{"id":53389,"date":"2019-11-30T00:00:00","date_gmt":"2019-11-29T21:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/blog_prohoster\/malenkij-sekret-bolshogo-serdtsa-pervaya-v-istorii-kardiogramma-sinego-kita"},"modified":"2020-02-18T14:01:17","modified_gmt":"2020-02-18T11:01:17","slug":"malenkij-sekret-bolshogo-serdtsa-pervaya-v-istorii-kardiogramma-sinego-kita","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/news\/malenkij-sekret-bolshogo-serdtsa-pervaya-v-istorii-kardiogramma-sinego-kita","title":{"rendered":"Peque\u00f1o secreto de un gran coraz\u00f3n: la primera electrocardiograf\u00eda de una ballena azul en la historia","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Peque\u00f1o
\n
\nEs dif\u00edcil discutir la afirmaci\u00f3n de que la naturaleza tiene la imaginaci\u00f3n m\u00e1s v\u00edvida. Cada uno de los representantes de la flora y fauna tiene sus caracter\u00edsticas \u00fanicas, a veces incluso extra\u00f1as, que a menudo no podemos comprender. Tomemos, por ejemplo, al mantis religiosa. Este depredador es capaz de atacar a su presa o enemigo con sus poderosas pinzas a una velocidad de 83 km\/h, y su sistema visual es uno de los m\u00e1s complejos estudiados por el ser humano. Aunque las mantis religiosas son feroces, no son particularmente grandes, alcanzando hasta 35 cm de longitud. El m\u00e1s grande de los habitantes de los mares y oc\u00e9anos, as\u00ed como del planeta, es la ballena azul. La longitud de este mam\u00edfero puede superar los 30 metros, y su peso es de 150 toneladas. A pesar de sus imponentes dimensiones, no se puede decir que las ballenas azules sean cazadoras temibles, ya que prefieren el plancton.<\/p>\n

La anatom\u00eda de las ballenas azules siempre ha interesado a los cient\u00edficos que desean comprender mejor c\u00f3mo funciona un organismo tan enorme y los \u00f3rganos que lo componen. A pesar de que sabemos de la existencia de las ballenas azules desde hace varios cientos de a\u00f1os (desde 1694, para ser m\u00e1s precisos), estos gigantes a\u00fan no han revelado todos sus secretos. Hoy, nos familiarizaremos con un estudio en el que un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford desarroll\u00f3 un dispositivo que permiti\u00f3 obtener los primeros registros del latido del coraz\u00f3n de una ballena azul. \u00bfC\u00f3mo funciona el coraz\u00f3n del rey de los mares, qu\u00e9 descubrimientos realizaron los cient\u00edficos y por qu\u00e9 no puede existir un organismo m\u00e1s grande que la ballena azul? Esto lo conoceremos a trav\u00e9s del informe del grupo de investigaci\u00f3n. \u00a1Vamos!<\/a><\/noindex><\/p>\n

H\u00e9roe del estudio<\/h3>\n

\nLa ballena azul es el mam\u00edfero m\u00e1s grande, el mayor habitante de los mares y oc\u00e9anos, el animal m\u00e1s grande, la ballena m\u00e1s grande. \u00bfQu\u00e9 m\u00e1s se puede decir? La ballena azul realmente es la m\u00e1s grande en t\u00e9rminos de dimensiones: mide 33 metros y pesa 150 toneladas. Estas cifras son aproximadas, pero igualmente impresionantes.<\/p>\n

\"Peque\u00f1o
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\nIncluso la cabeza de este gigante merece una l\u00ednea propia en el libro de r\u00e9cords Guinness, ya que ocupa aproximadamente el 27% de la longitud total de su cuerpo. Sin embargo, los ojos de las ballenas azules son bastante peque\u00f1os, no m\u00e1s grandes que un pomelo. Si te resulta dif\u00edcil ver los ojos de la ballena, notar\u00e1s su boca de inmediato. La boca de una ballena azul puede albergar hasta 100 personas (un ejemplo espeluznante, pero las ballenas azules no comen personas, al menos no intencionadamente). El gran tama\u00f1o de su boca se debe a sus preferencias gastron\u00f3micas: las ballenas comen plancton, tragando enormes vol\u00famenes de agua que luego expulsan a trav\u00e9s de un aparato de filtrado, separando la comida. En condiciones bastante favorables, una ballena azul puede consumir alrededor de 6 toneladas de plancton al d\u00eda.<\/p>\n

