El hígado de Voronoi

Sin intención de generalizar, me parece que las matemáticas no se nos dan demasiado bien a los que nos dedicamos a la Medicina. La mayoría de mis colegas, y me incluyo, tendemos al anumerismo; tampoco es que en nuestro oficio diario necesitemos hacer cálculo infinitesimal ni geometría analítica. Las matemáticas que se aplican en nuestro oficio ya nos las dan «listas para usar» y, si de probabilidad y estadística se trata, recurrimos a esa especie protegida que son los epidemiólogos/bioestadísticos. La verdad es que me siento un bicho inferior cuando veo matemáticos o físicos desarrollando jeroglíficas ecuaciones.

Por suerte, dentro del gremio de los divulgadores científicos hay matemáticos que nos bajan la fruta del árbol para ponerla a nuestro alcance, por ejemplo el cachondo de Eduardo Sáenz de Cabezón (@edusadeci), o Clara Grima (@ClaraGrima), o Raúl Ibáñez (@mtpibtor), o Santi García Cremades (@SantiGarciaCC), o los chicuelos de la Universidad de Alicante (@DimatesUA) con su etiqueta #LasMatesNoSirvenPaNaPero.

Gracias a estos divulgadores me enteré de que había una cosa llamada diagramas de Voronoi, también llamados espacios o teselación de Voronoi. A pesar de la utilidad y universalidad de estos diagramas reconozco que no conocía al señor Voronoi hasta ver la abundante oferta divulgativa al respecto, por ejemplo «Cada uno en su región y Voronoi en la de todos» y «¿Está Voronoi? Que se ponga», ambos de la profesora Grima.

La visión de los espacios de Voronoi me resultó muy pero que muy familiar (y lo sería para cualquiera que haya estudiado histología). Pongamos una imagen habitual de este diagrama:

diagrama_voronoi

Típica imagen de un diagrama de Voronoi (o teselación de Dirichlet o polígonos de Thiessen). Cada punto verde domina un área en el cual cada punto del plano está más cerca de éste que de los puntos verdes vecinos. Vía stackoverflow.com.

La asociación inmediata es con una superficie tapizada de células, exactamente como el endotelio corneal o como los cúmulos celulares de un raspado de Papanicolaou. Veremos que muchísimas estructuras biológicas se arreglan siguiendo un patrón voronoide.

endotelio-corneal

El diagrama anterior es perfectamente superponible sobre esta imagen clínica del endotelio corneal obtenida mediante microscopía confocal. Vía Fabio Scarpa (researchgate.net).

¿De qué van los espacios de Voronoi?

De nuevo remito al lector a los links arriba mencionados, pero resumiré su esencia con brocha gorda: es un sistema para compartimentar un plano o espacio en circunscripciones, de modo que cada «centro de circunscripción» tenga influencia sobre todos los puntos del área que estén más cerca de él que de otros centros. Por ejemplo, si en un mapa se señalan los aeropuertos y un avión debe aterrizar de urgencia, las regiones de Voronoi indicarán cuál es el aeropuerto más cercano.

Esto se aplica cotidianamente en la geolocalización, cuando le dices al Google o al Siri que te busque la heladería más cercana. Es una herramienta muy útil en la determinación de áreas de influencia. Ya te digo yo, sin embargo, que la 🐀Agencia Tributaria🐀 no lo aplica en sus oficinas, porque me mandan a una que queda en el quinto carajo cuando tengo otra muy cerca (qué rabia me da esta gente).

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Voronoi en biología

Como dijimos, muchos órganos y tejidos se estructuran siguiendo parcelaciones tipo Voronoi: las células de los recubrimientos epiteliales se adosan unas a otras formando un patrón poligonal; si vemos un corte transversal de fibras de músculo esquelético es claro tal patrón, lo mismo con los espacios del hueso trabecular; la venación de las alas de los insectos o las hojas de las plantas delimita espacios que siguen la distribución de Voronoi, y otro tanto pasa con las ramificaciones vasculares en los tejidos animales.

voronoi-ejemplos

Ejemplos biológicos de estructuras de Voronoi. Izquierda: sección transversal de tejido muscular estriado. Centro: hueso esponjoso visto en microscopía electrónica de barrido. Derecha: áreas delimitadas por las divisiones de las nervaduras de una hoja.

Pero quizás sea el hígado el órgano cuya estructura se ajusta más perfectamente a la teoría matemática de los espacios de Voronoi. El tejido hepático está formado por lobulillos que en un corte histológico tienen forma más o menos hexagonal y en el eje de cada lobulillo está una vena centrolobulillar que recoge toda la sangre de su lobulillo, respetando la segmentación voronoide. El árbol que recoge el drenaje de estas venas centrolobulillares acaba en las grandes venas suprahepáticas que desembocan en la cava inferior.

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Histología hepática en corte histológico. En el esquema se observa cómo los lobulillos hepáticos tienen una distribución voronoide, donde cada área está dominada por una vena centrolobulillar (A). En los vértices de las áreas están las tríadas portales (B) compuestas por ramas de la vena porta, la arteria hepática y la vía biliar. Si se hacen triangulaciones de Delaunay a partir de las venas centrales (líneas segmentadas azul claro) se aprecia cómo las tríadas portales quedan vecinas al centro de los triángulos.

En los vértices de los polígonos lobulillares están los espacios porta, donde discurren las tríadas portales: ramificaciones de la vena porta, la arteria hepática y la vía biliar. La ubicación de estas tríadas en los vértices facilita que sus vasos aporten sangre más o menos equitativamente a los lobulillos que lo circundan y que, igualmente, los colectores biliares recojan la bilis indistintamente de ellos, siguiendo un patrón similar a una triangulación de Delaunay. En un corte bidimensional es fácil asimilar esta estructura, pero es más complejo visualizar el adosamiento de los lobulillos en tres dimensiones; el común de los esquemas dibujan los lobulillos como salchichitas de cóctel apiñadas.

He aquí un órgano majestuoso cuya arquitectura se rige por principios matemáticos. La relación de los diagramas de Voronoi con la teoría de grafos y con los fractales también se cumple en los seres vivos.

Georgui Feodósievich Voronoi

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Georgui Voronoi (1868-1908), matemático ruso.

Este matemático nació en Ucrania en 1868 y falleció a los tiernos 40 años en 1908, en Varsovia; sin embargo, se considera de nacionalidad rusa pues esos territorios pertenecían entonces al imperio del Zar. Su padre era profesor de instituto y el chaval era muy estudiosito él. Hizo la carrera de Matemáticas en la Universidad de San Petersburgo entre 1885 y 1889. Allí también se doctoró y su tesis recibió el premio Bunyakovsky de la Academia de Ciencias de San Petersburgo.

A partir de 1894 fue profesor en la Universidad de Varsovia y del Instituto Politécnico. Trabajó en teoría de números, fracciones continuas (algoritmo de Voronoi), números de Bernoulli, integrales de números algebraicos, teoría de probabilidades, geometría analítica, funciones asintóticas, funciones cuadráticas perfectas y, por supuesto, en sus teselaciones epónimas, que fue uno de sus últimos trabajos.

A pesar de haber sido un trabajador empedernido, tuvo tiempo para su historia de amor con Olia Kritska, con quien tuvo seis churumbeles. En Voronoi se dio esa dupla de adicción absoluta al trabajo y mala salud, para que luego digan que el trabajo es sano. El año de su fallecimiento fue diagnosticado de cólicos biliares y sus médicos le recomendaron irse de prolongadas vacaciones al balneario checo de Karlsbad, cosa que el matemático —demostrando que no tenía ni una gota de sangre española— rechazó para seguir trabajando. Al final se agravó su afección hepatobiliar y murió traicionado por ese órgano cuya estructura se basa en sus matemáticas.

Su cuerpo fue embalsamado y trasladado a la cripta familiar en su pueblo natal, la villa ucraniana de Zhuravki, donde descansó en paz hasta 1932. Ese año la barbarie fanática de las colectivizaciones y el terrorismo de estado de Stalin llevó a los colectivos a destrozar la casa familiar y la cripta de los kulaks Voronoi; los restos de Georgui y su padre fueron tirados a la calle y posteriormente arrojados a una fosa común. Qué bonito, qué bello.

Para más información biográfica sobre Voronoi está este artículo de H. Syta y R. van de Weygaert de acceso libre.

Los diagramas de Voronoi se utilizan en investigación biomédica, por ejemplo en estructuras tridimensionales de proteínas y otras moléculas, patrones de crecimiento tumoral, organización celular tisular, contajes celulares, análisis de imágenes microscópicas o radiológicas o estudio de conexiones neuronales, entre otras cositas.

 

«Ceterum censeo Podemus esse delenda»

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Doppler

Físicos haciendo Medicina: Christian Doppler

«Pídele un doppler», dice el torradillo adjunto al residente, quien lo apunta tal cual en el papel, a lo mejor con una ‘p’ de menos. La ecografía-doppler es una prueba de lo más común actualmente, pero el principio en el que se basa fue formulado hace 175 años en Praga por el físico, matemático y astrónomo Christian Andreas Doppler. La RAE acepta ‘doppler’ con minúscula y cursiva para referirse a la prueba médica, y ‘efecto doppler’ como denominación del fenómeno físico. No sé si cuando el propio nombre pasa a ser el nombre de una cosa y a escribirse con minúscula significa un rotundo éxito profesional o, al contrario, una desmemoria del personaje.

