sábado, 12 de abril de 2014

¡Feliz día de la cosmonáutica!



"Пламень был и гром, замер космодром, и сказал негромко он... Он сказал - поехали!"

La llama y el trueno dejaron el cosmódromo y él dijo en voz baja... ¡Poyejali!

jueves, 27 de marzo de 2014

Los músculos de vuelo de la mosca en acción y en 4D



Mis colegas del Imperial College de Londres y sus colaboradores de la Universidad de Oxford han publicado en PLOS Biology el análisis de sus reconstrucciones 4D del vuelo de la mosca, la primera reconstrucción de este tipo en escalas de tiempo inferiores al milisegundo y escalas de longitud de micras. Estos vídeos revelan la acción de los músculos que comprimen y extienden el tórax, provocando una oscilación que termina batiendo las alas de la mosca unas 145 veces por segundo.

Usaron radiación de rayos X procedente de un sincrotrón para escanear los movimientos de una mosca en vuelo pero con el tórax inmovilizado desde diferentes ángulos. Esas imágenes se procesan, igual que las de un TAC hospitalario, para obtener una imagen 3D de cada momento del ciclo del vuelo. Considerando todas esas reconstrucciones 3D, debido a la regularidad de los movimientos de la mosca, obtuvieron una impresionante representación de la maquinaria de vuelo de la mosca en movimiento.

Para obtener imágenes desde diferentes ángulos, usaron un motor para rotar el tórax de la mosca poco a poco durante su vuelo cautivo. La mosca, al intentar corregir esta rotación, activa 13 pares de pequeños músculos que aumentan o disminuyen la amplitud del movimiento de cada ala. El efecto de estos músculos también se puede apreciar en la reconstrucción.

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martes, 25 de febrero de 2014

Las abejas son también adictas al café

Como dijo el matemático húngaro Alfréd Rényi (aunque a veces atribuído erróneamente a Paul Erdös), los matemáticos son máquinas de convertir café en teoremas. Otra gente bebe café y otras bebidas con cafeína por una amplia variedad de razones, haciendo de la cafeína una de las drogas (legal, eso sí) más consumida en el mundo.

El consenso entre los científicos es que las plantas producen cafeína y otras drogas como defensa frente a herbívoros. Sin embargo, la producción de una pequeñísima concentración de cafeína en el nectar de plantas como el limón, el pomelo y la granada no parece estar de acuerdo con esta explicación. Geraldine Wright y otros científicos de Newcastle University, University of Dundee y Arizona State University encontraron pequeñas concentraciones de cafeína en el néctar de cuatro especies de Citrus y tres especies de Coffea. En un reciente artículo [1], exploran además la posible función de estas pequeñas cantidades de cafeína. Los resultados son sorprendentes: igual que hacen los matemáticos, los insectos polinizadores podrían estar obteniendo mejoras en su memoria gracias a la cafeína.


Figure 1. Bee extending its proboscis. | Credit: Neerav Bhat
Figura 1. Abeja extendiendo su probóscide. | Foto: Neerav Bhat
El perro de Pavlov aprendió a asociar el sonido de una campana con comida. Una vez entrenado, babeaba al oír la campana, incluso cuando no había comida. Las abejas pueden ser entrenadas de un modo similar para asociar olores con alimento. Las abejas no babean, pero extienden su probóscide al notar el olor que han asociado con la comida. Geraldine Wright y sus compañeros entrenaron diferentes abejas para asociar un cierto olor con una solución dulce y con diferentes pequeñas concentraciones de cafeína.

Figura 2. A) La concentración media de cafeína en el néctar de varias especies de Coffea y Citrus oscila entre 0.003 to 0.253 mM. La última cantidad es comparable a la concentración de cafeína en una taza de café. B) Las abejas rechazan una solución dulce que contenga grandes cantidades de cafeína, pero aceptan concentraciones similares a las encontradas en el néctar de varias especies de Citrus y Coffea. | Fuente: Wright et al (2013)

Los investigadores encontraron células sensibles a la cafeína en la boca de las abejas. Las abejas rechazaban líquidos con altas concentraciones de cafeína, pero pequeñas concentraciones no parecían importarles (Figura 2). Las pequeñas concentraciones de cafeína parecían tener poco impacto en el proceso de aprendizaje, pero la sorpresa vino cuando comprobaron la capacidad de las abejas de recordar los olores al día siguiente: las abejas entrenadas para asociar un olor con una solución de azúcar y cafeína lo recordaban con una probabilidad tres veces mayor que las que habían sido entrenadas con una solución descafeinada (Figura 3). 

