Spike avalanches exhibit universal dynamics across the sleep-wake cycle.

BACKGROUND: Scale-invariant neuronal avalanches have been observed in cell cultures and slices as well as anesthetized and awake brains, suggesting that the brain operates near criticality, i.e. within a narrow margin between avalanche propagation and extinction. In theory, criticality provides many desirable features for the behaving brain, optimizing computational capabilities, information transmission, sensitivity to sensory stimuli and size of memory repertoires. However, a thorough characterization of neuronal avalanches in freely-behaving (FB) animals is still missing, thus raising doubts about their relevance for brain function. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: To address this issue, we employed chronically implanted multielectrode arrays (MEA) to record avalanches of action potentials (spikes) from the cerebral cortex and hippocampus of 14 rats, as they spontaneously traversed the wake-sleep cycle, explored novel objects or were subjected to anesthesia (AN). We then modeled spike avalanches to evaluate the impact of sparse MEA sampling on their statistics. We found that the size distribution of spike avalanches are well fit by lognormal distributions in FB animals, and by truncated power laws in the AN group. FB data surrogation markedly decreases the tail of the distribution, i.e. spike shuffling destroys the largest avalanches. The FB data are also characterized by multiple key features compatible with criticality in the temporal domain, such as 1/f spectra and long-term correlations as measured by detrended fluctuation analysis. These signatures are very stable across waking, slow-wave sleep and rapid-eye-movement sleep, but collapse during anesthesia. Likewise, waiting time distributions obey a single scaling function during all natural behavioral states, but not during anesthesia. Results are equivalent for neuronal ensembles recorded from visual and tactile areas of the cerebral cortex, as well as the hippocampus. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Altogether, the data provide a comprehensive link between behavior and brain criticality, revealing a unique scale-invariant regime of spike avalanches across all major behaviors.

Universal quantum viscosity in a unitary Fermi gas.

A Fermi gas of atoms with resonant interactions is predicted to obey universal hydrodynamics, in which the shear viscosity and other transport coefficients are universal functions of the density and temperature. At low temperatures, the viscosity has a universal quantum scale ħ n, where n is the density and ħ is Planck's constant h divided by 2π, whereas at high temperatures the natural scale is p(T)(3)/ħ(2), where p(T) is the thermal momentum. We used breathing mode damping to measure the shear viscosity at low temperature. At high temperature T, we used anisotropic expansion of the cloud to find the viscosity, which exhibits precise T(3/2) scaling. In both experiments, universal hydrodynamic equations including friction and heating were used to extract the viscosity. We estimate the ratio of the shear viscosity to the entropy density and compare it with that of a perfect fluid.

Development of universal antidotes to control aptamer activity.

With an ever increasing number of people taking numerous medications, the need to safely administer drugs and limit unintended side effects has never been greater. Antidote control remains the most direct means to counteract acute side effects of drugs, but, unfortunately, it has been challenging and cost prohibitive to generate antidotes for most therapeutic agents. Here we describe the development of a set of antidote molecules that are capable of counteracting the effects of an entire class of therapeutic agents based upon aptamers. These universal antidotes exploit the fact that, when systemically administered, aptamers are the only free extracellular oligonucleotides found in circulation. We show that protein- and polymer-based molecules that capture oligonucleotides can reverse the activity of several aptamers in vitro and counteract aptamer activity in vivo. The availability of universal antidotes to control the activity of any aptamer suggests that aptamers may be a particularly safe class of therapeutics.

Universal Quake Statistics: From Compressed Nanocrystals to Earthquakes.

Slowly-compressed single crystals, bulk metallic glasses (BMGs), rocks, granular materials, and the earth all deform via intermittent slips or "quakes". We find that although these systems span 12 decades in length scale, they all show the same scaling behavior for their slip size distributions and other statistical properties. Remarkably, the size distributions follow the same power law multiplied with the same exponential cutoff. The cutoff grows with applied force for materials spanning length scales from nanometers to kilometers. The tuneability of the cutoff with stress reflects "tuned critical" behavior, rather than self-organized criticality (SOC), which would imply stress-independence. A simple mean field model for avalanches of slipping weak spots explains the agreement across scales. It predicts the observed slip-size distributions and the observed stress-dependent cutoff function. The results enable extrapolations from one scale to another, and from one force to another, across different materials and structures, from nanocrystals to earthquakes.

Edta como extractante universal : I- cationes mayores (Ca, Mg y K)

p.133-137

Historia del currículo de Matemáticas en España para educación secundaria (1970-1990)

Conocer la historia de la propia profesión es uno de los signos de identidad que caracteriza a los grupos sociales. Los educadores matemáticos españoles están comenzando a considerarse como grupo profesional diferenciado, con necesidades formativas propias y unas condiciones de trabajo específicas bien definidas, que necesitan de infraestructura adecuada. La caracterización de esta profesión es resultado de un proceso lento de profundización teórica e implementación práctica llevado a cabo a lo largo de muchos años, con avances y retrocesos, e interconectado con los recientes cambios sociales y políticos ocurridos en España. Por ello, constituir una comunidad de educadores matemáticos, formada por profesionales autónomos y críticos, socialmente eficaces, es una tarea lo suficentemente importante como para necesitar el esfuerzo de todos.