La historia del efecto Doppler comenzó con una aberración óptica y su explicación astronómica, pasó a los pitos de los trenes, después a la radiación electromagnética y a la relatividad especial, de allí se aplicó a la expansión del universo, a los radares, a los sonares, a los satélites y, por último, a los ultrasonidos para que las embarazadas lagrimeen cuando escuchan el corazón de su fetito.

Christian Doppler

Christian Andreas Doppler en foto de 1853. Vía www.christian-doppler.net.

Toda la vida picando piedra

Christian Doppler nació en Salzburgo en 1803. Su casa natal está a cuatro pasos de la de Mozart (números 1 y 8 de la Makartplatz, respectivamente) y, al igual que Mozart, hizo fama en otros lares y poco pisó su ciudad natal tras abandonarla. La mala salud respiratoria que siempre padeció el muchacho le permitió librarse del negocio familiar de picar piedra en cantera-construcción y pudo cultivar su talento para la matemática y la física. Sin embargo, tras acabar sus estudios en Linz y Viena siguió «picando piedra» con contratos temporales, bajas, becas, portamaletines de profesores, etc. Tras cuatro años de oposiciones fallidas y precariedad laboral (nada nuevo bajo el sol) estuvo tan harto que decidió irse a hacer las Américas, pero en último momento encontró una plaza de profesor preuniversitario en Praga y allá se fue a vivir durante más de una década.

Tanto en la preparatoria como en la Universidad de Praga Doppler picó piedra como nadie, asumió una enorme carga lectiva, con muchos alumnos, muchas clases y muchas evaluaciones. Tuvo fama de coco, de profesor durísimo. Ese mantenido esfuerzo vocal en sus conferencias no le ayudó en su salud, considerando que padecía tuberculosis laríngea.

En 1848 se cambió al Instituto Politécnico de Viena y en 1850 fue nombrado director del recién inaugurado Instituto de Física de la Universidad de Viena. Allí tuvo entre sus discípulos al padre Gregor Mendel, famoso horticultor de leguminosas. La tuberculosis siguió consumiéndolo y en 1853 se trasladó a Venecia, como tantos tuberculosos de su época, en busca de un clima beneficioso para su mal. Doppler murió allí al cabo de unos meses.

Publicó medio centenar de trabajos científicos, de los que casi ninguno tuvo relevancia, bien por ser ideas de bombero o por quedarse atrás respecto a contribuciones de sus contemporáneos. Únicamente la descripción del efecto Doppler le ha valido merecida fama.

Fiiiiiiiiiiuuuuuuuu… el efecto Doppler

El origen de la observación, el planteamiento del fenómeno y su aplicación para explicar lo que Doppler pretendía no fueron correctos del todo, pero la idea central resultó ser cierta y trascendente. Doppler buscaba una explicación para la aberración de la luz estelar descrita por Bradley en 1725, es decir, un desplazamiento aparente de la posición de una estrella debido a la velocidad de traslación de la órbita terrestre. El profesor Doppler filosofó acerca del efecto que podía tener un desplazamiento a alta velocidad sobre las ondas emitidas por las estrellas: argumentó que si un cuerpo celeste se desplaza a gran velocidad distorsiona las ondas de la luz que emite, de modo que por una parte estarán más apretadas —tendiendo al azul— y por otra más holgadas —tendiendo al rojo—. Así lo publicó en 1842 en su obra Ueber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz de las estrellas binarias y otros astros celestes).

Doppler publicación

Portada de la breve obra original de Christian Doppler donde enuncia su efecto epónimo. Vía Google Books.

La verdad es que ello no explicaba la aberración de Bradley y la tecnología de la época no estaba para observar corrimientos al rojo o al azul en los cuerpos celestes. Sin embargo, el principio propuesto por Doppler era aplicable a cualquier variedad de onda, sea electromagnética, de sonido o las ondas mecánicas producidas en un estanque tranquilo por un objeto que se desplaza en su superficie.

Tres años después de la publicación el efecto fue demostrado experimentalmente para las ondas sonoras por el holandés Buys Ballot. Puso a músicos a emitir una nota concreta desde un tren en marcha y a otros músicos a replicar la nota que oían desde tierra según pasaba el tren. Así se observó un aumento de la frecuencia aparente del sonido cuando el tren se acercaba y una reducción de frecuencia cuando se alejaba.

Doppler Buys-Ballot

Buys Ballot intentó demostrar que la idea de Doppler era errónea, pero acabó confirmándola. Aunque se nos antoja un experimento sencillo y evidente, a Buys Ballot le costó lo suyo acabarlo con éxito. El músico del tren no aprecia cambios en su nota, mientras el que oye en tierra sí detecta un cambio aparente del tono por el cambio de frecuencia inducido por el desplazamiento.

Actualmente el efecto Doppler es fácil de observar a pie de calle con cualquier coche que pasa, cualquier sirena de ambulancia o quinqui con música a toda castaña en su vehículo tuneado. Pero antes de la revolución industrial no había objetos que se desplazaran a gran velocidad y que pudieran distorsionar el sonido, excepto proyectiles de cañón —si bien durante un bombardeo nadie se pone a pensar en frecuencias de onda—.

Musicis digressio.- Los compositores clásicos no han usado mucho la imitación del efecto Doppler en sus obras. Lo más parecido que me viene a la mente es precisamente en simulación de bombas y pirotecnia bélica. El ejemplo más siniestro está en la Octava Sinfonía de Shostakovich. Las «sinfonías de guerra» de Shostakovich son la auténtica banda sonora de la Segunda Guerra Mundial. La 8.ª sinfonía data de 1943, en lo más álgido del conflicto. Su tercer movimiento es una hipotiposis bélica de seis minutos de música tensísima, conducidos por un tema en ostinato de las cuerdas sobre el que los bajos y la percusión dan golpes como de detonación y, cada tanto, se repite una figura con una larga nota aguda seguida por un salto con ligadura a su octava inferior, cosa que recuerda el paso doppleriano de un obús.

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Fragmento del tercer movimiento de la octava sinfonía Op. 65 de Dimitri Shostakovich, donde se observa la figura musical que recuerda al efecto Doppler de un proyectil. Los violines hacen una nota larga y aguda in crescendo, que súbitamente baja en glissando. Las violas tocan el tema en ostinato que vertebra la pieza.

El segundo ejemplo está traído por los pelos, la verdad: está en el Concierto Emperador de Beethoven. Este 5.º concierto para piano también tiene un trasfondo bélico pues se compuso durante el ataque de Napoleón a Viena. Hay un breve momento de diez compases en el desarrollo del primer movimiento donde el pianista toca progresiones ascendentes del tema principal (fortspinnung) mientras la mano izquierda acompaña con escalas descendentes cromáticas que acaban con la pulsación del compás acompañadas de acentos de la orquesta. El efecto es una reminiscencia de batalla con proyectiles cayendo —no digo que ésta fuera la intención del compositor—, como aquellos cañonazos franceses que tanto aterraron a Beethoven, escondido en el sótano de casa de su hermano y cubriendo su cabeza con cojines para mitigar el malestar que las explosiones tenían que causar a sus perjudicados laberintos. Ni este enorme concierto ni ninguna otra obra de su período «heroico» puede encasillarse como música marcial y de soldaditos —bueno, la excepción es ese truñico llamado La batalla de Vitoria, Op. 91—, aunque algunos analistas se queden en esa observación superficial. La obra de Beethoven es infinitamente trascendente.

beethoven emperador

Pequeño segmento del quinto concierto para piano Op. 73 de Beethoven. La mano derecha del pianista toca un fortspinnung del tema principal, con aire batallador, mientras la izquierda hace repetidos descensos cromáticos. Estas figuras descendentes también las usó Beethoven en su antes mencionado Op. 91.

Doppler, relatividad y big bang

El efecto Doppler es un postulado relativístico, ya que depende del movimiento relativo del objeto emisor respecto a un observador referencial. El músico que va en el tren no nota ninguna variación en la nota que está emitiendo, mientras que el observador que escucha inmóvil sí nota la deformación sonora inducida por el desplazamiento de la fuente emisora.

De hecho Einstein tiró del efecto Doppler-Fizeau como parte de su teoría de la relatividad especial de 1905 (Hippolyte Fizeau describió en 1848 el mismo fenómeno que Christian Doppler aplicado a las ondas electromagnéticas). Según ello un objeto que se acerca al observador a una velocidad cercana a la luz presentaría un corrimiento al azul en la luz que emite, mientras que si se aleja se apreciaría un corrimiento al rojo.

Los astrofísicos observaron mediante espectroscopia que las galaxias muestran un corrimiento al rojo, es decir, se están alejando unas de otras. Ello condujo al padre Lemaître y a Hubble (en 1927 y 1929, respectivamente) a formular la teoría de la expansión del universo. Si se está expandiendo es porque en el pasado la materia cósmica estuvo concentrada en un punto, y esa es la base de la teoría del big bang y del cálculo de la edad del Cosmos. Casi na.

Doppler

Christian Doppler (1803-1853), aquí con el disfraz de “efecto Doppler” de Sheldon Cooper.

El efecto Doppler es uno de los principios del radar. También se considera en telecomunicaciones para corregir señales de satélites; incluso una persona que usa su móvil desde un vehículo en marcha presenta una deformación de las ondas de radiofrecuencia que puede afectar a su rendimiento.