Figura 3 A) La concentración de cafeína afecta poco al proceso de aprendizaje. B) Sin embargo, concentraciones bajas de cafeína hacen que las abejas recuerden 24 horas después los olores a los que habían sido entrenadas con mayor probabilidad. Las barras rojas rayadas marcan las concentraciones de cafeína habitualmente encontradas en el néctar de las especies de Citrus y Coffea. | Fuente: Wright et al (2013)

¿Cómo afecta la cafeína al cerebro de los insectos? En los mamíferos, la cafeína bloquea el efecto del neurotransmisor adenosina en ciertos receptores. Esto produce la activación de ciertas áreas del hipocampo asociadas con la formación de memoria. En colaboración con la Dra Mary Palmer de la Universidad de Dundee, los investigadores exploraron los efectos de la cafeína en el "mushroom body", una estructura del cerebro de los insectos asociada a la memoria olfativa y al aprendizaje. Descubrieron que allí la cafeína producía una activación de ciertas células (células de Kenyon), una activación que parecía producida también por el bloqueo de receptores de adenosina. Esa activación podría explicar la mejora en la memoria a largo plazo observada.

Aún actuando como repelente a altas dosis, como las encontradas en los granos de café, este artículo muestra que las flores podrían estar produciendo pequeñas dosis de cafeína para drogar a los insectos polinizadores y modificar su comportamiento. Este nuevo avance en la carrera de armas de las plantas haría más sencillo para las abejas asociar determinadas flores con néctar. De este modo, es más probable que la misma mosca visite repetidas veces el mismo tipo de flores, mejorando las posibilidades de polinización. Y quizás esto no sea producción de teoremas, pero una polinización más eficiente tiene una gran importancia ecológica y económica.

[1] Wright G.A., Baker D.D., Palmer M.J., Stabler D., Mustard J.A., Power E.F., Borland A.M. & Stevenson P.C. (2013). Caffeine in Floral Nectar Enhances a Pollinator’s Memory of Reward, Science, 339 (6124) 1202-1204. DOI: 

Este artículo apareció originalmente en inglés como colaboración para el blog Mapping Ignorance.

lunes, 30 de diciembre de 2013

Los celtíberos que adelantaron el Año Nuevo

En un par de días será 1 de enero y con él llegará el Año Nuevo. Pero, ¿por qué celebramos el Año Nuevo precisamente ese día? El 1 de enero no tiene ningún significado astronómico especial. Cuando llegue, el solsticio de invierno habrá pasado hará ya una decena de días, y aún quedarán tres más para que la Tierra llegue al perihelio (el punto de su órbita más cercano al Sol). La elección del 1 de enero tiene más que ver con las vicisitudes de la historia, y os sorprenderá descubrir que un puñado de celtíberos rebeldes del siglo II a.C tuvieron bastante que ver en ello.

Calendario Romano. Fuente.
El calendario romano era un lío tremendo, o al menos lo era antes de que Julio César se encargase de arreglarlo. Originalmente tuvo 10 meses, y un número cambiante de días se añadían al final de modo que el equinocio de primavera cayese en el mes de marzo, a la sazón el primer mes del año. Ésta puede ser la razón de que septiembre, octubre, noviembre y diciembre hagan referencia a los números siete, ocho, nueve y diez, pese a estar actualmente de la posición novena hasta la duodécima. Se atribuye a Numa Pompillius (s. VIII-VII a.C), el mítico segundo rey de Roma, el haber introducido en el calendario los meses de enero y febrero. Estos doce meses sumaban 355 días y, para que el calendario no se separase demasiado del año solar, de cuando en cuando se añadía un Mensis Intercalaris entre el 23 y el 24 de febrero. Aunque hay diversas opiniones respecto a si enero y febrero se pusieron originalmente al comienzo del año o al final, lo cierto es que las celebraciones tradicionales de nuevo año, el Anna Perenna, siguieron teniendo lugar el 15 de marzo.