\"Peque\u00f1o
\n
\nOtra caracter\u00edstica importante de las ballenas azules son sus pulmones. Pueden contener la respiraci\u00f3n durante 1 hora y sumergirse hasta una profundidad de 100 m. Pero, como otros mam\u00edferos marinos, las ballenas azules emergen peri\u00f3dicamente a la superficie del agua para respirar. Al subir a la superficie, las ballenas utilizan el espir\u00e1culo, que es la abertura respiratoria de dos grandes agujeros (narices) en la parte posterior de la cabeza. La exhalaci\u00f3n de la ballena a trav\u00e9s del espir\u00e1culo a menudo se acompa\u00f1a de un chorro vertical de agua de hasta 10 m de altura. Dadas las caracter\u00edsticas del h\u00e1bitat de las ballenas, sus pulmones funcionan de manera mucho m\u00e1s eficiente que los nuestros: los pulmones de la ballena absorben entre el 80% y el 90% del ox\u00edgeno, mientras que los nuestros solo alrededor del 15%. El volumen de los pulmones es de aproximadamente 3 mil litros, mientras que este indicador en los humanos var\u00eda entre 3 y 6 litros.<\/p>\n

\"Peque\u00f1o
\nReproducci\u00f3n del coraz\u00f3n de una ballena azul en un museo en New Bedford (EE.UU.).<\/i><\/p>\n

El sistema circulatorio de las ballenas azules tambi\u00e9n est\u00e1 lleno de par\u00e1metros r\u00e9cord. Por ejemplo, sus vasos sangu\u00edneos son simplemente enormes, el di\u00e1metro de solo la aorta es de aproximadamente 40 cm. Se considera que el coraz\u00f3n de las ballenas azules es el m\u00e1s grande del mundo y pesa alrededor de una tonelada. Con un coraz\u00f3n tan grande, tambi\u00e9n hay mucha sangre: m\u00e1s de 8000 litros en un adulto.<\/p>\n

Y as\u00ed llegamos al coraz\u00f3n del estudio. El coraz\u00f3n de la ballena azul es grande, como ya hemos entendido, pero late bastante lento. Se cre\u00eda anteriormente que el pulso era de alrededor de 5 a 10 latidos por minuto, y en raras ocasiones hasta 20. Sin embargo, no se hab\u00edan realizado mediciones precisas, hasta este momento.<\/p>\n

Los cient\u00edficos de la Universidad de Stanford afirman que la escala en biolog\u00eda tiene una enorme importancia, especialmente cuando se trata de definir las caracter\u00edsticas funcionales de los \u00f3rganos de los seres vivos. Estudiar diferentes criaturas, desde ratones hasta ballenas, permite determinar las limitaciones de tama\u00f1o que un organismo vivo no puede superar. El coraz\u00f3n y el sistema cardiovascular en general son atributos importantes de tales investigaciones.<\/p>\n

En los mam\u00edferos marinos, cuya fisiolog\u00eda se ha adaptado completamente a su estilo de vida, juegan un papel importante las adaptaciones relacionadas con el buceo y la retenci\u00f3n de la respiraci\u00f3n. Se ha establecido que en muchos de estos seres, durante la inmersi\u00f3n, la frecuencia del pulso disminuye a niveles inferiores al estado de reposo. Al salir a la superficie, el ritmo card\u00edaco se acelera. <\/p>\n

La disminuci\u00f3n del ritmo card\u00edaco durante las inmersiones es necesaria para reducir la velocidad de entrega de ox\u00edgeno a los tejidos y c\u00e9lulas, as\u00ed, se ralentiza el proceso de agotamiento de los dep\u00f3sitos de ox\u00edgeno en la sangre y se reduce el consumo de ox\u00edgeno por parte del propio coraz\u00f3n. <\/p>\n

