R+D CSIC

AFORO. Otòlits en 3D per identificar peixos

AFORO és una de les més importants bases d’otòlits (estructures internes de la oïda dels peixos). Ara, en un treball interdisciplinari, han entrat en una nova fase, AFORO3D, tot incorporant models virtuals en 3D dels otòlits i obrint la porta a un ventall de possibilitats fins fa poc impossibles.

L’Institut de Ciències del Mar del CSIC lidera la creació d’una de les més importants base de dades d’otòlits (estructures calcàries de la oïda interna dels peixos ossis). Present a la xarxa, la base AFORO està oberta a consultes dels especialistes interessats.

Des del 2002, investigadors del Institut de Ciències del Mar del CSIC i de la Universitat Politècnica de Catalunya ehan desenvolñupat a AFORO sistemes d’anàlisi d’imatges i un entorn de bases de dades per a la identificació automàtica d’espècies de peixos i poblacions en base als contorns dels otòlits.

AFORO es l’acrònim de Anàlisi de FORmes d'Otòlits. El seu sistema de classificació d’imatges en 2D,  dóna uns percentatges d’identificació correcte de l’ordre del 70% a nivell d’espècies i del 90% a nivell de gènere i família.

Més recentment, i com a gran novetat, han començat a incorporar imatges en  3D, que oferirà més fiabilitat a l’hora d’identificar-los. I que, sobretot, permetrà disposar de models virtuals tridimensionals dels otòlits, de forma que serà possible estudiar-los sense tenir-los presents. També es podran aplicar aquests models virtuals tridimensionals en estudis de biomecànica de l’oïda.

És com el DNI del peix

Els otòlits, estructures internes de la oïda dels peixos, estan formats per cristalls de carbonat calci en la seva forma d’aragonit principalment, i no es degraden fàcilment. “Els otòlits són una mica com el DNI del peix”, explica Antoni Lombarte, científic del Institut de Ciències del Mar i responsable del projecte actual. “Permeten identificar l’espècie del peix, però també la seva edat o els seus desplaçaments” .

D’una banda, segueix explicant aquest investigador, els otòlits reflecteixen el creixement anual,  talment com els anells del tronc d’un arbre, i el creixement diari, Per tant, permeten saber l’edat d’un animal amb una precisió de dies. Per una altra banda, la composició química de l’otòlit varia en funció de les característiques de l’aigua, el que permet saber en quines aigües ha estat el peix. Aixñi, en estudis de medi ambient, l’otolit serveix per detectar alteracions de l’aigua.

La identificació d’espècies és molt útil en els casos que no es disposa del peix sinó de l’otòlit. En excavacions arqueològiques on s’han trobat restes de cuina, per esbrinar quins peixos menjaven els nostres avantpassats; en excavacions paleontològiques, per identificar espècies del passat. O en estudis xarxes tròfiques, quan s’analitza, a traves dels continguts estomacals, la alimentació d’espècies que capturen peixos.

Una altra àrea interessant, apunta Antoni Lombarte, es la gestió pesquera, quan hi ha especies que són externament molt similars i cal una eina  morfològica que ajudi a diferenciar-les amb fiabilitat.

Del 2D al 3D

Les primeres descripcions d’otòlits es basaven en caràcters anatòmics i es representaven  mitjançant dibuixos. Amb l’arribada dels sistemes d’anàlisi d’imatges, el concepte d’anàlisi de la forma es va començar a introduir als estudis descriptius d’otòlits, explica Antoni Lombarte.

El web AFORO, creat al 2002, disposa de una base de 4.100 imatges d’otòlits que corresponen a unes 1.250 espècies. Provenen, la majoria, de la col•lecció biològica del Institut de Ciències de Mar (un banc de 5.000 mostres) i, altres, d’ autors que han cedit les imatges.

Però la contrastació d’imatges en dues dimensiones té limitacions. Per això, des de fa poc han iniciat una nova fase del projecte, batejada com a AFORO3D, amb col•laboració amb el Departament d’Enginyeria Electrònica de la UPC i el Departament de Tecnologies Digital i de la Informació de la Universitat de Vic amb l’objectiu de crear descriptors morfològics de tres dimensions a partir de l’otòlit sencer i desenvolupar eines d’anàlisi en 3D.

S’ha creat un escàner 3D molt especial, capaç d’escanejar els petit otòlits, amb grandàries que van del mil·límetre als pocs centímetres

Un escàner molt especial

Per això, s’ha creat un escàner molt especial, capaç d’escanejar els petit otòlits, que tenen grandàries que van del mil·límetre als pocs centímetres. El petit prototip  treballa amb una sola càmera i amb llum LED projectada, i ha estat desenvolupat pel grup de Visió per Computador i Robòtica de la Universitat de Girona i la companyia AQSENSE, seguint els requeriments de l’Institut de Ciències del Mar.

Mitjançant aquest aparell, l’Institut de Ciències del Mar ha començat a obtenir models virtuals tridimensionals del otòlits. Els objectes virtuals, fins ara 30, són d’una gran resolució. “Estan digitalitzats amb una precisió de 40 micròmetres”, afegeix Lombarte, “el que permetrà que es puguin fer servir de models per simulacions i estudis de biomecànica dels òrgans sensorials del peixos”.

“Es podria fer el mateix amb dents o amb estructures òssies, tenir la possibilitat de treballar amb objectes virtuals sense necessitat d’utilitzar de les mostres”, apunta aquest expert.  Això obre moltes possibilitats a estudis en l’àmbit de la paleontologia,  arqueologia, biomecànica i  crear col·leccions  virtuals de referència 

Els vídeos i imatges dels otolits en 3D es poden consultar a http://www.icm.csic.es/aforo/3Dlist_en.jsp

• Anterior
• Següent