sábado, 25 de febrero de 2017

La atracción social y su correlación neurológica


 El impulso de procrear es necesario para la supervivencia y debería estar impreso en nuestros cerebros. Y ahora los científicos han descubierto una pista importante sobre las neuronas implicadas en ese impulso. Con el aroma del sexo opuesto, ciertas neuronas sensibles a las hormonas desencadenan un comportamiento pro-social detectado en ratones de laboratorio y podrían desempeñar ciertas funciones en factores como la ansiedad, la depresión y otras condiciones relacionadas con el estado de ánimo en los seres humanos.

Con la optogenética y las técnicas de imagen cerebral, los investigadores han podido identificar un pequeño grupo de neuronas en el hipotálamo que desencadenan la atracción, según un nuevo estudio publicado en la revista Nature Neuroscience por científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Carolina del Norte.

Estos  científicos descubrieron, utilizando  técnicas avanzadas de imágenes cerebrales profundas y optogenética, que un pequeño grupo de neuronas sensibles a las hormonas sexuales en el hipotálamo del ratón están especializadas para inducir a los ratones a "notar" el sexo opuesto y desencadenar la atracción.

Este estudio, dirigido por Garret D. Stuber, profesor asociado de psiquiatría y biología celular y fisiología, y Jenna A. McHenry,  una investigadora postdoctoral en el laboratorio de Stuber, identificó un circuito sensible a las hormonas en el cerebro que controla la motivación social en ratones hembra.

"Estas neuronas esencialmente toman señales sensoriales y hormonales y las traducen en un comportamiento social motivado", dijo Stuber, quien también es miembro del Centro de Neurociencias de la Universidad de Carolina del Norte.

"Estos circuitos neuronales que conectan el procesamiento social y de recompensa también deben proveer información importante para los trastornos que deterioran la motivación social", según McHenry.

En el estudio, Stuber y sus colegas examinaron el Área Preóptica Medial (mPOA) del cerebro. Este grupo de neuronas se encuentra dentro del hipotálamo, una estructura evolutivamente antigua en el centro inferior del cerebro. Investigaciones anteriores habían mostrado que el Área Preóptica Medial (mPOA) hipotalámica es importante para el comportamiento social y reproductivo en todas las especies de vertebrados estudiados de peces a humanos, pero no estaba claro si esta área impulsaba la motivación social a través de circuitos que hacen conexión con sistemas de recompensa en el cerebro.


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Hipotálamo y sus núcleos principales.


Los investigadores se centraron en una de las principales conexiones del Area Preóptica Medial hipotalámica (mPOA), a través del cual se envían señales neuronales a otra estructura cerebral llamada Área Ventral Tegmental (VTA), conocida por contribuir a la conducta motivadora y por participar en la liberación del neurotransmisor dopamina.


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Area Ventral Tegmental (VTA)

Los investigadores inyectaron, en el Area Ventral Tegmental (VTA) de ratones hembra,  moléculas fluorescentes especiales que, como algunos virus, tienden a moverse "aguas arriba" a lo largo de las conexiones nerviosas. Cuando estos faros minúsculos alcanzaron el Area Preóptica Medial Hipotalámica (mPOA), terminaron insertados en  las neuronas que se conectan al Área Ventral Tegmental (VTA) y que expresan el gen de la  neurotensina. Los análisis de estas neuronas conectadas al Área Ventral Tegmental  (VTA) mostraron que la mayoría de ellas también expresan receptores de estrógenos y, por lo tanto, es probable que sean sensibles a aumentos y caídas de las hormonas ováricas en el ciclo de fertilidad del ratón hembra, también conocido como el ciclo de celo.


Estas son células que expresan  neurotensina en el 
Área Preóptica Medial Hipotalámica visto a través de 
un microscopio de 2 fotones enfocado a un ratón vivo.
 La imagen pertenece a Jenna McHenry.


Los investigadores estudiaron este conjunto específico de neuronas del Área Preóptica Medial Hipotalámica (mPOA) en ratones vivos, lo cual fue un desafío considerable. Las técnicas de microscopía que permiten la obtención de imágenes de células cerebrales en ratones vivos generalmente no pueden visualizar nada más profundo que una fracción de milímetro por debajo de la superficie del cerebro, mientras que el Área Preóptica Medial Hipotalámica (mPOA) tiene varios milímetros de profundidad.