El doppler para detectar flujos

Hablo de flujo sanguíneo, por supuesto, no lo que los ‘gines’ llaman flujo. La tecnología del eco-doppler suma los principios del efecto Doppler y de la ecolocalización; este último es la base de la ecografía convencional y del sonar que usan los barcos, los cetáceos y los murciélagos.

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Shigeo Satomura y su publicación en japonés sobre eco-doppler en la Revista de la Sociedad Acústica Japonesa de 1959. Satomura murió al año siguiente por una hemorragia subaracnoidea.

El grupo del físico Shigeo Satomura (1919-1960), en Osaka, fue el primero en pensar cómo aplicarlo en el estudio no invasivo del sistema cardiovascular durante los años 50 del s.XX. En la siguiente década se sumaron más investigadores en otros países, entre quienes destaca Robert F. Rushmer (1914-2001), de Seattle. En los años 80 se desarrolló el eco-doppler bidimensional.

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Foto de Robert Rushmer, pionero del doppler clínico (vía U.S. National Library of Medicine) y figura de su artículo junto con Dean Franklin en la revista Science del 25 de agosto de 1961.

Los equipos de doppler médico se fueron sofisticando y redujeron su tamaño. Ahora es de uso común en cualquier centro de ecografía, cirugía vascular, hemodinamia u obstetricia. Hasta se venden dopplers de andar por casa por poco más de 20 € para que las embarazadas escuchen el corazón de sus bebés cuando quieran.

El doppler permite localizar vasos sanguíneos al detectar su flujo, mide la velocidad del flujo, su dirección, la presencia de turbulencias y el ritmo de las pulsaciones. En los modos dúplex y tríplex suma información funcional a la información anatómica que da la ecografía modo B. Resulta básico en la monitorización fetal, en la enfermedad vascular periférica, en el estudio de la enfermedad carotídea, determina inversiones de flujo en venas arterializadas por fístulas o malformaciones arteriovenosas, y no se diga su utilidad en ecocardiografía.

doppler umbilical

Imagen de ecografía doppler de la vena y las arterias umbilicales (www.kpiultrasound.com).

De nuevo vemos aquí dos características de la buena Ciencia: primero, la universalidad de sus principios permite aplicarlos en áreas totalmente alejadas de donde se realizó la investigación original; así, una idea originada en lejana astrofísica ha terminado aplicándose en la vida común, sea para ponerte una multa por radar o para diagnosticarte la cardiopatía que afloró tras recibir la multa. Segundo, el trabajo aditivo y colaborativo de los científicos, pues la ecografía-doppler no existiría sin otro montón de aportes, desde la propuesta de Spallanzani sobre la existencia del ultrasonido hasta el descubrimiento del efecto piezoeléctrico hecho por los Curie. La pseudociencia y la charlatanería no logran recorrido, hacen daño en donde se inventan (por lástima, demasiado en salud) y no pueden progresar con nuevas evidencias.

«Ceterum censeo Podemus esse delenda»

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poleas - retináculos

Jacques Tenon y su famosa cápsula

Tuve el gusto de dar una conferencia en el Curso “Estrabismo del adulto y el niño con baja visión” (21-22 de octubre de 2016), invitado por Ana Wert y Josep Visa, estrabólogos del IMO de Barcelona. Como siempre, me ceden los temas oscuros de los que los ponentes normales huyen; en esta ocasión mi presentación trató sobre el complejo cápsula de Tenon-poleas musculares, componente del sistema de suspensión del globo ocular dentro de la órbita y de gran importancia para la mecánica del movimiento de los ojos.

En términos simples, la cápsula de Tenon es un saco o funda donde va metido el ojo. A su vez este saco tiene fijaciones con los músculos oculares y las paredes orbitarias para mantener el ojo en su sitio y estabilizar las rotaciones del globo.

Tenon se debería pronunciar Tenón

La descripción de esta importante estructura fue hecha en la transición entre los siglos XVIII y XIX por el cirujano y anatomista francés Jacques René Tenon, del que este año se cumplió el bicentenario de su fallecimiento. Nació en Sépeaux (cerca de Auxerre) en 1724 y falleció en París en 1816, a la nada desdeñable edad de 92 años.

Jacques Tenon

Curioso, pero el único retrato disponible de Jacques Tenon parece ser este pequeño esbozo realizado por Jean-Noël Halle cuando el cirujano era un vejete de 90 años, renuente a abandonar su peluca dieciochesca.

Considerando su origen gabacho, lo correcto sería pronunciar su apellido con la tónica en la última sílaba –tenón–, aunque tanto en español como en inglés acostumbramos a cargar el acento en la primera. Ya hemos comentado esta pronunciación peculiar en otros epónimos franceses, como Descemet o Fresnel.

J.R. Tenon provenía de familia con tradición médica y estudió en París a la sombra del franco-danés Jacques Winslow (sí, el del hiato), quien fue el director de su tesis doctoral: De cataracta, theses ex anatomia et chirurgia (1757). A partir de ese año ocupó la cátedra de Patología del Colegio de Cirujanos y también fue miembro de la Académie des Sciences.

En 1803 comunicó sus estudios sobre la fascia bulbar que ahora lleva su nombre y el año de su muerte publicó Mémoires et observations sur l’anatomie, la pathologie et la chirurgie, dedicado en gran parte a las enfermedades oculares.

Otro campo de interés de Tenon fue la estructura y desarrollo de los dientes, aunque su investigación fue principalmente en equinos.

Libro de Tenon

Ilustraciones originales de la obra de Tenon “Mémoires et observations sur l’anatomie, la pathologie et la chirurgie”. Vía kuenzigbooks y gallica.bnf.fr.

El tercer campo donde destacó Tenon fue en salud pública y gestión hospitalaria. Organizó sistemas de vacunación antivariólica, trabajó en la inspección, reconstrucción y reforma del aparato hospitalario (Mémoires sur les hôpitaux de Paris) y fue presidente del Comité de Seguridad Pública en los inicios de la Revolución.

Fue diputado de la Asamblea en 1791, pero al año siguiente prefirió retirarse a las afueras de la capital, lejos de donde afilaban la guillotina. No volvió a París hasta el año antes de su muerte, debido a la invasión del ejército ruso al final de las guerras napoleónicas.

En París está el Hospital Tenon, abierto desde 1878 y bautizado en honor de don Jacques. Allí nació Édith Piaf.

¿Cómo es la cápsula de Tenon?

Como dijimos, la cápsula de Tenon es el forro del globo ocular. Lo cubre por completo excepto en la córnea y en la entrada del nervio óptico. Los seis músculos oculares perforan la cápsula para insertarse en el globo y dentro de este saco el ojo realiza sus movimientos rotatorios. Recuerda a una membrana serosa como la pleura o el pericardio, pero no lo es, pues sólo tiene una capa y no está recubierta de mesotelio. Por delante la cápsula está cubierta por la conjuntiva y por detrás del saco tenoniano está la grasa orbitaria.

capsula de Tenon

Se muestra la cápsula de Tenon en azul, abrigando al globo ocular, y sus expansiones en forma de vainas musculares, poleas y ligamentos orbitarios. Imagen original de Ilustración Médica.

La Tenon (por favor, escribirla con mayúscula inicial) también se llama fascia bulbi o aponeurosis órbito-ocular. Esta última denominación indica las conexiones de la cápsula con otras estructuras oculares, tal como describió su descubridor:

cirugía estrabismo

Vista quirúrgica del espacio tenoniano durante una cirugía de estrabismo. El gancho sujeta la inserción del músculo en la esclera. Se observa la Tenon justo debajo de la conjuntiva y las expansiones que emergan de la vaina muscular.

  • Las vainas de los músculos oculares se fijan en la Tenon y emiten expansiones en el espacio intratenoniano: los pliegues falciformes de Guérin y las membranas intermusculares.
  • También hay expansiones intermusculares entre las vainas por detrás del globo y que forman los septos del cono muscular, aunque no constituyen un compartimiento cerrado.
  • Del complejo Tenon-vainas salen ligamentos que se insertan en las paredes orbitarias. Los retináculos medial y lateral se insertan en el reborde orbitario junto con los tendones cantales y estabilizan horizontalmente el globo. Los ligamentos veticales son más complejos: el superior incluye el complejo oblicuo superior-recto superior-elevador del párpado-ligamento de Whitnall; el inferior involucra a la fascia capsulopalpebral (recto inferior-oblicuo inferior-retractores del párpado) y al ligamento de Lockwood. De la función de estos ligamentos hablaremos en el siguiente apartado.

La cápsula y el espacio de Tenon son sitios de abundante tráfico quirúrgico en Oftalmología. Son numerosos los procedimientos en los que se abre este espacio: en cirugías de glaucoma –“trabe” o implantes valvulares–, en extirpación de pterigion, conjuntivoplastias, reconstrucciones de superficie ocular, cerclajes para desprendimiento de retina, colocación de placas de braquiterapia, fenestración de vaina del nervio óptico, enucleaciones, evisceraciones y, por supuesto, en casi todas las operaciones de estrabismo. Por ello casi todas las subespecialidades oftalmólogicas se cruzan con Tenon en algún momento.

