domingo, 16 de septiembre de 2012

Your Scientific Reasoning Is More Flawed Than You Think

New concepts don’t replace incorrect ones: they just learn to live together
It takes longer to accurately recall counterintuitive theories. Image: iStock / Frank Ramspott
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In one sense, science educators have it easy. The things they describe are so intrinsically odd and interesting — invisible fields, molecular machines, principles explaining the unity of life and origins of the cosmos — that much of the pedagogical attention-getting is built right in.  Where they have it tough, though, is in having to combat an especially resilient form of higher ed’s nemesis: the aptly named (if irredeemably clichéd) ‘preconceived idea.’ Worse than simple ignorance, naïve ideas about science lead people to make bad decisions with confidence. And in a world where many high-stakes issues fundamentally boil down to science, this is clearly a problem.
Naturally, the solution to the problem lies in good schooling — emptying minds of their youthful hunches and intuitions about how the world works, and repopulating them with sound scientific principles that have been repeatedly tested and verified. Wipe out the old operating system, and install the new. According to a recent paper by Andrew Shtulman and Joshua Valcarcel, however, we may not be able to replace old ideas with new ones so cleanly. Although science as a field discards theories that are wrong or lacking, Shtulman and Valcarcel’s work suggests that individuals —even scientifically literate ones — tend to hang on to their early, unschooled, and often wrong theories about the natural world. Even long after we learn that these intuitions have no scientific support, they can still subtly persist and influence our thought process. Like old habits, old concepts seem to die hard.
Testing for the persistence of old concepts can’t be done directly. Instead, one has to set up a situation in which old concepts, if present, measurably interfere with mental performance. To do this, Shtulman and Valcarcel designed a task that tested how quickly and accurately subjects verified short scientific statements (for example: “air is composed of matter.”). In a clever twist, the authors interleaved two kinds of statements — “consistent” ones that had the same truth-value under a naive theory and a proper scientific theory, and “inconsistent” ones. For example, the statement “air is composed of matter”  is inconsistent: it’s false under a naive theory (air just seems like empty space, right?), but is scientifically true. By contrast, the statement “people turn food into energy” is consistent: anyone who’s ever eaten a meal knows it’s true, and science affirms this by filling in the details about digestion, respiration and metabolism.
Shtulman and Valcarcel tested 150 college students on a battery of 200 such statements that included an equal and random mix of consistent and inconsistent statements from several domains, including astronomy, evolution, physiology, genetics, waves, and others. The scientists measured participants’ response speed and accuracy, and looked for systematic differences in how consistent vs. inconsistent statements were evaluated.
If scientific concepts, once learned, are fully internalized and don’t conflict with our earlier naive concepts, one would expect consistent and inconsistent statements to be processed similarly. On the other hand, if naive concepts are never fully supplanted, and are quietly threaded into our thought process, it should take take longer to evaluate inconsistent statements. In other words, it should take a bit of extra mental work (and time) to go against the grain of a naive theory we once held.
This is exactly what Shtulman and Valcarcel found. While there was some variability between the different domains tested, inconsistent statements took almost a half second longer to verify, on average. Granted, there’s a significant wrinkle in interpreting this result. Specifically, it may simply be the case that scientific concepts that conflict with naive intuition are simply learned more tenuously than concepts that are consistent with our intuition. Under this view, differences in response times aren’t necessarily evidence of ongoing inner conflict between old and new concepts in our brains — it’s just a matter of some concepts being more accessible than others, depending on how well they were learned.
There are, though, a few lines of evidence arguing against this interpretation. First, the authors found that participants who had best mastered scientific concepts (determined by their overall accuracy) were especially slow to verify inconsistent statements. A learning-based explanation of performance would have predicted the opposite — that mastery and speed should go hand in hand. More convincingly, a different study has shown that even those who’ve achieved an extremely high level of competence in a specific scientific field are still prone to make classifications based on naive, early concepts from childhood. In a speeded classification task analogous to Shtulman and Valcarcel’s, university biology professors were found to take longer to classify plants as living relative to moving nonliving things, a bias toward equating motion with life that is evident in young children.
Taken together, these findings suggest that we may be innately predisposed to have certain theories about the natural world that are resilient to being drastically replaced or restructured. These naive theories provide hunches and rules of thumb that likely helped us survive long before we needed to contemplate the atom, cells, or relativity. While some theories of learning consider the unschooled mind to be a ‘bundle of misconceptions’ in need of replacement, perhaps replacement is an unattainable goal. Or, if it is attainable, we may need to rethink how science is taught.
Are you a scientist who specializes in neuroscience, cognitive science, or psychology? And have you read a recent peer-reviewed paper that you would like to write about? Please send suggestions to Mind Matters editor Gareth Cook, a Pulitzer prize-winning journalist at the Boston Globe. He can be reached at garethideas AT gmail.com or Twitter @garethideas.
Posted: 06 Sep 2012 12:19 AM PDT
Referencia: es.Sott.net, 5 septiembre 2012

