An Intro to Forensics: The Science of Crime

Summary

Este script explora la ciencia detrás de las series de televisión de policías, centrando la atención en la forense. Se discute cómo los investigadores forenses utilizan la ciencia para recopilar y analizar evidencia utilizable en los tribunales, a menudo con títulos en latín que terminan en 'mortis'. Se describen procesos como livor mortis, rigor mortis y algor mortis para determinar la hora de la muerte. Además, se desmitifica la tecnología y los métodos de las series de televisión, como la mejora de imágenes borrosas y la base de datos de reconocimiento facial. Finalmente, se presenta un caso hipotético para ilustrar cómo se aplicarían estos conceptos en una investigación real, incluyendo la prueba Kastle-Meyer para detectar sangre y el análisis de ADN mediante STR para identificar a un sospechoso.

Takeaways

• 🔎 Los programas de televisión de procedimientos policiales son una de las pocas formas en que la ciencia se presenta en horarios de máxima audiencia.
• 👮 La forense es el uso de la ciencia en el campo de la ley, específicamente en la ley penal.
• 🎓 Los investigadores forenses generalmente tienen un título universitario en una área científica y algunos también tienen un título de posgrado.
• 🧬 Aunque las series de televisión a menudo simplifican o exageran el trabajo de la forense, ciertas pruebas y técnicas realmente existen.
• 📉 En la vida real, las pruebas y el análisis de la forense no son tan rápidos ni precisos como en la televisión.
• 🧵 La especialización en forense puede incluir el análisis de ADN o balas, entre otras disciplinas.
• 🕒 Los tiempos de muerte aproximados se pueden determinar por medio de algor mortis, livor mortis y rigor mortis.
• 🌡️ El algor mortis, o la pérdida de calor del cuerpo, puede ser afectado por las condiciones ambientales.
• 📷 No es posible mejorar la resolución de una imagen digital una vez que los colores de los píxeles han sido almacenados como un promedio.
• 🖼️ La tecnología de reconocimiento facial es capaz de comparar las características faciales de una persona con una base de datos de huellas faciales.
• 🧪 El análisis de ADN y las pruebas de Kastle-Meyer son herramientas útiles en la investigación forense para identificar muestras biológicas.
• 🧬 El análisis de STR (secuencias de repetición de base corta) es una técnica común en la forense para comparar muestras de ADN.

Q & A

¿Qué tipo de programas de televisión se consideran más cercanos a la representación de la ciencia en horario de máxima audiencia?

Los programas de procedimientos policiales, también conocidos como 'crime shows', son los que más se acercan a la representación de la ciencia en horario de máxima audiencia.

¿Qué es la forensics y en qué campo se utiliza?

La forensics es el uso de la ciencia en el campo de la ley, específicamente en la ley penal, para encontrar, recolectar y analizar evidencia que pueda usarse en un tribunal.

¿Qué formación académica generalmente tienen los investigadores forenses?

Los investigadores forenses generalmente tienen una licenciatura en una campo científico como la química o la biología, o una carrera más enfocada en la ciencia forense. Algunos también tienen una maestría, y los exámenes médicos, o ME, suelen tener una carrera en medicina.

¿Cómo afectan los programas de televisión a la percepción de la ciencia forense?

Los programas de televisión tienden a tomar algunas libertades con la forma en que funciona la forensics para hacerla más emocionante. Aunque los test que usan en los programas pueden existir en la vida real, no son tan rápidos o precisos como se muestra en la televisión.

¿Qué es 'liber mortis' y cómo se relaciona con el tiempo de muerte de una persona?

Livor mortis se refiere a la acumulación de la sangre por efecto de la gravedad después de la muerte. Si el cuerpo ha estado muerto por más de 12 horas, la sangre se coagula o seca y no se acumula en un nuevo lugar si se desplaza el cuerpo. Esto puede indicar que una persona ha estado muerto por menos de 12 horas si la sangre sigue siendo líquida.

¿Qué es 'rigor mortis' y cómo se relaciona con el tiempo de muerte?