Existen hip\u00f3tesis que sugieren que el ejercicio (es decir, la actividad f\u00edsica aumentada) modula la respuesta a la inmersi\u00f3n y aumenta la frecuencia de los latidos del coraz\u00f3n durante la inmersi\u00f3n. Esta hip\u00f3tesis es especialmente importante para el estudio de las ballenas azules, ya que debido a su particular m\u00e9todo de alimentaci\u00f3n (una inmersi\u00f3n abrupta para tragar agua), la velocidad de metabolismo, en teor\u00eda, deber\u00eda superar en 50 veces los valores b\u00e1sicos (estado de reposo). Se supone que tales inmersiones aceleran el agotamiento de ox\u00edgeno, reduciendo as\u00ed la duraci\u00f3n de la inmersi\u00f3n.<\/p>\n

Una mayor frecuencia del pulso y una elevada transferencia de ox\u00edgeno de la sangre a los m\u00fasculos durante la inmersi\u00f3n pueden jugar un papel importante debido a los costos metab\u00f3licos asociados con tal actividad f\u00edsica. Adem\u00e1s, hay que considerar la baja concentraci\u00f3n de mioglobina*<\/i> (Mb) en las ballenas azules (de 5 a 10 veces menor que en otros mam\u00edferos marinos: 0.8 g Mb por 100 g-1 de m\u00fasculo en ballenas azules y 1.8-10 g Mb en otros mam\u00edferos marinos.<\/p>\n

La mioglobina*<\/b> es una prote\u00edna que se une al ox\u00edgeno en los m\u00fasculos esquel\u00e9ticos y en el m\u00fasculo card\u00edaco.<\/p><\/blockquote>\n

En conclusi\u00f3n, la carga f\u00edsica, la profundidad de la inmersi\u00f3n y el control voluntario modifican la frecuencia de los latidos del coraz\u00f3n durante la inmersi\u00f3n a trav\u00e9s del sistema nervioso aut\u00f3nomo. <\/p>\n

Un factor adicional que puede reducir la frecuencia card\u00edaca es la compresi\u00f3n\/expansi\u00f3n de los pulmones durante la inmersi\u00f3n\/salida a la superficie.<\/p>\n

Por lo tanto, la frecuencia de contracciones del coraz\u00f3n durante la inmersi\u00f3n y en la superficie est\u00e1 directamente relacionada con los modelos de hemodin\u00e1mica arterial.<\/p>\n

\"Peque\u00f1o
\nBallena franca<\/i><\/p>\n

Un estudio previo de las propiedades biomec\u00e1nicas y los tama\u00f1os de las paredes de la aorta de la ballena franca (Balaenoptera physalus<\/i>) mostr\u00f3 que durante las inmersiones, con una frecuencia de contracciones del coraz\u00f3n \u226410 latidos\/min, el arco a\u00f3rtico realiza el efecto de tanque (efecto Windkessel<\/i>), que mantiene el flujo sangu\u00edneo durante largos per\u00edodos diast\u00f3licos*<\/i> entre las contracciones card\u00edacas y reduce la pulsaci\u00f3n del flujo sangu\u00edneo en una aorta distal r\u00edgida.<\/p>\n

Di\u00e1stole*<\/b> (periodo diast\u00f3lico) \u2014 periodo de relajaci\u00f3n del coraz\u00f3n entre contracciones.<\/p><\/blockquote>\n

Todas las hip\u00f3tesis, teor\u00edas y conclusiones descritas anteriormente deben tener evidencia material, es decir, ser confirmadas o refutadas en la pr\u00e1ctica. Pero para eso, es necesario realizar un electrocardiograma a una ballena azul que se mueve libremente. Los m\u00e9todos simples no funcionar\u00e1n aqu\u00ed, por lo que los cient\u00edficos crearon su propio dispositivo para electrocardiograf\u00eda.<\/p>\n

\r\n \"Reproducir\r\n
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\nUn video en el que los investigadores explican brevemente su trabajo.<\/i><\/p>\n

