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Guía de estudio
Rara vez tomamos el tiempo para considerarlos, pero nuestros sistemas nerviosos son bastante impresionantes. Piensa en las diferencias entre tus sentidos de gusto, olfato, visión, oído y tacto. Pero si lees la palabra tomate, fácilmente puedes imaginar la forma y color de un tomate. Puedes imaginarte su sabor agridulce, cómo se sienten sus semillas en tu boca, el sonido de “spluch” que hace cuando lo muerdes y su aroma singular.
La neurociencia explora preguntas como la manera en la que podemos percibir cosas en nuestro medio ambiente, cómo las estructuras tridimensionales de nuestros cerebros se desarrollan de una cantidad de células indistinguibles, el papel de los genes y el medio ambiente en el desarrollo, cuáles moléculas y reacciones químicas están involucradas en la comunicación entre las células nerviosas y qué puede fallar con el sistema nervioso.
Superficie del cerebro
Crédito: Martin Sereno, UCSD
Muchas piezas en un rompecabezas
Preguntas como éstas son demasiado grandes para que las resuelva un solo científico. Toma muchos equipos de científicos, a menudo generaciones de ellos, para llegar a entender un fenómeno complejo como cómo funciona el sistema visual. Así que un laboratorio de investigación individual generalmente se enfoca en una pregunta secundaria, como cómo funciona un tipo de célula en la retina del ojo. La investigación de cada persona en el laboratorio generalmente se enfoca en una cuestión aún más estrecha, como cómo una reacción química en particular ocurre en ese tipo de célula. Eventualmente, los resultados de exploraciones de estas preguntas pueden ser armadas como las piezas de un rompecabezas para mejor comprender las preguntas más grandes.
Diferentes preguntas requieren de diferentes métodos y herramientas de investigación para solucionarlas, pero hay algunas cosas en común en las maneras en que los científicos buscan soluciones. Los libros escolares de ciencia a menudo describen el método científico como una serie de pasos que los científicos toman para determinar cómo funciona el mundo. El número exacto y la identidad de estos pasos varían en cómo son descritos pero básicamente son así:
- Desarrolla una hipótesis.
- Crea un experimento para poner a prueba la hipótesis.
- Lleva a cabo el experimento.
- Analiza los resultados.
- Llega a conclusiones sobre si la hipótesis es correcta o incorrecta.
Más sobre el método científico:
http://www.sciencebuddies.org/mentoring/project_scientific_method.shtml
Un método científico simplificado
Más allá de “un” método para la ciencia
La lista de pasos en el método científico es una manera útil de pensar en cómo progresa la ciencia, pero es una simplificación. Ausentes del método científico básico están las interacciones formales e informales entre científicos que son críticas para el progreso de la ciencia. A menudo son los descubrimientos publicados de otros científicos que despiertan el interés de un investigador y lo impulsan a generar una hipótesis. Los investigadores solicitan los consejos de sus colegas al diseñar experimentos y analizar resultados. Casi todos los investigadores también se valen de herramientas y procedimientos que han sido desarrollados por otras personas. Esto puede incluir un instrumento especializado, como los necesarios para llevar a cabo sondeos MRI o PET, o pudiera ser una técnica, como el procedimiento que hace posible mantener vivas a células en un plato de Petri para que puedan ser estudiadas. Alternativamente, pudiera ser el programa de computadora que hace posible usar los métodos estadísticos avanzados necesarios para analizar la información. Es común que científicos colaboren con colegas de otros ramos porque a menudo se necesita personas con diferentes especialidades (matemáticos, programadores de computadoras, ingenieros, biólogos, psicólogos, etc.) para diseñar y llevar a cabo un experimento.
El método científico y las interacciones entre científicos
El método científico básico también da la impresión de que las conclusiones derivadas de la información no son controversiales y que las conclusiones simplemente son logradas y la ciencia avanza. Sin embargo, de lagunas maneras la publicación de los resultados es más un principio que un final. Para poder ser publicado, el reporte sobre el experimento y los resultados debe ser revisado por otros científicos. Si piensan que algo está mal, el investigador debe aclarara sus dudas al proporcionar clarificaciones o inclusive llevar a cabo experimentos adicionales. Una vez que el reporte es publicado, otros científicos tratarán de replicar los resultados, especialmente si los resultados son muy importantes. Esto fue el caso cuando un investigador surcoreano publicó unos resultados muy emocionantes sobre las células madre embrionales. Aunque los experimentos y los resultados parecían muy aceptables a los que los revisaron, un escrutinio más profundo por la comunidad científica de las conclusiones publicadas después reveló que los investigadores habían cometido un fraude científico. Afortunadamente, los estándares éticos de los científicos y el hecho que todas las conclusiones son abiertas al escrutinio hacen que el fraude sea poco común.
Testimonio sobre el fraude científico por el doctor Woo Suk Hwang:
http://www.hhs.gov/asl/testify/t060307a.html
Aunque el fraude científico es poco común, aún hay una multitud de razones válidas para que los investigadores desafíen las conclusiones de investigaciones. Los experimentos que los estudiantes pueden llevar a cabo en el salón de clase a menudo han sido diseñados para tener una solución “correcta”. Generalmente, su propósito es demostrar un fenómeno en particular que ha sido presentado en el libro escolar o el salón. Estos experimentos pueden ser una experiencia de aprendizaje valiosa, pero también pueden dar una impresión equivocada de lo que significa el llevar a cabo la ciencia.