Expertos vaticinan una posible inversión de los polos terrestres, lo que podría tener consecuencias desastrosas para las comunicaciones.

Científicos en EE.UU. han dado la voz de alarma: a la Tierra le aguarda un intercambio de polos magnéticos. Los investigadores llegaron a esta conclusión después de que se revelara que el núcleo de la Tierra crece de forma asimétrica debido a los procesos caóticos que tienen lugar en su interior.

El fenómeno del campo magnético terrestre se debe al movimiento de convección del hierro y del níquel fundidos en el interior del núcleo terrestre exterior (que es líquido, a diferencia del núcleo interior), combinado con la rotación del planeta.

El estudio de los científicos Peter Olson y Renaud Deguen, de la Universidad de Johns Hopkins (Maryland), publicado por la revista 'Nature Geoscience', plantea la hipótesis de un crecimiento desequilibrado del núcleo interno provocado por los distintos procesos caóticos que tienen lugar en su interior. Este hecho, explican, desequilibra a su vez el núcleo externo y hace que todo "el campo geomagnético tenga un carácter asimétrico y excéntrico".

El fenómeno, opinan, hace que los polos magnéticos de la Tierra se desplacen de forma descontrolada desde su posición, llegando incluso a intercambiarse de sitio por completo.

Durante toda la historia del planeta este raro fenómeno ya se ha producido varias veces. La última vez fue hace unos 700.000 años. Ahora los científicos creen que podría repetirse: la velocidad del desplazamiento del Polo Norte va creciendo y el eje del dipolo magnético se sitúa actualmente en el oeste del Océano Ártico de la isla Ellesmere, es decir, a unos 500 kilómetros del Polo Norte geográfico.

Los científicos afirman que, por ahora, no se puede predecir cuándo ocurrirá la siguiente inversión magnética porque la secuencia no es regular. No obstante, algunos investigadores más categóricos no descartan la opción de que el fenómono pueda producirse en cualquier momento y pintan escenarios de verdadero apocalipsis.

Posibles consecuencias

Los académicos rusos Serguéi Tsygankov y Evgeniy Shemyákin afirman que si sucediera hoy, el fenómeno podría tener consecuencias desastrosas, ya que estaríamos expuestos a los vientos solares capaces de noquear las comunicaciones globales y redes de energía.

Además, varios expertos advierten que el sistema inmunológico de los animales, especialmente las aves, se vería muy afectado, ya que son muy dependientes de la polaridad magnética del planeta. Es más, el planeta podría experimentar una ola de cambios climáticos bruscos que, de hecho, ya estamos sintiendo. La capa de ozono se debilitaría al adaptarse a la nueva polaridad, prácticamente desaparecería y comenzaría a crearse nuevamente en el nuevo ciclo.

No obstante, algunos expertos optan por huir del alarmismo. Así, los científicos de la NASA sostienen que las inversiones magnéticas de los polos son perfectamente normales y no hay motivo de preocupación, ya que durante la historia del planeta ya se produjeron varias veces.

También hay quienes piensan que la inversión no tiene por qué ocurrir, ya que un rápido movimiento del polo magnético no significa necesariamente que nuestro planeta esté pasando por un cambio a gran escala que deba dar lugar a la reversión del campo magnético de la Tierra. Según los científicos menos alarmistas, esto podría ser parte de una oscilación normal.
Posted: 02 Sep 2012 11:58 AM PDT
Autor: David Biello, 2 septiembre 2012

La carismática megafauna parece obtener toda la atención, sin embargo, las amebas, nematodos y microbios son realmente los que constituyen la mayor parte de la vida en la Tierra. Así que, ¿cuántos microbios hay en el fondo del mar? Un nuevo análisis publicado en Proceedings of the National Academies of Science sugiere que hay menos células de las que previamente se habían propuesto.

