Imagenología 3D: la apuesta de la PUCV para estudiar la morfología de salmónidos
Mediante microtomografía computada y técnicas morfológicas, el Dr. Paulo Salinas comenzó el estudio a fondo de la biología estructural de las vértebras de salmónidos, y su aplicación en la salmonicultura.
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En el Laboratorio de Morfología Animal y Experimental de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV), los científicos están abocados en comprender cómo diversos factores como el ambiente, la selección genética, la dieta, la polución, la adaptabilidad o los fármacos influyen en la morfología de los animales.
Para ello, han implementado enfoques experimentales y uso de una amplia gama de herramientas y técnicas disponibles. Entre estas, el Dr. Paulo Salinas, investigador del laboratorio, destaca al uso de la microtomografía computada (microCT).
“Nuestro laboratorio maneja una serie de técnicas morfológicas, tales como la estereología para la cuantificación histológica de estructuras tridimensionales complejas, morfometría geométrica, que nos permite analizar las formas biológicas, el análisis de elementos finitos, para estudiar las propiedades mecánicas de las estructuras biológicas bajo diversas condiciones, y la alometría, para explorar las relaciones de crecimiento entre diferentes partes del cuerpo”, explica a Salmonexpert el Dr. Salinas.
Y es justamente a través de la combinación de todas estas técnicas y un enfoque multidisciplinario, que los expertos del laboratorio pueden generar conocimiento sobre la variabilidad morfológica, sus causas y consecuencias.
A raíz de esto, el científico de la PUCV vio la oportunidad de estudiar, primeramente, la biología estructural de las vértebras de salmónidos a través del microCT.
A través de las imágenes de microCT, se pueden examinar aspectos como la morfología y geometría vertebral, interna y externa. También se logran mediciones precisas de forma, tamaño, y volumen de las vértebras, lo que abre un abanico de posibilidades de estudio.
Con estas técnicas, según detalla Salinas, se pueden comprender en detalle los mecanismos subyacentes que afectan la salud esquelética de los peces en los sistemas productivos.
“La biología estructural, al estudiar la composición, la estructura y la función de los componentes biológicos a nivel tisular y macroscópico, ofrece insights críticos sobre cómo se desarrollan, se mantienen, o se alteran estas estructuras en condiciones normales y patológicas. Nos enfocamos en las vértebras debido a su relevancia en la integridad estructural y funcional del esqueleto de los peces, siendo estas fundamentales para la locomoción y la resistencia física”, indica el científico.
Las patologías vertebrales, como la deformación, pueden derivar en problemas de natación y disminución de la eficacia reproductiva, afectando así el bienestar animal y la producción acuícola.
¿Cómo se hace?
Para obtener estas imágenes, se comienza con una técnica no invasiva que permite escanear el pez juvenil completo, evitando la necesidad de disecarlo, aunque para peces de gran tamaño se procede a la disección cuidadosa de las vértebras a estudiar.
Las muestras, una vez preparadas, son fijadas con soluciones como el formaldehído para preservar su estructura. A continuación, se desecan para eliminar cualquier contenido de agua, utilizando métodos como el punto crítico o soluciones deshidratantes, evitando interferencias en el proceso de imagen.
Finalmente, la muestra se monta en un soporte que no afecte la penetración de los rayos X y se escanea en el microCT, donde la rotación permite capturar imágenes proyectadas desde múltiples ángulos.
“Estas imágenes se procesan con algoritmos computacionales para reconstruir una imagen tridimensional de alta resolución, que se analiza con software especializado, permitiendo la evaluación detallada de la estructura interna, incluyendo la porosidad ósea y la identificación de anomalías”, precisa el Dr. Salinas.
Otras estructuras
Esta tecnología permite no sólo estudiar vértebras, sino también evaluar estructuras complejas tales como otolitos, opérculos, y aletas caudales en diferentes estadios de desarrollo.
Justamente es hacia allá donde está apostando el investigador del Laboratorio de Morfología Animal y Experimental. “Aplicaciones hay muchas”, plantea el experto. Estas pueden incluir a la mandíbula y los dientes, el esqueleto axial, o incluso las escamas. De la misma forma podría combinarse con otras técnicas para obtener aún más información.
“Además, la integración del estudio estructural junto a la evaluación de la funcionalidad mecánica en conjunto podría ofrecer avances interesantes en la comprensión de cómo las modificaciones anatómicas producto de la dieta, temperatura u otros, afectan la eficiencia biomecánica, la adaptabilidad y la resiliencia de los salmónidos frente a la dinámica de la columna vertebral, por ejemplo, durante la alimentación o natación”, concluye el Dr. Salinas.