Maltratar la Tenon durante estas intervenciones puede acarrear serios problemas cicatrizales que limiten la motilidad ocular. Por ello el cirujano oftálmico debe conocer su anatomía y tratarla con sumo cariño, sin rasgarla y sin que se hernie grasa orbitaria.

Joseph Demer, el señor de las poleas

oftalmotropo

Oftalmotropo de Knapp expuesto en el interesantísimo Museo de Historia de la Medicina de Berlín.

La cinemática básica de los ojos ya se entendía muy bien a mediados del s.XIX y se diseñaron simuladores mecánicos basados en pesas y poleas, llamados oftalmotropos. Estos modelos explicaban lo grueso de la motilidad ocular, pero no tomaban en cuenta varios elementos: primero, la complejidad inervacional del aparato motor ocular; segundo, el componente viscoelástico de la grasa orbitaria donde los músculos se mueven y baila el globo; tercero, la presencia de poleas musculares que determinan los vectores de tracción muscular.

La importancia funcional de las poleas musculares ha sido establecida por las investigaciones del oftalmólogo Joseph Demer, del Jules Stein Institute de California. Desde mediados de los años 90 Demer ha publicado kilos de papers demostrando mediante radiología, histología y modelos de bioingeniería la presencia y función de las poleas musculares.

Aunque tendemos a creer que Demer descubrió las poleas, en realidad el sustrato anatómico ya era conocido a partir de Tenon, Schwalbe, Budge, Sappey o Müller y esto puede comprobarse consultando textos del ottocento, como el Traité élémentaire d’anatomie de l’homme de Charles Debierre (1890), donde se describe todo el aparato ligamentoso del ojo de modo muy cercano a como se entiende hoy, aunque sin usar el término ‘polea’.

Debierre

Ilustraciones del Tratado elemental de Anatomía de Debierre (1890) donde se representa la aponeurosis órbito-ocular: Tenon + vainas + ligamentos orbitarios. Esta es la base anatómica de las poleas.

Las poleas no son otra cosa que parte de esos ligamentos de la aponeurosis órbito-ocular que van de las vainas musculares a las paredes óseas orbitarias. El mérito de Demer ha sido conceptualizar estos ligamentos como piezas funcionales y darle relevancia en patología y cirugía del estrabismo.

¿Qué son las poleas musculares del ojo?

El mejor modo de entenderlo es recordar la tróclea del oblicuo superior, ese punto donde el músculo cambia de dirección para dirigirse al ojo y que determina el vector desde el que el músculo actúa sobre el mismo. Eso es una polea muscular. En el cuerpo hay otros ejemplos, como la inflexión del músculo digástrico sobre el hioides o las vainas tendinosas de los dedos que permiten su flexión y extensión.

Los cuatro músculos rectos del ojo tienen unas poleas menos evidentes. Son anillos fibrosos anclados a las vainas musculares a la altura del tercio posterior del globo, a cosa de 5mm por detrás de la entrada muscular en la Tenon. Estos anillos fijan un punto de inflexión en la trayectoria de los músculos y actúan como su inserción funcional (la inserción anatómica está en el vértice de la órbita).

Estos anillos están estabilizados por tractos de tejido colágeno, elástico y fibras musculares lisas que se expanden hacia la periferia y adelante hasta alcanzar las paredes orbitarias. Las poleas de los rectos horizontales forman parte de los retináculos medial y lateral, mientras las de los rectos verticales se integran, respectivamente, en el complejo recto superior-elevador-Whitnall y fascia capsulopalpebral-Lockwood.

Por delante de la polea el vientre muscular tiene mayor movilidad y acompaña al globo en sus rotaciones, mientras que por detrás de las poleas los vientres de los rectos están relativamente fijos dentro de la órbita.

Una puntualización repipi de las que me caracterizan: en realidad estas poleas no son poleas sino correderas. Una polea es una rueda que gira en un eje y permite el deslizamiento de una cuerda o correa, mientras que una corredera es un anillo o canal por donde se desliza otra pieza, pero que no tiene movimiento giratorio. Traducimos del inglés pulley, pero quizás deberíamos hablar de correderas musculares del ojo. Ya se usa el término en anatomía, por ejemplo, en la corredera bicipital del húmero, por donde se desliza el tendón de la porción larga del bíceps.

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Relevancia de las poleas/correderas oculares

Una localización anómala de las poleas distorsiona los vectores de tracción muscular, como ocurre en los síndromes alfabéticos (estrabismos en ‘A’ y en ‘V’, donde los ojos se acercan o separan según miran arriba o abajo) o en las craneosinostosis.

Se ha relacionado la laxitud de la polea del recto lateral en algunos casos de miopía magna con el deslizamiento de este músculo por debajo del globo, lo que da al recto lateral actividad depresora sobre el ojo.

En la cirugía del hilo o Fadenoperation se fija un músculo recto por detrás del ecuador del globo, más o menos a la altura de su polea, y ello limita la acción del músculo fijado. Clásicamente se atribuía su efecto a la alteración del arco de contacto del músculo, pero actualmente se considera que consiste más en dificultar el paso del tendón por la polea o distorsionar el vector de tracción a partir de la misma.

En casos de traumatismo orbitario o cirugías oculares, la rotura del aparato Tenon-poleas es frecuente causa de síndromes adherenciales que alteran la posición y movimiento del globo, y que son de los peores dolores de cabeza a la hora de intentar corregirlos.

“Ceterum censeo Podemus esse delenda”

BIBLIO RECOMENDADA

  • Roth, H.Mühlendyck, Ph.De Gottrau. La fonction de la capsule de Tenon revisitée. J Fr Ophtalmol. 2002;25:968. DOI: JFO-11-2002-25-9-0181-5512-101019-ART17.

  • Demer JL1. Mechanics of the orbita. Dev Ophthalmol. 2007;40:132. PMCID: PMC2268111.

  • Demer JL1. Evidence supporting extraocular muscle pulleys: refuting the platygean view of extraocular muscle mechanics. J Pediatr Ophthalmol Strabismus. 2006;43:296. PMCID: PMC1858665.

Físicos haciendo Medicina: Augustin Fresnel

¿Qué relación tienen la Carmen de Bizet, la diplopía, las TV de pantalla plana, las hemianopsias, los faros, la presbicia y la energía solar? Adivinaréis que la respuesta está en el personaje del título: Augustin-Jean Fresnel, físico óptico e ingeniero francés, nacido en Broglie —Normandía— en 1788 y fallecido en la flor de la edad, en 1827 cerca de París.

Fresnel hizo importantes aportes a la física de la luz y la mecánica óptica, algunos de los cuales tienen buen aprovechamiento en la oftalmología moderna. Los oftalmos solemos pronunciar mal su apellido, colocando la tónica en la primera ‘e’ cuando lo correcto es que recaiga en la segunda sílaba y que la ‘s’ apenas se pronuncie. Estos errores en la prosodia gálica los tenemos con otros insignes franceses como Tenon o Descemet.

Develo la primera incógnita de la pregunta introductoria: el apellido materno del amigo Augustin era Mérimée. Resulta que Fresnel era primo de Prosper Mérimée (1803-1870), el autor del celebérrimo novelín Carmen (1845), sucesivamente transformado en montón de adaptaciones de teatro, cine y televisión, pero sobre todo esta apología de la violencia machista fue inmortalizada por Georges Bizet (1838-1875) en su ópera Carmen.

Curiosité: Prosper Mérimée mantuvo una borrascosa relación con la andrógina intelectual romántica George Sand pocos años antes de que ésta se emparejara con el no menos andrógino Frédéric Chopin.

A la luz por Napoleón

Augustin Fresnel

Retrato de Fresnel (1788-1827). Vía Smithsonian Libraries.

Augustin fue un niño zoquete, uno de esos críos con dificultad de aprendizaje que parecen destinados a no servir para nada pero que de mayores sorprenden por su genialidad (como le pasó a Einstein).

Se formó como ingeniero y trabajó haciendo puentes hasta 1814, cuando fue destituido por Napoleón debido a sus inclinaciones borbónicas. Aprovechó su excedencia forzosa para ponerse a estudiar la luz y diversos fenómenos ópticos.

Sus trabajos repotenciaron la teoría ondulatoria de la luz tras más de un siglo de hegemonía de la teoría corpuscular newtoniana (en este post se trata de ello en extenso). Las observaciones de Fresnel sobre la difracción, la luz polarizada y las interferencias se explicaban mejor mediante un modelo de ondas de luz. Junto a su colega François Arago –quien llegó a primer ministro francés– enunció las leyes de la interferencia de luz polarizada y también algunos fenómenos de aberración óptica.

La lente de Fresnel

Este artilugio es el que más fama le ha dado a su autor, especialmente en óptica, optometría y oftalmología. Fresnel buscaba una solución al problema de iluminación de los faros costeros, pues se quería mejorar la direccionalidad y alcance de la luz emitida en ellos. Desde la antigüedad lo más que se había logrado era poner un espejo cóncavo detrás de la fuente de luz; después se añadió una lente convexa por delante (lente + espejo: sistema catadióptrico), pero el tamaño de las lentes necesarias hacían poco viable el invento.

Geometría y usos de las lentes de Fresnel. Vídeo elaborado por la editorial científica Kekulé.

Fresnel sabía que la refracción de la luz dependía del ángulo de incidencia respecto a la superficie de la lente y no del grosor de la misma, así que fragmentó la superficie de la lente y la adaptó en forma de una lente compuesta escalonada muy plana; así evitó los problemas de grosor, peso y aberraciones propios de las lentes gigantes y gordas. En este link se puede leer su artículo original.

