Acuicultura

Un nuevo “Fitbit” para peces da un vuelco a la vida secreta de

imagen: Lab-on-a-Fish utiliza múltiples sensores para rastrear de forma inalámbrica la ubicación, la frecuencia cardíaca, el movimiento de la cola e incluso la temperatura ambiental.
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Crédito: Gráfico de Michael Perkins | Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico

Un nuevo rastreador de actividad física que se parece mucho a un “Fitbit para peces” revela nuevos conocimientos sobre la salud y el comportamiento de los peces. El primer dispositivo de este tipo utiliza múltiples sensores para rastrear de forma inalámbrica lo que experimenta un pez en tiempo real.

“Lab-on-a-Fish proporciona algo muy necesario en la conservación y la acuicultura: una forma rentable de monitorear la salud y el comportamiento de los peces”, dijo Daniel Deng, investigador de laboratorio e ingeniero mecánico en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) cuyo sensor El equipo de desarrollo colaboró ​​con el equipo de baterías dirigido por Jie Xiao, investigador de laboratorio y químico.

El dispositivo, una especie de biosensor, puede recopilar simultáneamente datos sobre un pez, incluida su ubicación, frecuencia cardíaca, movimiento de la cola y calorías quemadas, así como la temperatura, la presión y el campo magnético de su entorno. Esta información puede ayudar a los científicos y administradores a comprender el impacto del cambio climático y el desarrollo de infraestructura en la salud de los ecosistemas y, a su vez, informar futuras estrategias de gestión y conservación.

Aprende lo que estresa a los peces

Sobre la base de más de una década de trabajo, Deng y otros científicos del PNNL se inspiraron para desarrollar Lab-on-a-Fish para ayudar a abordar un desafío común en los proyectos hidroeléctricos: el paso de peces. Por ley, algunas instalaciones hidroeléctricas deben garantizar que las especies de peces migratorios, como el salmón, puedan sortear las represas y nadar río arriba en los ríos donde desovan. Lab-on-a-Fish no solo permite a los científicos monitorear el éxito del paso de los peces, sino también identificar si los peces han encontrado estresores físicos en puntos específicos de su viaje.

“Si queremos saber qué es lo que estresa a un pez, necesitamos usar datos de seguimiento y vincularlos con datos ambientales, de salud y de comportamiento detallados. Esta es la primera vez que esta información se puede integrar de esta manera”, dijo Deng.

Históricamente, las etiquetas para peces se han visto limitadas por la cantidad de sensores que se pueden colocar en un solo dispositivo sin afectar negativamente el comportamiento de los peces o la longevidad del dispositivo. Lab-on-a-Fish pesa 2,4 gramos, tiene el tamaño aproximado de la tapa de un bolígrafo y puede recopilar datos durante un máximo de ocho meses. Esto significa que los científicos pueden estudiar especies más pequeñas durante más tiempo que antes.

Este biosensor galardonado se inserta quirúrgicamente debajo de la piel cerca de las aletas dorsales traseras de un pez. Mientras el pez nada, un receptor inalámbrico capta pitidos reveladores del sensor.

etiquetas inteligentes

Una vez que los científicos han recuperado los datos de un receptor inalámbrico o del propio dispositivo, una serie de algoritmos de aprendizaje automático pueden ayudarlos a desentrañar patrones entre todas las mediciones.

“No se trata solo de obtener datos, Lab-on-a-Fish también tiene un algoritmo incorporado que ayuda a que esos datos sean significativos”, dijo Deng.

Deng y sus colegas diseñaron el dispositivo para ayudar a los administradores ambientales y otros a evaluar el desempeño ambiental y la seguridad de la tecnología hidroeléctrica y mitigar los impactos en la vida silvestre. Hasta la fecha, el dispositivo se ha probado con éxito en el laboratorio en tres especies de peces, incluida la trucha arco iris, el esturión blanco y la lucioperca, pero sus aplicaciones comerciales se están expandiendo a otras especies económicamente importantes.

Deng y su equipo ya están desarrollando el Lab-on-a-Fish de próxima generación, que adapta el dispositivo a las necesidades específicas de los usuarios relacionadas con la energía hidroeléctrica, la conservación y la acuicultura. En el futuro, esta tecnología podría ayudar a monitorear una variedad de especies acuáticas y terrestres, ampliando su uso y utilidad.

Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Tecnologías de Energía Hidráulica del Departamento de Energía. Además de Deng y Xiao, el equipo incluye a Yang Yang, Jun Lu, Brett D Pflugrath, Huidong Li, Jayson J Martinez, Siddhartha Regmi y Bingbin Wu. Etiqueta biotelemétrica implantable para el monitoreo in vivo en tiempo real de animales acuáticos”, fue liderado por PNNL y publicado en el Diario de Internet de las cosas de IEEE.

Aquellos interesados ​​en asociarse con PNNL u oportunidades de licencia relacionadas con esta tecnología pueden comunicarse con Sara Hunt, directora de comercialización de PNNL.


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