Rigor mortis es el endurecimiento de los músculos después de la muerte. Comienza aproximadamente 2 horas después de la muerte y dura hasta las 36 horas. Si rigor mortis ha establecido en el cuerpo, esto indica que el cuerpo es probablemente más viejo de 2 horas.

¿Cómo se utiliza la temperatura corporal para estimar el tiempo de muerte?

La temperatura corporal se pierde a una tasa de aproximadamente 1.5 grados Celsius por hora después de la muerte, un proceso conocido como algor mortis. Si se toma la temperatura rectal del cuerpo y se compara con la temperatura corporal normal, se puede estimar el tiempo de muerte.

¿Cómo afecta el entorno externo la tasa de pérdida de calor del cuerpo después de la muerte?

El entorno externo, especialmente si está frío, puede hacer que el cuerpo pierda calor a una velocidad más rápida. Esto puede dificultar la precisión en la estimación del tiempo de muerte solo con la pérdida de calor.

¿Qué son las 'imágenes mejoradas' en los programas de televisión y cómo se relacionan con la realidad?

En los programas de televisión, a menudo se muestra a los detectives ampliando y mejorando imágenes borrosas para identificar a una persona. En la realidad, una vez que el color de un píxel en una imagen digital se almacena como el promedio, no se puede mejorar la resolución de la foto, ya que no se puede determinar qué cantidad de colores contribuyó a ese promedio.

¿Cómo funciona el reconocimiento facial en la investigación real?

El reconocimiento facial implica la medición de dimensiones específicas y únicas de las características humanas, como la curvatura de los huesos orbitales o la distancia entre la nariz y la boca. Las computadoras pueden medir estas dimensiones y usarlas para identificar caras, comparándolas con las 'huellas faciales' en bases de datos de huellas faciales.

¿Cómo se utiliza el test de Kastle-Meyer para determinar si una mancha es sangre?

El test de Kastle-Meyer utiliza dos sustancias: fenolftaleína y peróxido de hidrógeno. Si hay sangre en la muestra, estas dos sustancias reaccionarán entre sí, convirtiendo a la fenolftaleína en un tono vivo de rosa debido a la presencia de hemoglobina que actúa como catalizador.

¿Qué es el análisis de ADN y cómo se utiliza en la investigación forense?

El análisis de ADN es una técnica que utiliza las moléculas que componen a una persona, que son cadenas largas de pares de bases en un orden particular. En la investigación forense, se utiliza la técnica de análisis de secuencias de repetición (STR) para comparar muestras de ADN. STR examina 13 secciones con patrones repetitivos de pares de bases y la probabilidad de que dos personas tengan los mismos pares de bases en todas las 13 secciones es de uno en mil millones.

Outlines

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🕵️‍♂️ Introducción a las series de crímenes y forense

Este párrafo introduce el tema de las series de crímenes y cómo la ciencia es utilizada en la justicia penal. Se menciona que los investigadores forenses usan técnicas científicas para recopilar y analizar evidencia. Aunque la ciencia real puede no ser tan emocionante en la televisión, los programas tienden a exagerar la velocidad y precisión de las pruebas y la tecnología. Se presenta un caso hipotético de un hombre muerto en una alley en Chicago para ilustrar cómo funciona la investigación forense.

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🩸 Procesos post-mortem y su importancia en la investigación

Se describen los procesos que ocurren después de la muerte, como livor mortis, rigor mortis y algor mortis, que son importantes para determinar la hora de la muerte. En el caso de Bob, se utiliza la temperatura corporal y la rigidez muscular para estimar que ha estado muerto menos de 12 horas. Sin embargo, debido a las condiciones ambientales frías, no se puede determinar con precisión si fue asesinado inmediatamente después de salir de la tienda. Además, se discute cómo la imagen de una cámara de seguridad no puede mejorarse digitalmente para revelar detalles más claros.