Con la colaboración de Arago se hizo un ensayo público sobre el mismo Arco del Triunfo de París y, tras su éxito, se instaló la primera lente de Fresnel en el faro de Cordouan en la La Gironde, en 1823.

Lente de faro

Lámpara y enorme lente de Fresnel del faro de la Isla de Seguin, Maine, USA. Foto vía pjmorse, flick.com.

La lente de Fresnel tenía antecedentes nobiliarios, pues tanto el conde de Buffon como el marqués de Condorcet, ambos ilustradísimos eruditos del s.XVIII, habían diseñado artilugios parecidos con otros fines. El invento de Fresnel se popularizó en la construcción de faros y otros sistemas de iluminación, pero sus aplicaciones son bastante extensas, como veremos.

Fresnel en la Oftalmología

Hay defectos refractivos demasiado grandes para ser solventados con gafas llevaderas, que requerirían artilugios incluso más allá de las lentes tipo cenicero o culo de botella. Ello es especialmente álgido en las lentes prismáticas necesarias para corregir desviaciones oculares y apañar la diplopía, pues la base de un prisma puede ser bastante ancha.

Hay diversos trucos para reducir el grosor de los prismas, como repartir el total de dioptrías entre los dos ojos, usar lentes de alto índice de refracción o con retallado digital. Sin embargo, ante casos de diplopía de reciente aparición puede ser útil algún tipo de prisma temporal, económico y fácil de readaptar si cambia el ángulo de desviación: allí es donde entran los prismas de Fresnel.

El principio de Fresnel se aplica tanto a lentes esféricas como cilíndricas o prismáticas. Los prismas de Fresnel se moldean en una lámina de plástico fino y flexible que se adhiere a una gafa común. Así el paciente puede aliviar su visión doble durante la primera fase, hasta que haya resolución o estabilidad de la desviación, en cuyo caso se sustituye el prisma adhesivo por una lente de montura que incluya la corrección prismática.

El problema del prisma tipo Fresnel es que sus múltiples líneas paralelas estorban en la nitidez de la imagen. Los prismas adhesivos se comercializan desde 1970 y la marca más prodigada es Press-OnTM, comercializada por la compañía 3M.

Hillary Clinton lente de Fresnel

Hillary Clinton, aparte de alta miope, sufrió una trombosis de seno transverso en diciembre de 2012. Como consecuencia tuvo una paresia del VI nervio craneal y uso temporalmente un prisma Press-On en su ojo izquierdo, como vemos en esta foto (vía heraldo.es). Nótese la simetría del reflejo corneal de Hirshberg gracias al prisma.

Otro uso que se ha buscado a los prismas adhesivos es mejorar la percepción campimétrica en personas con hemianopsias homónimas, donde un daño neurológico en la vía óptica hace desaparecer la misma mitad –derecha o izquierda– del campo visual en los dos ojos. La aplicación de bandas prismáticas parciales sobre las gafas ayuda a desplazar la imagen de los objetos del campo afectado para que caigan dentro del campo funcionante.

Fresnel hemianopsia

Bandas prismáticas tipo Fresnel de 40 DP para mejorar el campo visual temporal en una persona afectada de hemianopsia homónima izquierda. El resultado no es una maravilla, pero puede ser una buena ayuda. Bowers AR et al. Arch Ophthalmol. 2008;126:657 (acceso libre).

La derivación más importante de las lentes de Fresnel está en el mundo de las lentes intraoculares multifocales. Este tipo de lente intraocular (LIO) intenta suplir el mecanismo enfoque a distintas distancias que se pierde con la presbicia y que una LIO monofocal clásica no resuelve tras operar las cataratas.

LIO trifocal

LIO trifocal difractiva colocada en el saco cristaliniano. Es claro el diseño fresneliano de estas lentes. Vía Ophthalmology Times.

El modelo básico de una LIO difractiva multifocal consiste en una serie de lentes anulares concéntricas, según Fresnel, pero la altura y ancho de cada escalón se va reduciendo hacia la periferia de la LIO; es lo que se llama lente apodizada. Otros modelos alternan escalones más altos con otros más bajos para así tener varios puntos focales. El enfoque de objetos según la distancia depende del punto focal donde caiga su imagen, pero también de la iluminación y el tamaño pupilar.

puntos focales LIO multifocal

Formación de dos puntos focales (flechas blancas) al pasar un haz láser por una LIO multifocal difractiva. Vía domedics.ch.

Otras aplicaciones de las lentes de Fresnel

Hay lentes de éstas en cosas tan banales como esas lupas planas tipo tarjeta pero también en diversos cacharros con componentes ópticos, como reflectores para iluminación teatral o proyectores de diapositivas, transparencias y cine. Los faros de los coches siguen aplicando el principio de Fresnel y ello se reconoce en las líneas de las lunas que cubren sus bombillas.

A mediados de los años 90 comenzaron a venderse televisores con pantalla plana. La «necesidad» de tener pantallas de TV cada vez más grandes chocaba contra la limitación de longitud del tubo catódico. Una primera aproximación a la TV plana fue el modelo de televisor con retroproyección, donde la imagen se generaba en lámparas a relativa poca distancia de la pantalla, la cual estaba tapizada por una lente plana de Fresnel encargada de «enderezar» la líneas de proyección y colimar la imagen hacia la posición del televidente. Este tipo de TV aún tenía forma de cajón, pero significativamente menos profundo que las viejas teles catódicas.

TV fresnel

Televisor “pantalla plana” de retroproyección, el último grito tecnológico de hace 15 años. Éste lo venden de segunda mano por 80 €, por si a alguno le interesa.

La reducción de precios de las TV de plasma y LCD, verdaderamente planas y con mejor imagen, sacaron del mercado las TV fresnélicas en los primeros años 2000. Actualmente mandan las teles LED y aquella primigenia pantalla convexa que usamos tantas décadas se ha ido hundiendo hasta las modernas TV de pantalla cóncava que envuelven visual y posesivamente al espectador.

Video que muestra el poder incendiario de una pantalla de Fresnel sacada de una TV de “rear projection”.

El poder focalizador de luz de un panel tipo Fresnel, plano y liviano, lo hace candidato para aprovechamiento de la energía solar. Un rayo solar concentrado así puede alcanzar una temperatura altísima. También se ha usado el sistema en cocinas solares para domingueros ecológicos.

Augustin Fresnel falleció con apenas 39 añitos, de tuberculosis, esa romántica enfermedad que se cepilló a tantas celebrities del s.XIX. Está enterrado en el cementerio parisino de Père-Lachaise, donde también yacen otros personajes de este cuento: su compi Arago, Georges Bizet y Chopin, el famoso tuberculoso que compartió mujer con el primo de Fresnel. Otro enterrado aquí es el profeta homeópata Samuel Hahnemann, en la división 19; es bueno saberlo por si os entran ganas de mear mientras visitáis el cementerio.

Adenda: siguiendo las observaciones de la Dra. Alicia Galán, señalada estrabóloga y próxima autora de la Editorial Kekulé, aclaro que el prisma no endereza el ojo en caso de estrabismo (como puede parecer en la parte final del video anterior), sino que “tuerce la luz” para que la imagen caiga en la fóvea del ojo desviado. Aquí un esquema:

prisma en estrabismo

Efecto de un prisma en la corrección de la visión doble en caso de desviación ocular.

En este ejemplo el ojo izquierdo está desviado hacia adentro (endotropia) por lo que la imagen del objeto observado cae fuera del punto de fijación foveal y se produce doble imagen. Si se coloca un prisma, sea convencional o fresneliano, la refracción del prisma desvía la imagen para que se centre en la fóvea y desaparezca la diplopía. Recordad que un prisma desvía el rayo de luz hacia su base.

“Ceterum censeo Podemus esse delenda”

 

¡Acontecimiento! Nace la Editorial Científica Kekulé

Hoy publico tres anuncios que me resultan de sumo agrado. El primero, más bien banal, es que la presente entrada es la número 100 de este blog y también su tercer aniversario de trayectoria, desde su aparición el 29 de abril de 2013 con un escueto post. No es importante pero al ego bloguero le gusta conmemorar este tipo de efemérides personales.

El segundo anuncio es el inicio de actividad de un nuevo sello editorial dedicado a la publicación científica en formato digital, y del cual soy uno de sus orgullosos fundadores. ¡Olé!

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Isologotipo de Kekulé Editorial, imitando una fórmula, elemento común a todas las ciencias duras.

La editorial científica Kekulé

Nos hemos confabulado mi colega oftalmóloga Estrella Fernández, la arquitecta/diseñadora Marga Montoya y este minúsculo médico ilustrador para montar tan novedosa empresa.

¿Por qué nos metemos a publicar libros científicos? En este país contamos con excelentes profesionales, gente de primer nivel que estudia, investiga y se parte el lomo trabajando y adquiriendo una considerable experiencia. Estos especialistas no suelen tener demasiadas oportunidades de publicar buenos libros a través de las grandes editoriales y deben conformarse con pequeñas monografías autoeditadas o morir en publicaciones de sociedades y congresos, no siempre con la mejor pulcritud editorial. La mayoría de estas obras no vuelven a ver una segunda edición…

En este nuevo sello queremos ofrecer a nuestro expertos locales una vía para difundir sus obras con un respaldo editorial adecuado, serio, cuidado y además abocado al inmenso potencial didáctico de las nuevas tecnologías soportadas en el formato de libro electrónico. La cantidad de contenidos enriquecidos que se pueden incluir en un moderno ebook y su fácil acceso en cualquier dispositivo lo convierten en el medio ideal para el aprendizaje científico.

