Vol. 19, núm. 4 julio-agosto 2018

Heterociclos: pequeñas y maravillosas estructuras
en el organismo humano

Delia Hernández Romero, Oscar García Barradas, Raúl Colorado Peralta y Esmeralda Sánchez Pavón Cita

Resumen

La capacidad de un ser vivo para realizar algunas funciones depende de una serie de compuestos químicos en los cuales en muchas ocasiones están implicados pequeños anillos llamados heterociclos. Estos a su vez pueden formar parte de diferentes estructuras capaces de dARNos características físicas como el ADN, el cual tiene toda la información genética de nuestros padres; los aminoácidos, encargados de realizar funciones específicas en nuestro organismo; las hormonas, implicadas en algunos momentos de felicidad y placer a lo largo de nuestra vida; entre otras estructuras. Por lo anterior, es importante reconocer a los heterociclos, ya que son parte esencial de los seres vivos.
Palabras clave: heterociclos, bases púricas, bases pirimidínicas, vitaminas, grupo hemo, aminoácidos, hormonas.

Humans as a guinea pigs

Abstract

The ability of a living organism to perform certain functions depends on a series of chemical compounds, in which small rings called heterocycles are often involved. These, in turn, can be part of different structures capable of giving us physical characteristics such as DNA, which has all the genetic information of our parents; aminoacids, that are responsible for carrying out specific functions in our body; hormones, involved in some moments of happiness and pleasure throughout our lives; among other structures. Therefore, it is important to recognize these small heterocyclic structures with which our body stays in contact throughout life.
Keywords: heterocycles, purine bases, pyrimidine bases, vitamins, heme, amino acids, hormones.

Introducción

Los compuestos orgánicos están formados por carbono e hidrógeno; pueden ser lineales o bien en forma de ciclo y tienen una gran diversidad de estructuras que van desde los compuestos con un solo átomo de carbono, como es el caso del metano (CH4), hasta aquellos compuestos que tienen una cantidad indefinida de carbonos en su estructura, como por ejemplo las proteínas. Una gran parte de estos compuestos orgánicos son los heterociclos, los cuales se diferencian por la presencia, además del carbono e hidrógeno, de nitrógeno, azufre, oxígeno, entre otros heteroátomos, y por formar parte de un anillo; lo cual les proporciona características especiales para estar presentes como estructuras químicas primordiales en los seres vivos.

Al hablar de algunas estructuras y saber cuál es su función, podremos identificar de mejor manera los heterociclos de los que se forman. Algunos ejemplos de estos compuestos químicos de gran relevancia se mencionan a continuación.

Bases púricas y pirimidínicas


Imagen 1. Ácidos nucleicos.

Para que las características de un ser humano se transmitan a sus descendientes se requiere la participación del ácido desoxirribonucleico (ADN) ya que éste contiene la información genética en el núcleo de la célula. Por su parte, el ácido ribonucleico (ARN) es su contacto con el exterior del núcleo para que toda esa información salga y se pueda expresar en cada ser vivo.

Su estructura parece muy complicada; sin embargo, si identificamos de manera específica alguna de las partes que los componen podremos visualizarlos de manera más clara. Estas grandes diseñadoras del organismo se pueden distinguir entre sí por diferencias entre cada uno de los heterociclos que contienen. La adenina, timina, guanina y citosina se encuentran en el ADN, además de una estructura adicional que se llama desoxirribosa; mientras que el ARN en lugar de timina contiene uracilo y ribosa (Mathews et al., 2002).

La adenina y guanina son también llamadas bases púricas (ver figura 1), están formadas por la fusión de dos heterociclos uno de seis miembros y uno de cinco, en los cuales, además de contener carbono e hidrógeno, también contienen nitrógeno como parte del ciclo. A este heterociclo en particular se le llama purina.

Figura 1. Bases púricas.

Por su parte, la citosina, uracilo y timina (figura 2) son llamadas bases pirimídicas y su característica es que son un anillo de seis miembros con dos átomos de nitrógeno llamado pirimidina.

Figura 2. Bases pirimídicas.

Por su parte, la ribosa presente en el ARN y la desoxirribosa presente en el ADN son heterociclos derivados del furano (figura 3).

Figura 3. Pentosas.

Como ya se mencionó, los ácidos nucleicos (ADN y ARN) tienen la gran responsabilidad de almacenar y transmitir la información genética. Para llevar a cabo esta actividad generan aminoácidos los cuales son la base estructural para formar proteínas.

Aminoácidos


Imagen 2. Proteína.

Los aminoácidos son compuestos químicos que, como su nombre lo indica, contienen los grupos funcionales amina y ácido carboxílico. Estos compuestos funcionan como bloques de construcción unidos secuencialmente para formar proteínas (Mathews et al., 2002).

De los aminoácidos que se encuentran en las proteínas, tres de ellos, la histidina, la prolina y el triptófano son compuestos heterocíclicos (Figura 4). Estos aminoácidos además de formar parte de las proteínas tienen funciones específicas en el organismo.

En la histidina se encuentra el imidazol, un heterociclo aromático de cinco miembros que incorpora dos nitrógenos. Este aminoácido es imprescindible en la producción de glóbulos rojos y blancos en la sangre (de ahí que la encontremos de forma abundante en la hemoglobina); además de ayudar a reducir la presión arterial, es útil en la eliminación de metales pesados y protege al organismo de los daños por radiación.

Figura 4. Heterociclos en los aminoácidos.

En el caso de la prolina, el heterociclo que incorpora es llamado pirrolidina, este aminoácido tiene una función en la formación de colágeno, el cual, entre otras funciones, es el encargado de mantener la elasticidad en nuestra piel para vernos más jóvenes.

El triptófano tiene un heterociclo llamado indol, este aminoácido tiene un efecto calmante en el sistema nervioso, por lo cual ayuda a calmar la ansiedad y la depresión, y además alivia el insomnio al inducir el sueño.

Vitaminas

Las vitaminas cumplen una función muy importante en nuestro cuerpo ya que intervienen en diversas etapas del metabolismo (Murray et al., 2010; Pardo, 2004). Algunas de las vitaminas que son esenciales para el buen desarrollo y crecimiento de nuestro cuerpo y que tienen incorporado un heterociclo en su estructura se mencionan a continuación.

Tiamina o vitamina B1

La vitamina B1 tiene dos heterociclos en su estructura, el anillo de tiazol, un heterociclo de cinco miembros que incorpora nitrógeno y azufre; y la pirimidina, un anillo de seis miembros con dos átomos de nitrógeno en su estructura (figura 5). Una de sus funciones es la síntesis de hidratos de carbono, lo cual nos permite tener energía.

Figura 5. Tiamina o vitamina B1.

Riboflavina o vitamina B2

La vitamina B2 tiene un heterociclo fusionado de tres sistemas aromáticos, a través de enlaces carbono-carbono llamado benzo[g]pteridina (figura 6). Es importante para el crecimiento corporal y la producción de glóbulos rojos y ayuda en el metabolismo de los carbohidratos, grasas y especialmente en el metabolismo de las proteínas.

Figura 6. Riboflavina o vitamina B2.

Vitamina B3

La vitamina B3 tiene un heterociclo de seis miembros con un heteroátomo de nitrógeno y es llamado piridina (figura 7). Esta vitamina interviene en la respiración celular. También se encarga de la restauración de ADN, permite la producción de neurotransmisores, la síntesis de hormonas, y colabora en el funcionamiento sano y completo del sistema nervioso.

Figura 7. Vitamina B3.

Piridoxina o vitamina B6

La vitamina B6 también tiene un heterociclo de piridina como base principal de su estructura (figura 8). Interviene en el metabolismo de los carbohidratos, las grasas y las proteínas, pero su función principal es la asimilación de los aminoácidos. Actúa también en la degradación del colesterol y en la formación de anticuerpos.

Figura 8. Piridoxina o vitamina B6.

Cobalamina o vitamina B12

Es una macromolécula que tiene como parte de su estructura cuatro heterociclos diferentes A = 3,4-dihidro-2H-pirrol, B = pirrolidina, C = bencimidazol, D = tetrahidrofurano, como se muestra en la figura 9. Es esencial para el funcionamiento en general de todas las células y en específico para la formación de los glóbulos rojos en la médula de los huesos, interviene en los procesos del sistema nervioso y en el tracto gastrointestinal.

Figura 9. Cobalamina o vitamina B12.

Vitamina B9

Su nombre deriva del latín folium que significa hoja, porque fue aislado por primera vez de las hojas de espinaca, por lo cual también se le llama ácido fólico o folacina. El heterociclo es una fusión de dos sistemas aromáticos a través de un enlace carbono-carbono y su nombre común es pteridina (figura 10). Es necesaria para la formación de proteínas, eritrocitos y leucocitos, además participa en el metabolismo de carbohidratos y ácidos grasos. Durante el embarazo es indispensable para el correcto funcionamiento del organismo de la mujer y la correcta formación del bebé.

Figura 10. Vitamina B9 o ácido fólico.

Vitamina H

La vitamina H está compuesta de un anillo ureico (imidazoleínico) fusionado con un anillo de tetrahidrotiofeno (figura 11). Participa en la formación de ácidos grasos y en la liberación de energía procedente de los carbohidratos.

Figura 11. Vitamina H.

Vitamina C

La vitamina C tiene incorporado el heterociclo 2,5-dihidrofurano (figura 12). Es importante en la formación y conservación del colágeno, y en la formación de huesos y dientes. Interviene en el metabolismo de las proteínas y actúa como antioxidante y cicatrizante. También favorece la absorción de hierro procedente de los alimentos de origen vegetal.

Figura 12. Vitamina C.

Vitamina E

La vitamina E tiene el heterociclo denominado cromano, el cual es un biciclo que tiene como heteroátomo un oxígeno (figura 13). Esta vitamina interviene en la formación de ADN y ARN; participa en la formación de los glóbulos rojos, músculos y otros tejidos; también actúa en los procesos de cicatrización. Participa en las reacciones de destrucción de los llamados radicales libres, los cuales son indeseables debido a que en el mejor de los casos causan envejecimiento pero también están directamente relacionados con graves enfermedades.

Figura 13. Vitamina E.

Hormonas

Las hormonas se comportan como mensajeros químicos en el cuerpo, por lo cual su aumento o disminución provoca determinadas emociones como se describe a continuación.


Imagen 3. Hormonas del amor.

Hormona oxitocina

La oxitocina es una hormona que está formada por diferentes aminoácidos y uno de ellos es la prolina, el cual, como ya se mencionó anteriormente, posee el heterociclo pirrolidina (figura 14). La oxitocina está implicada en todos los procesos afectivos, en los cuales se ha visto que ayuda a forjar lazos permanentes entre parejas, además afianza el vínculo entre una madre y su bebé. Se produce tanto en un parto como en una relación de pareja, ya que se libera por un simple abrazo o caricia. Es por este motivo que la conocemos como “la hormona del amor”, ya que su presencia fomenta los vínculos interpersonales y provoca un fuerte sentimiento de cariño hacia amigos, compañeros, familiares, etcétera (Behnia et al., 2014; Magon y Kalra, 2011).

Figura 14. Oxitocina.

Hormona vasopresina

Por otra parte, y no menos importante como estructura química, está la vasopresina, implicada también en el proceso afectivo. Al enamorarse de otra persona esta sustancia química se incrementa en nuestro organismo y hace que el vínculo se prolongue durante muchos años, por lo cual se le conoce como “sustancia química de la monogamia” (Donaldson y Young, 2008). Al igual que la oxitocina, está formada por una serie de aminoácidos y uno de ellos es la prolina, que contiene el heterociclo pirrolidina (figura 15).

Figura 15. Vasopresina.

Hormona serotonina

La serotonina es una estructura química muy pequeña que tiene como base principal un heterociclo llamado indol. Es conocida como la “hormona del placer” además de ser la “hormona del humor” (figura 16). Desde un punto de vista más amplio, la serotonina nos provoca felicidad. Se ha demostrado que los niveles de serotonina están directamente relacionados con las estaciones del año (Praschak et al., 2008). Además, está implicada en los cambios de humor durante el ciclo premenstrual, ya que se disminuye los niveles de serotonina en el organismo femenino. Cuando ésta llega a niveles muy bajos, pueden suceder episodios de irritabilidad, ansiedad y hasta depresión en mujeres con síndrome premenstrual (SPM) (León-García, 2015). Además, regula numerosos procesos físicos y mentales como el apetito, los niveles de ansiedad, el sueño, el comportamiento sexual y conductas adictivas, entre otros.

Figura 16. Serotonina.


Imagen 4. Hormona del sueño.

Hormona melatonina

La melatonina también tiene un anillo heterocíclico llamado indol (figura 17). Al igual que las otras estructuras químicas de nuestro organismo, tiene diferentes funciones, un ejemplo es la de regular nuestro reloj biológico (Cardinali et al., 2012). La melatonina aumenta por la noche y nos provoca sueño; sin embargo, por la mañana disminuye y nos hace despertar. Por otra parte, estimula la secreción de la hormona del crecimiento; por eso se suele decir que crecemos al dormir. Como es de esperar, la cantidad de melatonina es más alta en los niños y en la vejez disminuye considerablemente. Por lo anterior, los niños tienen la necesidad de dormir mucho más que un adulto.

Figura 17. Melatonina.

Neurotransmisor endorfina

La endorfina está compuesta por dos heterociclos, el furano y la piperidina, fusionados a través del hexahidrofenantreno (figura 18). Nuestro organismo tiene la capacidad de disminuir el dolor a través de los analgésicos naturales del cuerpo llamados endorfinas. Se trata de pequeñas proteínas de las cuales existen alrededor de veinte tipos diferentes. Estas moléculas se producen cuando realizamos ejercicio intenso (Gbenga y David, 2015), ya que nuestro cuerpo siente inflamación y comienza a producir endorfinas para compensar el dolor, provocando una sensación de bienestar. También se producen en el cuerpo por tacto con personas queridas, ya que los receptores debajo de la piel registran esta sensación y la transmiten a las terminaciones nerviosas, provocando una corriente eléctrica que llega hasta el cerebro, lo cual permite liberar las endorfinas, provocando placer.

Figura 18. Endorfina.

Hemoglobina

Una estructura fundamental en los seres humanos es la hemoglobina, todos hemos escuchado hablar de ella. Se trata de una proteína conjugada bastante compleja, pero una de sus partes principales es el grupo hemo, el cual está constituido por cuatro heterociclos llamados pirrol y en el centro tiene un átomo de hierro (figura 19), lo cual le confiere un sabor característico (Vera, 2010). Esta proteína está contenida en los glóbulos rojos o eritrocitos y su función principal es el transporte de oxígeno y dióxido de carbono en el proceso de respiración celular.

Figura 19. Hemoglobina.