🔍 Identificación del sospechoso a través de reconocimiento facial

Los detectives revisan el footage de seguridad y logran obtener una imagen cercana del rostro del sospechoso, quien visita la tienda tres horas después del incidente. Se explica cómo funciona el reconocimiento facial, que utiliza medidas específicas de las características humanas para identificar a una persona. A pesar de que las bases de datos de reconocimiento facial no son tan sofisticadas como en las series de televisión, los investigadores logran encontrar una coincidencia con una base de datos de mugshots locales. El sospechoso, Charlie, es dueño de una ferretería cercana y dejan una llave en la tienda, lo que los lleva a cuestionar su implicación en el crimen.

🧬 Pruebas de ADN y análisis finales

Para confirmar si el palo de llave encontrado es el arma del crimen, los investigadores realizan una prueba de Kastle-Meyer para detectar sangre y luego un análisis de ADN. Se describe cómo funciona el análisis de STR (secuencias de repetición de bases) en la ADN para comparar muestras. Resulta que la sangre en el palo de llave coincide con la de Bob, lo que hace de Charlie un sospechoso principal. Sin embargo, aún quedan preguntas sin responder sobre la causa exacta de la muerte y si había otros involucrados.

Keywords

💡Forense

La forense es el uso de la ciencia en el campo de la ley, específicamente en la ley penal. En el video, se relaciona con la forma en que los investigadores de crimenes utilizan la ciencia para recolectar y analizar evidencia que puede utilizarse en los tribunales. Es un tema central del video, ya que todo gira en torno a cómo la ciencia ayuda a resolver un crimen hipotético.

💡Investigador de escenas del crimen

Un investigador de escenas del crimen es un profesional encargado de analizar escenas de crímenes para encontrar pistas y evidencias. En el video, estos investigadores llegan a una escena del crimen para recolectar pruebas, como parte del proceso forense para resolver el caso presentado.

💡Grado universitario

Un grado universitario generalmente es un título otorgado por una institución de educación superior que certifica la finalización de un programa académico. En el contexto del video, los investigadores forenses y los examinadores médicos usualmente tienen un grado en una campo científico, como química o biología, o en ciencias forenses, y algunos también poseen grados de posgrado.

💡Livor mortis

Livor mortis se refiere a la acumulación de sangre en las partes bajas del cuerpo debido a la gravedad después de la muerte. En el video, es uno de los signos que los examinadores médicos utilizan para determinar cuánto tiempo ha estado un cuerpo sin vida, lo cual es crucial para establecer el tiempo de la muerte.

💡Rigor mortis

Rigor mortis es el endurecimiento de los músculos después de la muerte. Se menciona en el video como un indicio para determinar el tiempo de la muerte, ya que comienza a ocurrir aproximadamente dos horas después de la muerte y dura hasta las 36 horas, después de lo cual los músculos se descomponen y pierden rigidez.

💡Algor mortis

Algor mortis es el proceso mediante el cual un cuerpo pierde calor después de la muerte a una tasa promedio de aproximadamente 1.5 grados Celsius por hora. En el video, es utilizado para estimar el tiempo de la muerte del personaje Bob, tomando en cuenta la temperatura corporal y la temperatura ambiente.

💡Reconocimiento facial

El reconocimiento facial es la práctica de identificar a una persona por medio de su aspecto facial. En el video, se utiliza como una herramienta para identificar al sospechoso que fue capturado en las imágenes de seguridad, comparando su 'huella facial' con las bases de datos existentes.

💡Análisis de ADN

El análisis de ADN es un método utilizado para comparar muestras de ADN para identificar a una persona. En el video, se realiza un análisis de ADN de la sangre encontrada en un llave inglesa, comparándola con la de la víctima para determinar si es el arma del crimen y, posiblemente, al asesino.

💡STR (Secuencias de repetición de bases simple)

STR es una técnica utilizada en análisis de ADN que se enfoca en las secuencias de bases repetidas en el ADN. Estas secuencias varían de persona en persona y son utilizadas para identificar a una persona de manera única. En el video, se menciona como el método que los forenses usan para comparar las muestras de ADN encontradas en la escena del crimen.