La otra desventaja de los libros impresos o electrónicos de las grandes casas editoriales es su precio abultado, sin duda justificado pero que sobrepasa el dintel de gasto de muchas personas en formación. En la medida de lo posible intentaremos ajustar los precios de nuestras publicaciones, aprovechando el ahorro de gastos de un libro que no requiere impresión, distribución y venta física.

Hay más información disponible en nuestra web de presentación: kekulebooks.com.

August Kekulé, el auténtico “señor de los anillos”

¿Por qué se llama así la Editorial? A nuestros lectores científicos, en especial químicos, no hace falta darles mayores explicaciones. Pero como muchos asiduos de este blog son de formación médica (siempre me lamento de que Medicina sea un grado técnico superior hipertrófico más que una carrera científica) y muchos no habrá oído o no recordarán al profesor Kekulé, prefiero hacer una breve reseña sobre él.

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Retrato de August Kekulé. Óleo de Heinrich von Angeli de 1890, Alte Nationalgalerie, Berlin (vía Wikimedia)

Friedrich August Kekulé von Stradonitz (Darmstadt, 1829 – Bonn, 1896) fue un importante químico alemán que tiene el honor de ser el padre fundador de la química orgánica. En su juventud parecía destinado a hacer carrera artística pues tenía gran dominio del dibujo y de hecho comenzó a estudiar Arquitectura, pero se cruzó en su camino Justus von Liebig, otro titán de la química del s.XIX, y arrastró a Kekulé a cambiar de carrera. Se movió por diversas universidades como estudiante y profesor: Giessen, Heidelberg, París, Chur, Londres, Gante y finalmente Bonn, donde hizo la etapa más larga de su trayectoria.

¿Qué importancia tienen los trabajos de Kekulé? Para mediados del s.XIX se conocía la fórmula empírica de numerosos compuestos, es decir, cuántos átomos de cada elemento había (p. ej. propano es C3H8 o glucosa C6H12O6) pero se desconocía si había algún orden en los átomos dentro de la molécula o ésta era un amasijo atómico sin estructura. Kekulé reunió la evidencia acumulada y sacó a relucir su vena arquitectónica: propuso un sistema de construcción molecular donde los átomos se unían unos con otros a través de enlaces y donde un átomo de cada elemento podía hacer un número específico de enlaces. He aquí los conceptos de valencia, enlace covalente y el esquema de átomos unidos por palitos que todos tenemos en la cabeza actualmente. Kekulé fue el principal abanderado de esta nueva teoría de la estructura química, pero a ella contribuyeron muchos, como Couper, Odling, Wurtz o Erlenmayer (sí, el del matraz).

Don August no se detuvo aquí, sino que en 1857 publicó que el carbono tenía una valencia de 4 y también la capacidad de unirse a otros átomos de carbono formando cadenas. Ello significó la fundación de la Química Orgánica como rama por derecho propio.

En 1865 descubrió el enigma del benceno, cuya fórmula empírica C6H6 indicaba la presencia de insaturaciones a pesar de lo cual el benceno era un compuesto muy estable. La solución certera de Kekulé fue disponer los carbonos en forma de anillo hexagonal con enlaces simples y dobles alternantes. Otro melón abierto, el de la química de los anillos aromáticos y posteriormente de los anillos heterocíclicos tan ubicuos en la química de la vida.

monitos

Versión cómica del anillo de benceno del prof. Kekulé publicada por sus alumnos, donde los carbonos son monos haciendo un rondo. Esta parodia guarda relación con el famoso “sueño de Kekulé”.

En 1890 don August fue agasajado por los 25 años de su descubrimiento sobre el benceno y allí el anciano profesor de barba bífida contó la famosa anécdota de los sueños que le inspiraron sus teorías: tras quedarse traspuesto soñó que los carbonos se cogían unos a otros en cadenas y giraban formando un círculo, como una serpiente que muerde su cola. En relación con esta revelación onírica hay una preciosa cita de Kekulé sobre la creatividad y la Ciencia, la cual podéis leer en la web de la Editorial Kekulé.

Queda claro que adoptamos el nombre de este científico como un homenaje, ya que sus aportes permitieron el progreso de la química orgánica y, por extensión, de la bioquímica, la biología molecular y la farmacología.

¿Qué hacemos en la Editorial Kekulé?

Volviendo al tema principal, nuestro objetivo es seleccionar originales de calidad (es decir, no incluiremos libros “por encargo” bajo nuestro sello editorial) y proporcionarles una maquetación digital cuidada, aderezada con contenidos enriquecidos como videos, animaciones, diapositivas, voz, cuestionarios o interactividad. La idea es que estas publicaciones puedan actualizarse y tener ediciones sucesivas. Así, si la cosa progresa, ser un autor publicado por Kekulé será para fardar de ello…

Nos interesan libros técnicos, libros para estudiantes universitarios y para formación postgradual. Nos interesan libros de actualidad, sobre avances en los que aún no hay demasiada literatura, pero también libros docentes, muy pedagógicos y bien escritos. También nos interesa, ¡cómo no!, la divulgación científica. Avisados estáis, potenciales autores.

Para más información sobre nuestra línea editorial y los servicios que ofrecemos podéis consultar el apartado correspondiente en la web: Información para los autores.

Tercer anuncio, primer libro

Lo siguiente tampoco es moco de pavo: el primer ebook que vamos a publicar es el manual “Cómo preparar presentaciones en Ciencia y Medicina”, escrito por mí mismo, ¡chúpate esa mandarina!

Conocido es que una de mis cruzadas es ayudar a mejorar el estilo y el contenido a la hora de hablar en público para optimizar la transmisión de conocimientos y, muy especialmente, para que el público no desee morir por culpa del conferenciante. Esto queda más que reflejado en numerosos artículos de este blog.

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Tiempo tendré de comentar más sobre este manual, pero adelanto que es un producto de la experiencia personal, primero como asistente a congresos, después como orador y por último como asesor de colegas. Está eminentemente orientado hacia la actividad científica a diferencia de la ingente bibliografía dedicada al mundo empresarial y al business, pues no da igual exponer una tesis doctoral que un proyecto para mejorar las ventas de electrodomésticos.

En su momento anunciaremos cuando esté disponible. Paciencia.

NOTA: lo cierto es que cuatro años antes de la publicación de Kekulé sobre el benceno, que tanta fama y prestigio le otorgó, otro químico ya había resuelto el enigma por su cuenta. Johann Josef Loschmidt, austro-checo contemporáneo de Kekulé y también de espesa barba hendida, escribió un manual de química donde aparecía una estructura molecular para el benceno muy parecida a la de Kekulé. También calculó el número de partículas en un mol de una sustancia, constante mejor conocida como número de Avogadro.

Lo que pasó es que Loschmidt publicó sus estudios en una monografía casera de escaso recorrido mientras los otros publicaron en mejores sitios. Así lo que debieron ser sus méritos pasaron a ser epónimos de otros.

He ahí la importancia de publicar en serio, con el respaldo de un sello editorial como dios manda, leñe.

La paradoja alemana

El mundo germano ha dado muchísimos de los mayores genios que la Humanidad ha visto, tanto en ciencia, filosofía, música o literatura. Baste mencionar a Gauss, Planck y Einstein como epítomes de la grandeza del pensamiento científico; añádase a Leibniz, Humboldt, Heisenberg, von Helmholtz, Koch, Krebs… y si seguimos nombrando no acabaremos nunca.

Sus aportes en ciencia y tecnología han sido cuantiosos y tenemos a los alemanes por gente muy racional, organizada y eficiente. Sin embargo, me escuece en los bajos el paradójico hecho de que también sean las tierras germanófonas el origen de algunas de las teorías pseudocientíficas más disparatadas pero a la vez más difundidas por el mundo: iridología, frenología, sales de Schüssler, mesmerismo, psicoanálisis, biorresonancia, arianismo, limpieza hepática o Nueva Medicina Alemana, por poner ejemplos. Por supuesto que hay numerosas engañifas de origen anglosajón (ya solo con el repertorio de la new age…), indio o del extremo oriente, y que cada país tiene su acervo de curanderos e iluminados.

Quiero incidir en dos de estos megatimos germanos, la homeopatía y la biodinámica, para señalar cómo su estructura y desarrollo, similar a las filosofías religiosas, ha permitido un próspero proselitismo en estas disciplinas a pesar de su carencia de base.

Hahnemann el infinitesimal

Hahnemann

Samuel Hahnemann (1755-1843), padre creador de la paranoia homeopática. Vía general-anaesthesia.com. Un poco Joaquín Luqui, ¿no? ¡Gua, gua, guaaaaa…!

La homeopatía fue creación de un solo hombre, Samuel Hahnemann (1755-1843). En su época aún no se había separado la ciencia de la filosofía, los autores no solían demostrar sus teorías mediante experimentación pues, como buenos filósofos, consideraban el pensamiento superior a la evidencia y literalmente cada maestrillo tenía su librillo, cada profesor tenía opiniones individuales sobre los procesos naturales y sobre cómo tratar las enfermedades. La mayoría de estas teorías médicas nos resultan un disparate actualmente.