En base a los transect y las muestras de sedimentos, los científicos estiman que hay 29 trillones de células en el subsuelo de los océanos (su número está limitado por la falta de alimentos disponibles en lugares donde las tasas de sedimentación son bajas). Por supuesto que, hay microbios que viven en condiciones extremas que son muy difíciles de cuantificar, y se sabe que sobreviven durante miles de años.

Tampoco se sabe mucho acerca de lo que está pasando con los enormes biomas microbianos del suelo o los gusanos microscópicos de las profundidades de la Tierra (se han encontrado gusanos que se alimentan de bacterias prosperando a más de un kilómetro de profundidad). Las estimaciones de la biomasa microbiana, así como las estimaciones del número de especies del planeta, son sólo aproximaciones poco precisas.

La verdad es que no tenemos ni idea de cuánta vida hay en la Tierra. Y no hemos hecho más que empezar siquiera el intento de averiguarlo.


- Imagen: Comunidades Microbianas del Suelo. Fuente: “Community College Undergraduate Research Initiative”.
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Posted: 31 Aug 2012 11:30 PM PDT
Referencia: Kurzweilai.net, 30 de agosto 2012

El reloj cerebral, el núcleo supraquiasmático (NSQ) del hipotálamo, se ve impulsado en parte por el metabolismo, la producción y el flujo de energía química de las células, según revela un nuevo estudio.

Los investigadores se centraron principalmente en un fenómeno conocido como "redox" de los tejidos neuronales del NSQ de los cerebros de ratas y ratones.

(Redox significa los cambios de energía del metabolismo celular (normalmente, a través de la transferencia de electrones). Cuando una molécula gana uno o más electrones, los científicos lo llaman reducción;. Cuando pierde electrones, lo llaman oxidación. Las reacciones redox, descubrieron los investigadores, oscilan sobre un ciclo de 24 horas del reloj cerebral, y abren o cierran los canales de comunicación de las células del cerebro).

"El descubrimiento fundamental aquí, es que hay una oscilación intrínseca del metabolismo en la región del reloj cerebral que sucede sin intervención externa", señaló Martha Gillette, profesora de biología celular y del desarrollo en la Universidad de Illinois, que dirigió el estudio. "Y este cambio del metabolismo determina el estado excitable de que la parte del cerebro. Los nuevos hallazgos alterar las suposiciones básicas sobre cómo funciona el cerebro.

"Básicamente, la idea siempre ha sido que el metabolismo está sirviendo a la función cerebral. Y lo que estamos presentando es que el metabolismo es parte de esa función cerebral ", destacaba ella. "Nuestro estudio implica que estos cambios en el estado metabólico celular podrían ser la causa, en vez de un resultado, de la actividad neuronal."

El bucle de realimentación de transcripción-traducción (TTFL) del reloj molecular y los osciladores circadianos no TTFL en las neuronas NSQ de los mamíferos. En este modelo, los osciladores se influyen entre sí durante el día y la noche. La actividad de las neuronas se realimenta de nuevo en el reloj TTFL por mecanismos desconocidos (no se muestra). Crédito: Mino D.C. Belle y Hugh D. Piggins/Science)




- Imagen 1) Modelo propuesto de la interdependencia relativa del oscilador de transcripción-traducción, el oscilador redox, y la membrana de oscilación de excitabilidad. Crédito: Mino D.C. Belle y Hugh D. Piggins/Science)
Publicaciones:
- T. A. Wang, Y. V. Yu, G. Govindaiah, X. Ye, L. Artinian, T. P. Coleman, J. V. Sweedler, C. L. Cox, M. U. Gillette, Circadian Rhythm of Redox State Regulates Excitability in Suprachiasmatic Nucleus Neurons, Science, 2012, DOI: 10.1126/science.1222826 .
- M. D. C. Belle, H. D. Piggins, Circadian Time Redoxed, Science, 2012, DOI: 10.1126/science.1227203 .

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Posted: 31 Aug 2012 10:00 AM PDT
Referencia: Max.Planck.Geselischaft.de, 30 de agosto 2012

Investigadores del Max Planck describen el genoma Denisovan, aclarando las relaciones entre denisovanos y los humanos de hoy día.