Conclusión

Los heterociclos, al igual que cualquier otro compuesto químico, forman parte de algunas estructuras imprescindibles en nuestro organismo, por lo cual conocer su configuración nos permite identificarlos de manera general y descubrir que, aunque son pequeños anillos, tienen extraordinarias funciones. Debemos recordar que todos y cada uno de los procesos que se llevan a cabo en cualquier organismo vivo forman parte de una serie de reacciones químicas en las cuales los heterociclos pueden estar presentes.

Referencias

  • Behnia, B., Heinrichs, M., Bergmann, W., Jung, S., Germann, J., Schedlowski, M. y Kruger, T. H. (2014). Differential effects of intranasal oxytocin on sexual experiences and partner interactions in couples. Hormones and behavior, 65, 308-318. DOI: https://doi.org/10.1016/j.yhbeh.2014.01.009.
  • Cardinali, D. P., Srinivasan, V., Brzezinski, A. y Brown, G. M. (2012). Melatonin and its analogs in insomnia and depression. Journal of pineal research, 52, 365-375. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1600-079X.2011.00962.x.
  • Donaldson, Z. R. y Young, L. J. (2008). Oxytocin, vasopressin, and the neurogenetics of sociality. Science, 322, 900-904. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1158668.
  • Gbenga, J. B. yDavid, B. T. (2015). The increasing relevance of physical activity and exercise to individual mental health. Afro asian journal of science and technology, 2, 192-198. Recuperado de: http://aajst.com/wp-content/uploads/2015/06/Jaiyesimi-Boluwaji-Gbenga-et-al-Afro-Asian-J-SciTech201521192-198.pdf.
  • León-García, M. (2015). Serotonina, ciclo menstrual y síndrome premenstrual. Medicina naturista, 9, 103-108.
  • Magon, N. y Kalra, S. (2011). The orgasmic history of oxytocin: Love, lust, and labor. Indian journal of endocrinology and metabolism, 15, 156-161. DOI: https://doi.org/10.4103/2230-8210.84851.
  • Mathews, C. K., Van Holde, K. E. y Ahern, K. G. (2002). Bioquímica, (3ª ed.), Madrid, España: Pearson Educación.
  • Murray, R.K., Bender, D.A., Botham, K.M., Kennelly, P.J., Rodwell, V. W. y Weil, P.A. (Eds.) (2010). Harper. Bioquímica ilustrada, (28ª ed.), México, México: Mac Graw-Hill.
  • Pardo, A. V. P. (2004). La importancia de las vitaminas en la nutrición de personas que realizan actividad físico deportiva. Revista internacional de medicina y ciencias de la actividad física y el deporte, 4, 233-242. Recuperado de: http://cdeporte.rediris.es/revista/,revista16/artvitamina.pdf.
  • Praschak-Rieder, N., Willeit, M., Wilson, A. A., Houle, S. y Meyer J. H. (2008). Seasonal variation in human brain serotonin transporter binding. Archives of general psychiatry, 65, 1072-1078. DOI: https://doi.org/10.1001/archpsyc.65.9.1072.
  • Vera, L. F. (2010). La Hemoglobina: una molécula prodigiosa. Real academia de ciencias exactas, físicas y naturales, 104, 213-232. Recuperado de: http://www.rac.es/ficheros/doc/00906.pdf.

Vol. 19, núm. 4 julio-agosto 2018

El ser humano como conejillo de indias

Germán Novoa Heckel Cita

Resumen

La investigación clínica se relaciona con experimentos realizados en humanos; lo anterior ha sido legislado, de muchas maneras, a lo largo del camino recorrido en los últimos setenta años por la ética en la investigación clínica. Los humanos juegan aquí un papel fundamental, papel que es fuertemente regulado. Es necesario conocer algunos pormenores, presentados a lo largo del texto, con el fin de que el paciente o voluntario pueda involucrase, con conocimiento de causa, en esta labor altruista orientada a desarrollar los medicamentos del mañana. Asimismo, el lector interesado podrá despejar algunas de las dudas más importantes relacionadas con la ética de la investigación clínica.
Palabras clave: investigación clínica, ética en investigación clínica, pacientes, medicamentos, protocolos de investigación.

Humans as a guinea pigs

Abstract

Clinical research is related with experiments that are carried out in humans; this process has been legislated, in many ways, along the last seventy years by clinical research ethics. Humans play a fundamental role, a role that is heavily regulated. It is necessary to learn some of the details, presented along the text, with the goal of involving patients with sufficient knowledge and volunteers alike in this altruistic task oriented to the development of the drugs of tomorrow. The interested reader will also be able to clarify some of the most important questions related with clinical research ethics.
Keywords: clinical research, ethics in clinical research, clinical research ethics, patients, drugs, research protocols.

Introducción

El costo de llevar un solo medicamento al mercado ha sido calculado entre 500 y 1000 millones de dólares. La industria multimillonaria de los fármacos desarrolla los nuevos productos que habrán de servir a la humanidad en los lustros que están por venir.

Existieron en un inicio abusos históricos, que culminaron con las atrocidades nazis en épocas de la segunda guerra mundial. Los humanos fueron abusados en ese entonces a partir de estudios con fines de investigación médica que no preguntaban a los sujetos, entre otros asuntos a considerar, si querían participar. Por otro lado, se investigaron asuntos en concreto que atentaron contra la integridad de las personas. Un ejemplo de lo anterior consistía en determinar, en uno de estos experimentos, la resistencia del ser humano al enfriamiento a partir de su inmersión en aguas heladas. El experimento tenía por objetivo descubrir métodos para mejorar la supervivencia de los soldados en sus campañas aéreas sobre el mar. Después de la guerra, los experimentadores médicos fueron llevados a juicio y condenados por estas actividades atroces. Los juicios (militares y médicos en su naturaleza) fueron conocidos con el nombre de Juicios de Núremberg.

A partir de estas experiencias se fueron reglamentando las intervenciones permitidas en humanos desde diversos códigos y reglamentos minuciosos que regulan de manera estricta la investigación clínica, que es la investigación con medicamentos, la que más frecuentemente solicita sujetos de estudio (humanos) para sus investigaciones. ¿Cómo se realiza la investigación en humanos y qué principios subyacen en la investigación clínica para que sea ética y pueda responder a su llamado?, ¿qué necesitaría saber en caso de que fuera invitado a participar en alguna de estas investigaciones, ya sea como voluntario sano o como paciente en alguno de los cientos y miles de estudios que se realizan simultáneamente en México y en muchos otros países del mundo, desde hace ya muchas décadas de investigación farmacéutica?

La investigación clínica en pocas palabras

Los laboratorios farmacéuticos producen y descubren ellos solos la gran mayoría de los nuevos medicamentos que aparecen anualmente en el mundo. Estos desarrollos dependen de la investigación clínica, que consiste en una compleja y regulada cadena de eventos que culminan con un medicamento nuevo. Lo anterior se realiza mediante una prueba clínica, bajo condiciones experimentales, de ciertas moléculas en los seres humanos. Este paso es ineludible, puesto que se tiene que iniciar la investigación del comportamiento del medicamento en el organismo del hombre por primera vez, y más vale que este estudio sea bajo condiciones controladas. Lo anterior sucederá, entonces, bajo estrictas normas de experimentación. Estos experimentos se pueden llevar a cabo a través de las llamadas Organizaciones de Investigación Clínica por Contrato o CROs (por sus siglas en inglés), quienes se dedican a la investigación clínica de manera exclusiva y tienen representantes en muchos países a nivel internacional. Así, las empresas farmacéuticas creadoras del nuevo medicamento contratan a dichos grupos de investigación (equipos que en su origen existían únicamente dentro del propio laboratorio farmacéutico, con equipos de investigación internos) y que estudian los medicamentos durante las fases I a IV del desarrollo farmacéutico en humanos. La fase I se realiza en voluntarios sanos para determinar su comportamiento en el organismo (farmacología del medicamento) en unos pocos voluntarios sanos (aproximadamente 5-10 voluntarios) y el objetivo es probar la seguridad; en la fase II se prueba el fármaco por primera vez en enfermos, y se determina su utilidad para la patología para la que fue creado, con lo cual el objetivo es evaluar su eficacia y seguridad; la fase III se lleva a cabo en una población de enfermos más amplia (algunos cientos a pocos miles de participantes) para ver la seguridad -a partir de la incidencia de efectos adversos-, y se varían algunas condiciones, como por ejemplo la concomitancia con otros medicamentos y las condiciones bajo cierta alimentación; y, finalmente, en la fase IV, con el medicamento ya comercializado y en el mercado, se estudia en poblaciones abiertas su comportamiento para corroborar -como objetivo- la seguridad en cientos y miles de pacientes, para determinar si hay efectos secundarios raros que se puedan presentar en pocos individuos (un efecto en 10,000 pacientes o un efecto en 100,000 pacientes), los cuales son más difíciles de detectar en las fases previas, con apenas unos cientos o pocos miles de sujetos de investigación.

De diez mil moléculas investigadas, se conoce que entre dos y tres de ellas llegan a las etapas de investigación clínica de fases I-III y sólo una finalmente al mercado, una vez demostrada su eficacia y su seguridad ante las autoridades pertinentes. En México es la Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios (COFEPRIS) la agencia gubernamental encargada de aprobar o rechazar medicamentos. Estas aprobaciones se dan a partir de la evaluación de cientos de miles de datos recogidos durante las arduas investigaciones realizadas durante muchos años, en donde el medicamento llega a su última etapa de registro, que culminará con los permisos para su venta. En cuanto a la ética de estas investigaciones, se ha dicho que “La sociedad justamente espera que la investigación médica en sujetos humanos esté supervisada con rigor. Uno de los aspectos es asegurar que la investigación sea ética. La otra faceta es que exista revisión experta del trabajo por realizarse. Los investigadores deben mostrar a otros, sin lugar a duda, que la investigación es adecuada en todo sentido” ([Editorial], 1997). Lo anterior resume los aspectos éticos fundamentales de la investigación clínica en humanos.

Los pacientes que participan en estas investigaciones son la parte medular del desarrollo de los medicamentos, y son seleccionados siguiendo reglamentos y pautas éticas específicas y detalladas, y principios que subyacen en toda investigación con humanos en condiciones experimentales. Dicha reglamentación ha llegado hasta nuestros días ya muy perfeccionada, con códigos de comportamiento y de actuación puntuales reconocidos mundialmente, como la Declaración de Helsinki, así como la Declaración del Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS, por sus siglas en inglés), el Código de Regulaciones Federales (CFR por sus siglas en inglés) de los Estados Unidos y las Guías de la Conferencia Internacional de Armonización (ICH por sus siglas en inglés), que no sólo regulan la participación de humanos, en todos sus aspectos, sino que, adicionalmente, fijan las reglas y establecen los pormenores de cada una de las actividades y de la logística implicadas en los experimentos realizados con medicamentos en cada una de las fases.

Principios de ética que son necesarios en las investigaciones con humanos

Entonces, cabe preguntarse, ¿cuáles son estos principios fundamentales que regulan la participación de humanos en investigación clínica? (ver tabla 1). Se considera que una investigación es ética con referencia al diseño y desarrollo de la investigación en sí misma, cuando cumple con siete requisitos, planteados originalmente por Ezekiel (2000), y publicados a principios del milenio (2000) en la prestigiosa revista Journal of the American Medical Association (JAMA).

Tabla 1. Siete requisitos para que una investigación en humanos sea ética
(Emanuel, E. J. et al., 2000)
1. Valor (value)
2. Validez científica
3. Selección con justicia de los participantes
4. Balance favorable de riesgo/beneficio
5. Revisión independiente
6. Consentimiento informado
7. Respeto hacia los participantes

El valor se refiere a la importancia social, científica o clínica: el estudio deberá conducir a mejoras de la salud, conducir al bienestar de la población, y generar información de los sistemas biológicos. Es un requisito ético por dos razones: por el uso responsable de recursos limitados y porque se debe evitar la explotación, es decir, no exponer a riesgos sin la posibilidad de beneficio.

La validez científica estipula que la metodología debe ser válida y realizable: con un objetivo científico claro; principios, métodos y prácticas seguros y aceptados; con un poder suficiente para probar el objetivo; con un plan de análisis de datos verosímil, que debe poder llevarse a cabo.

La selección con justicia de los participantes se refiere a los grupos de sujetos relacionados con el estudio, los cuales deberán tener todos ellos la misma oportunidad de participar.

El balance favorable de riesgo-beneficio implica que los riesgos potenciales se minimizan y los beneficios potenciales a los sujetos individuales o a la sociedad se maximizan. Significa también que los beneficios potenciales son proporcionales o exceden los riesgos asumidos y que los sujetos estarán en condiciones de beneficiarse con un resultado positivo.

En cuanto a la necesidad de una revisión independiente, la misma se realiza por los llamados comités de ética en investigación, grupos especialmente constituidos para una revisión ética experta de la propuesta de investigación.

La base esencial de la colaboración por parte de sujetos de estudio participantes está dada por un documento denominado “consentimiento informado” que existe para considerar una participación auténticamente voluntaria, a partir del hecho de que se ha comprendido la esencia misma de la investigación y que se le ha explicado al sujeto en cuestión, de forma pormenorizada, cada una de las actividades que se realizarán durante el experimento. Adicionalmente, el sujeto puede preguntar y aclarar toda duda que hubiera surgido de la lectura detenida del documento (que sigue pautas muy específicas en su elaboración), para así respetar la autonomía de las personas (que consiste –esta autonomía– en el hecho de que todos tenemos la libertad de decidir y expresar nuestro sentir a nuestra mejor conveniencia, sin la intervención de terceros que pretendan influir sobre nuestras decisiones, libres de toda explotación o abuso) e incluye toda la información por escrito que debe conocer el sujeto antes de colaborar. El documento incluye, asimismo, la garantía de que el participante podrá retirarse en el momento que así lo desee sin ningún tipo de represalias. El participante consigna entonces que ha comprendido y que ha podido hacer todas las preguntas que le hayan surgido, y que éstas han sido respondidas satisfactoriamente. Al final, y como señal de que se aceptan las condiciones estipuladas, se firma el documento ante dos testigos, y una copia del documento se le entrega al voluntario.

Se entiende aquí que no es fácil obtener un consentimiento totalmente esclarecido de los voluntarios, ya que los grados de entendimiento siempre varían, dependiendo de la educación y cultura médica que tenga cada firmante. El documento constituye, como ya se ha expresado, la esencia y el requisito ineludible de la participación ética de los voluntarios en un estudio clínico. Su participación queda documentada como un acto de voluntad manifiesta y legalizada, sin ser lo legal el factor único del pacto.

El respeto hacia los participantes implica permitir al sujeto cambiar de opinión y retirarse; respetar su privacidad (reglas de confidencialidad); informar los datos nuevos acerca de riesgos y beneficios; informar a los sujetos los resultados de la investigación y finalmente, vigilar el bienestar del sujeto a lo largo de su participación.