En este contexto Hahnemann carburó su propia teoría. Comenzó a trabajar con la quinina, cuya administración a una persona sana producía, según Samuelín, síntomas similares a la malaria (no sé cuántos gin tonics harán falta para pillar una cuartana) y esa era la razón de su actividad antipalúdica. Esta observación, de por sí errónea, fue la iluminación que indujo a la creación de su sistema para «curar lo similar con lo similar», como si en esto sirviera multiplicar negativos para obtener positivos.

Se puso el bueno de Hahnemann a intoxicarse él mismo con múltiples sustancias, al uso romántico de los médicos kamikaze (aquí lo comentamos: 1 y 2). Posteriormente siguió ensayando en sus alumnos hasta tener un corpus de los efectos que estos principios producían. El problema es que sus estudios no seguían el método científico moderno, no había control ni doble ciego, los sesgos eran abundantes y en realidad se buscaba amoldar los resultados a la teoría.

El siguiente paso del tío Sam fue intentar reducir los efectos indeseables del remedio diluyendo el principio activo. Pero se le fue la mano con el invento. Se sacó un sistema de diluciones centesimales (CH) que reducía exponencialmente la concentración en cada paso hasta que ciertamente no quedaba nada del principio activo, pero con unos meneítos mágicos se lograba que el poder sanador no solo permaneciera sino que aumentaba inversamente a la dilución… ¡cucú, cucú, cucú! 😵

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La homeopatía retratada. Vía pseudociencias.com.

En 1810 vio la luz EL LIBRO, el Organon der rationellen Heilkunde («Órganon del arte de curar racionalmente»). La doctrina fue atacada por el stablishment y Hahnemann tuvo que pirarse primero de Leipzig y después de Viena. Sin embargo fue creando apóstoles y conversos. La homeopatía tenía una gran ventaja en su momento: era inocua a diferencia de muchos procedimientos y tratamientos prescritos por la primitiva medicina estándar, que a veces causaban más daño que beneficio. La homeopatía es inocua porque no contiene nada.

Su creador fue inflexible ante las disensiones de sus alumnos y la modificación del dogma. Así que los homeópatas actualmente siguen elucubrando sobre las bases estipuladas en 1810. En ese año Napoleón dominaba media Europa y se casaba con María Luisa de Austria, dominaba España con el servil aplauso de Fernando VII y se establecían las Cortes de Cádiz. En ese año se iniciaba el movimiento de independencia en las colonias americanas españolas. Mire usted si ha pasado tiempo. ¿Desea usted ser tratado mediante un vestigio arqueológico de la medicina occidental?

El problema no es que Hahnemann inventase su teoría, era lo que hacían los profesores de su tiempo. El problema es que 200 años después existan médicos titulados salidos de la Universidad que sigan con fe ciega un paradigma sin fundamento racional y sin demostración de eficacia en estudios controlados.

Rudolf Steiner y la agrobujería

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Rudolf Steiner (1861-1825), iluminado polifacético, paridor de la antroposofía y la biodinámica, entre otras historias. Curioso que no le hayan hecho un biopic protagonizado por Jeremy Irons.

La agricultura biodinámica es la iluminada idea de una sola persona, Rudolf Steiner (1861-1925). Este filósofo esotérico austríaco, que tuvo un encuentro personal con Jesucristo, tocó muchos palos: ocultismo, «ciencia espiritual», teosofía y antroposofía, medicina antroposófica y curación eurítmica, artes, arquitectura, banca y sociología. De él provienen las escuelas Waldorf, la Banca Triodos, la multinacional homeopática-antroposófica Weleda y la agricultura biodinámica con su sello de calidad Demeter.

La gente de la Fundación Rudolf Steiner es bastante agresiva con sus críticos, así que si repentinamente veis clausurado este blog o soy pasto de tribunales no sería el primer caso.

Steiner tuvo su epifanía a través de la obra del gran literato Goethe, en quien Rudolf veía elementos divinos que trascendían la simple dramaturgia. Mezcló esto con religiones dhármicas indias y la sapiencia chamánica local, creando una ideología espiritual que podía aplicar a cualquier aspecto del quehacer humano. Por ello acudían a él desde diversos sectores en busca de la sapiencia del rabí.

Eso ocurrió en 1924 cuando algunos agricultores pidieron su opinión sobre la degradación del suelo por los cultivos intensivos y los fertilizantes artificiales (vemos que no son preocupaciones modernas). Steiner, que no habría tenido más contacto con el campo que haber meado detrás de un seto y que su padre fuera guardabosques una temporada, se saco una serie de 8 conferencias donde sentó el dogma de la biodinámica. El contenido se recogió en EL LIBRO «Curso de Agricultura», editado por la Editorial Rudolf Steiner.

Decía que la parcela de cultivo es como un organismo vivo individual, que pueden usarse las fuerzas cósmicas para transmitir la energía del universo a los vegetales a través de un calendario de cultivo astrológico, que se puede capturar el poder de los astros en un cristal de cuarzo y tras meter el cuarzo dentro de un cuerno de vaca y enterrarlo unos meses se debía utilizar el polvo obtenido en dilución cuasi-homeopática para regar la tierra. Que Venus ayuda a eliminar los ratones de campo si se usan cenizas de piel de ratón obtenidas cuando Venus está en el signo de Escorpio. Que una planta es como un ser humano invertido, donde la cabeza es la raíz, del tronco emergen las extremidades en forma de ramas y las flores y frutos son manos y pies. Se me acaba de prolapsar el recto de reírme.

Se vende la biodinámica como una vuelta a las prácticas ancestrales, como un retorno al equilibrio entre el hombre y la naturaleza. Sí, se vende, porque la pegatina Demeter la otorga una empresa privada. Por lo demás estos cultivos antroposóficos respetan las bases de cualquier agricultura ecológica, que quizás es lo único real en toda esta paparrucha. Nada tienen que ver los hechizos y ensalmos de la biodinámica steineriana con la sostenibilidad y la vida sana.

La gilipollez moderna ha permitido que la biodinámica se publicite en gastronomía y enología como lo más cool y que tal majadería sea un reclamo para atraer a una clientela desinformada y con pasta, que cree que por ser biodinámico un producto es más sano y de mejor calidad. Más de una vez he tenido conversaciones así con un maître: «—Le recomiendo este excelente vino biodinámico», «—No, gracias, no me interesa la biodinámica», «—¿No le interesa lo ecológico?», «—Lo ecológico ni me va ni me viene, pero lo que no consumo es brujería», y el maître se larga con cara perpleja.

No digo que los productos obtenidos con este sistema sean de mala calidad o dañinos, pues los astros no aportan nada malo ni bueno a los mismos, pero me niego a pagar por ese «valor añadido». Sería bueno aplicar a los restaurantes y bodegas que venden biodinámica el mismo trato que hacia las farmacias que venden homeopatía: señalarlos como falsarios y vendedores de patrañas.

¿Pseudociencia o pseudorreligión?

¿Por qué triunfan disciplinas como la homeopatía y la biodinámica? ¿Por qué sus adeptos las defienden con ciego denuedo? Veo bastantes similitudes estructurales entres estas pseudociencias y las creencias religiosas, pongamos como ejemplo cualquiera de los grandes cultos monoteístas. Es más, para completar el paralelismo me permito añadir otra pseudociencia de origen alemán que también ha tenido difusión y arraigo: el marxismo. Veamos los puntos de coincidencia:

  • El profeta y su epifanía: existe una figura fundadora a quien se debe el inicio del movimiento, sea Jesús, Mahoma, Marx, Steiner o Hahnemann. El profeta tiene capacidades que lo hacen resaltar. Experimenta una epifanía, una revelación que le hace ver lo que nadie ve y adquirir un conocimiento que sólo el profeta es capaz de absorber. El profeta es venerado por sus seguidores y su memoria merece sacro respeto. La Ciencia, en cambio, es un trabajo aditivo y colaborativo.
  • El dogma: tras la epifanía el profeta estructura las enseñanzas que legará a sus discípulos. Los principios que constituyen el dogma no deben ser alterados posteriormente y el intento de hacerlo suele terminar en disidencia y nacimiento de una nueva rama que se aparta de la fe original. No importa cuán antiguos sean los preceptos y lo que haya cambiado la sociedad, cosa que tratándose de filosofía puede ser tragable pero no cuando se pretende ser una disciplina científica. Los paradigmas en Ciencia cambian, ya no hay validez en los cuatro humores, ni en las miasmas, ni en el loable pus, ni en los pneumas, ni en el flogisto.
  • EL LIBRO: elemento clave por cuanto en él se consigna el dogma y es la fuente principal de sabiduría, sea la Torá, el Corán, los Evangelios, el Órganon o el Manifiesto Comunista. La literatura posterior básicamente se dedica a la exégesis de El Libro.
  • Persecución: el profeta y sus discípulos sufren persecución y exilio. La nueva doctrina representa una amenaza para el poder establecido y por ello maniobra en su contra: Jesús expulsado de Nazaret y finalmente condenado en Jerusalén, Mahoma obligado a migrar de La Meca a Medina, Steiner amenazado por los nazis (quienes al parecer incendiaron su Goetheanum en Suiza), Hahnemann defenestrado de las universidades, Marx expulsado de Alemania, Bélgica y Francia… Los seguidores, activistas, mártires, sufren prisión o violencia, pero al final…
  • Arribo al poder: el proselitismo logra reunir una masa humana crítica para hacerse importante, el culto se extiende por el mundo y al final se establece en forma de grupos de poder, sea político (reinos cristianos, califatos, países comunistas) o económico (multinacional y banca vaticanas, ricas multinacionales de productos homeopáticos, bancos antroposóficos). Lo más grave es que estos grupos de presión meten el hocico en la educación, incluyendo las Universidades.
  • Segregación del adversario: es bonito eso de darle un nombre a los que no son como uno, sea infiel, gentil, pagano, alópata, capitalista, contrarrevolucionario… o marcar a los propios con un sello para diferenciarse de los demás. Son maniobras que ayudan a hacer piña.
  • Ausencia de demostración del beneficio ofrecido: el bien de la vida eterna celestial no ha sido demostrado para el cristianismo ni el islam. La utilidad terapéutica de la homeopatía o de la medicina antroposófica jamás se ha demostrado superior al placebo, por más que gruñan y argumenten los iniciados, ni hay evidencia de que el método biodinámico sea mejor para el suelo o la calidad del producto que cualquier otro sistema de cultivo orgánico/ecológico que no lleve el sello Demeter. En el caso del marxismo la cosa es peor, porque lo que demuestra la historia es su inviabilidad como sistema político-económico, visto el resultado de tiranía y ruina en los países que han estado bajo la ideología de Marx y Lenin.