Para evitar este problema, el equipo de Stuber utilizó lentes tubulares minúsculas conectadas desde el microscopio al Área Preóptica Medial Hipotalámica (mPOA). Con una técnica conocida como la formación de imágenes de calcio de dos fotones, los científicos fueron capaces de visualizar la actividad de las neuronas del Área Preóptica Medial Hipotalámica (mPOA) de ratones hembra  en vivo. Para mejorar la exactitud de la técnica, los investigadores usaron ratones que habían sido genéticamente modificados para que sólo las neuronas que expresan neurotensina del Área Preóptica Medial Hipotalámica (mPOA) pudieran ser visualizadas.

"Con nuestra configuración, podíamos escanear a los ratones un par de veces a la semana y cada vez podíamos encontrar las mismas neuronas de las que previamente habíamos registrado la actividad cerebral", dijo Stuber.

El equipo descubrió que cuando los ratones hembra estaban expuestos al olor de la orina de ratón macho - pero no al olor de la orina de ratón hembra u otros olores atractivos, como los alimentos apetitosos - un gran subconjunto de las neuronas que expresan la neurotensina del Área Preóptica Medial Hipotalámica (mPOA) se excitaba mostrando una mayor actividad. Los investigadores también encontraron que estas neuronas respondieron más fuertemente a la orina de ratón macho cuando las hembras tenían altos niveles circulantes de estrógeno o una combinación de estrógeno / progesterona, igual a la que surge antes de que los ratones hembra se vuelvan fértiles.

"Esto sugiere que ciertas neuronas en el cerebro pueden estar especializadas para preferir las recompensas sociales sobre las recompensas no sociales, y que el procesamiento de señales sociales es sensible a las hormonas circulantes", según McHenry.

"En general, los datos sugieren que estas neuronas ayudan a impulsar la atracción social hacia un compañero potencial", según Stuber.

Aparte de su impacto neurológico básico, la investigación tiene implicaciones para la ansiedad, la depresión y los trastornos relacionados, que pueden ser desencadenados o empeorados en algunas mujeres por los cambios en los niveles hormonales. "Aunque los cambios hormonales relacionados con la motivación son importantes para el apareamiento o el comportamiento materno en los ratones hembra, algunos cambios hormonales atípicos en las mujeres parecen subyacer a los trastornos del estado de ánimo reproductivo, como la depresión posparto", según  McHenry.

Stuber propone que el estudio de los circuitos sensibles a las hormonas que controlan los estados motivacionales podrían sugerir  nuevos objetivos de fármacos para estos trastornos del estado de ánimo.


1.     Basado en : Jenna A McHenry, James M Otis, Mark A Rossi, J Elliott Robinson, Oksana Kosyk, Noah W Miller, Zoe A McElligott, Evgeny A Budygin, David R Rubinow, Garret D Stuber. Hormonal gain control of a medial preoptic area social reward circuit. Nature Neuroscience, 2017; DOI: 10.1038/nn.4487

domingo, 19 de febrero de 2017

LSD, serotonina y percepción alterada


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El LSD,  o dietiletilamina del ácido lisérgico,  altera la percepción humana uniéndose a los receptores de la serotonina y manteniendo su anclaje con fuerza.



Investigadores del Hospital Universitario de Zurich  han descubierto cómo la percepción cambia en el cerebro bajo la influencia del LSD. Los receptores de la serotonina tipo 2A son los responsables de que la percepción se vea alterada.

Y la clave de la larga duración de su efecto, 12 horas o mas, está en cómo esta molécula química se engancha al receptor y genera un enlace de gran fortaleza, según investigadores del Instituto Nacional de la Salud de los EEUU.

Los seres humanos perciben las cosas cotidianas y las experiencias de manera diferente y atribuyen un significado diferente a cierta música, por ejemplo. En el caso de los trastornos psiquiátricos, esta percepción está a menudo alterada. Para los pacientes que sufren de adicciones, por ejemplo, los estímulos de la droga son más significativos que para las personas sin adicción. O los pacientes con fobias perciben las cosas o situaciones que los asustan con significación exagerada en comparación con las personas sanas. Una percepción negativa elevada del yo es también característica de los pacientes depresivos. Sin embargo, no se conocía con claridad la forma en que esta llamada relevancia personal se desarrolla en el cerebro y qué mecanismos neurofarmacológicos están detrás de ella.