El individuo participante se someterá, una vez aceptada su participación, a una serie de actividades descritas en el protocolo de estudio, que típicamente incluye interrogatorios y estudios clínicos y de gabinete, además de diversos procedimientos que variarán para cada tipo de estudio del que se trate (no será lo mismo un estudio cardiovascular que, por ejemplo, una investigación neurológica o dermatológica).

El participante acudirá a sucesivas visitas de control y seguimiento, e ingerirá el medicamento de estudio bajo el régimen solicitado, a lo largo del tiempo en que se lleve a cabo el experimento, siempre bajo la mirada atenta y solícita del equipo de investigadores.

¿Cómo puedo contribuir como voluntario en una investigación de un medicamento nuevo?

¿Qué obligaciones y requisitos hay para participar en un estudio de estas características? En un principio, el requisito es el de aceptar participar. La cooperación de las personas está basada en el hecho de querer contribuir, altruistamente, con el conocimiento que surgirá de las investigaciones (los resultados del estudio) y que será de utilidad en un futuro a otros pacientes en diversas partes del planeta. Esta ayuda se basa en el compromiso social que ofrecemos como miembros de una sociedad organizada; contribuimos, libre y desinteresadamente, para que otros se beneficien de los resultados en un futuro. La participación colaborativa llena aquí un hueco importante que debe resaltarse con mucho énfasis. A continuación, tendremos que aceptar las obligaciones descritas en el documento de consentimiento informado, a las que nos comprometemos al firmar el mismo.

Adicionalmente, habría que aclarar aquí que, por lo general, no siempre habrá un beneficio de tipo terapéutico, lo cual tiene que ser informado al sujeto prospectivo en el consentimiento informado. Lo anterior es causa frecuente de confusión entre los voluntarios, que anticipan tal vez la cura de sus padecimientos y la eliminación de todos sus malestares; por lo anterior, se deberá aclarar este hecho al paciente y concientizar a la población, siempre que sea posible, con el fin de no generar falsas expectativas. No siempre habrá un beneficio.

La participación, en algunos casos (sobre todo en los estudios de voluntarios sanos), podría conllevar una compensación económica. Las investigaciones en las que participan voluntarios sanos son aquellas en las que se prueban medicamentos que requieren aprobación oficial como genéricos, en estudios llamados de bioequivalencia. Se determina aquí que los productos originales y las copias –genéricos– son lo más parecidas posibles. En otros tipos de estudios, en este caso los estudios sobre enfermos, usualmente, y con más frecuencia, a los pacientes se les pueden pagar los viáticos, de transporte o alimentos, aunque no en todos los casos. Los servicios proporcionados durante el estudio (consultas, medicamentos, estudios de laboratorio y gabinete), sin embargo, siempre serán gratuitos.

Otro asunto importante: la investigación se realiza considerando riesgos razonables y un balance riesgo-beneficio tolerable. Antes de iniciar una investigación, el protocolo y los datos del medicamento estudiado, así como las credenciales del investigador y de sus asistentes, entre otros, son sometidos a escrutinio por parte de los comités de ética de la investigación que revisan la propuesta de estudio y determinan la magnitud de los riesgos a partir de un balance riesgo-beneficio. De igual manera, evalúan el potencial que tiene el estudio de algún abuso, conocido esto genéricamente como riesgo de explotación o abuso (hablaremos de esto más adelante a detalle), el cual es más probable que se presente cuando se trata de poblaciones vulnerables (la vulnerabilidad puede ser económica, cultural, social, entre otras). El comité de ética en investigación deberá corroborar la idoneidad en la adherencia a principios éticos, que incluyen la no existencia de abuso. Los principios son determinados por instancias internacionales, y revisados continuamente.

Dentro de las actividades del comité de investigación, que es diferente de la del comité de ética en investigación, está la de revisar la propuesta desde el punto de vista metodológico; se valora la conformación procedimental, y sus detalles técnicos y científicos, que deben ser apropiados, suficientes y congruentes. Ambas comisiones (ética e investigación) evalúan el proyecto en su conjunto, recomiendan modificaciones en caso de ser requeridas y aprueban o no, en última instancia, la investigación. Posteriormente, los documentos aprobados se turnan a la autoridad gubernamental para su visto bueno final. En México dicha instancia es la COFEPRIS, como ya se mencionó al inicio de nuestra exposición.

En el consentimiento informado (que forma parte de los documentos que se revisan) se consignan los datos de contacto del comité y de los investigadores. La accesibilidad de estos datos posibilita una consulta directa al investigador, si es que así lo desea el participante. Puede ser que quiera aclarar asuntos que surjan con posterioridad. La participación en los estudios se da por invitación de los médicos tratantes, a los cuales hemos acudido para una consulta, o por invitación directa de los investigadores y sus equipos (menos frecuente), por avisos en tableros en clínicas y hospitales, publicidad en medios especializados, aunque también, en ocasiones, es el propio paciente, a partir de comentarios de familiares o amigos, el que busca algún centro de investigación para colaborar. En el caso de los voluntarios sanos para estudios de bioequivalencia, los mismos son convocados por anuncios y publicidad expresa para este tipo de estudio.

El estudio propiamente dicho

Una vez cumplidos los requisitos necesarios para participar (un perfil específico en casi todos los casos) –por ejemplo, que el participante padezca diabetes de reciente diagnóstico o de evolución de un determinado número de años, o presencia de otro padecimiento que pudiera ser objeto del estudio hipotético, como asma, alguna enfermedad del grupo de las infecciones u otra situación aguda o crónica– el voluntario es incluido para la investigación. Otros requerimientos exigen, en ocasiones, cierto género, edad o particularidades específicas de la enfermedad; que no se presenten al mismo tiempo ciertos padecimientos (llamadas concomitancias, no permitidas entre otras razones, porque se ingieran otros medicamentos y porque enmascaren la investigación pretendida) y otros aspectos restrictivos consignados como criterios de inclusión y exclusión del protocolo de estudio. Lo anterior con el fin de restringir las variables de la experimentación, para evaluar e interpretar adecuada y objetivamente los resultados. Mientras menos variables haya que valorar, más objetiva será la evaluación final.

Es fundamental que el participante tenga disponibilidad de tiempo para acudir a las visitas, en donde en muchas ocasiones sólo se requiere que se presente al interrogatorio médico (una vez realizadas las pruebas de laboratorio y gabinete iniciales rutinarias); también es posible que se pidan requisitos adicionales, como, por ejemplo, llenar un diario o utilizar artefactos electrónicos de seguimiento –por ejemplo, un Holter de monitoreo cardiaco, que es un dispositivo que valora el funcionamiento del corazón– proporcionados al paciente y libres de costo.

La duración del estudio podrá variar ampliamente, y puede ir de pocas semanas (una o dos), hasta varios meses (lo más frecuente entre tres y seis) o años (entre uno y máximo de dos normalmente), dependiendo de la naturaleza de cada investigación. Estudios como el asma requieren valoraciones de más tiempo, ya que los episodios de ataque pueden ser muy espaciados.

Las ventajas de participar (quisiéramos desde luego encontrar alguna, cuando ya hemos dicho que no siempre hay un beneficio terapéutico), generalmente las encontramos en el seguimiento minucioso que se realiza de la propia enfermedad y del estado de salud en general. Hay frecuentemente aprendizajes importantes sobre la propia patología para el sujeto (por ejemplo, en estudios de diabetes, o reumatología, que conllevan educación importante para el participante y su enfermedad). Otras ventajas consisten en que se adopta una disciplina de tratamiento rigurosa que nos permite aprender a cumplir mejor con nuestro tratamiento, principalmente en enfermedades crónicas. Otras ventajas, finalmente, consisten en entender y aprender acerca de la ciencia y sus métodos.

Entre las desventajas, están el tiempo que se tiene que dedicar, la necesidad de apego a los protocolos que exigen cierto grado de disciplina y, a veces, algunas incomodidades dadas por las pruebas o los tratamientos. Todo esto influye sobre nuestra rutina y nuestro estilo de vida habituales; por ejemplo, ocasionalmente la necesidad de cumplimiento de un régimen dietético, o de una visita programada o extraordinaria, así como de la toma de medicamento en horarios precisos y de forma determinada (con cierta cantidad de agua o en circunstancias específicas como durante una exacerbación del padecimiento). Si no se tiene esta disposición mínima de cooperación y de búsqueda de cumplimiento con el comportamiento deseado, tal vez sea recomendable el no participar en estudios de investigación.

Principios éticos en la investigación en humanos

La investigación deberá ser llevada a cabo, decíamos, de acuerdo con principios éticos universales. Aunque estos principios básicos fueron violados con frecuencia antes de la creación del primer código protector, el Código de Núremberg, hoy en día se han ampliado mucho, y son muchos los códigos existentes (ya mencionados), además de otros muchos reglamentos nacionales e internacionales más recientes (como los de la Unión Europea), que protegen a los sujetos de experimentación en todo momento, y son observados en su gran mayoría, mismos que regulan minuciosamente la participación de sujetos en estudios de investigación clínica.

En una de las definiciones conocidas de la palabra ética, para adentrarnos un poco en este asunto fundamental de la investigación, encontramos que la misma es la aplicación de los valores y de las reglas morales a actividades humanas. En nuestro caso, esta aplicación de valores morales busca encontrar soluciones razonadas, consistentes y defendibles a los dilemas de participación humana en investigaciones. La bioética, tan de moda actualmente, es una parte de esa ciencia ética, y utiliza los principios éticos para tomar decisiones y resolver dilemas existentes o anticipados en la medicina y también en la biología y en relación con el medio ambiente. Ahora bien, el principialismo, una postura ética surgida justamente a partir de la investigación en humanos, es la corriente de la ética universal, propuesta por dos autores norteamericanos: Tom Beauchamp y James Childress (2001), que se ocupa, más precisamente, de los dilemas de la investigación clínica y biomédica.

Los principios éticos que se deben considerar en toda investigación (aplicables también en otros análisis éticos), de acuerdo con el principialismo, son cuatro:

  • Autonomía (participación libre sin coerción)
  • Beneficencia (anticipación de algún beneficio)
  • No maleficencia (ausencia de daño)
  • Justicia (deber o no de participar en un estudio)

La autonomía de los individuos es la capacidad y libertad de una persona de tomar decisiones personales. En particular es ejercido mediante el consentimiento libre e informado, que, como se mencionó al principio, puede ser retirado en el momento que así se decida. Es el principio fundamental de la ética en la investigación con humanos y está basado en el hecho de que es la decisión más importante que podemos tomar en relación a que se experimente en nosotros: los sujetos en los campos de concentración durante la segunda guerra mundial no tuvieron esa libertad.

La beneficencia y la no maleficencia requieren maximizar lo primero (el beneficio) y minimizar lo segundo (la maleficencia o daño). En particular, se cumplen a partir de un diseño sólido que siga criterios de calidad científica. También se refuerza a partir del hecho de que los investigadores sean competentes y cumplan con las obligaciones y los estándares profesionales relevantes. La no maleficencia inicia con el precepto médico del primum non nocere, locución latina que significa que lo primero como médico, y ante un paciente, es no hacer daño.

La justicia engloba la imparcialidad y la equidad. Cumple con el mandato de quién debería beneficiarse de la investigación y soportar los riesgos y cargas que conlleva. Este principio es conocido como justicia distributiva, y comprende la elección (con justicia) de los candidatos que participarán en la investigación.

Los requisitos (tabla 1) para que una investigación en humanos sea ética ya fueron consignados al inicio de este escrito, y no se comentarán más.

Finalmente, es importante mencionar el riesgo que tienen las poblaciones de estudio de una posible explotación. La explotación se refiere al hecho de que se puedan cometer abusos (abuso de la buena voluntad de los sujetos, de su tiempo, de su comodidad, de su paciencia, entre otros) a los individuos durante la selección y realización del estudio. Es por esto por lo que se tiene que insistir en los preceptos éticos de protección a los pacientes. Lo anterior es tomado con mucha seriedad hoy en día, y la posibilidad de abusos en investigación clínica ha disminuido de forma sustancial.

Mencionaremos también, para fines didácticos, que el riesgo de explotación es aún mayor cuando las condiciones de una población son deficientes, como es el caso frecuentemente en las sociedades de latinoamerica, entre otras a nivel mundial. Las condiciones adversas que prevalecen en nuestras poblaciones han sido reseñadas con anterioridad (Campos y Cabral, 2015), y aquí mostramos un breve listado de asuntos de vulnerabilidad, que contribuyen al riesgo de explotación (tabla 2). Este tipo de explotación puede y debe ser tomado en cuenta para prevenirlo a través de la revisión ética concienzuda de los comités de ética en investigación.

Tabla 2. Condiciones sociales, culturales y económicas de marginación en poblaciones que contribuyen al riesgo de explotación (Campos y Cabral, 2015)
Pobreza
Insuficiente educación general y de oferta
Pobreza por distribución desigual de la riqueza
Desorganización y falta de calidad en la atención pública de la salud
Dificultad en el acceso a la salud
Costumbres culturales y religiosas
Desigualdades sociales de clase y género
Estructuras del poder
Liderazgo de sujetos e investigadores con conflicto de interés

Conclusiones

La investigación en humanos se ha realizado de forma organizada y regulada a lo largo de más de setenta años a nivel internacional, con el fin de llevar al mercado los medicamentos que urgentemente requiere la humanidad. Estamos lejos todavía de poder curar la mayoría de las enfermedades. La ética de estas investigaciones ha sido fundamental para construir la infraestructura necesaria que ha aportado a todos medicamentos indispensables, de los cuales hoy en día ya no podemos prescindir. Entre ellos contamos los antiinfecciosos, antiinflamatorios y analgésicos, pero también los hipoglucemiantes, los cardiovasculares y los oncológicos, por nombrar solamente unos cuantos de los grandes grupos terapéuticos existentes. Los principios éticos incluidos representan un amplio abanico de valores, importantes en toda investigación que contemple la inclusión de humanos, aún más allá de los estudios con medicamentos aquí reseñados.

El participante en investigación clínica informado, con múltiples sitios posibles de revisión documental especializada, tiene siempre la mejor opción para cumplir a cabalidad con su cometido altruista de colaboración aquí esbozado, en donde será importante saber tanto lo que puede esperar como lo que puede exigir. El conocimiento así adquirido le permitirá entender también la relevancia de su participación, y la importancia e implicaciones de firmar un consentimiento informado, signando con conocimiento de causa completo.