La orientación pseudorreligiosa de estas pseudociencias las hacen suficientemente fuertes para que actualmente haya un preocupante número de médicos, farmaceutas y facultades entregados a la homeopatía, un número creciente de agricultores y restauradores abrazando la biodinámica como filosofía de trabajo, y que no decrezcan los afectos al comunismo a pesar de décadas de desengaño.

Es lo que tienen los alemanes, que hacen las cosas muy bien hechas y con solidez, tanto en lo bueno como en lo malo.

Ya sabéis que por aquí no colarán comentarios de los acólitos de las supersticiones mencionadas. No guardo ninguna equidistancia en estos temas.

Cazadores de Microbios

Recientemente ocurrió el sentido fallecimiento de Oliver Sacks, un enorme divulgador científico y eminente neurólogo. En sus libros se logra entender con claridad, incluso los médicos, esos trastornos neurológicos tan atravesados como agnosias, apraxias o afasias. Todos quienes estamos interesados en divulgar ciencia contamos a Sacks entre las figuras de referencia.

Quiero recordar aquí a otro divulgador médico, Paul de Kruif, un pionero de la divulgación en su moderna concepción. Este verano volví a leer, creo que por tercera vez, su obra más conocida: Cazadores de Microbios.

En este libro De Kruif relata el nacimiento de la microbiología, el descubrimiento de los microorganismos, su implicación en la enfermedad, el contagio y los primeros intentos terapéuticos. Conocí esta obra gracias a uno de mis profesores de microbiología de la Facultad, Oswaldo Carmona, un pedagogo de primer orden que nos recomendaba vivamente su lectura como vía de contagio del gusanillo de la bacteriología.

Sobre el autor

Paul de Kruif

Paul de Kruif (1890-1971), microbiólogo y divulgador científico estadounidense. (Vía fineartamerica.com)

Paul de Kruif nació en 1890 en una familia de origen holandés, como atestigua su apellido. También se aprecian relaciones neerlandesas en sus lugares de nacimiento y muerte, Zealand y Holland respectivamente, ambos en Michigan, y en la Universidad de Michigan obtuvo el doctorado en bacteriología.

Trabajó allí con G. Novy en la descripción de la vía alterna del complemento [1] y posteriormente en el Instituto Rockefeller a las órdenes de Flexner en el estudio de la virulencia de las cepas lisas y rugosas de Streptococcus. Abandonó la investigación en 1922 por desavenencias con sus jefes a raíz de su libro Our Medicine Men, sobre la ética de la investigación y el ejercicio médico. A partir de entonces se dedicó a escribir libros y alguna puntual colaboración con la administración sanitaria.

Después colaboró con el futuro Nobel de literatura Sinclair Lewis en la novela Doctor Arrowsmith, ficción donde un médico lucha por curar la peste contra la oposición del establishment médico y la malvada industria farmacéutica (vemos que no son temas nuevos en estos días). El libro llegó al cine de la mano de John Ford en 1931.[2]

En 1926 publicó su obra más famosa, Microbe Hunters, por la que es más conocido. Otras obras del autor: Hunger Fighters (1928), Men Against Death (1932), Why Keep Them Alive (1937), Seven Iron Men (1937), The Fight for Life (1938), The Male Hormone (1945), Health is Wealth (1940), Life Among the Doctors (1949), Kaiser Wakes the Doctors (1940), A Man Against Insanity (1957) y The Sweeping Wind (1962). Fue articulista habitual del Reader’s Digest y otras revistas generales. Murió en 1971.

Microbe hunters

Como dijimos, este libro fue publicado en 1926 y desde entonces ha tenido numerosísimas ediciones y traducciones. Está escrito en un estilo propio de su tiempo, con una retórica entre heroica e inocentona, con frecuentes expresiones apologéticas dirigidas a los protagonistas de sus relatos. Abunda en un estilo semi-novelesco que tanto se ha usado posteriormente en divulgación y ficción histórica.

En sus doce capítulos abarca desde Leeuwenhoek hasta Paul Ehrlich, pasando por Pasteur, Koch y otros investigadores destacados.

cazadores de microbios

Diferentes portadas de las innumerables ediciones de Cazadores de Microbios.

Comienza relatando el descubrimiento de un mundo invisible gracias a la invención del microscopio por Leeuwenhoek en el s.XVII y el rebatimiento de la generación espontánea por Spallanzani; sigue con las aventuras de Pasteur con las levaduras del vino y la vacuna de la rabia, la osadía de Koch al afirmar que gérmenes específicos causan enfermedades específicas, el nacimiento de la teoría microbiana con el carbunco y la tuberculosis como paradigmas, y el desarrollo de la técnica microbiológica desde los cultivos en humor acuoso bovino y orina (primeros medios líquidos de cultivo) o la loncha de patata cocida (primer medio sólido).

Prosigue con la siguiente generación, Behring y Roux, discípulos de Koch y Pasteur respectivmente, y su lucha contra la difteria. Describe el terrible panorama de muerte infantil en la Europa de finales del s.XIX, con hospitales repletos durante las epidemias y más del 60% de mortalidad. Loeffler, Behring y Roux lograron primero detectar la toxina diftérica y después crear un antisuero para neutralizarla, primer logro terapéutico contra esta enfermedad antes de la obtención de la vacuna antidiftérica, esa que algunos imbéciles modernos desprecian.

Pasa después a relatar el nacimiento de la inmunología con Metchnikov y su descubrimiento de la fagocitosis, y cómo se convirtió en adicto al yogur, entre otras cosas.

Theobald Smith y el descubrimiento de la babesiosis en las vacas tejanas. David Bruce con la fiebre de Malta y la tripanosomiasis africana. Las pugnas entre Grassi y Ross por arrogarse el honor de desentrañar el papel del mosquito vector en la transmisión del paludismo; por cierto este capítulo no fue incluido en la primera edición del libro en Reino Unido por presión del propio Ross, quien recibió algunas dosis de estopa por parte de De Kruif.

La penúltima historia es la de Walter Reed y su grupo de investigación de la fiebre amarilla en Cuba, que una vez comentamos en un post sobre médicos kamikaze. Y termina la obra con Paul Ehrlich y el primer tratamiento antimicrobiano de uso clínico, el Salvarsan para tratar la sífilis.

Cazadores de Microbios es un libro fácil de encontrar, incluso por internet es sencillo obtenerlo en pdf o epub en fuentes abiertas. La traducción al español más viejuna castellaniza los nombre de pila de muchos protagonistas, de modo que Koch se llama Roberto, Roux y Behring se llaman Emilio o Ehrlich es Pablo.

Otro rasgo propio de la época en que fue escrito el libro es la superioridad de la civilización occidental, de la raza blanca europea o americana. En el capítulo de Bruce y la enfermedad del sueño se usan expresiones que hoy serían reprobables sobre los negros y los salvajes africanos, los “caritativos blancos” o los “negros inteligentes” que ayudaron en la investigación.

“Tales fueron las órdenes de Apolo [primer ministro de Uganda], y aunque parezca increíble para nosotros, hombres de raza blanca y observantes de las leyes, todos los negros obedecieron a su amo y señor.”

Otro tanto con los voluntarios de Reed para la fiebre amarilla, pues mientras los soldados americanos eran heroicos y disciplinados, los voluntarios españoles lo hacían solo por el dinero.

Una cosa curiosa es que De Kruif no realizara nuevas versiones de su obra más famosa, considerando que vivió hasta 1971, pues pudo haber incluido actualizaciones interesantes o hitos tan trascendentes como la obtención de la penicilina. También se echa en falta una edición comentada donde se aclaren conceptos relatados por el autor según la visión de la microbiología actual.

En cualquier caso Cazadores de Microbios sigue siendo un volumen imprescindible de la divulgación científica y más aún para quienes trabajamos en ciencias de la salud.