Investigadores del Departamento de Psiquiatría, Psicoterapia y Psicosomática del Hospital Universitario de Zurich para Psiquiatría han descubierto que el LSD influye en este proceso al estimular el receptor de serotonina 2A, uno de los 14 receptores de la serotonina en el cerebro.

La serotonina es un neurotransmisor bioquímicamente derivado del triptófano. La serotonina se encuentra principalmente en el tracto gastrointestinal, las plaquetas sanguíneas, y el sistema nervioso central, y como neurotransmisor contribuye a los sentimientos de bienestar y felicidad.

Antes de comenzar el estudio llevado a cabo por el Hospital Universitario de Zurich, se pidió a los participantes que clasificaran 30 piezas de música como personalmente importantes y significativas o sin ninguna relevancia personal. En el experimento posterior, el LSD alteró la atribución del significado en comparación con un placebo: "Cierta música, previamente clasificada como sin sentido ,de repente se volvió personalmente significativa bajo la influencia del LSD", explica Katrin Preller, quien dirigió el estudio junto con el profesor Franz Vollenweider.

El LSD funciona a través de los receptores serotonina 2A


Con la ayuda de la Resonancia Magnética Funcional los científicos fueron capaces de demostrar que los participantes del estudio tras tomar LSD, adjudicaban un  mayor significado a  estímulos previamente irrelevantes. Pero si el receptor de la serotonina 2A se bloqueaba farmacológicamente antes de que se tomara el LSD, todos los demás cambios psicológicos desencadenados por LSD desaparecían. "Esto fue muy sorprendente", según Preller. "Ya que  los estudios en animales habían demostrado que el LSD también estimula otros receptores, como el sistema D2 de la dopamina". Se suponía previamente que la estimulación del receptor de la dopamina podría ser responsable de la euforia desencadenada por el LSD y que había diferentes sistemas receptores involucrados en el desarrollo de las experiencias lisergicas. Sin embargo, los resultados del estudio suizo indican claramente el papel clave del receptor de serotonina 2A tanto en la experiencia subjetiva en LSD como en los cambios en la actividad cerebral revelados usando RMf.

Esta observación arroja luz sobre cómo el LSD afecta neurofarmacológicamente al cerebro y especialmente cómo funciona la farmacología de la percepción. Mientras que el receptor de serotonina 2A parece ser responsable de generar un nuevo significado, el sistema de dopamina puede regular la relevancia de los estímulos que generalmente consideramos importantes.

Desvelando la potencia de la experiencia con LSD


El LSD o dietilamida del ácido lisérgico, es uno de los alucinógenos más duraderos y más potentes, pero los investigadores nunca habían entendido por qué los efectos del LSD persisten durante 12 horas o más. La clave de la longevidad psicodélica de la droga radica en cómo se ajusta a los receptores en el cerebro, según se informó en un estudio llevado a cabo por el Instituto Nacional de la Salud de EEUU.

 Científicos del laboratorio de Roth en Universidad de Carolina del Norte capturaron imágenes de cristalografía de una molécula de LSD unida a un receptor de serotonina humano y descubrieron que la molécula de LSD estaba embolsada en el bolsillo de unión del receptor en un ángulo que nadie esperaba. Además de eso, parte de la proteína receptora se había doblado sobre el LSD como una tapa, sellando el fármaco en su interior.


Image shows a psychedelic pattern and chemical structure of LSD.

Esta imagen es una representación artística de la estructura química del LSD.
 - resaltada en amarillo - enclavándose en un diagrama rojo-anaranjado
 de la cinta del receptor de la serotonina. 
La imagen pertenece a Annie Spikes.


"Una vez que el LSD entra en el receptor, una tapa se ajusta sobre el LSD, por lo que es básicamente atrapado en el receptor y no puede salir", según Roth. "El LSD tarda mucho en ajustarse al  receptor, y luego una vez que lo consigue, no se suelta", agregó.