Sería fundamental el conocer más acerca de los códigos y regulaciones en la materia si se quiere entender mejor el espíritu ético y humanista que guía estas investigaciones, pudiendo partir en un inicio de las menciones que se hacen a lo largo de este texto. La ética en la investigación clínica constituye un firme pilar de la ética internacional y es una muestra fehaciente de los resultados espectaculares que se pueden alcanzar cuando la comunidad, en este caso la de la investigación, se pone de acuerdo para dictaminar pautas de comportamiento de naturaleza universal deseadas. Los diferentes códigos y pautas existentes son testimonio de lo anterior, y están disponibles para ser analizados y valorados por quien así lo desee.

Referencias

  • Beauchamp, T. L. y Childress, J. F. (2001). Principles of Biomedical Ethics (5th ed.). Nueva York: Oxford University Press.
  • [Editorial]. (1997). International Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, II,3:119 4.
  • Emanuel, E. J., Wendler, D. y Grady, C. (2000). What makes Clinical Research Ethical? Journal of the American Medical Association (JAMA). 28(20), 2701-11.
  • Emanuel, E., Grady, C. y Crouch, R. (2008). The Oxford Textbook of Clinical Research Ethics. Nueva York: Oxford University Press.
  • Campos Pavone, E. L. y Cabral Schveitzer, M. (2015). Responsabilidad Social de los Investigadores. En Álvarez Díaz, J. A. y López Moreno, S. (Eds.), Ensayos sobre Ética de la Salud. Investigación. México: Universidad Autónoma Metropolitana. pp. 31-42.
  • Secretaria de Salud (2016). Ley General de Salud. Recuperado de: http://www.salud.gob.mx/cnts/pdfs/LEY_GENERAL_DE_SALUD.pdf (Consultado: 23 de septiembre, 2013).
  • Secretaria de Salud (1986). Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Investigación para la Salud. Recuperado de: http://www.salud.gob.mx/unidades/cdi/nom/compi/rlgsmis.html.
  • Secretaria de Gobernación (2013, 4 de enero). NORMA Oficial Mexicana NOM-012-SSA3-2012, Que establece los criterios para la ejecución de proyectos de investigación para la salud en seres humanos. Ciudad de México: Diario Oficial de la Federación. Recuperado de: http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5284148&fecha=04/01/2013.
  • Secretaria de Gobernación (2012, 31 de octubre). ACUERDO por el que se emite las Disposiciones Generales para la Integración y Funcionamiento de los Comités de Ética en Investigación y se establecen las unidades hospitalarias que deben contar con ellos, de conformidad con los criterios establecidos por la Comisión Nacional de Bioética. Ciudad de México: Diario Oficial de la Federación. Recuperado de: http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5276107&fecha=31/10/2012.
  • National Institutes of Health (2018). Aprenda más sobre investigación clínica de los NIH. Recuperado de: https://salud.nih.gov/investigacion-clinica/.
  • Lilly (2018). Los pacientes y la Investigación Clínica. Recuperado de: http://www.lilly.es/es/investigacion-y-desarrollo/la-investigacion-clinica/los-pacientes-y-la-investigacion-clinica.aspx.
  • CANIFARMA (2017, 7 de septiembre). Investigación clínica: ¿Qué debo saber antes de participar? Recuperado de: http://codigof.mx/investigacion-clinica-base-para-la-innovacion-ii-parte/.

Vol. 19, núm. 4 julio-agosto 2018

La ciencia de la ciencia

Eduardo Alvarez López y Layla Michán Aguirre Cita

Resumen

La cienciometría consiste en emplear métodos, herramientas y técnicas cuantitativas basados en el análisis de la información y producción científica, sobre todo de los artículos académicos. Su propósito es analizar, evaluar y visualizar la información para obtener proporciones, tendencias, patrones, relaciones e indicadores. Las aplicaciones de la cienciometría van desde la administración de recursos bibliográficos; la recuperación de información; el mantenimiento y curación de colecciones; la evaluación, diagnóstico, y gestión de la política científica, el estado del arte y revisiones; el análisis, desarrollo, estructura, evolución y relaciones de la dinámica científica y los mapas de ciencia; hasta la obtención de nuevo conocimiento. Debido a la creciente generación de información científica, la cienciometría es un análisis que se realiza frecuentemente; este artículo presenta una introducción general a la cienciometría respecto a sus características, aplicaciones, métodos y ejemplos.
Palabras clave: bases de datos, literatura científica, indicadores, metadatos, revistas.

The science of science

Abstract

Scientometrics consists of employing methods, tools and quantitative techniques based on the analysis of scientific information and production, especially academic articles. Its purpose is to analyze, evaluate and visualize information to obtain proportions, trends, patterns, relationships and indicators. The applications of scientometrics range from administration of bibliographical resources; recovery of information, maintenance and restoration of collections; evaluation, diagnosis, and management of scientific policy, state of the art and reviews; from analysis, development, structure, evolution and relations of scientific dynamics and science maps; to obtaining new knowledge. Due to the growing generation of scientific information, scientometrics is an analysis that is carried out frequently. This article presents a general introduction to scientometrics with respect to its characteristics, applications, methods and examples.
Keywords: databases, scientific literature, indicators, metadata, journals.

Introducción

La cienciometría consiste en emplear métodos, herramientas y técnicas métricas para investigar el desarrollo, la estructura, la dinámica y la evolución de la ciencia basada en el análisis de la información y la producción científica, en especial los artículos académicos (Leydesdorff, 2001). Su propósito es analizar, evaluar y visualizar la información para obtener proporciones, tendencias, patrones y relaciones. Su origen y desarrollo han sido el resultado de la interrelación entre las ciencias de la información, la política científica, las bases de datos, en especial las bibliográficas, y el análisis cuantitativo. Se le conoce también como estudios métricos de la información científica o estudios cuantitativos de la ciencia.

Durante la primera mitad el siglo XX los acontecimientos políticos y sociales marcaron de manera distintiva la práctica científica, aparecieron instancias nacionales y regionales encargadas de organizar a los científicos, distribuir los fondos para ciencia y tecnología, así como evaluar los resultados de la práctica científica; para lo cual fue necesario integrar la información que generaban y establecer pautas de comparación y evaluación. Simultáneamente aparecían nuevas revistas científicas lo que generó una cantidad de información inmensa que era imposible de procesar por métodos tradicionales. Fue a mediados del siglo XX cuando inició la revolución digital, época en la que se generaron bases de datos electrónicas que fueron sustituyendo a los índices y catálogos bibliográficos impresos, esto facilitó la obtención de proporciones, indicadores y tendencias en la publicación científica. Actualmente CrossRef es el catálogo bibliográfico formal más extenso, contiene más de 92 millones de documentos científicos, principalmente artículos (CrossRef, 2017).

Es en este contexto en el que se publicó el primer libro con gran impacto escrito por Derek J. de Solla Price Big Science, Little Science (1963) en el que se presentan análisis métricos de la ciencia de manera analítica y con visualizaciones gráficas de las tendencias y evolución de la ciencia; así como Citation Index of Genetics editada por Garfield y Sher en 1964, la primera base de datos bibliográfica con más de 400 000 citas que provienen de más de 100 000 artículos publicados en 1961. Para 1978 se publicó el primer número de la revista Scientometrics, con esto dio inicio la institucionalización de la disciplinas y para 1993 se fundó la International Society for Informetrics and Scientometrics (ISSI).

Es así como la cienciometría ha tenido un auge importante durante las últimas décadas, debido a la digitalización y sistematización de la información en bases de datos o colecciones digitales; de tal manera que se han desarrollado nuevas técnicas analíticas, tecnologías de acceso y herramientas de organización del conocimiento como tesauros y ontologías para explorar y organizar las colecciones digitales de manera innovadora (Van Noorden, 2010). Se diseñan a diario nuevas herramientas para realizar búsquedas más eficientes y precisas, así como para hacer análisis mejores y más extensos, ha aumentado la eficacia y la exactitud en la obtención de información y se han generado nuevas oportunidades al incrementarse el espectro de opciones técnicas como los datos ligados (linked data), la web semántica (semantic web), así como análisis de redes sociales, la minería de textos (text mining, literature based discovery o knowledge discovery database) y los grandes datos (big data). Este último análisis se utiliza para hacer referencia a la generación de nuevo conocimiento interesante, plausible e inteligente a partir de vincular dos o más conceptos de la literatura que hasta ahora no habían sido relacionados (es decir, disjuntos) por medio del uso de programas y algoritmos diseñados para tal fin, con un sustento empírico, cuantificable y comparativo, lo cual aporta elementos interesantes para el análisis y la interpretación de la información científica. Además, recientemente ha surgido la creación y estudio de nuevas mediciones basadas en el análisis de las redes sociales y en información académica usando los portales web de las revistas, bibliotecas digitales, tweets, discusiones de blogs, notas, redes de investigadores, entre otras, que se conoce como Altmetría (Sugimoto et al., 2017), acrónimo de métricas alternativas (Alternative Metrics o Altmetrics). 1

En todas las revistas científicas más prestigiadas aparecen constantemente artículos sobre el tema e incluso se dedican secciones como en Nature. Cuando uno lee un artículo que contiene análisis cienciométricos puede identificar elementos como las preguntas a resolver, la consulta realizada, la colección utilizada, la cantidad de registros procesados, los indicadores utilizados, el objeto de estudio, el propósito y las gráficas que, muchas veces, integran información interesante.

Para realizar los análisis cienciométricos se utiliza información sobre los documentos, o metadatos, esto es, datos que permiten describir las características del artículo, capítulo, libro o memoria con detalle en título, tipo de documento, idioma, palabra clave, volumen, número de páginas, año de publicación, resumen, el o los nombres de los autores, institución de inscripción, país y correo electrónico de contacto (figura 1). Otras colecciones además agregan las referencias, las citas de los documentos y asignan descriptores con base en sistemas de organización del conocimiento, como tesauros y ontologías. Algunos tesauros utilizados en las bases de datos bibliográficas académicas son UNESCO, MESH, IEEE, CAB Thesaurus, entre muchos otros.

Figura 1. Datos de un artículo indexado en PubMed.

Entre los propósitos que tienen los análisis bibliométricos se pueden identificar ocho: la administración de recursos bibliográficos; la recuperación de información; el mantenimiento y curación de colecciones; la evaluación, diagnóstico, gestión y política científica, como lo hace la OECD y algunos rankings; el estado del arte y revisiones; análisis, desarrollo, estructura y relaciones de la dinámica científica, como los mapas de ciencia; y la obtención de nuevo conocimiento.

El método cienciométrico

La cienciometría implica el manejo de cantidades de datos inmensas (miles y millones de bits) que permiten el análisis multidimensional de los documentos y la aplicación de análisis estadísticos e indicadores, para reconocer las regularidades y tendencias de la producción y la difusión de la ciencia, la tecnología y la innovación con respecto a diversas variables y con las distintas unidades de análisis. Este procedimiento generalmente consiste de ocho etapas (figura 2):

  1. Planeación y diagnóstico
  2. Recuperación de información. Esta etapa es crucial porque el resultado depende de la base de datos utilizada, todas son diferentes y tienen características distintivas como la cantidad de registros, las disciplinas que indexa, los criterios de selección de las revistas y los metadatos que presentan
  3. Construcción de la colección
  4. Curación
  5. Análisis y validación
  6. Visualización
  7. Interpretación
  8. Publicación y difusión del o los productos

Respecto a los problemas más comunes para realizar un estudio cienciométrico se encuentran el costo y la restricción de las bases de datos, la dificultad para extraer los metadatos y la normalización deficiente de los metadatos en las colecciones.



Figura 2. Protocolo de un análisis cienciométrico.

Los indicadores cienciométricos

Los indicadores cienciométricos son estándares empleados para medir, cuantificar y evaluar el rendimiento científico de un individuo, grupo, institución, nación o región. Su uso ha permitido tener valores específicos y más objetivos que facilitan la comparación y la toma de decisiones, pero están muy lejos todavía de reflejar el complejo y heterogéneo proceso de la investigación científica.

Estos indicadores pueden clasificarse de entrada como los que mide la OCDE y la UNESCO basados en los insumos de la ciencia (input) y los indicadores de salida (output); estos últimos son los que comúnmente se utilizan para evaluación científica y son de varios tipos, algunos ejemplos están en la figura 3. Por ejemplo, la producción y difusión del conocimiento científico se puede caracterizar con base en el estudio del impacto de las revistas por medio del factor de impacto que se obtiene de la relación entre la cantidad de artículos publicados y las citas que obtuvieron, o de los artículos académicos a través de la cantidad de citas que reflejan las relaciones entre los grupos de investigación y permiten identificar núcleos significativos de autores y revistas (Pudovkin y Garfield, 2004). El índice H representa la relación de las publicaciones realizadas y citadas de un autor o una revista. La cocitación ayuda a determinar la asociación de los investigadores (Trujillo y Long, 2018). Los contenidos, los títulos, los resúmenes, las palabras clave o los descriptores representan el contenido teórico y metodológico de los documentos.

Figura 3. Indicadores cienciométricos más usados.

El primer servicio en publicar indicadores cienciométricos para las revistas fue el Journal Citation Reports (JCR) de ISI (ahora a cargo de la compañía Clarivate Analytics) que se publica anualmente desde los años setenta, donde se definieron estos indicadores por primera vez para uso público y fueron los que se usaron como referencia para la evaluación científica nacional; entre otras aplicaciones se basan en el artículo, las referencias o las citas a éste (figura 4).

Figura 4. Algunos elementos de análisis cienciométricos de los artículos científicos.

Ahora están disponibles también los indicadores de Google Académico, EigenFactor, Scopus, Scimago, y para América Latina Biblat y SciELO. Entre los más utilizados están el total de documentos publicados, la tendencia temporal y la proporción de artículos por revista, temas, autores, instituciones, países, tipo de documento, idioma y descriptores. Entre los indicadores más usados son: índice H, factor de impacto, cantidad de citas, vida media, obsolescencia, índice de instantaneidad o inmediatez (Yue et al., 2007). Asimismo, es común ver en las revistas electrónicas cifras sobre la cantidad de documentos descargados, guardados en manejadores de bibliografía como Mendeley o publicados en redes sociales. Generalmente, estos indicadores son más consultados en las bases de datos WoS y Scopus, en la mayoría de los comités de evaluación científica la referencia es JCR y Master Journal List.

Entre las ventajas del uso de indicadores están que: 1) son datos cuantificables y estadísticos, 2) constituyen estándares que permiten la comparación, 3) proveen una manera sistemática y objetiva de evaluar variables como el impacto, la influencia y el uso. De esta manera, sintetizan en unos pocos parámetros, las características de distintos grupos de datos, así como en la posibilidad que brindan para establecer pronósticos sobre tendencias futuras y determinar el efecto de diferentes factores en variables de interés. Ofrecen una base sólida para la toma de decisiones prácticas. Es un método objetivo. Permite analizar y evaluar el estado de la ciencia y la tecnología en varias naciones, pues se comparan los resultados obtenidos y se elaboran las tendencias en el tiempo. Son instrumento de evaluación para fomentar y/o estudiar la praxis de la ciencia, definir estrategias y políticas de desarrollo científico nacionales e internacionales.