💡Kastle-Meyer test

El Kastle-Meyer test es una prueba química utilizada para detectar la presencia de sangre. En el video, los investigadores usan esta prueba en una muestra tomada de un llave inglesa para determinar si la mancha es sangre, lo cual sería un indicio clave en la investigación.

💡Crimen hipotético

Un crimen hipotético es un escenario inventado o teórico utilizado para ilustrar cómo se aborda un caso de investigación. En el video, se presenta un crimen hipotético para explorar y explicar las técnicas y procedimientos forenses que se utilizan para resolver un caso real.

Highlights

Crime shows often portray forensic science in a way that is not entirely accurate, as Hollywood tends to take liberties for entertainment purposes.

Forensic investigators use science to find, gather, and analyze evidence for use in criminal law.

Investigators often have undergraduate degrees in scientific fields and specialize in areas like DNA or ballistics analysis.

Medical examiners usually have medical degrees and play a key role in determining time of death.

Livor mortis, the pooling of blood due to gravity, can help estimate the time of death if the blood is still liquid.

Rigor mortis, the stiffening of muscles after death, begins about 2 hours after death and can last up to 36 hours.

Algor mortis, the cooling of the body after death, can help estimate time of death based on the rate of heat loss.

In real life, it is not possible to significantly enhance the resolution of a low-quality image captured by a camera.

Facial recognition technology involves analyzing specific facial measurements and comparing them to a database of known faceprints.

Local law enforcement agencies may have searchable databases of faceprints, but a comprehensive national database does not yet exist.

The Kastle-Meyer test can be used to confirm the presence of blood on a potential murder weapon.

DNA analysis and Short Tandem Repeat (STR) analysis can be used to match a DNA sample to a specific individual.

STR analysis examines 13 specific regions of DNA and can provide a match with extremely high accuracy.

While crime shows often depict a streamlined process of linking forensic evidence to a suspect, real-life investigations are more complex and time-consuming.

The hypothetical case presented demonstrates the step-by-step process of a forensic investigation, from analyzing the body to identifying a suspect.

Despite the limitations and challenges of real-world forensic science, it remains a crucial tool for solving crimes and identifying perpetrators.

The video emphasizes the importance of understanding the difference between forensic science as portrayed in media and the actual scientific methods used in investigations.

Transcripts

[Intro/Outro Music]

Let's talk about crime shows.

In a nonstop media stream filled with reality shows,

cooking competitions and whatever is happening in Westeros,

police procedurals are probably as close as most of us

are going to get to seeing science portrayed in prime time.

And the techniques that crime fighters use to catch "bad guys" vary from show to show,

but a lot of the time it involves forensics, which is basically the use of science in the field of law,

in this case, criminal law.

Different kinds of forensic investigators have different roles, like analyzing crime scenes or running tests

in the lab, and they can specialize beyond that, focusing on analyzing DNA or bullets for example.

Generally, they all have an undergraduate degree in a scientific field, like chemistry or biology,

or a more targeted degree in forensic science itself.

Some have a graduate degree, too, and medical examiners, or ME's, usually have a degree in medicine.

But they all have one thing in common:

using science to find, gather and analyze evidence that can be used in court.

However, Hollywood seems to think that real science doesn't always make for entertaining TV,

so writers tend to take some liberties with how forensics really work.

Most of the time they aren't completely off the mark,

for example, the tests they use on the show might actually exist.

But they wouldn't be nearly as fast or accurate in real life.

And the technology they use is just ... ridiculous.

We're here to clear that up, and talk about what forensics can actually do,

which turns out to be pretty interesting all by itself.

And to do that we're going to solve a hypothetical crime.

So here's our case: someone finds a dead guy in an alley in Chicago.

The cops secure the scene and the forensic investigators show up around 11 PM to gather clues.

When they go through the victim's pockets,

they find a receipt for a bottle of soda from a nearby convenience store time-stamped at 5PM, 6 hours earlier.

And, according to the ID in his wallet, his name is Bob.

The medical examiners wanna know how long Bob has been dead,

which could be key to finding and catching his killer.