Pero queda otro ingrediente fundamental para entender el calendario romano. Para introducirlo, hay que recordar que en la República Romana habitualmente no se numeraban los años. Cierto es que ocasionalmente se hacía referencia a los años desde la fundación de la ciudad (sobre todo en los años finales de la República) o a la cronología de las Olimpiadas griegas, pero cuando un romano se refería a algún evento del pasado cercano lo más habitual con diferencia era mencionar a los dos cónsules elegidos aquel año, los máximos líderes político-militares de Roma. Por ejemplo, podríamos decir que Cicerón nació el a.d. III Nonas Ianuarias Q. Servilio Caepione C. Atilio Serrano coss., y cualquier romano entendería que se refiere al 3 de enero del año 106 a.C. Más aún, si un historiador menciona que cierta batalla ocurrió a comienzos del año de tal y cual cónsul, se refiere al comienzo del año consular, un año que empezaba el día en el que los cónsules comenzaban su mandato. De un modo que actualmente nos resulta muy difícil de entender, los cónsules eran el año.

Era una tradición tan fuerte que sobreviría al Imperio, al menos hasta que el 537 d.C. Justiniano introdujo la datación por el año de reinado del emperador. Durante la República Romana hubo varias fechas en los que los cónsules y el resto de magistrados comenzaban su mandato. Desde el año 222 a.C. en adelante, esa fecha sería el mencionado 15 de marzo, los famosos Idus de Marzo de los que tanto se tuvo que cuidar Julio César siglo y medio después, y también la mencionada fecha de las tradicionales celebraciones de Anna Perenna. Desde aquel 222 a.C., la fecha de elección de los magistrados cambiaría una única vez.

Guerreros celtibéricos en una cerámica numantina. Fuente
La historia del cambio definitivo del calendario consular comienza en Segeda, una ciudad de la tribu celtíbera de los belos, situada en el valle del Jalón, en la actual Comarca de Calatayud (provincia de Zaragoza). Estamos en el año 154 a.C., y los segedanos estaban ampliando su muralla para acomodar a su creciente población. Esto iba contra los acuerdos de Sempronio Graco, un pacto entre Roma y algunas ciudades celtíberas que había mantenido la paz en la región durante más de veinte años. El Senado Romano pidió que parasen las obras de ampliación de la muralla y que se pagasen los tributos que la ciudad adeudaba, algo a lo que los segedanos se negaron. Roma vio la oportunidad que esperaba para pacificar definitivamente la región, y sabiendo cómo se las gastaban los celtíberos decidió no dejar nada al azar. Bajo el mando del cónsul Nobilior, dos legiones completas de italianos (10.000 soldados) junto a 20.000 auxiliares (la mitad de ellos reclutados en el camino) marcharon hacia Segeda. Y, quizás para sorprender a los segedanos antes de que su muralla estuviese completa, por primera vez en aquel año de 154 a.C se decidió que los magistrados se elegirían el 1 de enero, las Kalendas Ianuarius.  

Al llegar las tropas de Roma, Segeda estaba vacía, abandonada por sus habitantes. Nobilior se lanzó a lo que, equivocado, creía una simple persecución. Los segedanos habían sido acogidos por la ciudad celtíbera arévaca de Numancia (cerca de Garray, Soria), y las tropas conjuntas de ambas ciudades tendieron una emboscada al ejército de Nobilior, asestándole una severa derrota. De los 10.000 soldados italianos, perecieron 6.000, sin que se conozcan las bajas de las tropas auxiliares, una derrota tan grande que su aniversario, el 23 de agosto, quedaría marcado como día nefasto en el calendario romano. Tras sufrir una segunda derrota a las puertas de la ciudad de Numancia, esta vez pese a contar con la ayuda de los númidas y sus diez elefantes de guerra, Nobilior tuvo que retirarse a su cuartel de Renieblas (provincia de Soria), hostigado por numantinos, segedanos y el cruel invierno de la Meseta. Al llegar el año siguente, el nuevo cónsul, pese a las tropas de refuerzo que traía, no pudo más que reconocer la derrota y firmar una tregua con los celtíberos. La tregua duraría unos ocho años, tras la cual Numancia lideraría la resistencia frente a Roma en lo que sería la tercera y última Guerra Celtibérica. Pero eso, como se suele decir, es otra historia.