Entre sus desventajas están que para los indicadores no se consideran elementos de carácter epistemológico, geográfico, histórico, económico, social o político; son multifactoriales y, por lo tanto, difíciles de interpretar, dependen del tiempo, el campo científico, la revista, el orden de publicación, la accesibilidad, visibilidad, internacionalidad, impacto, prestigio, etcétera. Este método puede ser anacrónico, por ello es deseable contextualizar los resultados usando la historia, sociología y etnografía, por ejemplo. Muchas de estas desventajas están relacionadas son el abuso, desconocimiento y descontextualización en su uso. Para contrarrestar lo anterior es importante aplicar pertinentemente el análisis; para ello se puede consultar en la tabla 2 las trece consideraciones de PenDlebury (2009) para realizar un análisis cienciométrico y el Manifiesto de Leiden, que en sus diez principios establece recomendaciones para el uso adecuado de los análisis métricos (Hicks et al., 2015).



Consideraciones de PenDlebury para realizar un análisis cienciométrico Principios de Leiden para desarrollar un análisis cienciométrico
1 Evaluar si los datos disponibles permiten resolver la interrogante. La evaluación cuantitativa tiene que apoyar la valoración cualitativa por expertos.
2 Seleccionar la(s) colección(es) idónea(s). El desempeño debe ser medido de acuerdo con las misiones de investigación de la institución, grupo o investigador.
3 Establecer los límites, términos y operadores correctos para la consulta.             La excelencia en investigación de relevancia local debe ser protegida.
4 Decidir entre la cuenta total o fraccionada. Los procesos de recopilación y análisis de datos deben ser abiertos, transparentes y simples.
5 Juzgar si los datos requieren de edición para eliminar “artefactos” (normalizar). Los datos y análisis deben estar abiertos a verificación por los evaluados.
6 Comparar semejanzas. Las diferencias en las prácticas de publicación y citación entre campos científicos deben tenerse en cuenta.
7 Utilizar medidas relativas, no sólo cuentas absolutas. La evaluación individual de investigadores debe basarse en la valoración cualitativa de su portafolio de investigación.
8 Obtener múltiples medidas. Debe evitarse la concreción improcedente y la falsa precisión.
9 Reconocer la naturaleza sesgada de los datos. Deben reconocerse los efectos sistémicos de la evaluación y los indicadores.
    10     Confirmar que los datos obtenidos sean relevantes a la pregunta.         Los indicadores deben ser examinados y actualizados periódicamente.
11 Revisar si los resultados son razonables.
12 Contextualizar e integrar los datos.
13 Presentar los resultados de forma abierta y honesta.

Tabla 2. Consideraciones de PenDlebury y el Manifiesto de Leiden para la investigación en análisis métricos.

Aunque el uso de la cienciometría es muy común entre los científicos cuando reportan sus informes o realizan evaluaciones en comités dictaminadores, su uso va más allá de ser cifras útiles para la evaluación de los investigadores, los artículos o las revistas. Los invitamos a revisar artículos de su área de interés o a realizar un análisis cienciométrico de su área de especialidad, pues permite tomar mejores decisiones de investigación basadas en la evidencia científica publicada que es fácilmente visualizable a través de la cuantificación.

Referencias

  • CrossRe. (2017). Status. Recuperado de: https://data.crossref.org/reports/statusReport.html.
  • De Solla Price, Derek J. (1963). Little Science, Big Science. Nueva York: Columbia University Press.
  • Garfield, E., Sher, I. H. (1964). Genetics Citation Index (from the reviewers). Science Fortnightly, 1 (14), 4.
  • Hicks, Diana, Wouters, Paul, Waltman, Ludo, de Rijcke, Sara y Rafols, Ismael (2015). Bibliometrics: The Leiden Manifesto for research metrics. Nature, 520, 429-431.
  • Leydesdorff, L. (2001). The Challenge of Scientometrics. Irvine, California: Universal-Publishers.
  • Pendlebury, D. A. (2009). The use and misuse of journal metrics and other citation indicators. Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis (Warsz), 57 (1), 1-11. DOI: https://doi.org/10.1007/s00005-009-0008-y.
  • Pudovkin, Alexander I., Garfield, Eugene. (2004). Rank-normalized impact factor: A way to compare journal performance across subject categories. Proceedings of the Association for Information Science and Technology 41 (1), 507-515. DOI: https://doi.org/10.1002/meet.1450410159.
  • Sugimoto, Cassidy. R., Work, Sam, Lariviere, Vincent y Haustein, Stefanie (2017). Scholarly use of social media and altmetrics: A review of the literature. Journal of Association for Information Science and Technology, 68 (9), 2037-2062. DOI: https://doi.org/10.1002/asi.23833.
  • Trujillo, Caleb M., Long, Tammy M. (2018). Document co-citation analysis to enhance transdisciplinary research. Science Advances, 4 (1), 1-9. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1701130.
  • Van Noorden, Richard (2010). Metrics: a profusion of measures. Nature, 465, 864-866. DOI: https://doi.org/10.1038/465864a.
  • Yue, W. y W., Concepcion y Rousseau, R. (2007). The immediacy index and the journal impact factor: Two highly correlated derived measures. Canadian Journal of Information and Library Science, 28 (1), 33-48. Recuperado de: https://www.researchgate.net/publication/278738130_The_immediacy_index_and_the_journal_impact_factor_Two_highly_correlated_derived_measures.

Vol. 19, núm. 4 julio-agosto 2018

Investigación traslacional en educación: un puente entre teoría y práctica educativa

Flora Beatriz Hernández Carrillo y Melchor Sánchez Mendiola Cita

Resumen

La investigación traslacional (ITr) está compuesta por cuatro fases que buscan interconectar la investigación básica (T1) con los beneficios de su aplicación (T4). La ITr en educación busca construir un puente de entendimiento entre docentes, investigadores y otros profesionistas para que, con base en los avances y las mejores evidencias científicas de cada una de sus áreas, se puedan diseñar y evaluar propuestas educativas que se traduzcan en acciones para la mejora de la educación. El propósito de este escrito es presentar un breve panorama sobre la investigación traslacional en educación, su definición y sus implicaciones para las universidades y la sociedad. Recientemente se ha incrementado el número de instituciones educativas que deciden ampliar sus horizontes de métodos de investigación (p.ej. mediante una investigación en educación aplicada o una investigación participativa basada en la comunidad), para generar en sus investigadores y docentes los conocimientos y habilidades necesarios para desarrollar la investigación traslacional en educación.
Palabras clave: investigación traslacional, investigación desde el aula, investigación puente, práctica basada en evidencias, investigación participativa basada en la comunidad.

Translational research in education: A bridge between theory and educational practice

Abstract

Translational research (ITr) is integrated by four phases that intend to connect basic research (T1) with the benefits of its application (T4). ITr in education builds bridges of understanding among teachers, researchers and other professionals so that, based on the best scientific evidence and the advances of each field, educational proposals can be designed and evaluated that translate in actions of improvement in education. The purpose of this paper is to present a brief overview of translational educational research, its definition and implications for universities and society. Recently the number of educational institutions that decided to broaden their research methodologic horizons have increased (e.g. through evidence-based educational research or community-based participative research), to generate in their researchers and teachers the knowledge and skills needed to develop translational research in education.
Key words: translational research, classroom research, bridge research, evidence based practice, community-based participative research.

No hay tal cosa como una categoría especial de la ciencia llamada ciencia aplicada; hay la ciencia y sus aplicaciones, las que están relacionadas una con la otra como la fruta está relacionada con el árbol que la tuvo
Louis Pasteur

¿Qué es la investigación traslacional?

Para introducir al lector a la investigación traslacional en educación, ponemos a su consideración el siguiente caso: a un grupo de profesores, con vasta experiencia en programas de mentoría presencial, se les asigna un nuevo proyecto de mentoría en línea para docentes. En una reunión sobre posibles adecuaciones en el uso de las herramientas tecnológicas para el trabajo en línea, un especialista en desarrollo profesional y aprendizaje semi-presencial subrayó la importancia que tienen los enlaces profesionales y afectivos que ocurren en el uso de estos sistemas. Algunos profesores prefirieron sólo hacer énfasis en los enlaces profesionales, como la enseñanza de la educación en línea para adultos, argumentando que así han tenido éxito en sus tareas como mentores. Sin embargo, el especialista invitado recomendó considerar también los enlaces afectivos y el trabajo colaborativo entre docentes, ya que otros programas semejantes han llegado a sostenerse en el tiempo por considerar ambos aspectos, y procede a citar diversos artículos científicos sobre el tema, algunos publicados a principios de los 90 (Cole, 1993; Nicoletti, Rodrigues y Simoes, 2015).

¿Qué tiene de particular este escenario educativo?, ¿por qué es tan complicado para los docentes aplicar métodos educativos que están sustentados en investigación rigurosa, incluso cuando han pasado décadas entre la publicación de los trabajos y su potencial aplicación en la vida real?, ¿cuáles son las barreras para modificar la conducta de los docentes cimentada en usos y costumbres? Si bien no existen respuestas contundentes a estas preguntas, y los obstáculos para la adopción de los productos de la investigación educativa en la práctica son de naturaleza compleja y multidimensional, es un hecho que la brecha temporal existente entre la generación del conocimiento original y su aplicación en la práctica es demasiado amplia como para seguir tranquilos con el statu quo (Lobb y Colditz, 2013).
La investigación traslacional (del inglés “translational”) es un término acuñado en las ciencias médicas que de forma coloquial implica “llevar los resultados de las investigaciones hasta la cabecera del paciente”, para intentar disminuir el largo período que transcurre entre los descubrimientos originales y su aplicación en beneficio del paciente y la sociedad. No obstante, aunque haya surgido en las ciencias de la salud, particularmente en el estudio del cáncer (McGartland, Schoenbaum, Lee, Schteingart, Marantz, Anderson, Dewey, Baez y Esposito, 2010), la traslación es un término que actualmente está migrando a otras áreas. Por ejemplo, en educación la investigación traslacional hace hincapié en la necesidad de trazar un puente entre la teoría y la práctica educativa (Aymerich, Rodriguez-Jareño, Castells, Carrión, Zamora y Capellá, 2014; Brabeck, 2008; Carr en Meza, 2002), es decir, entre los investigadores y los docentes a fin de poner a su disposición conocimiento vital y útil que fortalezca los procesos de enseñanza-aprendizaje.
Diversos autores (McGaghie, 2010; McGaghie, Issenberg, Cohen, Barsuk y Wayne, 2012; McGartland et al., 2010; Woolf, 2008) proponen que la investigación traslacional se desglose en cuatro fases de traslación (T):

  • T1 = mover los descubrimientos de la investigación básica producida en el laboratorio hacia contextos de investigación clínica. Un ejemplo sería llevar los hallazgos en neurociencias y mecanismos cerebrales de aprendizaje a nivel molecular de modelos experimentales en animales, hacia investigaciones en seres humanos para validar que dichos mecanismos son relevantes para el aprendizaje en contextos controlados. Es importante enfatizar que el flujo de movimiento del conocimiento es multidireccional, ya que hallazgos u observaciones en la clínica o en estudios educativos en seres humanos, también pueden motivar hipótesis o líneas de trabajo en investigaciones básicas.
  • T2 = esta fase intenta producir evidencia de efectividad a nivel del individuo (pacientes en investigación médica, docentes y estudiantes en investigación educativa). Compara el éxito de diversas intervenciones para identificar las que funcionen mejor y traducirlas en guías que sirvan para atender pacientes en el contexto médico, o enseñar y aprender en el contexto educativo. Por ejemplo, realizar estudios que comparen diferentes estrategias de enseñanza de acuerdo al estilo de aprendizaje del estudiante, para establecer si mejora el aprendizaje significativo del educando. Los estudios de esta fase idealmente deben ser con metodología de investigación lo más rigurosa posible.
  • T3 = implica la expansión de los resultados de investigaciones clínicas o situadas hacia comunidades o sectores de la población. Se enfoca en la aplicación de los resultados de estudios de la fase T2 para mejorar la salud (en medicina) y la educación (en el caso de investigación educativa) de la población, a través de guías o recomendaciones que propicien la adopción de buenas prácticas por los profesionales de salud y de la docencia.
  • Hay especialistas que añaden el nivel T4, para destacar la sostenibilidad mediante generación de políticas o marcos sociales que garanticen el mantenimiento sustentable de los resultados de T3 en las comunidades. Esta fase ha dado lugar a una nueva disciplina denominada “ciencias de la implementación”, que pretende resolver el largo historial de fracasos en la implementación de políticas de salud y educativas en la historia reciente (Lobb et al., 2013; Brownson, Colditz y Proctor, 2017). Los “científicos de la implementación” organizan la colaboración entre todos los actores implicados en el proceso de adopción en el mundo real, incluyendo a los pacientes en las intervenciones de salud, así como a docentes y estudiantes en el proceso educativo, para desarrollar estrategias que tomen en cuenta las particularidades sociales, culturales y económicas del contexto. Incluso existen revistas académicas dedicadas al tema (https://implementationscience.biomedcentral.com).

Cada uno de estos niveles cuenta con sus propios modelos, pruebas, diseños de estudio, mediciones, participantes, etcétera. (Zoellner, Van Horn, Gleason, & Boushey, 2015; Jones, Procter y Younie, 2015) (Figura 1).



Figura 1. Diagrama de los elementos que intervienen en la investigación traslacional en salud
(Fuente: adaptado de https://ncats.nih.gov/translation/spectrum)

Algunos de los principales rasgos de la investigación traslacional son: 1) la disminución del intervalo de tiempo entre un descubrimiento y su implementación; 2) su orientación sistemática e interdisciplinaria, que contribuye a convertir los conocimientos derivados de la investigación básica en aplicaciones prácticas para la salud y el bienestar humano (Donofrio, 2015; Jones et al., 2015); 3) una clara orientación colaborativa entre investigadores, participantes y otros interesados de las comunidades, a quienes se destinan las mejoras aplicadas y 4) un seguimiento y actividad multimodal que le permite ir más allá de “sólo probar los resultados de la investigación básica en el ámbito aplicado”, otorgando particular énfasis en las fases de prevención e intervención (Santoyo, 2012). Al respecto, Vukotich et al. (2014) sugieren 11 pasos para brindar sostenibilidad a la investigación en contextos auténticos:

Lineamientos para el involucramiento de investigación sostenible

Figura 2. Lineamientos para el involucramiento de investigación sostenible (adaptado de Vukotich et al., 2014).

Investigación traslacional en diversas ciencias: ¿de dónde viene?

