor con neuromodulación representa un verdadero avance con respecto a los tratamientos existentes, ya que restauramos las percepciones naturalistas, revitalizando la vía fisiológica de las sensaciones. Además del inminente alivio del dolor, esto potencialmente induce cambios neuroplásticos beneficiosos a largo plazo a nivel del sistema nervioso central (SNC), ofreciendo no solo un efecto analgésico sino también “curativo”.

Como consecuencia de la restauración de sensaciones fisiológicamente plausibles, los sujetos experimentaron (“encarnaron”) la prótesis similar a una extremidad real. La realización se mide típicamente en escenarios “no funcionales” [such as rubber-hand experiments (19)]. Pudimos medir una encarnación funcional objetiva (20) aumentan durante nuestros experimentos con la pierna biónica, con y sin retroalimentación (15). El aumento de la encarnación neuronal disminuyó la percepción del peso (11) ?Una percepción subjetiva influenciada por procesos cognitivos. La carga cognitiva cerebral, medida con electroencefalografía, también disminuyó al caminar con la neuroprótesis y al realizar una doble tarea (15).

Diferentes neurotecnologías para la interconexión del sistema nervioso periférico (SNP)

Se utilizan varios tipos de electrodos neurales en personas con amputación de miembros superiores e inferiores para recibir información de los sensores de prótesis y transducirla en estimulación eléctrica, restaurando la sensación de los apéndices faltantes.

GRÁFICO: C. BICKEL /CIENCIA BASADO EN S. RASPOPOVIC

Revelando Mecanismos Neurorobóticos

La neuromodulación desencadenada por un dispositivo robótico influye en las estrategias sensoriomotoras empleadas por los usuarios, mediante su integración en su sistema nervioso ?tradicional?. Para comprender mejor los mecanismos subyacentes, medimos las características de la marcha de las piernas amputadas durante tareas motoras de diferente dificultad mientras usaban la neuroprótesis. Realizaron una tarea fácil (caminar sobre el suelo) y una tarea desafiante (subir y bajar escaleras) mientras se recolectaban parámetros de la marcha y neuroestimulantes. La neuroprótesis reformuló la cinemática de las piernas de los sujetos hacia una marcha más fisiológica debido a estrategias sensoriomotoras que permitieron a los usuarios explotar intuitivamente varias características del código neuronal durante diferentes tareas (21). Estas estrategias incluyeron un orden temporal diferente o el uso espacial de los canales de estimulación, lo que resultó en códigos neuronales integrados intuitivamente simples pero robustos para diferentes comportamientos motores. En un escenario hipotético, que requería que una pierna amputada simulara conducir un automóvil convencional, demostramos una estimación de presión más fina de la prótesis, lo que sugiere que incluso un código neuronal simple podría mejorar efectivamente los dispositivos neuromoduladores portátiles.

Estos estudios no solo proporcionaron pruebas claras del beneficio de la neuromodulación para los amputados de miembros inferiores, sino que también proporcionaron información sobre los mecanismos fundamentales de la integración supraespinal de las modalidades sensoriales restauradas. Incluso con solo una restauración limitada de las sensaciones del pie y la rodilla, el SNC pudo integrar y explotar con éxito esta información. Se observaron hallazgos análogos en animales que compensaron la falta de una única modalidad sensorial a través de estructuras supraespinales (22).

Hacia un uso generalizado

Los beneficios para la salud que se obtienen con la neuromodulación son de suma importancia para millones de personas con discapacidad. Debido a que el costo económico de tales tecnologías sigue siendo considerable, es importante enfatizar los beneficios que las acompañan, que podrían eliminar la necesidad de tratamientos relacionados con el dolor o los problemas cardiovasculares (1).

Junto con los resultados pioneros en el tratamiento neuromodulador de la neuropatía, la investigación descrita presenta un marco conceptualmente nuevo para el diseño, la implementación y las pruebas de dispositivos neuroprotésicos. Este marco iterativo consiste en (i) desarrollar una comprensión profunda del problema a través de modelos y experimentos, (ii) influir en el diseño del dispositivo y (iii) una fase de prueba clínica meticulosamente planificada. La validación multifacética de experimentos, incluidos los resultados funcionales, emocionales y cognitivos, se retroalimenta para aumentar nuestro conocimiento y optimizar aún más el diseño. La comprensión profunda basada en modelos de los efectos de la neuromodulación podría beneficiar a proyectos futuros en el campo emergente de la medicina bioelectrónica (23, 24).

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FOTO: CORTESÍA DE STANISA RASPOPOVIC

GANADOR DEL GRAN PREMIO

Stanisa Raspopovic

Stanisa Raspopovic recibió una licenciatura de la Universidad de Pisa y un doctorado de la Scuola Superiore Sant’Anna, Italia. Después de completar su beca postdoctoral en EPFL, comenzó su laboratorio en el Departamento de Ciencia y Tecnología de la Salud en ETH Zürich en 2018. Su investigación se centra en la comprensión profunda de la interacción del sistema nervioso con el campo eléctrico a través de modelos computacionales, diseño de neuroprótesis sensoriales y bioelectrónica. soluciones y la investigación de la interacción humana con estos.

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FOTO: CORTESÍA DE WEIJIAN YANG

FINALISTA

Weijian Yang

Weijian Yang recibió su licenciatura de la Universidad de Pekín y un doctorado de la Universidad de California, Berkeley. Después de completar su beca postdoctoral en la Universidad de Columbia, comenzó su laboratorio en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de California, Davis en 2017. Su investigación tiene como objetivo desarrollar métodos ópticos avanzados y neurotecnologías para interrogar y modular la actividad cerebral, con un El objetivo es comprender cómo se organizan y funcionan los circuitos neuronales y cómo surgen los comportamientos de la actividad neuronal. www.sciencemag.org/content/373/6555/635

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La enfermedad de Alzheimer (EA) se caracteriza por agregados de proteínas cerebrales de amiloide-? (A?) y tau fosforilada (pTau) que se convierten en placas y ovillos, y neuritas distróficas que rodean las placas, que se acompañan de neurodegeneración aguas abajo. Estos cambios proteicos se pueden utilizar como biomarcadores detectados mediante tomografía por emisión de positrones (PET) y en el líquido cefalorraquídeo (LCR), lo que permite la clasificación ATN (amiloide, tau y neurodegeneración) de los pacientes. Este fenotipado se ha convertido en estándar en los ensayos clínicos de EA para superar la alta tasa de clasificación errónea (20 a 30%) de los criterios clínicos y también permite la inscripción de pacientes preclínicos con EA. La reciente aprobación de la primera inmunoterapia anti-amiloide modificadora de la enfermedad, aducanumab, para la EA generará la necesidad de biomarcadores ampliamente accesibles y económicos para la clasificación ATN de pacientes con quejas cognitivas. Los avances tecnológicos también han superado los desafíos de medir las cantidades extraordinariamente bajas de proteínas derivadas del cerebro en muestras de sangre, y estudios recientes indican que los análisis de sangre para la EA pronto serán posibles.