So there are a few things they can check, and they all happen to end in the word "mortis,"

which makes sense, 'cause that just means "death" in Latin.

First there's livor mortis, or how the blood pools.

Now that Bob's heart isn't distributing his blood anymore, it just goes where gravity takes it,

and that makes the skin look purple-ish from the outside.

But if a body's been dead for more than 12 hours, the blood will have coagulated or dried.

It stays in place, and if you shift the body, the blood won't pool in a new spot.

Now, Bob's blood seems to still be very liquid, so he's been dead less than 12 hours.

Though of course, the examiners already knew that,

since he was alive and well in a convenience store only 6 hours ago.

Next they check if rigor mortis, the stiffening of the muscles after death, has set in.

Rigor mortis is proof that your muscles work in kind of the opposite way than you might expect.

Since running and lifting weights, and doing things that require your muscles is hard,

you might think making your muscles contract requires a lot of energy,

but, that's not true.

Your body actually uses energy to make your muscles relax, not contract.

So after somebody dies, and their muscles stop getting chemical energy,

their muscles can't un-contract, so their bodies stiffen.

The effect starts about 2 hours after death and lasts until about 36 hours in,

when the muscles decompose enough that they can't hold their position anymore.

In Bob's case, rigor mortis does seem to have set in, he's frozen in place,

so the body is probably more than 2 hours old. They would like to get a more accurate number though.

If the body is close to 6 hours old, that means he was probably murdered right after he left the store.

So, they take the body's temperature ... rectally ...

a detail they don't normally show in crime dramas, and it's 29 degrees Celsius.

Now, normally, a body loses heat at a rate of about 1.5 degrees Celsius per hour,

a process known as algor mortis.

When Bob was alive, his body temperature would have been 37 degrees,

so it has lost 8 degrees so far, you'd think Bob's been dead very close to 6 hours,

and in a TV show, the ME would probably say that.

But there's a problem, this is a cold winter evening in Chicago, and it's about 5 Degrees outside.

The body is going to lose heat a lot faster to the colder air, but it is hard to tell exactly how fast.

Given all the information they've gathered, our MEs put the time of death between 5 PM and 7 PM,

there's no way to tell if Bob was murdered right after he left the store, or two hours later.

So, the detectives head to the store and ask to review the security camera footage,

hoping they'll be able to figure out if anyone was with Bob when he bought his drink.

Turns out that as Bob left the store,

the camera picked up someone quickly emerging behind a nearby tree, to follow him down the street.

But it was so far away that the stalker's face is all pixilated and blurry,

you can hardly even tell it's a face, let alone whose it is.

Now if this were a TV show, usually the detectives would zoom in on the face, and enhance the image

... somehow ... and then run the magically clear photo through a facial recognition database.

And then maybe the next part of the story is they get a match, which leads them to another clue.

But, in real life, there's no way they could enhance the picture like that.

When a camera captures a digital image, it's recorded as data that forms a map of the colors in each point,

or pixel, in the picture, and those pixels cover a bigger or smaller space depending on the resolution,

or how many pixels are in that image.

The color of each pixel is recorded as the average of all the colors within that space.

But once the color is stored as the average, that's it, you can't enhance the resolution of a photo.

Because there's no way to tell which amount of which colors went into that average in each pixel.

Let's say that your camera has 8 megapixels, which is pretty typical for a smartphone.

That means it takes a picture with 8 million pixels in it.

That sounds like a lot, but let's just say you wanna take a picture of something really small,

or really far away, like a person at the other end of a field.

You can zoom in a lot, but you still probably won't be able to make out much detail.

Whatever's written on the T-shirt, for example, might just look like a few blocky, dark green squares,

and there's no way you can enhance those squares to see that the dark green pixels

are just averaging together the bright green letters on a black background that spell out "SciShow",

which, of course, are available at DFTBA.com/SciShow. ;)

If you wanted to be able to make out what's on the shirt,

you need a lot more pixels that would each depict a smaller area of that mysterious figure.