Si la ciencia de hecho fuera así de sencilla, no habría razón para que los científicos no estuvieran de acuerdo entre sí. Las conclusiones serían el producto lógico de un experimento. Sin embargo, en la ciencia real, hay mucho más que tener en cuenta. Por ejemplo, en un experimento en el que los sujetos están recibiendo algún tipo de tratamiento (medicina, vitaminas, terapia física, acupuntura) el efecto de placebo es una consideración importante. El efecto de placebo significa que pacientes que creen que están recibiendo algún tratamiento en particular pueden demostrar una mejoría aún si no están recibiendo el tratamiento. Para eliminar este tipo de efecto psicológico, en pruebas para examinar una droga nueva un grupo de personas (el grupo de control) recibe píldoras falsas, mientras que otro grupo (el grupo de experimento) recibe la droga verdadera. Sin embargo, es más difícil controlar el efecto de placebo cuando está tratando de examinar algo que no sea una píldora. Mmmm, ¿qué sería exactamente la acupuntura falsa?
El controlar el efecto de placebo es tan sólo un ejemplo de tratar de manipular una variable mientras las demás permanecen iguales. Por ejemplo, en una prueba de drogas también quieres que tus grupos de control y de experimento estén igual de saludables para empezar. De otra manera, cualquier diferencia en su salud al final no se debería sólo a los efectos de la droga. A veces es difícil asegurarte que los grupos que estás comparando son equivalentes para empezar, especialmente si estás comparando poblaciones que existen naturalmente de personas, plantas o animales, o inclusive (en otros ramos de la ciencia) estrellas, fallas geológicas, glaciares, cuerpos de agua, etc. Así que los resultados pudieran ser dudados si otros científicos piensan que diferencias en otras variables pudieran explicar los resultados.
Entronque (azul) entre células nerviosas (rojas) y musculares (verdes) en una rana.
Crédito: Laura N. Borodinsky, UCSD
El llegar a conclusiones a partir de información no es tan simple como los libros escolares de ciencia a menudo sugieren. Es normal que los científicos ofrezcan posibles explicaciones alternativas. El intercambiar ideas y tener discusiones entre científicos son esenciales para el progreso sano de la ciencia.
Cómo los modelos contribuyen al progreso científico
Todos los científicos usan modelos de un tipo u otro. En tus estudios, probablemente te has topado con varios tipos de modelos: un modelo del sistema solar, el modelo Bohr del átomo, modelos climatológicos, modelos moleculares, un modelo de una célula, etc. Los modelos son útiles para hacer a conceptos más visibles y fáciles de entender. Algunos modelos, como el modelo Bohr, son una simplificación de la realidad. Sin embargo, otros modelos tratan de apegarse mucho más estrechamente a la realidad porque los científicos quieren usarlos para hacer predicciones y ponerlas a prueba. Al hacer esto, un investigador puede determinar si todos los factores que contribuyen a un fenómeno son entendidos debidamente. Por ejemplo, si las predicciones hechas con un modelo climatológico resultan incorrectas, esto indica que los investigadores no entienden algo debidamente, como el efecto de las nubes en el calor que llega del sol. Como alternativa, el intento de un neurocientífico de predecir comportamiento usando un modelo de computadora pudiera revelar una necesidad de mejor entender la comunicación nerviosa entre dos áreas del cerebro.
En las ciencias biológicas, otro tipo de modelo es crítico: los organismos modelos. Los organismos modelos son especies usadas para estudiar procesos biológicos. A veces los organismos modelos son utilizados porque no sería ético llevar a cabo algún estudio en particular con humanos (por ejemplo, cómo analizar cómo la privación social afecta el desarrollo del cerebro). Más frecuentemente, los organismos modelos son usados porque ofrecen ciertas ventajas. Por ejemplo, es relativamente fácil hacer cambios a los genes de una mosca de fruta para estudiar el papel de esos genes en su desarrollo. La levadura y las bacterias son relativamente simples y se multiplican rápidamente, y por eso son ideales para estudiar cómo los organismos evolucionan con el tiempo. Los ratones y las ratas son mamíferos como nosotros y comparten una fisiología similar. Entonces, los estudios llevados a cabo en ellos pueden ayudar a investigadores a comprender preguntas como cuáles efectos tiene una medicina en el cerebro. A menudo, varios tipos de organismos modelos son usados por diferentes laboratorios para estudiar la misma pregunta de investigación o alguna relacionada. Los hallazgos de cada laboratorio pueden ser complementarios o se pueden contradecir, pero de cualquier manera avanzan el entendimiento.
Más sobre los modelos en la ciencia:
http://www.mcrel.org/epo/resources/sci_modeling.asp
Lección en video
En la lección en video, el profesor Spitzer habla del proceso de la ciencia. Él se enfoca en dos aspectos importantes: 1) organismos modelos y 2) el papel de nuevas herramientas de investigación en el avance de la ciencia. Después de ver el video, ve "Explora este tema" para revisar tu entendimiento y pensar críticamente sobre el proceso de la ciencia.