La variante A?42 de A? es propensa a la agregación y se deposita en placas en el cerebro de personas con EA, mientras que la isoforma A?40 más corta es, con mucho, el péptido A? más abundante (ver la figura). Por tanto, a medida que la EA progresa y A?42 forma placas, se reduce su concentración en el LCR y la sangre. Se sabe que la determinación de la relación de las concentraciones de A?42 y A?40 en el LCR se ajusta a las diferencias entre individuos en la producción “total” de A?, aumentando así la concordancia con las imágenes de PET amiloide para detectar la amiloidosis cerebral. Aplicando el mismo principio para el A? en plasma sanguíneo, las medidas de inmunoprecipitación-espectrometría de masas (IP-MS) de la relación A?42 / A?40 en plasma pueden alcanzar una precisión superior al 90% para identificar la amiloidosis cerebral (1). Un estudio poblacional de 441 ancianos asintomáticos indica que el A? en plasma de IP-MS puede identificar a los que son positivos para PET amiloide con alta precisión (2).

Biomarcadores de la enfermedad de Alzheimer

La baja proporción de isoformas de amiloide-? (A?) 42/40 se asocia con amiloidosis cerebral, y varios fragmentos de tau fosforilados (pTau) aumentan con la patología de tau; ambos son biomarcadores sanguíneos específicos para la enfermedad de Alzheimer (EA). Entre los biomarcadores de neurodegeneración, la luz del neurofilamento (NFL) aumenta moderadamente en la EA, y la tau total (T-tau) aumenta notablemente solo en el líquido cefalorraquídeo (LCR), y no en la sangre, en la EA. La proteína ácida fibrilar glial (GFAP) es un biomarcador sanguíneo candidato para la activación astrocítica, para indicar neuroinflamación.

GRÁFICO: KELLIE HOLOSKI /CIENCIA

Entonces surge la pregunta de si la detección de A? en plasma puede reemplazar las pruebas de PET o LCR para la amiloidosis cerebral. Un problema potencial es que el A? se produce no solo en el cerebro, sino también en las plaquetas y los tejidos periféricos, lo que oscurecerá la señal de A? derivada del sistema nervioso central en el plasma. En consecuencia, en los casos de PET amiloide positivo, la relación plasmática A?42 / A?40 es solo ~ 10% menor que en individuos sin amiloidosis cerebral, mientras que es más del 40% menor en LCR (3). Esto conduce a una superposición que presenta desafíos para clasificar sólidamente a los individuos como amiloide positivos o negativos, especialmente en aquellos con proporciones A?42 / A?40 cercanas al límite de normalidad. Algoritmos que combinan la relación plasmática A?42 / A?40 con la variante ?4 de la apolipoproteína E (APOE), que es el principal gen de riesgo de EA, y la edad (el principal factor de riesgo de EA) aumenta la precisión en la detección de la amiloidosis cerebral entre un 2 y un 6% (2, 3). Sin embargo, la combinación de datos de biomarcadores con riesgo genético y envejecimiento puede causar confusión porque algunos jóvenes APOE-?4 no portadores con niveles bajos de A?42 / A?40 en plasma serán clasificados erróneamente como amiloide negativos por el algoritmo, mientras que una proporción de individuos mayores con homocigotos APOE-?4 pero A?42 / A?40 en plasma normal se clasificará erróneamente como amiloide positivo.

La proteína tau se trunca en fragmentos de dominio amino-terminal a medio antes de ser secretada en el plasma sanguíneo y el LCR (4). CSF pTau se ha utilizado durante mucho tiempo como un biomarcador específico de EA. Un avance importante es el uso de nuevos métodos ultrasensibles que permiten la cuantificación de pTau en el plasma sanguíneo, con concentraciones elevadas en la EA (5). De 321 pacientes y controles, altas concentraciones plasmáticas de fragmentos de pTau181 se asociaron con patología de tau cerebral medida por PET (6). Posteriormente se presentaron resultados similares para otras especies de pTau, incluido pTau217 (7) y pTau231 (8).

Los hallazgos de una precisión muy alta del pTau217 plasmático en la capacidad de discriminar la EA de otros trastornos neurodegenerativos (7) y datos de IP-MS que muestran una mayor magnitud de aumento y una mejor asociación con las placas amiloides por PET de pTau217 en plasma que de pTau181 (4) sugieren que puede haber diferencias diagnósticas o fisiopatológicas entre las especies de pTau, pero esto sigue siendo un tema de debate. No obstante, todos estos biomarcadores sanguíneos pTau muestran una alta concordancia con la patología de la EA en la autopsia, con precisiones para diferenciar la EA de los casos de demencia sin EA de hasta el 99% para pTau231 (8).

Sin embargo, estos estudios se basan en diferentes métodos analíticos y cohortes. En un intento de comparar directamente estas especies de pTau, un estudio de 381 participantes que emplearon inmunoensayos digitales para pTau181, pTau217 y pTau231 encontró fuertes correlaciones con las cantidades de especies de pTau en el LCR. Además, aunque el cambio de veces fue mayor para pTau217, la precisión en la identificación de la positividad de la PET amiloide fue muy alta para todas las especies de pTau (9), lo que sugiere que las diferencias no son significativas. Un estudio de dos grandes cohortes de 883 individuos con síntomas cognitivos también mostró una alta precisión (90 a 91%) tanto de pTau181 como de pTau217 en plasma para predecir la progresión clínica a la demencia AD en algoritmos que incluyen pruebas de memoria y función ejecutiva y APOE genotipado10). En general, los biomarcadores pTau plasmáticos cumplen muchos requisitos para una prueba de EA clínicamente útil, con un gran cambio en la EA (entre dos y cuatro veces mayor en EA que en los controles sin EA en los estudios), y un aumento temprano en el continuo de EA (incluso preclínicamente), una asociación con la fisiopatología de la tau asociada a amiloide y la carga de enredos en el cerebro, y un aumento que se encuentra específicamente en la EA pero no en otros tipos de demencia.