Los análisis de un equipo internacional de investigadores dirigido por Svante Pääbo, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva en Leipzig, Alemania, muestran que la variación genética de los denisovanos era extremadamente baja, lo que sugiere que a pesar de que estuvieron presentes en gran parte de Asia, su población nunca fue grande durante largos períodos de tiempo. Además, una lista completa documenta los cambios genéticos que diferencian a los seres humanos modernos de sus arcaicos parientes. Algunos de estos genes se refieren a cambios que están asociados con la función cerebral o el desarrollo del sistema nervioso.

En 2010, Svante Pääbo y sus colegas, secuenciaron el ADN que se aisló de un fragmento de hueso de un dedo, descubierto en la Cueva Denisova, al sur de Siberia. Descubrieron que pertenecía a una joven de un grupo anteriormente desconocido de humanos arcaicos que llamaron "denisovanos". Gracias a una novedosa técnica que divide la doble hélice del ADN, de manera que cada uno de los dos hilos pueden utilizarse para su secuenciación, el equipo fue capaz de secuenciar cada posición en el genoma Denisovan, aproximadamente 30 veces más. La secuencia generada del genoma de este modo, muestra una calidad similar a los genomas que han sido determinados de los humanos actuales.

En un nuevo estudio, que se publica en la edición de esta semana de la revista Science, Svante Pääbo y sus colegas compararon el genoma Denisovan con el de los neandertales y once humanos modernos de todo el mundo. Sus hallazgos confirman un estudio previo, según el cual las poblaciones modernas de las islas del sudeste de Asia comparten genes con los denisovanos. Además, los genomas de personas de Asia oriental y América del Sur incluyen un poco de más genes de neandertales que los europeos: "El resto de material arcaico del este de Asia está más estrechamente relacionado con los neandertales que con los denisovanos, por lo que estimamos que la proporción de ascendencia neandertal en Europa es menor que en el este de Asia", informaban los investigadores de Leipzig.

"Esta es la secuencia de un genoma extinto de una precisión sin precedentes", subrayó Matthias Meyer, el autor principal del estudio. "De la mayor parte del genoma podemos determinar incluso las diferencias entre los dos conjuntos de cromosomas que la chica Denisovan heredó de su madre y su padre". A partir de esto, los investigadores pueden decir que la variación genética de los denisovanos fue más pequeña que en los humanos actuales. Probablemente, esto es debido a que la población Denisovan, inicialmente pequeña, creció rápidamente, mientras se extiendía sobre una amplia área geográfica. "Si la investigación futura del genoma del Neandertal muestra que su tamaño poblacional fue cambiando con el tiempo de manera similar, es muy posible que sólo una población se expandiera fuera de África, dando lugar tanto a los denisovanos como los neandertales", señala Svante Pääbo, que dirigió el estudio.

Los investigadores, además, generaron una lista de cerca de 100.000 recientes cambios en el genoma humano, que sucedieron después de la división de los denisovanos. Algunos de estos cambios afectan a genes que están asociados con la función cerebral y del sistema nervioso. Otros pueden afectar a la piel, los ojos y la morfología dental. "Esta investigación ayudará a determinar cómo fue que las poblaciones humanas modernas llegaran a expandirse tan espectacularmente en tamaño, así como en complejidad cultural, mientras que los humanos arcaicos se vieron reducidos en número hasta extinguirse físicamente", añade Svante Pääbo. A principios de este año, los investigadores de Leipzig ya habían puesto toda la secuencia del genoma Denisovan a disposición del público en general, mediante su publicación en línea.

Este proyecto ha sido financiado por la Max Planck Society. El hueso del dedo fue descubierto por Anatoly Derevianko y Michail Shunkov de la Academia Rusa de Ciencias en 2008, durante sus excavaciones en la cueva Denisova, un sitio arqueológico único que contiene capas culturales que indican la ocupación humana en el sitio desde hace unos 280.000 años. El hueso del dedo fue encontrado en una capa que se ha datado de hace entre 50.000 y 30.000 años.
SJ/BA

- Imagen: Réplica del fragmento óseo del dedo de un homínido Denisovan sobre una mano humana. © MPI de Antropología Evolutiva .
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Fuente de las dos entradas...Pedro Donaire Bitnavegantes