Utilización de la ecografía en peces para la identificación sexual no invasiva y la evaluación de la madurez gonadal

La tecnología de imágenes por ultrasonido, como herramienta no invasiva, en tiempo real y de alta precisión, se ha aplicado ampliamente en la identificación del sexo de los peces y la evaluación de la madurez gonadal, reemplazando gradualmente los métodos invasivos tradicionales como la observación anatómica, la medición del índice gonadosomático (IGG) y la detección de niveles hormonales. Al proporcionar imágenes en tiempo real de la morfología gonadal y la información hemodinámica, esta tecnología ofrece evidencia científica para la segregación sexual no destructiva y el momento óptimo de reproducción en acuicultura. La proporción sexual y la madurez gonadal de los peces impactan directamente en la estructura poblacional, la eficiencia reproductiva y los beneficios económicos, particularmente en la conservación de peces silvestres y el desarrollo sostenible de la acuicultura. Este artículo explora los principios, las aplicaciones y el progreso de la investigación de la tecnología de ultrasonido en los principales países piscícolas (p. ej., China, Noruega, Japón y Estados Unidos), junto con sus desafíos y futuras direcciones.

Principios de la ecografía y características de la imagen

Las imágenes por ultrasonido generan imágenes a través del reflejo de ondas sonoras de alta frecuencia en los tejidos de los peces, y las diferencias en la impedancia acústica forman patrones de eco distintos para identificar los tipos de gónadas y los estadios de madurez:

• ovario femeninoLos ovarios maduros presentan ecos granulares, con áreas de eco bajo intercaladas con puntos de alta reflexión. En las etapas tardías de madurez (III-IV), se observan folículos grandes, altamente ecogénicos y con límites bien definidos.

• Testículo masculinoLos testículos muestran ecos uniformes y finos. En los estadios maduros (III-IV), son comunes las áreas lisas de alta reflexión, mientras que en los estadios tempranos (I-II) presentan ecos más débiles, lo que dificulta su diferenciación de los ovarios.

• Hemodinámica:La ecografía Doppler color puede detectar además cambios en el flujo sanguíneo en las gónadas, proporcionando datos adicionales para la evaluación de la madurez.

La tecnología de ultrasonido ha logrado resultados significativos en varias especies de peces, con las siguientes características notables:

• Pomfret plateadoLa ecografía se correlaciona estrechamente con el GSI y los niveles hormonales. Al establecer los umbrales ecográficos F3 (madurez femenina) y M3/M4 (madurez masculina), se pueden identificar rápidamente los ejemplares maduros, lo que reduce la frecuencia de manipulación.

• Tilapia del NiloLa ecografía alcanza una precisión en la identificación del sexo del 95 %, superando la clasificación visual manual (87 %). Sin embargo, la obtención de imágenes de testículos en individuos de menos de 400 g sigue siendo un desafío, lo que requiere una frecuencia optimizada de la sonda.

• Salmón del AtlánticoLa ecografía se utiliza para monitorear la madurez de las gónadas en peces machos silvestres y de cultivo, lo que reduce significativamente los sacrificios innecesarios y ofrece escalabilidad.

• Esturión chinoLa combinación de imágenes ecográficas con mediciones de hormonas sexuales permite determinar el sexo y la madurez en individuos de 10 a 17 años, lo que demuestra su potencial para proteger especies en peligro de extinción.

• Trucha arcoíris de sexo invertidoLa ecografía evalúa eficazmente la estructura gonadal en individuos con inversión sexual, lo que ayuda al cultivo de poblaciones de un solo sexo.

Avances de la investigación en los principales países piscícolas

Los principales países productores de peces han hecho contribuciones significativas a la tecnología de ultrasonidos, adaptándola a las necesidades locales y avanzando en su industrialización:

• PorcelanaComo el mayor productor acuícola del mundo, China ha logrado avances en la investigación con ultrasonido para especies como el esturión chino, la carpa y la tilapia. Las instituciones de investigación han desarrollado dispositivos de ultrasonido portátiles y de bajo costo para peces pequeños y medianos, integrando algoritmos de IA para optimizar la eficiencia del análisis de imágenes. Por ejemplo, la Academia China de Ciencias Pesqueras desarrolló un sistema automatizado de clasificación de la madurez de las gónadas basado en ultrasonido, que mejora la precisión de la segregación sexual en las granjas.