Los hallazgos de un aumento temprano de los fragmentos de pTau en plasma en pacientes con evidencia de placas amiloides, pero no anomalías de tau, mediante imágenes de PET pueden interpretarse como una respuesta neuronal a los agregados de A? que da lugar a un aumento de la secreción de pTau en el LCR y el plasma sanguíneo. Sin embargo, los hallazgos en los estudios de biomarcadores son solo asociaciones y pueden no revelar directamente relaciones causales. Por ejemplo, el pTau231 en plasma muestra un aumento de 10 a 15 veces dentro de las 24 horas posteriores a la lesión cerebral traumática aguda, especialmente evidente en pacientes más jóvenes (que es poco probable que tengan patología amiloide o tau) (11). La tau total (T-tau), que se refiere a cualquier variante o fragmento de tau independientemente de la fosforilación, y otras proteínas cerebrales como la proteína ácida fibrilar glial (GFAP) también aumentan en el plasma sanguíneo, hipotéticamente mediado por un compromiso de la sangre inducido por un trauma. barrera cerebral, con liberación de proteínas preexistentes en el espacio extracelular. Incluso si operan diferentes mecanismos en trastornos específicos, se necesita más investigación para comprender los mecanismos subyacentes al aumento de pTau plasmático en la EA.

En la búsqueda de biomarcadores sanguíneos de neurodegeneración, se ha hecho evidente que, a diferencia del LCR, donde la T-tau está marcadamente aumentada en la EA, la T-tau no funciona como un biomarcador de la neurodegeneración de la EA en la sangre. En cambio, otra proteína axonal, la luz del neurofilamento (NFL), se ha evaluado como un biomarcador de neurodegeneración de la EA sustituto, aunque no está involucrada en la patogénesis de la EA. Las concentraciones plasmáticas de NFL se correlacionan bien con las concentraciones de LCR, lo que respalda que refleja la fisiopatología del cerebro. Pero se encuentran grandes cantidades en una amplia variedad de trastornos neurodegenerativos, por lo que este biomarcador carece de especificidad. Sin embargo, la NFL plasmática, que muestra un modesto aumento en la EA, predice tanto el deterioro cognitivo como la tasa de neurodegeneración medida por la atrofia en las imágenes cerebrales. En particular, las concentraciones de NFL tanto en plasma como en LCR aumentan en personas cognitivamente intactas con EA autosómica dominante 7 años antes del inicio de los síntomas (12), por lo que este puede ser un buen biomarcador para predecir la EA.

Otro biomarcador de sangre candidato a la EA incluye la proteína astrocítica GFAP, que está marcadamente aumentada en la EA. Plasma GFAP distingue a ancianos cognitivamente normales con PET amiloide positivo y negativo con alta precisión (13), y puede servir como un biomarcador sanguíneo para la activación glial y la neuroinflamación.

A pesar de las reducciones rápidas y sólidas en la unión del ligando de PET amiloide después del tratamiento con inmunoterapias A? (indicativo de la participación de la diana del fármaco), los efectos sobre los resultados cognitivos han sido menos evidentes. Por lo tanto, la evidencia de biomarcadores de los efectos posteriores en la reducción de la patología de tau y la neurodegeneración es importante para respaldar los efectos modificadores de la enfermedad de esta clase de fármacos. Dado que en la mayoría de los ensayos clínicos solo un pequeño porcentaje de los pacientes inscritos se someten a punciones lumbares repetidas para la prueba del LCR, los biomarcadores sanguíneos podrían desempeñar un papel importante para lograrlo. Los datos de otras áreas de la neurociencia clínica muestran que los niños con atrofia muscular espinal tienen un aumento marcado en LCR NFL, pero el tratamiento con el fármaco oligonucleotídico antisentido nusinersen da como resultado una reducción sucesiva de las concentraciones de NFL en el LCR con normalización después de ~ 7 meses, y la reducción se correlaciona con mejoras clínicas (14). Se observan reducciones similares, pero menos pronunciadas, de NFL en plasma con tratamientos modificadores de la enfermedad en pacientes con esclerosis múltiple. Estos hallazgos pueden servir como prueba de concepto de la utilidad de la NFL plasmática en la identificación de los efectos de los fármacos posteriores en la neurodegeneración. El compromiso objetivo del fármaco anti-A?, aducanumab, se demostró en 2017, con reducciones dependientes de la dosis en la PET amiloide (15), pero hasta la fecha no hay informes de efectos sobre biomarcadores sanguíneos de neurodegeneración (o patología tau) de ningún ensayo de inmunoterapia A?.

Los estudios actuales de biomarcadores de EA en sangre provienen exclusivamente de cohortes en centros de investigación altamente especializados. Por lo tanto, se necesita una mayor validación clínica, específicamente en la precisión diagnóstica de los biomarcadores sanguíneos de EA, solos o en combinación, en poblaciones de pacientes consecutivas en clínicas de memoria y en entornos de atención primaria. Además, debido a que el pTau en plasma aumenta progresivamente con la patología de tau en el cerebro y en un estadio clínico más avanzado, se necesitan más datos sobre la precisión de los biomarcadores de pTau en plasma para identificar a las personas con síntomas preclínicos o tempranos que desarrollarán EA. Además, se necesitan estudios que comparen las especies de pTau en plasma en las mismas cohortes y que utilicen la misma tecnología para comprender si existen diferencias fisiopatológicas entre los epítopos de pTau. Los ensayos actuales son de grado de investigación y se necesita una validación analítica completa de los métodos para lograr resultados precisos y comparables entre laboratorios, así como esfuerzos globales para desarrollar materiales de referencia certificados para lograr la armonización entre plataformas de ensayo. La transferencia de los análisis de sangre a plataformas totalmente automatizadas también ayudaría a agilizar estos procedimientos y a establecer estos análisis de sangre como herramientas clínicamente útiles. Por último, para que los biomarcadores sanguíneos sean sustitutos atractivos de las imágenes, los costos deben ser sustancialmente más bajos que los costos de las tomografías por emisión de positrones.