Este hallazgo explica por qué los efectos de LSD pueden durar un día entero, a pesar de que las dosis de LSD usadas son extremadamente pequeñas -la dosis promedio es de 100 o menos microgramos- y a pesar de que las moléculas de LSD son eliminadas del torrente sanguíneo en un par de horas. Dado que ha habido un resurgimiento tentativo del  LSD para tratar algunas enfermedades mentales, la comprensión del mecanismo de sus acciones potentes y duraderas puede ayudar a los desarrolladores de drogas a diseñar medicamentos psiquiátricos más eficaces con menos efectos secundarios, dicen los investigadores.

Aunque son especulativos, los resultados del estudio pueden ayudar a los investigadores a pensar en cómo podría funcionar el LSD tomado en microdosis. En EEUU, algunas personas están  tomando LSD en dosis demasiado pequeñas para causar alucinaciones con el objetivo de aumentar su creatividad y contrarrestar la depresión. La microdosificación de LSD nunca ha sido probada clínicamente, y muchos científicos dudan de que tomar cantidades tan pequeñas de la droga tenga cualquier efecto detectable. Pero cuando el grupo de Roth expuso las células vivas en una placa de Petri a cantidades de LSD de tamaño micro-dosis, esas pequeñas dosis de LSD afectaron la señalización de los receptores. Todavía no se sabe cómo esta señalización se traduciría en un efecto sobre el estado de ánimo o la percepción de una persona, aunque los estudios demuestran  acciones notablemente potentes del LSD en la señalización celular.

La capacidad del LSD de encajar y dejar que la "tapa" del receptor se cierre por encima de ella depende de las estructuras químicas específicas tanto del fármaco como del receptor. Cuando el equipo expuso células con receptores mutantes que no “envolvían” al LSD, el LSD se unió más rápidamente y también abandonó el  receptor mucho más rápido. Aquellos eventos de unión a LSD cortos produjeron patrones de señalización entre neuronas muy diferentes a los eventos de unión más largos.

Los investigadores destacaron que no abogan por el uso del LSD, ya que es una droga ilegal y potencialmente peligrosa. Sin embargo, sus aplicaciones médicas potenciales, y su enorme impacto en la cultura popular,  requiere una comprensión de sus modos de acción y de las formas en que pueden ser modificados.

Estos resultados pueden, además, beneficiar un día a las personas que sufren de trastornos psiquiátricos caracterizados por una percepción alterada, como la depresión, las fobias y las adicciones.


Basado en: 



viernes, 10 de febrero de 2017

La sorprendente maduración de nuestra capacidad para el reconocimiento facial.



La región cerebral selectiva del reconocimiento facial continúa creciendo en la edad adulta y contradice lo observado en otras regiones sobre la maduración de nuestro cerebro.


Desde el momento en que nacemos, preferimos mirar a los rostros antes que a otros objetos inanimados y, siendo animales sociales, nos encontramos con rostros cada día de nuestras vidas. La cara es la primera cosa que miramos al identificar a otras personas. Las caras también transmiten emociones, informándonos del estado de ánimo de las personas, y a partir de ellas usualmente podemos determinar el sexo de una persona y, a veces, aproximadamente, su edad. Los movimientos oculares también pueden revelarnos algo sobre las intenciones de otra persona.



fusiform gyrus
El área de reconocimiento facial se muestra en rosa en este modelo de cerebro.
 La zona mostrada en verde es el área de reconocimiento de lugares,
 que se encuentra en el sulco colateral.


Las caras son tan importantes para las interacciones sociales humanas que nuestros cerebros contienen una región que se especializa para procesarlas. Esta región, el Área Fusiforme Facial, se encuentra en la superficie inferior del lóbulo temporal, y se cree que es única para los seres humanos y otros primates. Nuestra capacidad de la niñez de reconocer caras mejora con el paso de los años, en línea con el desarrollo de esta región, pero todavía sabemos muy poco sobre cómo la emergencia de tales habilidades está ligada a los cambios anatómicos.