El ECG de la ballena se registr\u00f3 utilizando un registrador de ECG personalizado, integrado en una c\u00e1psula especial con 4 ventosas. Los electrodos superficiales del ECG estaban integrados en dos de las ventosas. Los investigadores se dirigieron en barco a la bah\u00eda de Monterey (Oc\u00e9ano Pac\u00edfico, cerca de California). Cuando finalmente se encontraron con la ballena azul, que sali\u00f3 a la superficie del agua, le fijaron el registrador de ECG a su cuerpo (cerca de aleta izquierda). Seg\u00fan los datos previamente recogidos, esta ballena es un macho de 15 a\u00f1os. Es importante destacar que este dispositivo es no invasivo, es decir, no requiere la inserci\u00f3n de ning\u00fan sensor o electrodo en la piel del animal. Por lo tanto, para la ballena, este procedimiento es completamente indoloro y con un estr\u00e9s m\u00ednimo por contacto humano, lo cual es tambi\u00e9n extremadamente importante, dado que se est\u00e1n registrando las frecuencias card\u00edacas, que podr\u00edan estar distorsionadas debido al estr\u00e9s. Como resultado, se obtuvo una grabaci\u00f3n de ECG de 8.5 horas, a partir de la cual los cient\u00edficos pudieron construir el perfil del ritmo card\u00edaco (imagen abajo).<\/p>\n

\"Peque\u00f1o
\nImagen \u21161: perfil del ritmo card\u00edaco de la ballena azul.<\/i><\/p>\n

La forma de la se\u00f1al del ECG fue similar a la registrada en ballenas peque\u00f1as en cautiverio utilizando el mismo dispositivo. El comportamiento de la ballena durante la b\u00fasqueda de alimento fue completamente normal para su especie: inmersi\u00f3n durante 16.5 minutos a una profundidad de 184 m y per\u00edodos de superficie de 1 a 4 minutos.<\/p>\n

El perfil del ritmo card\u00edaco, de acuerdo con la respuesta cardiovascular a la inmersi\u00f3n, mostr\u00f3 que la frecuencia card\u00edaca de 4 a 8 latidos por minuto predominaba en la fase inferior de las inmersiones durante la b\u00fasqueda de alimento, independientemente de la duraci\u00f3n de la inmersi\u00f3n o la profundidad m\u00e1xima. La frecuencia card\u00edaca durante la inmersi\u00f3n (calculada a lo largo de toda la duraci\u00f3n de la inmersi\u00f3n) y la frecuencia card\u00edaca instant\u00e1nea m\u00ednima durante la inmersi\u00f3n disminuyeron con la duraci\u00f3n de la inmersi\u00f3n, mientras que la frecuencia card\u00edaca m\u00e1xima en superficie despu\u00e9s de la inmersi\u00f3n aumentaba con la duraci\u00f3n de la inmersi\u00f3n. Es decir, cuanto m\u00e1s tiempo estuvo la ballena bajo el agua, m\u00e1s lentamente lat\u00eda el coraz\u00f3n durante la inmersi\u00f3n y m\u00e1s r\u00e1pido despu\u00e9s de salir a la superficie.<\/p>\n

Las ecuaciones alom\u00e9tricas para los mam\u00edferos sostienen que una ballena que pesa 70,000 kg tiene un coraz\u00f3n que pesa 319 kg, y su volumen de eyecci\u00f3n (el volumen de sangre expulsado por latido) es de alrededor de 80 l, por lo tanto, la frecuencia card\u00edaca en reposo deber\u00eda ser de 15 latidos\/min.<\/p>\n

Durante las fases m\u00e1s bajas de las inmersiones, la frecuencia card\u00edaca instant\u00e1nea oscil\u00f3 entre 1\/3 y 1\/2 de la frecuencia card\u00edaca en reposo pronosticada. Sin embargo, el ritmo card\u00edaco aument\u00f3 en la etapa de ascenso. En los intervalos superficiales, la frecuencia card\u00edaca era aproximadamente el doble de la frecuencia card\u00edaca en reposo pronosticada y variaba principalmente entre 30 y 37 latidos por minuto despu\u00e9s de inmersiones profundas (> 125 metros de profundidad) y entre 20 y 30 latidos por minuto despu\u00e9s de inmersiones m\u00e1s superficiales.<\/p>\n

Esta observaci\u00f3n puede indicar que el aumento de la frecuencia card\u00edaca es necesario para lograr el intercambio adecuado de gases respiratorios y la reperfusi\u00f3n (restablecimiento del flujo sangu\u00edneo) de los tejidos entre inmersiones profundas.<\/p>\n