Expresiones de gratitud: KB ha sido consultor de Axon, Biogen, Lilly y Roche Diagnostics y es cofundador de Brain Biomarker Solutions en Gothenburg AB.

) [summary] => La enfermedad de Alzheimer (EA) se caracteriza por agregados de proteínas cerebrales de amiloide-? (A?)... [atom_content] =>

La enfermedad de Alzheimer (EA) se caracteriza por agregados de proteínas cerebrales de amiloide-? (A?) y tau fosforilada (pTau) que se convierten en placas y ovillos, y neuritas distróficas que rodean las placas, que se acompañan de neurodegeneración aguas abajo. Estos cambios proteicos se pueden utilizar como biomarcadores detectados mediante tomografía por emisión de positrones (PET) y en el líquido cefalorraquídeo (LCR), lo que permite la clasificación ATN (amiloide, tau y neurodegeneración) de los pacientes. Este fenotipado se ha convertido en estándar en los ensayos clínicos de EA para superar la alta tasa de clasificación errónea (20 a 30%) de los criterios clínicos y también permite la inscripción de pacientes preclínicos con EA. La reciente aprobación de la primera inmunoterapia anti-amiloide modificadora de la enfermedad, aducanumab, para la EA generará la necesidad de biomarcadores ampliamente accesibles y económicos para la clasificación ATN de pacientes con quejas cognitivas. Los avances tecnológicos también han superado los desafíos de medir las cantidades extraordinariamente bajas de proteínas derivadas del cerebro en muestras de sangre, y estudios recientes indican que los análisis de sangre para la EA pronto serán posibles.

La variante A?42 de A? es propensa a la agregación y se deposita en placas en el cerebro de personas con EA, mientras que la isoforma A?40 más corta es, con mucho, el péptido A? más abundante (ver la figura). Por tanto, a medida que la EA progresa y A?42 forma placas, se reduce su concentración en el LCR y la sangre. Se sabe que la determinación de la relación de las concentraciones de A?42 y A?40 en el LCR se ajusta a las diferencias entre individuos en la producción “total” de A?, aumentando así la concordancia con las imágenes de PET amiloide para detectar la amiloidosis cerebral. Aplicando el mismo principio para el A? en plasma sanguíneo, las medidas de inmunoprecipitación-espectrometría de masas (IP-MS) de la relación A?42 / A?40 en plasma pueden alcanzar una precisión superior al 90% para identificar la amiloidosis cerebral (1). Un estudio poblacional de 441 ancianos asintomáticos indica que el A? en plasma de IP-MS puede identificar a los que son positivos para PET amiloide con alta precisión (2).

Biomarcadores de la enfermedad de Alzheimer

La baja proporción de isoformas de amiloide-? (A?) 42/40 se asocia con amiloidosis cerebral, y varios fragmentos de tau fosforilados (pTau) aumentan con la patología de tau; ambos son biomarcadores sanguíneos específicos para la enfermedad de Alzheimer (EA). Entre los biomarcadores de neurodegeneración, la luz del neurofilamento (NFL) aumenta moderadamente en la EA, y la tau total (T-tau) aumenta notablemente solo en el líquido cefalorraquídeo (LCR), y no en la sangre, en la EA. La proteína ácida fibrilar glial (GFAP) es un biomarcador sanguíneo candidato para la activación astrocítica, para indicar neuroinflamación.

GRÁFICO: KELLIE HOLOSKI /CIENCIA

Entonces surge la pregunta de si la detección de A? en plasma puede reemplazar las pruebas de PET o LCR para la amiloidosis cerebral. Un problema potencial es que el A? se produce no solo en el cerebro, sino también en las plaquetas y los tejidos periféricos, lo que oscurecerá la señal de A? derivada del sistema nervioso central en el plasma. En consecuencia, en los casos de PET amiloide positivo, la relación plasmática A?42 / A?40 es solo ~ 10% menor que en individuos sin amiloidosis cerebral, mientras que es más del 40% menor en LCR (3). Esto conduce a una superposición que presenta desafíos para clasificar sólidamente a los individuos como amiloide positivos o negativos, especialmente en aquellos con proporciones A?42 / A?40 cercanas al límite de normalidad. Algoritmos que combinan la relación plasmática A?42 / A?40 con la variante ?4 de la apolipoproteína E (APOE), que es el principal gen de riesgo de EA, y la edad (el principal factor de riesgo de EA) aumenta la precisión en la detección de la amiloidosis cerebral entre un 2 y un 6% (2, 3). Sin embargo, la combinación de datos de biomarcadores con riesgo genético y envejecimiento puede causar confusión porque algunos jóvenes APOE-?4 no portadores con niveles bajos de A?42 / A?40 en plasma serán clasificados erróneamente como amiloide negativos por el algoritmo, mientras que una proporción de individuos mayores con homocigotos APOE-?4 pero A?42 / A?40 en plasma normal se clasificará erróneamente como amiloide positivo.

La proteína tau se trunca en fragmentos de dominio amino-terminal a medio antes de ser secretada en el plasma sanguíneo y el LCR (4). CSF pTau se ha utilizado durante mucho tiempo como un biomarcador específico de EA. Un avance importante es el uso de nuevos métodos ultrasensibles que permiten la cuantificación de pTau en el plasma sanguíneo, con concentraciones elevadas en la EA (5). De 321 pacientes y controles, altas concentraciones plasmáticas de fragmentos de pTau181 se asociaron con patología de tau cerebral medida por PET (6). Posteriormente se presentaron resultados similares para otras especies de pTau, incluido pTau217 (7) y pTau231 (8).

Los hallazgos de una precisión muy alta del pTau217 plasmático en la capacidad de discriminar la EA de otros trastornos neurodegenerativos (7) y datos de IP-MS que muestran una mayor magnitud de aumento y una mejor asociación con las placas amiloides por PET de pTau217 en plasma que de pTau181 (4) sugieren que puede haber diferencias diagnósticas o fisiopatológicas entre las especies de pTau, pero esto sigue siendo un tema de debate. No obstante, todos estos biomarcadores sanguíneos pTau muestran una alta concordancia con la patología de la EA en la autopsia, con precisiones para diferenciar la EA de los casos de demencia sin EA de hasta el 99% para pTau231 (8).