Hasta la edad de 10 años, los niños experimentan una transformación cerebral dramática conocida como poda sináptica, en la que las conexiones cerebrales no utilizadas se recortan y las utilizadas con frecuencia se fortalecen, haciendo de sus cerebros máquinas de procesamiento más eficientes. La neurocientífica Kalanit Grill-Spector de la Universidad de Stanford y sus colegas han demostrado previamente que algunas áreas cerebrales visuales maduran temprano. Nuestra capacidad de reconocer objetos inanimados, por ejemplo, se establece a los siete años. Nuestras habilidades de reconocimiento facial, sin embargo, continúan mejorando en la década de los 20, que es lo que llevó a los investigadores a investigar los cambios cerebrales que ocurren entre la infancia y la edad adulta joven.

Este nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Stanford muestra que el tamaño de esta región del cerebro, selectiva para las caras, continúa creciendo bien entrada la  segunda década de vida. Los hallazgos, publicados en la revista Science, desafían nuestras suposiciones acerca de los patrones de desarrollo del cerebro en la adolescencia.

Jesse Gomez y sus colegas reclutaron a 22 niños de entre 5 y 12 años, y 25 adultos de entre 22 y 28 años, y escanearon sus cerebros usando dos técnicas diferentes: la imagen por resonancia magnética funcional (IRMf), que mide indirectamente la actividad cerebral detectando cambios en el flujo sanguíneo cerebral y la IRM cuantitativa, una técnica recientemente desarrollada que da medidas precisas de la estructura y la composición del tejido cerebral humano.

En la primera fase, los investigadores utilizaron la  resonancia magnética (MRI) para capturar imágenes detalladas de la anatomía cerebral de cada sujeto. Luego, los participantes se sometieron a exploraciones cerebrales funcionales mientras miraban imágenes (categorizadas como caras, partes corporales, objetos, lugares o símbolos), permitiendo a los investigadores ver cómo selectivamente las regiones cerebrales asociadas con el reconocimiento facial respondían a las caras. Finalmente, los participantes completaron una serie de pruebas para evaluar sus habilidades de reconocimiento facial, tales como caras coincidentes fotografiadas en diferentes tipos de iluminación y desde diferentes ángulos.


El investigador Jesse Gomez explica a un participante la tarea de reconocimiento de caras.
Foto de Jesse Gomez y Kalanit Grill-Spector. Laboratorio de Visión y Percepción
 de la Universidad de Stanford.


 Los investigadores se centraron en el giro fusiforme en la parte inferior del lóbulo temporal, que contiene no sólo el Área Fusiforme Facial, sino también, inmediatamente adyacente a ella, otra región que es selectiva para lugares y paisajes.

Los investigadores identificaron por primera vez ambas regiones en las imágenes obtenidas mediante  IRMf, lo que confirmaba que una se activaba sólo en respuesta a las imágenes de las caras, y la otra sólo en respuesta a las imágenes de los lugares. A continuación, utilizaron la IRM cuantitativa para producir mapas detallados de ambas regiones cerebrales en todos los participantes. Esto reveló que el tamaño del Área Fusiforme Facial aumentaba con la edad: era mayor en los participantes adultos que en los niños, y cuanta más edad tenía el individuo, mayor era su tamaño. Por el contrario, no se observó tal diferencia en la adyacente región selectiva de lugares, cuyo tamaño permaneció estable en todos los adultos.

Gómez y sus colegas también comprobaron la memoria para el reconocimiento facial y el reconocimiento de lugares, y encontraron que la habilidad para reconocer caras estaba estrechamente relacionada con el tamaño de su Área Fusiforme Facial, esto es, cuanto más grande era esta área, mejor era el resultado obtenido en la memorización facial. La capacidad de recordar lugares, por otra parte, no estaba en absoluto relacionada con el tamaño del Área Fusiforme Facial. Esto sugiere que el Área Fusiforme Facial continúa creciendo hasta la edad adulta, y que este crecimiento está estrechamente vinculado con una mejora de la capacidad de reconocimiento facial.

Más inesperadamente, el tejido en estas regiones cerebrales era más denso en adultos que en niños, esto es, contenía un número similar de células cerebrales pero mostraba más estructuras de soporte que les ayudaban a conectarse entre sí. Según Grill-Spector, este tejido más denso es evidencia de que el crecimiento del tejido, en lugar de la poda sináptica, en las regiones cerebrales vinculadas al reconocimiento facial, nos ayuda a mejorar el reconocimiento de rostros a medida que maduramos. "Esto sugiere que podría haber múltiples mecanismos de desarrollo en el cerebro a lo largo de la vida y en diferentes regiones del cerebro", dice. Los investigadores están profundizando en estos cambios de desarrollo mediante el seguimiento de los cambios cerebrales en los niños a medida que maduran.