Los esfuerzos para trazar un puente entre las ciencias básicas y su aplicación han sido diversos, particularmente desde los años 90 con el auge de la investigación aplicada, la investigación puente (Santoyo, 2012), la investigación-acción, la investigación basada en evidencias, la transferencia del conocimiento y la tecnología, la investigación participativa basada en la comunidad, así como la movilización del conocimiento, entre otros (Vukotich, Cousins y Stebbins, 2014). En consecuencia, la investigación traslacional surge como un método que integra las anteriores, y cuyo alcance puede ser amplio si lo conforman piezas sistemáticamente articuladas. Como las dovelas de un puente, el “puente traslacional” requiere de piezas rigurosamente conformadas y acopladas (Aymerich et al, 2014). A continuación, se ilustran dos ejemplos:

  • En salud alimentaria y nutrición para la prevención de enfermedades cardiovasculares, surge el programa ¡Muévete!, con el objetivo de responder preguntas como ¿cuál es el mecanismo de acción de la dieta rica en fibra sobre los lípidos? y ¿cuál es el grado en que nutriólogos de una comunidad de salud pueden adoptar, implementar y mantener un programa de nutrición basado en evidencia para mitigar los factores de riesgos cardiovasculares? Parte del éxito aplicativo de este tipo de programas tuvo que ver con incluir el modelo RE-AIM (alcance, eficacia/efectividad, adopción, implementación y mantenimiento), el cual favoreció una mayor adopción, fidelidad de implementación y potencial de mantenimiento en la población, así como un menor costo de implementación (Zoellner et al., 2015).
  • En las ciencias del comportamiento y del desarrollo destacan los estudios en el análisis de la conducta de situaciones de más de dos participantes, por ejemplo, en relación a fenómenos como la coerción y el bullying en escenarios educativos o bien la efectividad de una terapia marital (Santoyo, 2012; López, 2012). Con un enfoque traslativo se pueden emplear herramientas de observación conductual que ayuden a diferenciar y predecir las posibles trayectorias de desarrollo de docentes y estudiantes, e identificar riesgos de exhibir o padecer acoso escolar (Santoyo, 2012); o bien dar solución y disminuir recaídas a problemas maritales por medio una combinación de terapias de diversa orientación con otros tratamientos complementarios (López, 2012).

En suma, para la investigación traslacional los profesionistas deben utilizar los recursos disponibles basados en la mejor evidencia científica publicada; colaborar con otros profesionistas de múltiples disciplinas y diversos interesados; así como promover políticas para la sostenibilidad de sus resultados, y buscar recursos, fondos y entrenamiento en investigación traslacional (la Velle, 2015).

¿Cuáles son los retos de la investigación traslacional en educación?

Las ciencias de la educación no son la excepción a la traslación. Comúnmente existe una brecha entre lo que produce la investigación básica y la aplicada en relación a la práctica educativa, además de desdeño, incomprensión y desconfianza entre lo que el investigador y el docente realizan con miras a incrementar el aprendizaje de los estudiantes (Brabeck, 2008; Meza, 2002). Esta situación implica el reto de la imprescindible participación y diálogo entre docentes y otros profesionales durante la tarea teórica (Meza, 2002) y dentro de escenarios educativos socialmente significativos para que puedan producir una diferencia inmediata o a largo plazo en los individuos (Vukotich et al., 2014). Por ejemplo, en el ámbito del fortalecimiento de la educación de las ciencias, las tecnologías, la ingeniería y las matemáticas (STEM por sus siglas en inglés), la investigación traslacional requiere que neurocientíficos trabajen con docentes y estudiantes durante su investigación; o que científicos sociales puedan aplicar dichos hallazgos sobre los contextos específicos donde los estudiantes aprenden (casa, vecindario y salón de clases); o bien, que los formadores de docentes trasladen los hallazgos de psicólogos en formas que inspiren a los docentes en los procesos de aprendizaje de sus estudiantes (Brabeck, 2008) (Figura 3).

Elementos de la Investigación Traslacional en educación

Figura 3. Elementos de la Investigación Traslacional en educación. Fuente: Elaboración propia

Este modelo requiere de la formación de recursos humanos que cuenten con un “perfil de enlace” entre investigadores y comunidad, es decir, individuos que cuenten con herramientas y recursos para detectar y facilitar la negociación entre las visiones, formas de trabajo e intereses, tanto de los investigadores, los docentes y la comunidad. Es indispensable también que tanto docentes como investigadores en formación, conozcan sobre las políticas públicas que enmarcan sus escenarios de trabajo, para que pueden tener una mejor comprensión de su contexto y los factores que pueden incidir en sus fases de traslación e implementación (T2, T3 y T4).
Las brechas en los puntos de transición de las diferentes fases de la investigación traslacional en educación son principalmente tres (Figura 4) (Aymerich et al, 2014). Estas separaciones o grietas ocurren en la interfaz entre cada una de ellas, y pueden retrasar sustancialmente el flujo de conocimiento desde su generación hasta la etapa final de impacto en la mejoría del aprendizaje de los estudiantes y la práctica de los docentes.

Esquema de la investigación traslacional en educación

Figura 4. Esquema de la investigación traslacional en educación, con las brechas que pueden ocurrir y los pilares del puente traslativo que pueden contribuir a su mejora (adaptado de Aymerich et al, 2014).

Ejemplos de investigación traslacional en educación

En el marco de la iniciativa “Docente líder” de 2010, el departamento de educación de los Estados Unidos buscó promover aprendizajes de calidad en los estudiantes, mediante el acceso y el uso frecuente de las investigaciones sobre enseñanza efectiva, el diseño de actividades de aprendizaje profesionales y retadoras, la implementación o el piloteo de prácticas innovadoras por parte de los docentes, así como su familiarización con una aproximación sistemática y colaborativa de indagación para su aprendizaje continuo. Un ejemplo es el uso del método de investigación-acción en el manejo de organizadores gráficos avanzados que sean de utilidad para un análisis e interpretación colaborativa de los datos de aprendizaje de sus estudiantes. Para dichos fines, O’Meara et al. (2015) proponen el uso de plantillas como “Mapas de enseñanza efectiva (TEM)” en un proceso docente multidimensional llamado “TACTICS”, que por sus siglas en inglés refieren a las dimensiones de Fijar resultados valorables, Analizar prácticas efectivas, Clarificar consideraciones ambientales, Trasladar prácticas efectivas, Interpretar resultados, Comentar las transformaciones y Sugerir siguientes pasos. Los resultados de su estudio con dos docentes experimentados, uno en EUA y otro en Nueva Zelanda, dieron cuenta de necesidades profesionales docentes (p.ej. incluir una aproximación que rete sus prácticas actuales), institucionales (p.ej. apoyo de los líderes de las escuelas para el desarrollo de habilidades de autorregulación entre los líderes docentes) y de relación con los padres de los estudiantes (p.ej. incluir prácticas familiares en sesiones prácticas con padres) (O’Mear, Whiting y Steele-Maley, 2015).

Otra de las necesidades que no puede dejar de lado la educación, es el uso de las herramientas tecnológicas por los docentes. Al respecto, Jones, Procter y Younie (2015) prueban dos de ellas basadas en la web 2.0 y orientadas a la movilización del conocimiento: una guía para los educadores (MESH o Mapping Educational Specialist knowHow) y una red de comunidad educativa de práctica (http://www.meshguides.org/). Estas herramientas contrarrestan la dificultad que tienen los docentes en el acceso a revistas académicas para enriquecer su práctica profesional; asimismo, establecen redes virtuales de trabajo grupal entre investigadores y docentes. En su estudio piloto con 219 docentes, el 53.3% se mostró de acuerdo en emplearlas en sus actividades de planeación y un 56.8% en emplearlas con sus colegas. Además, se mostraron susceptibles a comprender su propósito, su estructura y cómo pueden interactuar con ella. Incluso, en el análisis de datos cualitativos, algunos docentes sugieren usarla de manera colaborativa con colegas, por ejemplo, para la formación docente, y en discusiones o apoyos a colegas (“mejorar las discusiones sobre la enseñanza y el aprendizaje que ya tenemos”). Sin embargo, los investigadores reconocen que hace falta mayor trabajo orientado a que los profesionales se vean a sí mismos como una adición al desarrollo de los recursos educativos, y se den cuenta que pueden contribuir y producir investigación, así como sostener diálogos abiertos con los autores de las publicaciones (Figura 4).

Education Futures Collaboration
www.edfuturescollaboration.org
10 fiduciarios fundadores: universidades, organizaciones & UCET (Consejo de Universidades para la educación de los docentes) guiando las direcciones estratégicas. Organizaciones asociadas que promueven y respaldan a la Colaboración.
Colaboración de Futuros de la Educación

Figura 5. Colaboración de Futuros de la Educación (Jones et al., 2015).

Esfuerzos institucionales

Diversas instituciones y organismos internacionales, han creado un área especial dedicada a la investigación traslacional sobre las ciencias biomédicas y de la salud. Tales son el National Institute of Mental Health que fundó el National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS) en EUA y la Oficina de Investigación Traslacional de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, dedicados a desarrollar nuevas aproximaciones, trasladar sus hallazgos en investigación básica biológica, biomédica y clínica en beneficios prácticos para la salud humana (nuevas terapias, dispositivos, diagnósticos o intervenciones), así como demostrar el empleo y la diseminación de sus hallazgos científicos en conjunto con los pacientes (ver https://www.nih.gov/about-nih/what-we-do/nih-almanac/national-center-advancing-translational-sciences-ncats y http://otr.medschl.cam.ac.uk/).

Asimismo, la Universidad de Leicester, haciendo énfasis en la característica de interdisciplinariedad en la investigación traslacional, crea el Centro para las Ciencias Interdisciplinarias. Su principal propósito es la investigación en pedagogía o sobre cómo los estudiantes aprenden o mejoran sus aprendizajes, principalmente en áreas como aprendizaje basado en problemas e investigación en sistemas complejos de conductas (ver https://www2.le.ac.uk/departments/interdisciplinary-science).

Por su parte, en México hay diversas iniciativas sobre el tema, una de las más importantes es el Consorcio Nacional de Investigación en Medicina Traslacional e Innovación (http://www.gaceta.unam.mx/20170727/avanza-consorcio-de-medicina-traslacional/). Esta estrategia es impulsada por la UNAM, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y la Secretaría de Salud de México, para vincular la investigación médica con la generación de patentes y nuevos tratamientos, promover el diálogo entre quienes atienden los problemas de salud y quienes producen investigación.

En cuanto al área de la investigación en educación, hasta donde tenemos conocimiento la UNAM es la primera institución de educación superior del país que ha incluido en su estructura organizacional una nueva área de Investigación Traslacional en educación, como parte de la Coordinación de Desarrollo Educativo e Innovación Curricular (www.codeic.unam.mx). Esta dependencia de reciente creación tiene entre sus funciones, desarrollar, implementar, evaluar y difundir investigación traslacional en educación, a fin contribuir al desarrollo profesional de los docentes, así como a los aprendizajes de los estudiantes de los niveles medio superior y superior. Esta oficina contribuye a la realización de actividades como publicaciones, revisiones e impartición de diversos cursos, talleres o diplomados, así como a la participación en eventos relacionados con la traslación en la educación. Ejemplos de estas actividades son el diplomado “Investigar en educación desde la práctica docente”, el diplomado “Evaluación del y para el aprendizaje”, el curso de “Educación basada en evidencias”; estas intervenciones educativas comparten entre sus objetivos el fortalecimiento de competencias metodológicas de docentes e investigadores, para la mejora y la solución de problemas durante la práctica educativa media superior y superior.

Conclusiones

Al igual que Lewin (1946) destacó, la traslación rescata la necesidad fundamental de generar aplicaciones que retribuyan al mejoramiento humano. ¿Por qué migrar de las ciencias de la salud a la educación? Ambas disciplinas comparten el propósito de generar conocimiento que, al ponerse en práctica, generan un beneficio directo en el ser humano y sus sociedades, a través de modelos amplios, tratamientos, programas preventivos, entre otros. Además, las ciencias de la educación resultan ser uno de los principales mecanismos para captar, con suficiente sensibilidad, la complejidad del ser humano y, con base en ello, modificar o transformar sus formas y habilidades de pensamiento hacia un pensamiento crítico (Freire, 1985; Dewey, 1958). La investigación traslacional representa un método sistemático, interdisciplinario y de corto plazo para producir ciencia con impacto social (D’Este, Ramos-Vielba, Woolley y Amara, 2018), es decir, donde cada etapa permite el paso de los resultados de la investigación básica hacia beneficios para los individuos (por medio de tratamientos y métodos) y las sociedades (por medio de proveer un sustento teórico y práctico a las propuestas institucionales, públicas, políticas y comunitarias). La investigación traslacional en educación, requiere impulsar a los docentes como usuarios y generadores de conocimiento, facilitándoles la consulta e involucrándolos en diferentes métodos de investigación (Jones et al., 2015). Al respecto, la colaboración Campbell adapta y realiza revisiones sistemáticas basadas en las mejores evidencias sobre tópicos e investigaciones en educación, justicia y bienestar social (Jones et al., 2015; Hederich et al., 2014), con el propósito de abonar a la fiabilidad y al sustento de las innovaciones educativas, políticas y sociales, de tal forma que garanticen mayor utilidad y sostenibilidad para las diferentes sociedades (https://www.campbellcollaboration.org/education-group).

Finalmente, las instituciones educativas y productivas deben comprometerse con la formación de profesionales en el campo de la investigación traslacional (Santoyo, 2012). Para la traslación, la diseminación incluye más que sólo “decir” a las personas los hallazgos de investigaciones, sino tomar acciones interactivas y graduales con base en ellos (Jones et al., 2015). A nivel curricular esto implica complementar el currículo tradicional con una formación sobre la complementariedad entre disciplinas, la detección de temas de interés mutuo, el reforzamiento de mentorías, técnicas de involucramiento con la comunidad, conocimiento de las normas oficiales y que el investigador esté inmerso en las prácticas cotidianas (McGartland et al., 2010). Los esfuerzos institucionales presentados en este artículo son sólo algunos ejemplos pues cada vez son más los investigadores que se preocupan por la traslación. Por ejemplo, como parte de las iniciativas para la formación de recursos humanos en investigación traslacional, podemos encontrar cursos masivos abiertos en línea (MOOC) disponibles en las plataformas Coursera (www.coursera.org) y FutureLearn (https://www.futurelearn.com/). Estos cursos tienen el propósito de mostrar a los participantes las fases de la investigación traslacional y su relevancia. La brecha para nutrir esta área en las ciencias de la educación comienza a abrirse y resulta indispensable abordarla para transitar hacia una sociedad de aplicación del conocimiento.