Sin embargo, estos estudios se basan en diferentes métodos analíticos y cohortes. En un intento de comparar directamente estas especies de pTau, un estudio de 381 participantes que emplearon inmunoensayos digitales para pTau181, pTau217 y pTau231 encontró fuertes correlaciones con las cantidades de especies de pTau en el LCR. Además, aunque el cambio de veces fue mayor para pTau217, la precisión en la identificación de la positividad de la PET amiloide fue muy alta para todas las especies de pTau (9), lo que sugiere que las diferencias no son significativas. Un estudio de dos grandes cohortes de 883 individuos con síntomas cognitivos también mostró una alta precisión (90 a 91%) tanto de pTau181 como de pTau217 en plasma para predecir la progresión clínica a la demencia AD en algoritmos que incluyen pruebas de memoria y función ejecutiva y APOE genotipado10). En general, los biomarcadores pTau plasmáticos cumplen muchos requisitos para una prueba de EA clínicamente útil, con un gran cambio en la EA (entre dos y cuatro veces mayor en EA que en los controles sin EA en los estudios), y un aumento temprano en el continuo de EA (incluso preclínicamente), una asociación con la fisiopatología de la tau asociada a amiloide y la carga de enredos en el cerebro, y un aumento que se encuentra específicamente en la EA pero no en otros tipos de demencia.

Los hallazgos de un aumento temprano de los fragmentos de pTau en plasma en pacientes con evidencia de placas amiloides, pero no anomalías de tau, mediante imágenes de PET pueden interpretarse como una respuesta neuronal a los agregados de A? que da lugar a un aumento de la secreción de pTau en el LCR y el plasma sanguíneo. Sin embargo, los hallazgos en los estudios de biomarcadores son solo asociaciones y pueden no revelar directamente relaciones causales. Por ejemplo, el pTau231 en plasma muestra un aumento de 10 a 15 veces dentro de las 24 horas posteriores a la lesión cerebral traumática aguda, especialmente evidente en pacientes más jóvenes (que es poco probable que tengan patología amiloide o tau) (11). La tau total (T-tau), que se refiere a cualquier variante o fragmento de tau independientemente de la fosforilación, y otras proteínas cerebrales como la proteína ácida fibrilar glial (GFAP) también aumentan en el plasma sanguíneo, hipotéticamente mediado por un compromiso de la sangre inducido por un trauma. barrera cerebral, con liberación de proteínas preexistentes en el espacio extracelular. Incluso si operan diferentes mecanismos en trastornos específicos, se necesita más investigación para comprender los mecanismos subyacentes al aumento de pTau plasmático en la EA.

En la búsqueda de biomarcadores sanguíneos de neurodegeneración, se ha hecho evidente que, a diferencia del LCR, donde la T-tau está marcadamente aumentada en la EA, la T-tau no funciona como un biomarcador de la neurodegeneración de la EA en la sangre. En cambio, otra proteína axonal, la luz del neurofilamento (NFL), se ha evaluado como un biomarcador de neurodegeneración de la EA sustituto, aunque no está involucrada en la patogénesis de la EA. Las concentraciones plasmáticas de NFL se correlacionan bien con las concentraciones de LCR, lo que respalda que refleja la fisiopatología del cerebro. Pero se encuentran grandes cantidades en una amplia variedad de trastornos neurodegenerativos, por lo que este biomarcador carece de especificidad. Sin embargo, la NFL plasmática, que muestra un modesto aumento en la EA, predice tanto el deterioro cognitivo como la tasa de neurodegeneración medida por la atrofia en las imágenes cerebrales. En particular, las concentraciones de NFL tanto en plasma como en LCR aumentan en personas cognitivamente intactas con EA autosómica dominante 7 años antes del inicio de los síntomas (12), por lo que este puede ser un buen biomarcador para predecir la EA.

Otro biomarcador de sangre candidato a la EA incluye la proteína astrocítica GFAP, que está marcadamente aumentada en la EA. Plasma GFAP distingue a ancianos cognitivamente normales con PET amiloide positivo y negativo con alta precisión (13), y puede servir como un biomarcador sanguíneo para la activación glial y la neuroinflamación.

A pesar de las reducciones rápidas y sólidas en la unión del ligando de PET amiloide después del tratamiento con inmunoterapias A? (indicativo de la participación de la diana del fármaco), los efectos sobre los resultados cognitivos han sido menos evidentes. Por lo tanto, la evidencia de biomarcadores de los efectos posteriores en la reducción de la patología de tau y la neurodegeneración es importante para respaldar los efectos modificadores de la enfermedad de esta clase de fármacos. Dado que en la mayoría de los ensayos clínicos solo un pequeño porcentaje de los pacientes inscritos se someten a punciones lumbares repetidas para la prueba del LCR, los biomarcadores sanguíneos podrían desempeñar un papel importante para lograrlo. Los datos de otras áreas de la neurociencia clínica muestran que los niños con atrofia muscular espinal tienen un aumento marcado en LCR NFL, pero el tratamiento con el fármaco oligonucleotídico antisentido nusinersen da como resultado una reducción sucesiva de las concentraciones de NFL en el LCR con normalización después de ~ 7 meses, y la reducción se correlaciona con mejoras clínicas (14). Se observan reducciones similares, pero menos pronunciadas, de NFL en plasma con tratamientos modificadores de la enfermedad en pacientes con esclerosis múltiple. Estos hallazgos pueden servir como prueba de concepto de la utilidad de la NFL plasmática en la identificación de los efectos de los fármacos posteriores en la neurodegeneración. El compromiso objetivo del fármaco anti-A?, aducanumab, se demostró en 2017, con reducciones dependientes de la dosis en la PET amiloide (15), pero hasta la fecha no hay informes de efectos sobre biomarcadores sanguíneos de neurodegeneración (o patología tau) de ningún ensayo de inmunoterapia A?.

