Un parany intel·ligent classifica els mosquits per sexe i gènere a partir del seu brunzit

Funciona a través d’un sensor òptic amb intel·ligència artificial que s’ha entrenat enregistrant el vol de més de 4.300 mosquits durant dos anys

S’ha demostrat eficaç amb el mosquit tigre i el mosquit comú, les dues espècies que més preocupen en salut pública perquè poden transmetre malalties com el dengue i el virus del Nil Occidental

Desenvolupat per l’IRTA i l’empresa Irideon, és l’únic al món amb aquestes capacitats tècniques i permetrà agilitzar el procés de vigilància i control de les malalties transmeses per aquests insectes

L’equip expert en entomologia i arbovirus del Centre de Recerca en Sanitat Animal (CReSA) de l’Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries (IRTA) i l’empresa Irideon S.L. ha desenvolupat el primer sensor òptic acoblat a un parany que classifica els mosquits capturats de manera automàtica i fiable segons el gènere i el sexe. Els resultats de les proves fetes al laboratori, publicats recentment a la revista Parasites & Vectors, indiquen que el sensor és capaç de classificar exemplars segons els gèneres Aedes o Culex amb una fiabilitat del 94,2%. L’estudi, que forma part del projecte europeu VECTRACK, també demostra que el sensor diferencia mascles de femelles del gènere Aedes amb una fiabilitat del 99,4% i distingeix el sexe dels Culex amb una fiabilitat total.

L’equip de recerca ha treballat amb aquests gèneres perquè inclouen dues de les espècies que més preocupen actualment a Europa en l’àmbit de la salut pública i la vigilància de virus transmesos per mosquits. Són, per una banda, el mosquit tigre (Aedes albopictus), un mosquit urbà i potencial transmissor de virus com el dengue, el Zika, i el chikungunya, i per altra banda el mosquit comú (Culex pipiens), que viu en zones urbanes, rurals i aiguamolls, i pot transmetre malalties com el virus del Nil Occidental. «Ens interessa, sobretot, que els sensors identifiquin les femelles perquè són les que poden picar les persones i transmeten virus», puntualitza Sandra Talavera, investigadora de l’IRTA-CReSA i responsable del projecte VECTRACK.

Durant dos anys, al laboratori de l’IRTA-CReSA han enregistrat el vol de més de 4.300 exemplars de mosquit tigre i mosquit comú criats a les mateixes instal·lacions per entrenar el sensor òptic i perquè aprengués a detectar la freqüència amb què els mosquits baten les ales —el que s’entendria com el brunzit— mesurat en Hertz. En el cas dels mosquits, la freqüència del vol se situa entre els 300 i els 900 Hz. «Ens hem basat en aquesta característica perquè és molt singular en cada espècie i varia segons el sexe i altres aspectes de la biologia del mosquit, com la mida, l’edat i el comportament mentre s’aparellen, així com altres factors ambientals com la temperatura», explica Maria Isabel González, investigadora predoctoral de l’IRTA-CReSA i primera autora de l’estudi. Fins ara, els sensors òptics disponibles al mercat només distingien mosquits d’altres espècies i en feien un recompte, sense diferenciar-ne l’espècie, el sexe o altres característiques dels mosquits.

El sensor projecta l’ombra del moviment de les ales

Quan un mosquit vola a prop de l’embut d’entrada del parany pot ser aspirat pel ventilador que hi ha dins. En aquest moment, el sensor detecta l’insecte gràcies a un panell òptic que emet llum i un altre que en rep. A mesura que el mosquit travessa la zona de detecció, projecta una ombra sobre el receptor òptic. Així, quan l’insecte bat les ales, la llum que cau sobre el receptor va canviant i dona lloc a canvis en l’amplitud de la forma de l’ona de llum gravada pel sensor. «Amb llenguatge de programació Python el sensor aconsegueix traduir aquestes senyals òptiques en senyals acústiques», destaca João Encarnação, director de l’empresa Irideon S.L.

Els enregistraments dels vols dels mosquits tenen una mitjana de 30 milisegons i es poden descarregar des del sensor en forma de fitxers d’àudio per reproduir-los i visualitzar-los. Aquesta informació s’ha combinat amb tècniques d’aprenentatge automàtic d’intel·ligència artificial i desenvolupar algoritmes per entrenar el sensor.  

Revolució tecnològica per vigilar els mosquits

Tenint en compte que cada any moren més de 700 mil persones al planeta a causa de malalties transmeses per mosquits, és fonamental identificar-ne les espècies amb rapidesa quan hi ha casos de persones afectades per alguna malaltia que es transmet per picades de mosquit. Aquesta tasca la duen a terme els professionals de l’entomologia basant-se en l’observació de la morfologia dels insectes. «És una feina molt laboriosa i urgent, sobretot en casos d’emergència quant el temps marca la possible expansió d’un virus transmès per mosquits», destaca Talavera.

Gràcies a la intel·ligència artificial, s’espera que els paranys siguin capaços d’identificar els mosquits a temps real i enviïn els resultats de manera remota a les autoritats competents de manera immediata per ajudar-les a prendre decisions i, així, accelerar el procés de la vigilància i el control dels mosquits transmissors de virus. Un dels avantatges que expliquen els experts és que es podran prioritzar els recursos de personal i no caldrà traslladar-se al lloc on cal fer la inspecció entomològica si l’espècie d’interès no és detectada. Per exemple, en les inspeccions entomològiques quan hi ha una sospita de cas de dengue, si el parany indica que no hi ha mosquit tigre, no caldrà que ningú es traslladi expressament a la localització per fer el mostreig. La connexió remota també serà útil per analitzar a nivell general les tendències i el risc de transmissió de malalties transmeses per mosquits.

En els darrers anys s’han iniciat molts estudis per aconseguir desenvolupar tecnologies basades en la identificació del batec de les ales dels mosquits, inclús amb la forma del cos, però aconseguir que el sensor tingui una fiabilitat alta és un repte. «Per ara, el nostre estudi ha demostrat que el sensor òptic és fiable en condicions controlades de laboratori, però properament tindrem els resultats de les proves fetes al camp, on les condicions ambientals varien i poden influir», conclou Talavera.

Referència de l’article:
González-Pérez, M.I., Faulhaber, B., Williams, M. et al. A novel optical sensor system for the automatic classification of mosquitoes by genus and sex with high levels of accuracy. Parasites Vectors 15, 190 (2022). https://doi.org/10.1186/s13071-022-05324-5