Las inmersiones nocturnas cortas y poco profundas estaban asociadas con el descanso y, por lo tanto, son m\u00e1s representativas de un estado menos activo. Las frecuencias card\u00edacas t\u00edpicas observadas durante una inmersi\u00f3n nocturna de 5 minutos (8 latidos por minuto) y el intervalo superficial que la acompa\u00f1a de 2 minutos (25 latidos por minuto) podr\u00edan dar como resultado un ritmo card\u00edaco de unos 13 latidos por minuto. Esta cifra, como podemos ver, es sorprendentemente cercana a las predicciones calculadas por los modelos alom\u00e9tricos.<\/p>\n

A continuaci\u00f3n, los cient\u00edficos construyeron perfiles de frecuencia card\u00edaca, profundidad y volumen relativo de los pulmones de 4 inmersiones individuales, cuyo an\u00e1lisis permiti\u00f3 estudiar el potencial impacto de la actividad f\u00edsica y la profundidad en la regulaci\u00f3n del ritmo card\u00edaco.<\/p>\n

\"Peque\u00f1o
\nImagen n\u00b0 2: perfiles de frecuencia card\u00edaca, profundidad y volumen relativo de los pulmones de 4 inmersiones individuales.<\/i><\/p>\n

Durante la alimentaci\u00f3n a grandes profundidades, la ballena realiza una maniobra espec\u00edfica llamada 'descenso': abre r\u00e1pidamente su boca para tragar agua con plancton, y luego filtra la comida. Se ha observado que la frecuencia card\u00edaca en el momento de tragar agua es 2.5 veces mayor que en el momento de la filtraci\u00f3n. Esto indica claramente la dependencia del ritmo card\u00edaco de la carga f\u00edsica.<\/p>\n

En cuanto a los pulmones, su influencia en el ritmo card\u00edaco es extremadamente poco probable, ya que no se han notado cambios significativos en el volumen relativo de los pulmones durante las inmersiones consideradas. <\/p>\n

En las fases inferiores de inmersiones poco profundas, el breve aumento de la frecuencia card\u00edaca se relacion\u00f3 exactamente con los cambios en el volumen relativo de los pulmones y podr\u00eda haberse provocado por la activaci\u00f3n del receptor de estiramiento pulmonar.<\/p>\n

Resumiendo las observaciones anteriores, los cient\u00edficos llegaron a la conclusi\u00f3n de que durante la alimentaci\u00f3n a grandes profundidades se observa un aumento temporal de la frecuencia card\u00edaca de 2.5 veces. Sin embargo, la frecuencia card\u00edaca pico promedio durante los descensos en el momento de la alimentaci\u00f3n a\u00fan representaba solo la mitad de la cantidad pronosticada en reposo. Estos datos son consistentes con la hip\u00f3tesis de que los arcos a\u00f3rticos flexibles de las grandes ballenas implementan el efecto reserva durante el ritmo card\u00edaco lento durante la inmersi\u00f3n. Adem\u00e1s, el rango de frecuencias card\u00edacas m\u00e1s altas despu\u00e9s de la inmersi\u00f3n confirm\u00f3 la hip\u00f3tesis de que la impedancia a\u00f3rtica y la carga en el coraz\u00f3n disminuyen durante el intervalo superficial debido a la interferencia destructiva de las ondas de presi\u00f3n salientes y reflejadas en la aorta. <\/p>\n

La fuerte bradicardia, observada por los investigadores, puede considerarse un resultado inesperado del estudio, dada la inmensa energ\u00eda que la ballena gasta en la maniobra de descenso al tragar agua con plancton. Sin embargo, los costos metab\u00f3licos de esta maniobra pueden no correspondere a la frecuencia card\u00edaca o al transporte convectivo de ox\u00edgeno, en parte debido a la corta duraci\u00f3n de la alimentaci\u00f3n y a la posible activaci\u00f3n de fibras musculares glicol\u00edticas y de contracci\u00f3n r\u00e1pida.<\/p>\n