Los estudios actuales de biomarcadores de EA en sangre provienen exclusivamente de cohortes en centros de investigación altamente especializados. Por lo tanto, se necesita una mayor validación clínica, específicamente en la precisión diagnóstica de los biomarcadores sanguíneos de EA, solos o en combinación, en poblaciones de pacientes consecutivas en clínicas de memoria y en entornos de atención primaria. Además, debido a que el pTau en plasma aumenta progresivamente con la patología de tau en el cerebro y en un estadio clínico más avanzado, se necesitan más datos sobre la precisión de los biomarcadores de pTau en plasma para identificar a las personas con síntomas preclínicos o tempranos que desarrollarán EA. Además, se necesitan estudios que comparen las especies de pTau en plasma en las mismas cohortes y que utilicen la misma tecnología para comprender si existen diferencias fisiopatológicas entre los epítopos de pTau. Los ensayos actuales son de grado de investigación y se necesita una validación analítica completa de los métodos para lograr resultados precisos y comparables entre laboratorios, así como esfuerzos globales para desarrollar materiales de referencia certificados para lograr la armonización entre plataformas de ensayo. La transferencia de los análisis de sangre a plataformas totalmente automatizadas también ayudaría a agilizar estos procedimientos y a establecer estos análisis de sangre como herramientas clínicamente útiles. Por último, para que los biomarcadores sanguíneos sean sustitutos atractivos de las imágenes, los costos deben ser sustancialmente más bajos que los costos de las tomografías por emisión de positrones.

Expresiones de gratitud: KB ha sido consultor de Axon, Biogen, Lilly y Roche Diagnostics y es cofundador de Brain Biomarker Solutions en Gothenburg AB.

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Los primeros momentos de una supernova, la explosión cataclísmica de una estrella masiva, se han observado con un detalle sin precedentes, en un desarrollo que, según los investigadores, podría ayudarnos a comprender mejor lo que les sucede a las estrellas cuando mueren.

Utilizando datos recopilados del telescopio espacial Kepler de la NASA en 2017, los astrofísicos registraron el estallido de luz inicial de una supernova cuando una onda de choque se abrió paso a través de una estrella.

En un estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, los científicos sugirieron que la estrella que explotó probablemente era una supergigante amarilla, que es más de 100 veces más grande que nuestro sol.

Patrick Armstrong, estudiante de doctorado en la Universidad Nacional de Australia y primer autor del estudio, dijo que la fase más temprana de una supernova nunca antes se había observado por completo.

?Para capturar esto, tienes que estar mirando la parte correcta del cielo, en el momento correcto, con la cantidad correcta de detalles, para poder ver todo?, dijo.

Armstrong dijo que la supernova, llamada SN2017jgh, estaba a más de mil millones de años luz de la Tierra. “La luz que estábamos viendo había abandonado esa estrella hace mil millones de años”.

En promedio, los astrónomos esperan que una estrella explote por galaxia cada 100 años. ?Hay millones de galaxias en el cielo nocturno, lo que significa que dependiendo de lo buena que sea su cámara, puede obtener aproximadamente una supernova a la semana o hasta una supernova al día si tiene una buena cámara como el telescopio espacial Kepler, Dijo Armstrong.

Una supernova explota rápidamente, pero tarda semanas o meses en iluminarse y, finalmente, atenuarse. La fase inicial de su explosión se puede observar solo durante unos pocos días.

Los científicos hicieron el descubrimiento basándose en una “curva de luz de enfriamiento por choque”, que midió el cambio en la cantidad de luz emitida por la supernova a lo largo del tiempo.

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?Vemos en el cielo nocturno que este pequeño punto de luz se vuelve cada vez más brillante … a medida que la supernova explota, y [then] se vuelve más tenue ?, dijo Armstrong. “Esta es la primera vez que hemos visto la curva de la luz de enfriamiento por choque con todo detalle”.

El espectro de luz liberado por la supernova también dio pistas sobre su composición.

“Tomamos la luz de esa supernova y la dividimos en [a] arco iris, y dependiendo de los colores que veamos, si hay mucho rojo o verde, eso puede darnos información sobre qué elementos hay en esa supernova ?, dijo Armstrong.

Guía rápida

Cómo obtener las últimas noticias de Guardian Australia

Espectáculo

Fotografía: Tim Robberts / Stone RF

Gracias por tus comentarios.

Armstrong dijo que la observación permitió a los científicos comprender mejor qué estrellas explotan en diferentes supernovas. “Normalmente no podemos obtener mucha información sobre estas estrellas porque han explotado y no queda mucho para mirar”.

A diferencia de otros telescopios que toman observaciones una vez al día, el telescopio Kepler de la NASA capturó imágenes una vez cada media hora, lo que permitió documentar de forma exhaustiva la curva de luz. La misión de Kepler terminó oficialmente en 2018 cuando se quedó sin combustible.

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Los primeros momentos de una supernova, la explosión cataclísmica de una estrella masiva, se han observado con un detalle sin precedentes, en un desarrollo que, según los investigadores, podría ayudarnos a comprender mejor lo que les sucede a las estrellas cuando mueren.

Utilizando datos recopilados del telescopio espacial Kepler de la NASA en 2017, los astrofísicos registraron el estallido de luz inicial de una supernova cuando una onda de choque se abrió paso a través de una estrella.

En un estudio publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, los científicos sugirieron que la estrella que explotó probablemente era una supergigante amarilla, que es más de 100 veces más grande que nuestro sol.

Patrick Armstrong, estudiante de doctorado en la Universidad Nacional de Australia y primer autor del estudio, dijo que la fase más temprana de una supernova nunca antes se había observado por completo.

?Para capturar esto, tienes que estar mirando la parte correcta del cielo, en el momento correcto, con la cantidad correcta de detalles, para poder ver todo?, dijo.

Armstrong dijo que la supernova, llamada SN2017jgh, estaba a más de mil millones de años luz de la Tierra. “La luz que estábamos viendo había abandonado esa estrella hace mil millones de años”.

En promedio, los astrónomos esperan que una estrella explote por galaxia cada 100 años. ?Hay millones de galaxias en el cielo nocturno, lo que significa que dependiendo de lo buena que sea su cámara, puede obtener aproximadamente una supernova a la semana o hasta una supernova al día si tiene una buena cámara como el telescopio espacial Kepler, Dijo Armstrong.