Para confirmar sus hallazgos anatómicos, y tratar de establecer cómo estas diferencias de tamaño podrían ocurrir, los investigadores examinaron el tejido cerebral post-mortem obtenido a partir de 10 adultos. Efectivamente, encontraron que el tamaño del Área Fusiforme Facial aumentó con la edad. Su análisis también sugirió que estos aumentos de tamaño dependientes de la edad son probablemente debido a una serie de factores, especialmente la ramificación de dendritas, el crecimiento de nuevas espinas dendríticas y la formación de mielina, una sustancia grasa que envuelve las fibras nerviosas para aislarlas y acelerar la transmisión nerviosa.

Hasta hace poco, se creía que el desarrollo del cerebro terminaba alrededor de los 16 años de edad. Aunque el cerebro ya ha alcanzado su tamaño completo para entonces, ahora sabemos que partes de él continúan madurando hasta por lo menos, y quizás más allá de los 25 años de edad. Lo más notable es que la corteza prefrontal experimenta un período prolongado de maduración, durante el cual se eliminan un gran número de conexiones sinápticas. Esta "poda" sináptica refina los circuitos neurales prefrontales, haciéndolos más eficientes en el desempeño de funciones ejecutivas como la planificación y la toma de decisiones.

Los nuevos hallazgos parecen demostrar que el Área Fusiforme Facial continúa creciendo hasta la edad adulta temprana, y por lo tanto desafían la opinión establecida de que las etapas posteriores del desarrollo del cerebro se caracterizan por reducciones de volumen causadas por la poda sináptica. Los hallazgos, sin embargo, están algo limitados por el pequeño número de participantes, y también por el hecho de que los participantes más mayores tenían sólo 28 años de edad. Es en torno a esta edad que el desarrollo del cerebro se  supone que se estabiliza,  por lo que no se puede asegurar de manera concluyente que  el Área Fusiforme Facial no continúe creciendo en la edad adulta, hasta que los resultados se repliquen en personas de un rango de edad mucho más amplio.

En cuanto a por qué nuestras habilidades de reconocimiento facial siguen mejorando incluso en la edad adulta joven, hay un par de posibilidades. Una es que simplemente necesitamos recordar más caras. Kalanit Grill-Spector explica que a medida que envejecemos, "el tamaño de nuestros círculos sociales se expande ampliamente" y una creciente capacidad de reconocimiento facial puede ayudarnos a mantener el ritmo. Otra es que nuestros cerebros pueden requerir más afinación para diferenciar caras, que parecen más similares que objetos o lugares. "Todos tienen las mismas partes y la misma configuración", según  Grill-Spector, "así que realmente tienes que estar en sintonía con las diferencias entre personas, y este refinamiento puede requerir mucho tiempo".

La corteza visual contiene regiones específicas para procesar muchos tipos diferentes de estímulos visuales - rostros y lugares, pero también movimiento y colores. Dado que este estudio comparó sólo procesamiento facial y procesamiento de localización, aún no está claro si el aumento en el tejido cerebral está realmente limitado a áreas de reconocimiento facial. Pero el hallazgo muestra que los circuitos cerebrales detrás de diferentes tipos de procesamiento visual no se desarrollan de la misma manera.

Sin embargo, los hallazgos parecen proporcionar otro ejemplo de neuroplasticidad dependiente de la experiencia, el proceso mediante el cual las cosas que hacemos alteran la estructura y la función del cerebro. La infancia, la adolescencia y la edad adulta temprana son períodos de la vida en los cuales la mayor parte de nosotros amplían nuestros diversos círculos sociales. El tamaño del Área Fusiforme Facial puede, por lo tanto, aumentar en relación con el número de nuevas caras que vemos y recordamos, por lo que también sería interesante si su tamaño realmente difiere según el entorno en que nos movemos.


Basado en :  J. Gomez et al. Microstructural proliferation in human cortex is coupled with the development of face processingScience. Vol. 355, January 6, 2017, p. 68. doi: 10.1126/science.aag0311.