• NoruegaNoruega aplica ampliamente el ultrasonido en la cría de salmón del Atlántico y bacalao, centrándose en la relación entre el flujo sanguíneo gonadal y la madurez. El Instituto Noruego de Investigación Marina ha desarrollado sondas de alta frecuencia que capturan imágenes claras de los testículos en peces más pequeños, superando las limitaciones de resolución y siendo adecuadas para la acuicultura comercial a gran escala.

• JapónJapón cuenta con aplicaciones avanzadas de ultrasonido en especies de alto valor como la trucha arcoíris y el bonito, en particular para la reversión sexual y el monitoreo del desarrollo gonadal. Instituciones de investigación japonesas han combinado el ultrasonido con marcadores genéticos para desarrollar modelos no invasivos de identificación sexual, mejorando así la eficiencia de la producción de semillas.

• Estados UnidosEstados Unidos promueve el uso del ultrasonido en la cría de bagres y salmonicultura, especialmente en granjas a pequeña escala. Los proyectos financiados por el USDA se han centrado en la miniaturización de dispositivos de ultrasonido para reducir costos y hacerlos accesibles a los pequeños agricultores. Además, equipos de investigación estadounidenses han desarrollado herramientas de análisis de imágenes de ultrasonido basadas en aprendizaje automático para mejorar la objetividad.

Ventajas y desafíos técnicos

La tecnología de ultrasonidos para peces ofrece las siguientes ventajas:

• No invasividad:Evita lesiones a los peces causadas por la disección tradicional, adecuado para la conservación de especies en peligro de extinción.

• Capacidad en tiempo real:Permite un escaneo rápido dentro o fuera del agua, ideal para operaciones de acuicultura a gran escala.

• Alta precisión:Logra una precisión superior al 90% en la identificación del sexo, superando los métodos visuales tradicionales.

Sin embargo, aún quedan desafíos:

• Limitación del tamaño de los pecesObtener imágenes de testículos en peces pequeños (<200 g) es difícil y requiere sondas de mayor frecuencia y equipos más sensibles.

• Costo del equipoLas máquinas de ultrasonido de alta gama y los sistemas Doppler color son costosos, lo que limita su adopción por parte de los pequeños agricultores.

• Experiencia del operadorLa interpretación de imágenes depende de la experiencia, lo que requiere herramientas de análisis automatizadas para reducir las barreras de habilidades.

Direcciones futuras

Para promover aún másultrasonido de pecesTecnología en acuicultura, se recomiendan los siguientes pasos:

1. Mejorar la resolución de las imágenes:Desarrollar sondas de frecuencia ultra alta para mejorar la obtención de imágenes de testículos en peces pequeños.

2. Reducir los costos de los equipos:Crear dispositivos de ultrasonido portátiles y asequibles para llegar a los agricultores de pequeña y mediana escala.

3. Estandarización y automatización:Establecer protocolos de análisis de imágenes estandarizados e integrar IA y aprendizaje automático para reducir la dependencia de la experiencia del operador.

4. Colaboración internacional:Fortalecer la cooperación entre China, Noruega, Japón, Estados Unidos y otros para compartir datos y tecnologías, impulsando la acuicultura global sostenible.

La tecnología de ultrasonido para peces, gracias a su no invasividad, capacidad en tiempo real y alta precisión, es una herramienta ideal para la identificación del sexo y la evaluación de la madurez gonadal. La investigación continua de los principales países piscícolas ha impulsado avances tecnológicos, en particular en la conservación de especies en peligro de extinción y la optimización de la acuicultura comercial. Gracias a futuras innovaciones en resolución, reducción de costos y automatización, la tecnología de ultrasonido está lista para una adopción más amplia en la acuicultura global, lo que impulsará la sostenibilidad y los beneficios económicos.