Una supernova explota rápidamente, pero tarda semanas o meses en iluminarse y, finalmente, atenuarse. La fase inicial de su explosión se puede observar solo durante unos pocos días.

Los científicos hicieron el descubrimiento basándose en una “curva de luz de enfriamiento por choque”, que midió el cambio en la cantidad de luz emitida por la supernova a lo largo del tiempo.

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?Vemos en el cielo nocturno que este pequeño punto de luz se vuelve cada vez más brillante … a medida que la supernova explota, y [then] se vuelve más tenue ?, dijo Armstrong. “Esta es la primera vez que hemos visto la curva de la luz de enfriamiento por choque con todo detalle”.

El espectro de luz liberado por la supernova también dio pistas sobre su composición.

“Tomamos la luz de esa supernova y la dividimos en [a] arco iris, y dependiendo de los colores que veamos, si hay mucho rojo o verde, eso puede darnos información sobre qué elementos hay en esa supernova ?, dijo Armstrong.

Guía rápida

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Espectáculo

Fotografía: Tim Robberts / Stone RF

Gracias por tus comentarios.

Armstrong dijo que la observación permitió a los científicos comprender mejor qué estrellas explotan en diferentes supernovas. “Normalmente no podemos obtener mucha información sobre estas estrellas porque han explotado y no queda mucho para mirar”.

A diferencia de otros telescopios que toman observaciones una vez al día, el telescopio Kepler de la NASA capturó imágenes una vez cada media hora, lo que permitió documentar de forma exhaustiva la curva de luz. La misión de Kepler terminó oficialmente en 2018 cuando se quedó sin combustible.

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Nuestro reciente lanzamiento en la sección Documental de The Guardian es This Body, una película sobre una joven llamada Sydney Hall que ha decidido ir en contra de los escépticos y participar en un ensayo de la vacuna Covid. Como estudiante de veterinaria, su confianza en la ciencia y la industria médica no es compartida con la mayoría de su comunidad, especialmente en los ecos del experimento de sífilis de Tuskegee junto con las desigualdades médicas contemporáneas que continúan hacia la América negra hasta el día de hoy.

El director, Zac Manuel, es un cineasta con sede en Nueva Orleans que espera que contar historias sobre la experiencia del sur negro y el legado negro a través de su trabajo fomente el cambio en la sociedad. Le hicimos algunas preguntas sobre su última película.

Este documental sobre el cuerpo – Sydney Hall todavía Fotografía: Zac Manuel / The Guardian

¿Cuál fue la génesis de este proyecto?

Después del brote de la pandemia de coronavirus, las noticias en Nueva Orleans nos dijeron repetidamente que la comunidad negra estaba siendo afectada de manera desproporcionada. Este mensaje preocupante me puso en el camino de hacer una serie de documentales cortos para explorar las razones por las cuales: ¿fue la falta de acceso a la atención médica, las malas condiciones de vida, las condiciones de trabajo inseguras, el escepticismo? Cuando se anunciaron los ensayos de vacunas, pude ver muchas razones por las que la comunidad negra aquí se mostraba escéptica a la hora de participar, sin olvidar los abusos históricos que hemos sufrido en el pasado, como el experimento de sífilis de Tuskegee, por ejemplo. Quería hacer una película que honrara a aquellos que estuvieran dispuestos a participar en los ensayos de vacunas como Sydney, pero también a aquellos que no sentían que podían hacerlo. Se me dio la oportunidad de presentar esta idea al comité de retrospectiva, y ellos respondieron rápidamente con apoyo para el proyecto.

Sydney participando en el ensayo de la vacuna contra el coronavirus.
Sydney participando en el ensayo de la vacuna contra el coronavirus. Compuesto: Zac Manuel / The Guardian

¿Por qué es importante comprender con más detalle la relación entre los afroamericanos y la industria médica?

Nuestra verdad, nuestra historia, a menudo se mantiene oculta a los demás para proteger a los que están en el poder de la responsabilidad por sus acciones y las injusticias que enfrenta la comunidad negra. Cuando comienza a desentrañar esa historia, comienza a comprender las razones detrás de la desconfianza generalizada en nuestro gobierno y la industria médica en su conjunto, e incluso en la comunidad médica. Surgen preguntas sobre quién está ahí para protegernos a nosotros y a nuestra comunidad. Ver a alguien dispuesto a desafiar estos miedos e instintos para participar en un ensayo de vacunas me dio la oportunidad de desvelar la verdad detrás del ensayo en sí y explorar ideas como qué tan seguros son.

Sydney, participante del ensayo de una vacuna de Nueva Orleans.
Sydney, participante del ensayo de una vacuna de Nueva Orleans. Compuesto: Zac Manuel / The Guardian

¿Hay temas o historias en particular con los que normalmente te involucras o estás interesado en seguir explorando en tu trabajo?

Me interesa contrarrestar las narrativas convencionales mostrando múltiples verdades en mi trabajo. En This Body, no se puede, decir, generalizar y presentar la idea de que todas las personas negras son valientes y están dispuestas a vacunarse, o que todas las personas negras desconfían del gobierno, o que todos hemos tenido malas experiencias con el gobierno. industria médica. Quiero reforzar la idea de que hay un espectro de verdad en la comunidad y no somos nada solos …

Actualmente estoy en la postproducción de un documental llamado Bloodthicker, en el que he estado trabajando desde 2016. El proyecto explora el legado de tres jóvenes raperos cuyos padres fueron artistas famosos de Nueva Orleans. Cada personaje tiene su propio viaje único, que exploro con la intención de reforzar esta idea de que cada persona tiene sus propios matices, tiene sus propias experiencias e historias personales y sus propias perspectivas únicas de la vida.

¿Cuál esperas que sea el impacto de esta película?

Aunque This Body toca algunas de las injusticias médicas históricas que han impactado enormemente a las comunidades negras en los Estados Unidos en el pasado, también destaca el hecho de que este problema no es solo algo que existe mirando hacia atrás, también existe mirando hacia adelante. La mayoría de las personas que dudan en recibir la vacuna contra el coronavirus han tenido experiencias personales o familiares directas que informan su preocupación y sus dudas. Quiero que la gente en el poder entienda que hasta que los errores del pasado y del presente sean reconocidos y disculpados, y tomados en consideración al abordar temas como la vacunación, el miedo y el escepticismo continuarán.