Lo cierto es que, si bien el 15 de marzo era buena fecha para elegir a los cónsules si iban a empezar en primavera una campaña en el sur de Italia, el 1 de enero era más apropiada si año sí y año también un ejército consular debía llegar a la Celtiberia en primavera. De este modo, desde aquel 154 a.C., el 1 de enero sería la fecha en la que se elegirían a los magistrados, una fecha que sobreviviría a las reformas de Julio César y continuaría hasta el final de la institución consular, después de la caída de Roma. No es difícil imaginar que si aquellos celtíberos del siglo II a.C. hubiesen sido un poco menos duros, quizás nosotros, herederos del calendario romano, no estaríamos preparándonos para celebrar el Año Nuevo el próximo 1 de enero.

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viernes, 20 de diciembre de 2013

Cruel Britannia, Ian Cobain

En "Cruel Britannia, a secret history of torture", Ian Cobain explora la desconocida historia del uso de la tortura por una de las potencias del occidente liberal.

Le hubiese sido fácil retrotraerse más en el tiempo, pero su historia de la tortura en Reino Unido comienza en marzo de 1939, cuando el gobierno británico crea una organización especializada en interrogar prisioneros. Centenares de posibles quintacolumnistas, espías y centenares de prisioneros de guerra fueron torturados en pisos francos en diversos lugares de Londres, todo ello a espaldas de la Cruz Roja. La privación de sueño y de alimento suficiente, un régimen de ejercicio extenuante, temperaturas extremas y ocasionales golpizas eran procedimientos habituales en los interrogatorios, que continuaron durante los meses inmediatamente posteriores al fin de la guerra. 

Estas prácticas se extendieron a la zona de ocupación británica en Alemania. Documentos desclasificados en 2005 permitieron conocer la historia del centro de interrogatorios de Bad Nenndorf, que operó hasta mediados de 1947. En él, 372 hombres y 44 mujeres (sospechosos de simpatizar con el nazismo, pero también varios comunistas) fueron torturados durante meses, en algunos casos con el uso de instrumentos de tortura de la Gestapo y resultando en la muerte de los prisioneros. Pero Bad Nenndorf podría ser la punta del iceberg, pues un puñado de centros similares operaron en diversas zonas. 

Como todo aquel que haya visto la magnífica película de Gillo Pontecorvo sabe, por desgracia los procesos de descolonización ofrecen una oportunidad para el uso de la tortura a gran escala. El libro ofrece información sobre su uso durante la sangrienta rebelión de los Mau Mau) en Kenia (con más de 12.000 asesinados) y más tarde en las revueltas de Adén y Chipre. Las brutales técnicas que se utilizaron en estos países (particularmente en Kenia, dónde a manos de las fuerzas británicas los prisioneros "recibieron latigazos, palizas, fueron electrocutados, mordidos por perros y encadenados a vehículos y arrastrados. Algunos fueron castrados. [...] No era raro que alguno muriera por culpa de las palizas."), fueron dando paso a otras "más civilizadas" como la privación sensorial. 

Un informe del Intelligence Corps describía las llamadas "Cinco Técnicas" usadas habitualmente por los interrogadores británicos: dieta insuficiente, privación del sueño, mantener encapuchado al prisionero, hacerle escuchar "ruido blanco" de forma continuada y obligarle a mantener posiciones dolorosas durante horas. Estas cinco técnicas (y una sexta —implícita— de golpear al prisionero si se negaba a obedecer), fueron usadas a gran escala en los disturbios de Irlanda del Norte durante 1971 y 1972. 

La prohibición de las "Cinco Técnicas" en 1972 dio paso a dos estrategias. La primera se puede resumir perfectamente en el dicho castellano de "hecha la ley, hecha la trampa": en parte debido a varios subterfugios legales, las "Cinco Técnicas" han seguido siendo usadas por los británicos. El libro ofrece varios ejemplos de prisioneros bajo la custodia británica en Iraq y Afganistán que fueron torturados, alguno hasta la muerte, por tropas británicas. La segunda, usada extensivamente por Estados Unidos tras los atentados del 11S, es el uso de autoridades de terceros países para torturar a los prisioneros. El libro contiene, por ejemplo, el caso de varios ciudadanos británicos que fueron torturados por el servicio secreto paquistaní bajo indicación de las autoridades británicas. 