But let's say our real life detectives look through some more of the footage and realize

the person who was following our victim was actually back in the store about three hours later.

They can tell, because he was wearing the same clothes.

The camera captures him as he puts something down on a shelf, then leaves.

They get a close up picture of his face,

and run it through the database.

Facial recognition actually has a long history, because it's one of those things humans tend to be very good at.

But it's hard to get computers to do well.

Humans are excellent at finding patterns, but the computers have to be taught what to look for.

Human features, as it turns out, are arranged in very specific ways,

but the specifics are unique to each person.

For example, everyone has a certain curvature to their eye sockets, or distance between the nose and mouth.

Those dimensions are different for everyone, but computers can be programmed to measure them,

then use the data to identify faces.

Together, these metrics make up a faceprint,

and there are actually databases of faceprints compiled from things like mugshots.

A computer can take an image of a face, like the one of a man following Bob,

and compare his faceprint to ones already in the database.

On TV shows, that database will usually shown as a sophisticated system, with all the data in one place.

All the detectives have to do is type in some commands on a keyboard

and the computer starts cross-referencing with every picture ever taken in the country.

But that kind of law enforcement database doesn't really exist, at least, not yet.

The FBI is working on what they say will be the world's biggest database of biometrics,

with tens of millions of records.

But for now, if cities have searchable faceprint databases at all, they're usually local.

Chicago, for example, has one called NeoFace that looks for matches in the police photo database.

In our case, the investigators catch a lucky break.

When they run the suspect's faceprint

against the Chicago police department's database of mugshots, they find a match.

His name is Charlie,

and he owns a hardware store a few blocks away.

When the investigators inspect the shelf they saw him putting something on,

they find a wrench with a dark red stain.

Thinking that it might be their murder weapon, they take a swab of whatever's on the wrench

then do something called a Kastle-Meyer test to see if it's blood.

On TV, you might just see them spraying some liquid onto the swab to see if it changes color,

but in real life, they'll need to use two different substances.

First they add the chemical phenolphthalein to the swab, then a couple of drops of hydrogen peroxide.

If there's blood in the sample, the two compounds will react with each other,

turning the phenolphthalein a vivid shade of pink.

Blood contains hemoglobin, which acts as a catalyst,

basically, the substance that makes a reaction happen.

With hemoglobin's help, the peroxide reacts with the hydrogen in phenolphthalein and becomes water.

The new hydrogen-less form of phenolphthalein then turns pink.

If there were no blood on the wrench, the reaction wouldn't happen

because it wouldn't have a catalyst to help it along.

But in this case, the swab from the wrench does turn pink, meaning that the stain is probably blood,

so the investigators take the wrench for further testing.

Back at the lab they run a DNA analysis on the blood from the wrench

and compare it with Bob's. If it's a match, they've probably found the murder weapon, and their murderer.

Now this test actually works pretty much like it does on TV.

DNA is the molecule that makes you who you are,

long strings of four different compounds or base pairs, in a particular order,

and everybody has their own unique set, except for identical twins.

So, if you have a DNA sample, that's a really good way to identify someone.

But forensic teams don't just sequence everyone's DNA,

instead, they usually use a technique known as STR analysis to match DNA samples.

It's based on the idea that everyone's DNA has certain sections with repeating patterns of base pairs,

but the number of times the pattern repeats itself varies from person to person.

The STR looks at 13 of those repeating sections,

and the odds of two people having the exact same base pairs in all 13 are about one in a billion,

meaning there are probably only about six other people in the entire world

who have the same STR profile as you and forensic experts figure that's accurate enough.

Plus, it takes less than an hour and a half to run.

So, in our case, investigators find that the blood on the wrench did come from Bob,

which certainly makes Charlie a suspect. But there still are open questions.

Was Bob's encounter with the wrench what killed him?

What someone else involved besides Charlie?

Unfortunately I can't answer those questions for you

because we're out of time and Game of Thrones is about to come on.

But thanks for watching, and thanks especially to our patrons on Patreon who make this show possible.

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[Intro/Outro Music]