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Reconstruyen imagen a partir de una sombra

Arturo Barba Viernes 25 De Enero, 2019 · 08:14 am
Reconstruyen imagen a partir de una sombra
La penumbra emitida por un objeto puede contener información suficiente para estimar la posición del objeto y construir computacionalmente la imagen creada por el objeto, midiendo la velocidad de los fotones y su dirección, poco a poco se va conformando el contorno, su brillo y color, hasta reconstruir el objeto bidimensional a gran resolución, tanto en banco y negro como a color.

En el extraordinario filme Blade Runner (1982) el personaje principal, Rick Deckard, interpretado por Harrison Ford, investiga un asesinato y para ello realiza el análisis de una fotografía: Con un aparto especial observa cada uno de los reflejos captados de tal manera que, al revisar reflejo tras reflejo, puede reconstruir los 360 grados de la escena del asesinato e identifica al responsable a pesar de no estar en el campo de visión inicial de la foto.

La escena de esta película de culto parecía solo asunto de ciencia ficción, pero esta semana en la revista Nature un grupo de investigadores de la Universidad de Boston dio a conocer el desarrollo de un sistema que permitió a una cámara digital convencional “ver” objetos fuera de su campo de visión, al analizar la luz y sombra reflejada en una superficie fotografiada.

Con un sistema llamado “periscopio computacional” se reconstruyó la imagen a través de un software computacional que funciona como un espejo en un periscopio, lo que los autores, encabezados por Vivek Goyal, conocen como “imágenes sin línea de visión”, que son todavía más complicadas que las obtenidas en Blade Runner, ya que reconstruyen la imagen de un objeto a partir de una sombra y no de un reflejo.

Con la técnica “periscopio computacional” una cámara digital convencional puede “ver” objetos fuera de su campo de visión, al analizar la luz y sombra reflejada en una superficie fotografiada. Imagen cortesía de Nature.

Las técnicas anteriores de imágenes sin línea de visión que captan la luz reflejada en una superficie habían requerido el uso de láseres pulsados y detectores de luz ultrarrápidos, con muy alto costo. Ahora se puede hacer con una cámara digital convencional.

Partiendo de una sombra parcial (penumbra) de un objeto opaco proyectada en una pared reflectante captada por la cámara digital, el nuevo método utiliza un algoritmo que analiza la sombra, calcula las cantidades de luz que llegan de diferentes direcciones y reconstruye la imagen difusa de un objeto como lo haría el espejo de un periscopio, es decir, realizar imágenes de objetos alrededor de una obstrucción.

La penumbra emitida por un objeto puede contener información suficiente para estimar la posición del objeto y construir computacionalmente la imagen creada por el objeto, midiendo la velocidad de los fotones y su dirección, poco a poco se va conformando el contorno, su brillo y color, hasta reconstruir el objeto bidimensional a gran resolución, tanto en banco y negro como a color.

Los investigadores pudieron reconstruir imágenes de caras de dibujos animados, letras y patrones de rayas, en las que se muestran claramente las características más grandes como manchas blancas y rojas, mientras que las más pequeñas (como los ojos) son visibles pero se reconstruyeron con menor precisión.

Con este avance, los investigadores amplían el rango de percepción de las cámaras comunes y mejoran las capacidades de detección de los equipos fotográficos. Incluso, en un futuro próximo implementarán técnicas que permitan reconstruir el objeto o escena oculta en 3D.

Pero no solo se ampliará el campo de visión, sino que esta nueva técnica podría revolucionar nuestra forma de percibir el entorno y se buscarán aplicaciones  en diversos campos como mejorar la microscopía y la imagenología médica (endoscopía), para la investigación forense, la navegación y, por supuesto, los usos militares y espionaje.

Menos sueño incrementa proteína pro Alzheimer

El tau, una proteína del fluido cerebral que al acumularse contribuye a la aparición de la enfermedad de Alzheimer, se incrementa en los ciclos de sueño-vigilia alterados, de acuerdo con un estudio de investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington, publicado esta semana en la revista Science.

El Alzheimer es un mal neurodegenerativo que afecta las capacidades físicas e intelectuales y genera trastornos conductuales. Se caracteriza por una pérdida de la memoria y de otras capacidades cognitivas superiores a medida que mueren las células nerviosas y se atrofian diferentes zonas del cerebro con la acumulación de diversas proteínas como tau.

La investigación llevada a cabo con roedores y humanos observó que durante los períodos de vigilia la proteína se acumula de manera exacerbada en el fluido cerebral, y durante los períodos de privación del sueño se incrementa significativamente.

Esta proteína de las neuronas se libera en el líquido intersticial del cerebro donde puede acumularse. Tau es liberada por la señalización de las neuronas, que es mayor durante la vigilia y una vez que se produce el acumulamiento de tau en una región puede propagarse a otras zonas del cerebro.

El equipo de investigadores encabezado por Jerrah Holth estudió los niveles de tau en el cerebro de ratones cuando se interrumpieron sus patrones de sueño, y observaron que los niveles aumentaron 2 veces durante la transición al llamado período de oscuridad, cuando los ratones estaban despiertos.

También analizaron muestras de líquido cefalorraquídeo de humanos que estaban privados de sueño, y encontraron que los niveles de tau también se incrementaron de manera similar.

Anteriormente, los patrones de sueño alterados se han relacionado con niveles altos de beta-amiloide, otra proteína también presente en la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores descubrieron que ambas proteínas se concentraban durante la privación de sueño en humanos.

El Alzheimer afecta a más de 50 millones de personas en todo el mundo y a 800 mil en México; para el desarrollo de métodos terapéuticos comprender la proteína Tau, que está estrechamente asociada con la neurodegeneración, es un objetivo clave.

Por lo pronto, dicen los investigadores, la optimización del ciclo de sueño y vigilia debería ser un objetivo importante para el tratamiento preventivo de esta enfermedad y otras llamadas tauopatías.

Sugerencias y comentarios: @abanav y abanav@gmail.com