Durante el salto, las ballenas azules alcanzan altas velocidades y absorben vol\u00famenes de agua que pueden ser mayores que su propio cuerpo. Los cient\u00edficos sugieren que la alta resistencia y la energ\u00eda necesaria para maniobrar r\u00e1pidamente agotan los suministros totales de ox\u00edgeno en el cuerpo, lo que limita el tiempo de inmersi\u00f3n. La fuerza mec\u00e1nica necesaria para absorber grandes cantidades de agua probablemente supera con creces la capacidad metab\u00f3lica aer\u00f3bica. Es por esto que durante tales maniobras, aunque la frecuencia card\u00edaca aumenta, lo hace solo por un breve per\u00edodo.<\/p>\n

Para un conocimiento m\u00e1s detallado de las sutilezas de la investigaci\u00f3n, recomiendo echar un vistazo a el informe de los cient\u00edficos<\/a><\/noindex>.<\/p>\n

Ep\u00edlogo<\/h3>\n

\nUna de las conclusiones m\u00e1s importantes es que para el intercambio de gases y la reperfusi\u00f3n durante los breves intervalos en la superficie, las ballenas azules requieren casi la frecuencia card\u00edaca m\u00e1xima, independientemente de la naturaleza del agotamiento de los reservas de ox\u00edgeno en la sangre y los m\u00fasculos durante las inmersiones. Si consideramos que los individuos m\u00e1s grandes de ballenas azules deben trabajar m\u00e1s para obtener alimento en un per\u00edodo de tiempo m\u00e1s corto (de acuerdo con las hip\u00f3tesis de alometr\u00eda), se enfrentan inevitablemente a varias limitaciones fisiol\u00f3gicas tanto durante la inmersi\u00f3n como durante el intervalo en la superficie. Esto significa que evolutivamente, el tama\u00f1o de su cuerpo est\u00e1 limitado, porque si fueran m\u00e1s grandes, el proceso de obtenci\u00f3n de alimento ser\u00eda muy costoso y no compensado por la comida obtenida. Los propios investigadores creen que el coraz\u00f3n de la ballena azul opera al l\u00edmite de sus capacidades. <\/p>\n

En el futuro, los cient\u00edficos planean ampliar las capacidades de su dispositivo, incluyendo la adici\u00f3n de un aceler\u00f3metro para comprender mejor el impacto de diferentes actividades f\u00edsicas en el ritmo card\u00edaco. Tambi\u00e9n planean aplicar su sensor de ECG en otros habitantes marinos. <\/p>\n

Como ha mostrado este estudio, ser el ser m\u00e1s grande con el coraz\u00f3n m\u00e1s grande no es tan f\u00e1cil. Sin embargo, sin importar las dimensiones de los habitantes marinos, y qu\u00e9 dieta sigan, debemos entender que la columna de agua que los humanos utilizan para la pesca, extracci\u00f3n y transporte, sigue siendo su hogar. Nosotros somos solo hu\u00e9spedes, por lo que debemos comportarnos en consecuencia.<\/p>\n

Off-topic del viernes:<\/b>

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\nIm\u00e1genes raras donde la ballena azul demuestra la capacidad de su boca.<\/i><\/p>\n

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\nOtro gigante de los mares es el cachalote. En este video, los cient\u00edficos grabaron a un curioso cachalote a 598 metros de profundidad utilizando el ROV Hercules, controlado de forma remota.<\/i><\/p>\n

Gracias por su atenci\u00f3n, sigan siendo curiosos y que todos tengan un excelente fin de semana, chicos! \ud83d\ude42<\/p>\n

Gracias por permanecer con nosotros. \u00bfTe gustan nuestros art\u00edculos? \u00bfQuieres ver m\u00e1s contenido interesante? Ap\u00f3yanos haciendo un pedido o recomendando a tus conocidos, VPS en la nube para desarrolladores desde $4.99<\/a><\/noindex>, 30% de descuento para los usuarios de Habr en una alternativa \u00fanica a los servidores de nivel de entrada, que hemos dise\u00f1ado para usted:<\/b> Toda la verdad sobre VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 n\u00facleos) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps desde $20 o \u00bfc\u00f3mo dividir correctamente un servidor?<\/a><\/noindex> (disponibles opciones con RAID1 y RAID10, hasta 24 n\u00facleos y hasta 40GB DDR4).<\/p>\n

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Fuente: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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