Referencias

  • Aymerich, M., Rodriguez-Jareño, M., Castells, X., Carrion, C., Zamora, A. y Capellá, D. (2014). Translational Research: A Concept Emerged from Health Sciences and Exportable to Education Sciences. Annals of Translational Medicine & Epidemiology, 1(1), 1005. http://austinpublishinggroup.com/translational-medicine/fulltext/atme-v1-id1005.php
  • Brabeck, M. (2008) Why we need “Translational” Research. Recuperado de https://www.edweek.org/ew/articles/2008/05/21/38brabeck.h27.html
  • Brownson, R.C., Colditz, G.A. y Proctor, E.K. Eds. (2017). Dissemination and Implementation Research in Health: Translating Science to Practice. Oxford University Press: UK. DOI:10.1093/oso/9780190683214.001.0001
  • Cain, T. (2015). Teachers’ engagement with research texts: beyond instrumental, conceptual or strategic use. Journal of Education for Teaching, 41(5), 478–492. https://doi.org/10.1080/02607476.2015.1105536
  • Campbell Collaboration. Education Coordinating Group. https://www.campbellcollaboration.org/education-group (Accesado el 14 de diciembre de 2017)
  • Ciesielski, T. H., Aldrich, M. C., Marsit, C. J., Hiatt, R. A. y Williams, S. M. (2017). Transdisciplinary approaches enhance the production of translational knowledge. Translational Research, 182, 123–134. https://doi.org/10.1016/j.trsl.2016.11.002
  • Cochrane. http://www.cochrane.org/ (Acessado el 14 de diciembre de 2017)
  • Cole, L., y Knowles, J. (1993). “Teacher Development Partnership Research: A Focus on Methods and Issues.” American Educational Research Journal, 30 (3), 473–495.
  • D’Este, P., Ramos-Vielba, I., Woolley, R. y Amara, N. (2018). How do researchers generate scientific and societal impacts? Toward an analytical and operational framework. Science and Public Policy, (April), 1–12. https://doi.org/10.1093/scipol/scy023
  • Dewey, J. (1958). Experiencia y educación. Losada.
  • Donofrio, M. (2015). A Framework for a Trans-disciplinary, Translational Research Group for Building Innovation. Procedia Engineering, 118, 1274–1281. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.482
  • Freire, P. & Faundez, A. (1985) Por uma pedagogia da pergunta. Rio de Janeiro: Paz e Terra.
  • Hederich, C., Martínez, J. y Rincón, L. (2014). Hacia una educación basada en la evidencia. Revista Colombia de Educación, 66, 19–54.
  • Jones, S. L., Procter, R. y Younie, S. (2015). Participatory knowledge mobilisation: an emerging model for international translational research in education. Journal of Education for Teaching, 41(5), 555–573. https://doi.org/10.1080/02607476.2015.1105540
  • la Velle, L. (2015). Translational research and knowledge mobilisation in teacher education: towards a “clinical”, evidence-based profession? Journal of Education for Teaching, 41(5), 460–463. https://doi.org/10.1080/02607476.2015.1105534
  • Lewin, K. (1946/1948). Action research and minority problems. En: G.W. Lewin (ed.), Resolving social conflicts (pp.201-216). Nueva York: Harper & Row.
  • Lobb, R. y Colditz, A. (2013). Implementation science and its application to population health. Annual Review of Public Health, 34, 235-51.
  • López, E. (2012). Formación docente: un campo fértil para la investigación traslacional. Revista Mexicana de Investigación en Psicología, 4(2), 121-125.
  • McGaghie, W.C. (2010). Medical education research as translational science. Sci Transl Med, 17;2(19):19cm8. doi: 10.1126/scitranslmed.3000679.
  • McGaghie, W. C., Issenberg, S. B., Cohen, E. R., Barsuk, J. H. y Wayne, D. B. (2012). Translational educational research: A necessity for effective health-care improvement. Chest, 142(5), 1097–1103. https://doi.org/10.1378/chest.12-0148
  • McGartland, D., Schoenbaum, E. E., Lee, L. S., Schteingart, D. E., Marantz, P. R., Anderson, K. E., Dewey, L., Baez, A. y Esposito, K. (2010). Defining translational research: Implications for training. Academic Medicine, 85(3), 470–475. https://doi.org/10.1097/ACM.0b013e3181ccd618.Defining
  • Meza, L. (2002). La teoría en la práctica educativa. Comunicación, 12(2). http://revistas.tec.ac.cr/index.php/comunicacion/article/view/1200/1107
  • National Institute of Mental Health. National Center for Advancing Translational Sciences. https://www.nih.gov/about-nih/what-we-do/nih-almanac/national-center-advancing-translational-sciences-ncats (Accesado el 14 de junio de 2018)
  • Nicoletti Mizukami, M. da G., Rodrigues Reali, M. de M. y Simoes Tancredi, R. M. (2015). Construction of professional knowledge of teaching: collaboration between experienced primary school teachers and university teachers through an online mentoring programme. Journal of Education for Teaching, 41(5), 493–513. https://doi.org/10.1080/02607476.2015.1108626
  • O’Meara, J. G., Whiting, S. y Steele-Maley, T. (2015). The contribution of teacher effectiveness maps and the TACTICS framework to teacher leader professional learning. Journal of Education for Teaching, 41(5), 529–540. https://doi.org/10.1080/02607476.2015.1105538
  • Santoyo, C. (2012). Investigación traslacional: Una misión prospectiva para la ciencia del desarrollo y la ciencia del comportamiento. Revista Mexicana de Investigación en Psicología, 4(2), 84-110.
  • Universidad Nacional Autónoma de México. Coordinación de Desarrollo Educativo e Innovación Curricular. https://www.codeic.unam.mx/index.php/directorio/(Accesado el 14 de junio de 2018).
  • University of Cambridge. School of Clinical Medicine. Office for Translational Research (OTR). http://otr.medschl.cam.ac.uk/ (Accesado el 14 de junio de 2018)
  • University of Leicester. The Centre for Interdisciplinary Science. https://www2.le.ac.uk/departments/interdisciplinary-science (Accesado el 14 de junio de 2018)
  • Vukotich, C. J., Cousins, J. y Stebbins, S. (2014). Building sustainable research engagements: Lessons learned from research with schools. Journal of Research Practice, 10(1), 1–15. http://jrp.icaap.org/index.php/jrp/article/view/381/324
  • Woolf, S. H. (2008). The Meaning of Translational Research and Why It Matters. Journal of American Medical Association, 299(2), 211–213.
  • Zoellner, J., Van Horn, L., Gleason, P. M. y Boushey, C. J. (2015). What Is Translational Research? Concepts and Applications in Nutrition and Dietetics. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics, 115(7), 1057–1071. https://doi.org/10.1016/j.jand.2015.03.010

Vol. 19, núm. 3 mayo-junio 2018

SkyMeAPP: un proyecto de ciencia ciudadana
para el estudio de la contaminación lumínica

Héctor Antonio Solano Lamphar Cita

Resumen

La contaminación lumínica es un problema ambiental de reciente estudio a nivel mundial y que afecta no sólo la realización de actividades astronómicas, sino que también tiene impactos biológicos en organismos fotosensibles, incluyendo al ser humano. El proyecto SkyMeAPP se realiza con el objetivo de contribuir al estudio de la contaminación lumínica a nivel mundial por medio del alcance que permite la ciencia ciudadana. Lo anterior, mediante tres ejes principales: recabar información para la investigación, generar una vinculación entre el público en general y la comunidad científica, y generar un interés del público en general con respecto a este tipo de contaminación.
Palabras clave: contaminación lumínica, ciencia ciudadana, desarrollo de aplicaciones.

SkyMeAPP: A citizen science project for the study of light pollution

Abstract

Light pollution is a global environmental issue, which affects not only astronomical activities, but in addition, that has biological effects on all photosensitive organisms, including humans. The SkyMeAPP project has the aim of contributing to the worldwide study of light pollution, through the advantages of citizen science. Specifically, it follows three main goals: to gather data for research; to generate networks among the general public and the scientific community; to bring attention of society regarding light pollution.
Keywords: light pollution, citizen science, app development.

Introducción

La luz artificial comprende un complejo sistema urbano destinado a mantener a las ciudades iluminadas para que sea posible realizar actividades nocturnas en un mundo altamente industrializado. Sin embargo, durante más de una década, la iluminación artificial nocturna excesiva ha sido reconocida como un problema ambiental que ha llevado a la necesidad de formulación de prioridades de investigación para combatir la contaminación lumínica (CL). (Longcore and Rich, 2004; Navara and Nelson, 2007; Solano Lamphar, 2010; Falchi et al., 2011; García Gil et al., 2012; Gaston et al., 2013; Pawson and Bader, 2014).

La degradación ambiental que produce la CL se ve representada en diferentes aspectos que requieren de especial cuidado y en una necesidad de un enfoque integral que permita una correcta obtención de datos para su estudio. Además de los ya conocidos efectos producidos en la astronomía, existen otros que requieren de mayor atención. La iluminación nocturna artificial afecta a aquellos organismos con patrones de vida nocturna como migración, nutrición, reproducción e interacción colectiva (Moore et al., 2001; Vera et al., 2010; Fox, 2012; Cho et al., 2015; Solano Lamphar and Kocifaj, 2015); y a los servicios eco sistémicos (Lyytimaki, 2013), por favor véase la Figura 1.




Figura 1. Esquema de la contaminación lumínica y los efectos de la misma en su interacción con la atmosfera.

Asimismo, debido a que la visión es el mecanismo fisiológico más utilizado por los seres humanos (Solano lamphar, 2006), la CL representa una gran afectación a los procesos biológicos humanos, que incluyen afectaciones a la correcta segregación de melatonina; una hormona de vital importancia para disminuir la proliferación de distintas células cancerígenas (tales como las asociadas con el cáncer de mama en mujeres y cáncer de próstata en hombres (Anisimov, 2003; Solano Lamphar y Kocifaj, 2013).

Comprender todos los impactos ambientales que produce la luz nocturna artificial requiere vincular el conocimiento adquirido de más de un siglo de investigación experimental con un conocimiento de la intensidad, distribución espacial y composición espectral de la luz en el ambiente nocturno. En este sentido, se presta especial atención a la óptica de la atmósfera terrestre y a las interacciones entre la luz y las partículas suspendidas a nivel de la tropósfera. Básicamente, la óptica atmosférica redistribuye los patrones de emisión de la luz que se transforman a lo largo de la trayectoria de los fotones por diferentes capas atmosféricas (Seinfeld y Pandis, 2016; Alvarado et al., 2016; Kerker, 2016). Como consecuencia, las distribuciones de la CL se distorsionan de una manera compleja dependiendo de muchos factores.

Sin embargo, además de la atmósfera, los cambios temporales y espaciales de la CL están determinados por la función de emisión de las fuentes de luz artificial terrestres (Garstang, 1986; Cinzano y Castro, 1998, Aubé et al., 2005, Luginbuhl et al., 2009, Kocifaj y Solano Lamphar, 2014). Las características de la CL varían significativamente con el tipo de luz artificial y, en particular, con las características angulares de su patrón de emisión. (Kocifaj et al., 2015; Solano Lamphar y Kocifaj, 2016; Kocifaj y Solano Lamphar, 2016). Junto con la atmósfera, los cambios temporales y espaciales de una fuente de luz están determinados por la función de emisión de las fuentes de luz terrestre. Entendiéndose que la parte principal de esta función es un efecto colectivo de las funciones elementales de emisión de todas las luces artificiales privadas y públicas que se distribuyen en el área estudiada. Básicamente, cada fuente de luz puede caracterizarse por una función de emisión diferente y no existe una función de emisión estándar.




Figura 2. Representación de la función de emisión en sus diferentes caracterizaciones. F es la fracción de luz emitida directamente a la atmósfera, G es la fracción de luz reflejada en la superficie terrestre y posteriormente emitida a la atmósfera.

Desafortunadamente, los análisis teóricos o experimentales de las características de la función de emisión son extremadamente difíciles de obtener, debido tanto a la falta de dispositivos de medición altamente especializados, como a la carencia de datos estadísticos que representen la cantidad de iluminación pública y privada con que cuenta una urbanización. Las propiedades ópticas del medio ambiente atmosférico se encuentran en continuo cambio. No obstante, la función de emisión de las fuentes contaminantes solamente se altera cuando es modificado el sistema de iluminación artificial.



Figura 3. Esquema general de la APP.

En la mayoría de las ciudades, se tienen datos del tipo y cantidad de iluminación pública, debido a que su infraestructura y mantenimiento es responsabilidad gubernamental (Hölker et al., 2010; Ryu y Lee, 2015; Morgan-Taylor, 2015; Song & Li, 2017). Sin embargo, los datos sobre la iluminación privada se desconocen. Y, por lo tanto, los teóricos de la CL representan la función de emisión de una manera limitada que se ve sólo caracterizada por el conocimiento de la iluminación pública. El estudio teórico-experimental de dicha función es necesario y favorable, y es una fuente de motivación para proponer el presente proyecto con el que se podrá tener una configuración real para cada fuente, desarrollando una correcta simulación bajo diferentes condiciones atmosféricas. Para esto, se propone crear una aplicación que permita al público en general apoyar a la investigación científica sobre la CL generando al mismo tiempo un acercamiento a la misma y fomentando el interés por los distintos esfuerzos que se han realizado hasta la fecha por controlar este tipo de contaminación a nivel mundial (ver Figura 3).

Argumento metodológico

Esquema del equipo de desarrollo de la aplicación

El proyecto en sus distintas etapas y partes que lo conforman ha presentado distintos retos y objetivos. Se pueden identificar cinco equipos de trabajo diferentes (ver Figura 4):



Figura 4. Esquema de trabajo del desarrollo de la APP.

El equipo A y B forman parte de la programación y diseño de la aplicación. El equipo A tiene por objetivo la programación y funcionamiento de la aplicación destinada a la clasificación de fotografías. Está formado por un grupo de científicos intersdisciplinario e internacional que realizó la programación conforme a los modelos teóricos y a consideraciones científicas fundamentadas en publicaciones robustas. El equipo B tiene por objetivo la programación y funcionamiento de la aplicación destinada al funcionamiento geolocalizado del dispositivo, así como de la interrelación con otros usuarios con respecto a su posición.

El equipo C tiene por objetivo específicamente el diseño e ilustración de la aplicación en general, así como su divulgación en redes sociales y posicionamiento entre usuarios.

El objetivo del equipo D es asegurar el correcto funcionamiento de la información recabada así como el de dar mantenimiento y actualización al servidor que forma parte del proyecto.

En el sitio web destinado al proyecto (ver Figura 6) convergen no solamente los usuarios y la comunidad científica que consulta la información recabada, sino todos los demás actores que se hayan sumado al proyecto. El objetivo del equipo E es generar conexiones interinstitucionales y académicas entre los distintos actores de investigación y no-acadaémicos con el fin de fortalecer el vínculo entre la sociedad y la investigación.