Deducciones del teorema de Pitágoras a lo largo de la historia como recurso didáctico en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la matemática

Las deducciones que a lo largo de la historia se han realizado en torno al teorema de Pitágoras pueden ayudar en el proceso de enseñanza-aprendizaje que realmente necesitan nuestros estudiantes, con el fin de que comprendan los conceptos a través de la reconstrucción de un método, de tal manera que no mecanicen reglas sino mas bien se logre aumentar y relacionar los conceptos adquiridos previamente de tal manera que se logre una mejor comprensión. Usaremos el enfoque histórico como una propuesta metodológica que actué como motivación para el alumno, ya que por medio de ella el estudiante descubrirá como generar los conceptos a través de métodos que aprenderá en clase. Discutiremos los conceptos y propiedades fundamentales de magnitudes, tales como la longitud y el área de figuras geométricas dadas en una y dos dimensiones, repasaremos los conceptos del producto notable del cuadrado de la suma de dos cantidades desde el punto de vista geométrico lo cual nos ayudara a inducir la demostración del teorema de Pitágoras a través de triángulos rectángulos notables e isósceles rectángulos, tomando en consideración el área de los cuadrados que se encuentra en los lados de dichos triángulos. Esto nos ayudara a recalcar la generalización del teorema de Pitágoras a través de figuras regulares. Las deducciones se harán pasando de la rama de la matemática llamada Algebra, conjugándola o dándole soporte con otra que muestra la forma estructural, como lo es la Geometría.

Deducciones del Teorema de Pitágoras a lo largo de la historia como recurso didáctico en el proceso enseñanza-aprendizaje de la matemática

Las deducciones que a lo largo de la historia se han realizado en torno al Teorema de Pitágoras pueden ayudar en el proceso de enseñanza-aprendizaje que realmente necesitan nuestros estudiantes, con el fin de que comprendan los conceptos a través de la reconstrucción de un método, de tal manera que no mecanicen reglas sino mas bien se logre aumentar y relacionar los conceptos adquiridos previamente de tal manera que se logre una mejor comprensión. Usaremos el enfoque histórico como una propuesta metodológica que actué como motivación para el alumno, ya que por medio de ella el estudiante descubrirá como generar los conceptos a través de métodos que aprenderá en clase. Discutiremos los conceptos y propiedades fundamentales de magnitudes, tales como la longitud y el área de figuras geométricas dadas en una y dos dimensiones, repasaremos los conceptos del producto notable del cuadrado de la suma de dos cantidades desde el punto de vista geométrico lo cual nos ayudara a inducir la demostración del Teorema de Pitágoras a través de triángulos rectángulos notables e isósceles rectángulos, tomando en consideración el área de los cuadrados que se encuentra en los lados de dichos triángulos. Esto nos ayudara a recalcar la generalización del Teorema de Pitágoras a través de figuras regulares. Las deducciones se harán pasando de la rama de la matemática llamada Álgebra, conjugándola o dándole soporte con otra que muestra la forma estructural, como lo es la Geometría.

Otras deducciones o extensiones del teorema de Pitágoras a lo largo de la historia como recurso didáctico

En este artículo mostraremos unas extensiones del Teorema de Pitágoras en su acepción geométrica, tomando en consideración el área de las figuras geométricas que están sobre los lados de un triángulo rectángulo y de esta manera ver que se cumple la relación Pitagórica para cualquier tipo de figuras que cumplan cierta condición. En particular, esta extensión la vamos a realizar usando las cuadraturas del rectángulo o del triángulo, como por ejemplo para el triángulo equilátero y luego para los semicírculos o las lúnulas, para lo cual cuadratura es lo mismo que decir área.

Acercamiento socioepistemológico a la historia de las funciones trigonométricas

Problematizando al propio saber matemático, en este trabajo de investigación recurrimos a la historia con una mirada socioepistemológica a fin de dar cuenta de aquellos elementos que den cuenta del carácter social de su construcción. Estos elementos conforman una base de significados para la epistemología de prácticas que se propone con la finalidad de incidir en el rediseño del discurso matemático escolar.

Ecuaciones de segundo grado: su historia

Presentamos una reseña del tratamiento que daban distintas culturas antiguas a problemas que en el lenguaje del álgebra actual nos remiten a ecuaciones de segundo grado. Recorreremos, sin pretender ser exhaustivos, parte del camino que transitaron culturas como la babilónica, griega, hindú, árabe hasta la resolución dada por François Viète.

Matemáticas e Historia

En los últimos años, Historia y Matemáticas aparecen unidas cada vez con más frecuencia en artículos de revistas, comunicaciones en jornadas y al final de cada tema en muchos libros de texto; pero siguen siendo relacionadas escasamente en la clase diaria. Parece así que hay un convencimiento bastante general de que la perspectiva histórica enriquece el aprendizaje de las Matemáticas; pero también de que, no siendo un elemento de la clase tradicional, tampoco pasa nada por dejarlo para otra ocasión.

Historia de las matemáticas en el aula: experiencia desde un seminario permanente

En este articulo desarrollamos la experiencia de trabajo llevada a cabo por el Seminario Permanente «Historia de las Matemáticas», dependiente del CEP «Bajo Almanzora» de Cuevas del Almanzora (Almeria), durante el curso 1993/94.

Utilización de la historia de las matemáticas en clase con alumnos de 6 a 13 años

En mi conferencia consideraré varias maneras de utilizar la historia de las matemáticas en la didáctica de las matemáticas para la escuela obligatoria; se trata de experiencias y reflexiones relacionadas con la elaboración y la experimentación de currículos para la enseñanza de las matemáticas en las edades comprendidas entre los 6 y los 13 años, desarrollados a partir de 1975 en el grupo de universitarios y enseñantes que coordina personalmente en Génova. El trabajo se ha efectuado en colaboración con Elda Guala; algunos artículos relacionados con estas cuestiones ya han sido publicados o están en curso de publicación.

Historia de la matemática: implicacioones didácticas

Saber cómo ha evolucionado y cómo evoluaciona la ciencia matemática ayuda a entender mejor las conexiones entre diferentes conceptos y procedimientos que la vertebran y permiten apreciar la naturaleza viva y humana. Como consecuencia, estos conocmientos contribuyen sin duda a enseñar mejor esta ciencia.