Ian Cobain consideraba la tortura como algo completamente ajeno a la cultura y tradición británicas, y no estaba preparado para aceptar que algunos políticos británicos hubiesen decidido infligirla a sus propios ciudadanos. Pero los documentos y declaraciones que fue recopilando para escribir este libro le mostraron cuan lejos estaba Reino Unido de ser el campeón de los derechos humanos que pretendía ser. Según las palabras del autor, «en las islas del juego limpio, se asume que el uso de la tortura no es posible, porque es impensable». Pero si indagamos un poco más, descubriremos que «lejos de ser una nación que no permite la tortura, Reino Unido la ha estado empleando por generaciones y por multitud de motivos».

lunes, 18 de noviembre de 2013

Sobre humanos, aves y escarabajos peloteros: usando las estrellas como guía

Cuando Calipso fue finalmente convencida por Hermes para dejar a Ulises volver a su isla, la ninfa dio al héroe griego instrucciones muy precisas. Tras dejar Ogygia, la isla de Calipso, Ulises debía "mantener [la Osa llamada el Carro por sobrenombre] a mano izquierda durante la travesía". En el hemisferio norte, todas las estrellas parecen rotar alrededor de un punto fijo en el cielo, el polo norte celeste, que indica la dirección norte geográfica. El Carro (Ursa Major) está cerca de dicho polo celeste, más aún entonces que ahora. Durante la noche esta constelación "gira siempre en el mismo lugar, [...] y es la única que no se baña en el Océano". Manteniéndola a babor, Ulises pudo navegar hacia el este sin apartarse de su rumbo y, tras muchas peripecias, llegó a Ítaca a tiempo para agradecer a todo el mundo haber respetado a su mujer y sus propiedades.

Este pasaje de la Odisea es probablemente la mención más antigua del uso de las estrellas para la navegación y se pueden encontrar otros ejemplos en la literatura clásica. Algunos de los métodos de orientación celeste más elaborados, como el inventado por Polinesios y Micronesios para navegar largas distancias entre las islas del Pacífico, sobrevivieron mucho tiempo a la adopción generalizada de la brújula magnética por otras civilizaciones. Aunque parezca sorprendente, otras especies también han usado las estrellas para la navegación mucho antes que nosotros, y aún siguen haciéndolo.


Figura 1. El polo norte celeste cambia de lugar lentamente, un proceso llamado precesión. Ahora está cerca de la estrella Polaris, y lo volverá a estar en unos 26 000 años, pero en el momento en el que la Odisea fue escrita estaba en otro punto del cielo. | Fuente: Tauʻolunga / Wikimedia Commons
Muchas aves migratorias tienen la extraordinaria habilidad de regresar tras haber sido desplazadas —sin visión exterior durante el recorrido— miles de kilómetros hacia zonas geográficas desconocidas para ellas [1]. Sabemos que algunas de ellas usan información del cielo estrellado y del campo magnético para orientarse [2]. En los años 60 y 70, Stephen y John Emlen llevaron a cabo cuidadosos experimentos en un planetario, descubriendo que el azulejo (Passerina cyanea), un pequeño pájaro, puede usar el cielo para orientarse hacia una determinada dirección. Experimentos posteriores por Wiltschko y sus colegas mostraron que las currucas mosquiteras (Sylvia Borin) pueden aprender el punto de rotación de un cielo estrellado artificial, y usarlo luego para orientarse. Estos pájaros no parecen tener ideas innatas sobre la posición del polo celeste en el cielo estrellado, una posición que ha cambiado de todos modos durante su evolución (ver figura 1).




Figura 2. La pulsión migratoria en ciertas aves es tan grande que durante la noche saltan hacia la dirección de migración mientras están enjauladas. Estos saltos se pueden registrar con sensores (o cinta de máquina de escribir en la época analógica) en un dispositivo experimental conocido como Embudo de Emlen. | Fuente: Mouritsen (2001)

Algunos navegadores nocturnos son insectos bastante poco sospechosos de tener habilidades astronómicas. Los escarabajos peloteros no necesitan migrar a territorios lejanos, pero tienen que cumplir con la igualmente digna tarea de rodar sus bolas de excremento hacia una zona de tierra húmeda, donde puedan enterrarlas antes de que se sequen o sean robadas por otro escarabajo. Como un humano, sin información sobre la dirección el escarabajo empezaría a andar en círculos y se arriesgarían a encontrar el punto adecuado cuando sus bolas de excremento se hayan secado demasiado como para poner sus huevos en ellas. Es aquí donde saber algo de orientación celeste puede ayudar al escarabajo pelotero.