Metodología de SkyMeAPP

El proyecto SkyMeAPP es un proyecto de ciencia ciudadana, por lo que depende fundamentalmente de la convergencia y participación del público en general y la comunidad científica internacional para lograr los objetivos generales y particulares. Por lo tanto, se contemplan dos esfuerzos que le dan el soporte al proyecto: un sitio web y la creación y difusión de la aplicación para dispositivos móviles SkyMeAPP (ver Figura 5).



Figura 5. Esquema metodológico de la APP.

Alineado a los esfuerzos institucionales sobre el Día Internacional de la Luz, el sitio web es un espacio digital de convergencia entre los actores del proyecto: instituciones académicas, organismos no gubernamentales, comunidad científica, público en general y los usuarios de la aplicación SkyMeAPP. La página de internet funcionará en tres ejes: difusión de contenido científico internacional relacionado a la CL, vinculación interinstitucional y académica, interrelación y protagonismo de usuarios de la aplicación (ver Figura 6).




Figura 6. Ventana principal de la página web de la aplicación SkyMeAPP.

Por otra parte, la herramienta principal del proyecto es una aplicación móvil que es capaz de proporcionar a la comunidad científica de información útil, obtenida a partir de fotografías tomadas con cualquier dispositivo de datos celulares, para el estudio de la CL y temas relacionados. La aplicación está conformada en su funcionamiento en dos grandes rubros: la clasificación de fotografías georreferenciadas y la interfaz de uso.

La interfaz, basada en la visualización de la geolocalización del dispositivo, tiene dos objetivos primordiales. El primero, llevar a los usuarios a trabajar en equipo y generar una comunidad interesada en el uso de la aplicación. El segundo, indicar a los usuarios sobre el estado de CL de su ciudad o región con el fin de obtener la mayor información de distintos lugares y permitir que el usuario reconozca el nivel de contaminación en el que se encuentra localizado.

La figura 7 muestra la página principal de la interfaz móvil SkyMeAPP, con los íconos que abrirán todas las posibilidades de la aplicación. Se puede observar que en la página principal se encuentran los íconos básicos, los más importantes; es decir, los que nos darán la información que debe procesar una APP de ciencia ciudadana a través del envío de datos a un servidor preparado para recibirlos. Posteriormente, por medio de links de la misma aplicación, se encuentran las partes de información, el tutorial de uso y las políticas de privacidad que permitirá proteger al usuario por medio de técnicas de gobernanza de datos.


sky me

Figura 7. Página principal de la aplicación SkyMeAPP.

Observando la figura 7, y considerando los Íconos de izquierda a derecha: 1 Start, inicia la toma de fotografías y los emoticones de sensaciones del usuario. 2 LP, indica al usuario la cantidad de CL que tiene en el lugar de las mediciones. 3 ícono central, dirige al usuario hacia la política de privacidad, contacto para recomendaciones y registro de usuario. 4 HIW, una guía rápida visual del uso de la APP. 5 Info, explica al usuario los objetivos de la APP, información sobre CL y sus efectos, comunicación sobre el Día Internacional de la Luz, un tutorial más avanzado y diferentes links para que el usuario pueda descargar, gratuitamente, artículos científicos que tratan el tema de la CL.

Clicando en el primer ícono, Start, el usuario se acerca a una fuente de luz y se toma una fotografía que posteriormente nos permitirá medir los luxes emitidos. Lo anterior se logra accediendo a la cámara del dispositivo celular y utilizándola teóricamente como medidor fotométrico. Se le pide al usuario que la fuente de luz se situé en un cuadrado de la cámara programado con tal fin. Lo anterior para evitar que la fotografía quede fuera de los ejes de toma. El usuario tiene la posibilidad de observar la fotografía tomada antes de enviarla (ver Figura 8). Al clicar en send el dato se envía georreferenciado a nuestro servidor.




Figura 8. Página del análisis visual de la fotografía antes de ser enviada.

Una vez que la fotografía sea enviada, aparecerán diferentes emoticones que permitirán establecer la influencia del alumbrado urbano sobre la población (ver Figura 9). Es decir, el usuario tiene la posibilidad de comentar sobre sus sensaciones bajo la iluminación en la que se encuentra, con el fin de determinar qué efectos psicológicos tiene la iluminación nocturna en el usuario. Con la amable colaboración del usuario, podremos hacer un análisis global de la respuesta emocional que la iluminación nocturna produce en la población. Esa información se enviará georreferenciada a nuestro servidor, y con la misma será posible hacer recomendaciones importantes para generar políticas públicas sobre este aspecto.




Figura 9. Página en donde el usuario podrá comentar sobre la respuesta emocional percibida por la luz ambiental.

Clicando en el segundo ícono de la parte inferior, LP, el usuario tiene la posibilidad de conocer un aproximado de CL en su área. La medición se realiza utilizando un mapa global de la CL que fue desarrollado por el científico esloveno, colaborador del proyecto SkyMeAPP, Jurij Stare (ver Figura 10). La medición se obtiene automáticamente en diferentes unidades; mag/arcsec2 (medición astronómica de la CL) y luminancia en cd/m2, pero también se indica un nivel de la escala Bortle (escala que permite conocer diferentes niveles de contaminación). De esta manera, el usuario conoce la cantidad de contaminación que se tiene y que tan alta o baja se encuentra con respecto a las condiciones normales que se deberían tener.




Figura 10. Página en donde el usuario podrá reconocer el nivel de contaminación lumínica en su punto de observación.

Un elemento importante de la aplicación, y de interés al usuario, se representa en íconos especiales que darán información sobre el Día Internacional de la Luz, CL, permitirán al usuario descargar los artículos científicos publicados en la materia, entre otros.

Las mediciones tomadas con el dispositivo mediante la aplicación deberán cumplir con criterios de clasificación para que puedan ser consideradas automáticamente como procesables y así asegurar lo más posible que puedan ser útiles para la comunidad científica. El diseño posterior de los modelos automatizados de procesamiento así como la definición de criterios estará a cargo de un equipo científico internacional e interdisciplinario con el fin de asegurar que la información final esté, desde su concepción, lo mejor adaptada para el posterior análisis de la información.

Finalmente, como se mencionó anteriormente, una parte fundamental del funcionamiento de la aplicación es que el usuario se sienta parte de un esfuerzo internacional por abordar la CL. Por lo que, desde que la aplicación esté disponible, deben diseñarse estrategias y mecanismos para que la aplicación se conciba novedosa, actualizada y esté integrada al uso de otras aplicaciones y redes sociales. El presente proyecto de ciencia ciudadana permitirá, a los observadores individuales, ayudar a cuantificar la CL que se representará geográficamente en mapas que muestren diferentes niveles de contaminación. Asimismo, tal información podrá se utilizada para rastrear los cambios de iluminación artificial nocturna en todo el mundo.

Conclusiones

El área de influencia de la luz artificial nocturna ha aumentado rápidamente en las últimas décadas junto con el crecimiento poblacional y urbano que han experimentado las ciudades. La cantidad de CL emitida desde cualquier urbanización depende de las acciones de los individuos socializados en el interior de la comunidad, y de todas las características que conforman de la sociedad un sistema urbano (económicas, culturales, hábitos de consumo, la estructura urbana, entre otras). La variación espacial y temporal de estos factores determinan la CL resultante.

La ciencia ciudadana es un recurso muy útil para generar colaboraciones de investigación entre científicos y voluntarios. En particular es requerido para ampliar las oportunidades de recopilación de datos científicos y proporcionar acceso a la información científica para los miembros de la comunidad y el público en general. Uno de los más grandes retos del proyecto SkyMeAPP es el de lograr que el público en general se involucre y se sienta parte de un esfuerzo internacional por combatir la CL, por lo que la aplicación es sólo una herramienta que forma parte de un proyecto mayor donde convergerán no sólo usuarios sino instituciones, comunidad científica, entre otros actores involucrados.

Referencias

  • Alvarado, M. J., Lonsdale, C. R., Macintyre, H. L., Bian, H., Chin, M., Ridley, D. A., … & Jimenez, J. L. (2016). Evaluating model parameterizations of submicron aerosol scattering and absorption with in situ data from ARCTAS 2008. Atmospheric Chemistry and Physics, 16(14), 9435-9455. https://doi.org/10.5194/acp-16-9435-2016
  • Anisimov, V.N., (2003). The role of pineal gland in breast cancer development. Crit. Rev. Oncol. Hematol. 46, 221e234. https://doi.org/10.1016/S1040-8428(03)00021-0
  • Aubé, M., Franchomme-Fossé, L., Robert-Staehler, P., & Houle, V. (2005, agosto). Light pollution modelling and detection in a heterogeneous environment- Toward a night-time aerosol optical depth retrieval method. In Proc. SPIE (Vol. 5890, pp. 248-256). https://doi:10.1117/12.615405
  • Cho, C. H., Lee, H. J., Yoon, H. K., Kang, S. G., Bok, K. N., Jung, K. Y., Lee, E. I. (2015). Exposure to dim artificial light at night increases REM sleep and awakenings in humans. Chronobiol. Int. 1e7. https://doi:10.3109/07420528.2015.1108980
  • Cinzano, P., & Castro, F. J. (1998). The artificial sky luminance and the emission angles of the upward light flux. arXiv preprint astro-ph/9811297.
  • Falchi, F., Cinzano, P., Elvidge, C.D., Keith, D. M., Haim, A. (2011). Limiting the impact of light pollution on human health, environment and stellar visibility. J. Environ. Manag. 92 (10), 2714e2722. https://doi:10.1016/j.jenvman.2011.06.029
  • García Gil, M., San Martí Páramo, R., Solano Lamphar, H. A., Francia Payàs, P., (2012). Contaminación lumínica: una visión desde el foco contaminante: el alumbrado artificial. Universitat Politècnica de Catalunya. Iniciativa Digital Politècnica.
  • Garstang, R. H. (1986). Model for artificial night-sky illumination. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 98(601), 364.
  • Gaston, K.J., Bennie, J., Davies, T. W., Hopkins, J., (2013). The ecological impacts of nighttime light pollution: a mechanistic appraisal. Biol. Rev. 88 (4), 912e927. https://doi:10.1111/brv.12036
  • Hölker, F., Moss, T., Griefahn, B., Kloas, W., Voigt, C. C., Henckel, D., Hänel, A., Kappeler, P., Völker, S., Schwope, A., Franke, S., Uhrlandt, D., Fischer, J., Klenke, R., Wolter, C., Tockner, K. (2010). The dark side of light: a transdisciplinary research agenda for light pollution policy. Ecology and Society 2010; 15(4).
  • Kerker, M. (2016). The scattering of light and other electromagnetic radiation. Elsevier.
  • Kocifaj, M., & Solano Lamphar, H. A. (2014). Skyglow: a retrieval of the approximate radiant intensity function of ground-based light sources. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 439(4), 3405-3413. https://doi:10.1093/mnras/stu180
  • Kocifaj, M., Solano Lamphar, H. A., & Kundracik, F. (2015). Retrieval of Garstang’s emission function from all-sky camera images. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 453(1), 819-827. https://doi:10.1093/mnras/stv1645
  • Kocifaj, M., & Solano Lamphar, H. A. (2016). Angular emission function of a city and skyglow modelling: a critical perspective. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 128(970), 124001.
  • Longcore, T., Rich, C. (2004). Ecological light pollution. Front. Ecol. Environ, 2 (4), 191e198. https://doi.org/10.1890/1540-9295(2004)002[0191:ELP]2.0.CO;2
  • Luginbuhl, C. B., Duriscoe, D. M., Moore, C. W., Richman, A., Lockwood, G. W., & Davis, D. R. (2009). From the ground up II: Sky glow and near-ground artificial light propagation in Flagstaff, Arizona. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 121(876), 204. https://doi.10.1086/597626
  • Lyytimaki, J., (2013). Nature’s nocturnal services: light pollution as a non-recognised challenge for ecosystem services research and management. Ecosystem Services, 3, e44ee48. https://doi.org/10.1016/j.ecoser.2012.12.00
  • Moore, M. V., Pierce, S. M., Walsh, H. M., Kvalvik, S. K., Lim, J. D. (2001). Urban light pollution alters the diel vertical migration of Daphnia. Internationale Vereinigung fur Theoretische und Angewandte Limnologie Verhandlungen, 27 (2), 779e782. https://doi.10.1002/9780470694961.ch1
  • Morgan-Taylor, M. (2015). Regulating light pollution in Europe: legal challenges and ways forward. Routledge.
  • Navara, K. J., Nelson, R. J. (2007). The dark side of light at night: physiological, epidemiological, and ecological consequences. J. Pineal Res., 43 (3), 215e224. https://doi.10.1111/j.1600-079X.2007.00473.x
  • Pawson, S. M., Bader, M. F. (2014). LED lighting increases the ecological impact of light pollution irrespective of color temperature. Ecol. Appl., 24 (7), 1561e1568. https://doi.org/10.1890/14-0468.1
  • Ryu, J. S., & Lee, J. S. (2015). A Study on Status and Analysis of Local Governments Light Pollution Control Ordinance. Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 29(10), 7-16. https://doi.10.5207/JIEIE.2015.29.10.007
  • Seinfeld, J. H., & Pandis, S. N. (2016). Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change. John Wiley & Sons.
  • Solano Lamphar, H. A. (2006). Ergoftalmología: Análisis de los factores que inciden en la astenopía de los trabajadores de inspección visual en la industria electrónica de Ciudad Juárez. Ciencia & Trabajo, 8(21), 135-140.
  • Solano Lamphar, H. A. (2010). Medición de la contaminación lumínica en espacios naturales: propuesta de un modelo predictivo. Universitat Politècnica de Catalunya.
  • Solano Lamphar, H. S., Kocifaj, M. (2013). Light pollution in ultraviolet and visible spectrum: effect on different visual perceptions. PLos One, 8 (2), e56563. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056563
  • Solano Lamphar, H.A., Kocifaj, M. (2015). Urban night-sky luminance due to different cloud types: a numerical experiment. Light. Res. Technol. https://doi.org/10.1177/1477153515597732
  • Song, Z., & Li, X. (2017). Hazards, Causes and Legal Governance Measures of China’s Urban Light Pollution. Nature Environment and Pollution Technology, 16(3), 975.
  • Vera, L.M., Davie, A., Taylor, J.F., Migaud, H., (2010). Differential light intensity and spectral sensitivities of Atlantic salmon, European sea bass and Atlantic cod pineal glands ex vivo. Gen. Com. Endocrinol., 165 (1), 25e33. https://doi:10.1016/j.ygcen.2009.05.021
Show Buttons
Hide Buttons

Revista Digital Universitaria Publicación bimestral Vol. 18, Núm. 6julio-agosto 2017 ISSN: 1607 - 6079