Syndey y Barbara en la playa.
SYDNEY y BARBARA – Este documental de Body Fotografía: Zac Manuel / The Guardian

¿Con quién colaboraste para hacer esta película?

Esta película es parte de HINDSIGHT, una colección de películas de y por diversas comunidades en todo el sur de Estados Unidos y Puerto Rico con el apoyo de Firelight Media, Reel South, CAAM y el canal WORLD. This Body tuvo la suerte de ser elegido como uno de los seis proyectos que contaron con el apoyo de maravillosos productores de estos lugares, y además, me emparejaron con Lyric Cabral, quien brindó una guía invaluable en las primeras etapas de mi producción. Sin los recursos y la orientación de Hindsight and Lyric, esta película no habría sucedido.

Mira más documentales de The Guardian aquí.

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Nuestro reciente lanzamiento en la sección Documental de The Guardian es This Body, una película sobre una joven llamada Sydney Hall que ha decidido ir en contra de los escépticos y participar en un ensayo de la vacuna Covid. Como estudiante de veterinaria, su confianza en la ciencia y la industria médica no es compartida con la mayoría de su comunidad, especialmente en los ecos del experimento de sífilis de Tuskegee junto con las desigualdades médicas contemporáneas que continúan hacia la América negra hasta el día de hoy.

El director, Zac Manuel, es un cineasta con sede en Nueva Orleans que espera que contar historias sobre la experiencia del sur negro y el legado negro a través de su trabajo fomente el cambio en la sociedad. Le hicimos algunas preguntas sobre su última película.

Este documental sobre el cuerpo – Sydney Hall todavía Fotografía: Zac Manuel / The Guardian

¿Cuál fue la génesis de este proyecto?

Después del brote de la pandemia de coronavirus, las noticias en Nueva Orleans nos dijeron repetidamente que la comunidad negra estaba siendo afectada de manera desproporcionada. Este mensaje preocupante me puso en el camino de hacer una serie de documentales cortos para explorar las razones por las cuales: ¿fue la falta de acceso a la atención médica, las malas condiciones de vida, las condiciones de trabajo inseguras, el escepticismo? Cuando se anunciaron los ensayos de vacunas, pude ver muchas razones por las que la comunidad negra aquí se mostraba escéptica a la hora de participar, sin olvidar los abusos históricos que hemos sufrido en el pasado, como el experimento de sífilis de Tuskegee, por ejemplo. Quería hacer una película que honrara a aquellos que estuvieran dispuestos a participar en los ensayos de vacunas como Sydney, pero también a aquellos que no sentían que podían hacerlo. Se me dio la oportunidad de presentar esta idea al comité de retrospectiva, y ellos respondieron rápidamente con apoyo para el proyecto.

Sydney participando en el ensayo de la vacuna contra el coronavirus.
Sydney participando en el ensayo de la vacuna contra el coronavirus. Compuesto: Zac Manuel / The Guardian

¿Por qué es importante comprender con más detalle la relación entre los afroamericanos y la industria médica?

Nuestra verdad, nuestra historia, a menudo se mantiene oculta a los demás para proteger a los que están en el poder de la responsabilidad por sus acciones y las injusticias que enfrenta la comunidad negra. Cuando comienza a desentrañar esa historia, comienza a comprender las razones detrás de la desconfianza generalizada en nuestro gobierno y la industria médica en su conjunto, e incluso en la comunidad médica. Surgen preguntas sobre quién está ahí para protegernos a nosotros y a nuestra comunidad. Ver a alguien dispuesto a desafiar estos miedos e instintos para participar en un ensayo de vacunas me dio la oportunidad de desvelar la verdad detrás del ensayo en sí y explorar ideas como qué tan seguros son.

Sydney, participante del ensayo de una vacuna de Nueva Orleans.
Sydney, participante del ensayo de una vacuna de Nueva Orleans. Compuesto: Zac Manuel / The Guardian

¿Hay temas o historias en particular con los que normalmente te involucras o estás interesado en seguir explorando en tu trabajo?

Me interesa contrarrestar las narrativas convencionales mostrando múltiples verdades en mi trabajo. En This Body, no se puede, decir, generalizar y presentar la idea de que todas las personas negras son valientes y están dispuestas a vacunarse, o que todas las personas negras desconfían del gobierno, o que todos hemos tenido malas experiencias con el gobierno. industria médica. Quiero reforzar la idea de que hay un espectro de verdad en la comunidad y no somos nada solos …

Actualmente estoy en la postproducción de un documental llamado Bloodthicker, en el que he estado trabajando desde 2016. El proyecto explora el legado de tres jóvenes raperos cuyos padres fueron artistas famosos de Nueva Orleans. Cada personaje tiene su propio viaje único, que exploro con la intención de reforzar esta idea de que cada persona tiene sus propios matices, tiene sus propias experiencias e historias personales y sus propias perspectivas únicas de la vida.

¿Cuál esperas que sea el impacto de esta película?

Aunque This Body toca algunas de las injusticias médicas históricas que han impactado enormemente a las comunidades negras en los Estados Unidos en el pasado, también destaca el hecho de que este problema no es solo algo que existe mirando hacia atrás, también existe mirando hacia adelante. La mayoría de las personas que dudan en recibir la vacuna contra el coronavirus han tenido experiencias personales o familiares directas que informan su preocupación y sus dudas. Quiero que la gente en el poder entienda que hasta que los errores del pasado y del presente sean reconocidos y disculpados, y tomados en consideración al abordar temas como la vacunación, el miedo y el escepticismo continuarán.

Syndey y Barbara en la playa.
SYDNEY y BARBARA – Este documental de Body Fotografía: Zac Manuel / The Guardian

¿Con quién colaboraste para hacer esta película?

Esta película es parte de HINDSIGHT, una colección de películas de y por diversas comunidades en todo el sur de Estados Unidos y Puerto Rico con el apoyo de Firelight Media, Reel South, CAAM y el canal WORLD. This Body tuvo la suerte de ser elegido como uno de los seis proyectos que contaron con el apoyo de maravillosos productores de estos lugares, y además, me emparejaron con Lyric Cabral, quien brindó una guía invaluable en las primeras etapas de mi producción. Sin los recursos y la orientación de Hindsight and Lyric, esta película no habría sucedido.

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