Si la intención de Ulises hubiese sido huir rápidamente de su amante sin preocuparse tampoco de volver a Ítaca, podría haber elegido cualquier estrella o la Luna como referencia, garantizándole un camino recto al menos por un par de horas. El escarabajo pelotero, sin embargo, tiene un problema para seguir esta estrategia. Sus ojos compuestos sacrifican parte de su ya de por sí baja resolución espacial para tener más sensibilidad y muy probablemente son incapaces de detectar incluso las estrellas más brillantes. Pueden usar la luna como referencia, o el tenue halo de luz polarizada que produce en el cielo, pero... ¿Qué pueden hace en una noche sin luna?

En un reciente artículo, Marie Dacke, Eric Warrant y sus colegas de Suecia y Sudáfrica responden a esta pregunta. Observaron que escarabajos peloteros africanos podían caminar en (razonablemente) línea recta bajo un cielo sin luna, pero que caminaban sin rumbo cuando los investigadores ocultaban su visión de las estrellas con un gorrito de cartulina (ver figura 3, A y B). Escarabajos con gorros similares, pero transparentes, andaban en línea recta. Queda claro que usaban alguna información del cielo estrellado para orientarse.

Pero dado que el ojo de un escarabajo pelotero es probablemente incapaz de distinguir estrellas, Marie Dackie y sus colegas probaron si podía detectar su distribución general, que no es homogénea dado que la mayor parte están cerca de la banda de la Vía Láctea. Para ello, dejaron que los escarabajos rodasen sus bolas de excremento bajo el cielo artificial de un planetario. Los escarabajos siguieron caminos razonablemente rectos al proyectar todas las estrellas o sólo la Vía Láctea, pero no podían si sólo se proyectaba la distribución de las 18 o de las 4000 estrellas más brillantes (ver figura 3).



Figure 3. A) Caminos del escarabajo pelotero en una noche sin luna, con posibilidad de ver el cielo o impidiéndoselo B) Gorro de cartón usado para ocultar la visión del cielo de los escarabajos. C) Cielo nocturno visto por el ojo de un escarabajo. Sólo la Vía Láctea y quizás la estrella Vega (en el círculo azul) son distinguibles. D) El tiempo tomado por los escarabajos para llegar al borde de un círculo de 2m se tomó como medida de la habilidad de los escarabajos para caminar en línea recta tanto en el planetario y en el campo. Un escarabajo al que se le muestra la Vía Láctea se orienta sólo un poco peor que uno al que se le muestra todo el cielo estrellado. | Fuente: A,B and D tomados de Dacke et al (2012) , C tomado de  J.L. Gould “Animal Navigation: A Galaxy of Cues.” Current Biology Biol 2013 23:R149-R150. ; doi:10.1016/j.cub.2013.01.003.
El artículo de Dackey sus colegas recibió el premio Ig-Nóbel este año porque es imaginativo, divertido y abre todo un mundo de posibilidades. Ahora que sabemos que no se necesita un ojo como el humano para orientarse con las estrellas, insectos y pequeños anfibios se unen al grupo de los sospechosos habituales formado por aves migratorias y mamíferos marinos. No me sorprendería si hay todo un mundo de pequeños Ulises esperando a ser descubiertos.


Referencias

  1. K. Thorup and R. A. Holland “The bird GPS: Long-range navigation in migrants” J Exp Biol 2009 212:3597-3604. ; doi:10.1242/jeb.021238 
  2. H. Mouritsen ”Navigation in birds and other animals” Image and Vision Computing 2001 19:713-731 
  3. Dacke M., Baird E., Byrne M., Scholtz C. Warrant E. (2013). Dung Beetles Use the Milky Way for Orientation, Current Biology, 23 (4) 298-300. DOI:  

Originalmente publiqué este artículo en inglés como colaboración para Mapping Ignorance: "On humans, birds and dung beetles: using stars for orientation".