Enfermedades transmitidas por mosquitos como la malaria, el dengue y la fiebre amarilla son responsables de cientos de miles de muertes cada año, según la Organización Mundial de la Salud (OMS). Un nuevo sistema de imágenes de bajo costo podría facilitar el seguimiento de las especies de mosquitos que transmiten enfermedades, permitiendo una respuesta más oportuna y específica.

"Un sistema remoto como el nuestro puede reducir drásticamente la mano de obra necesaria para monitorear los mosquitos en un área determinada, aumentando así en gran medida la capacidad de realizar más seguimiento, ", dijo el líder del equipo de investigación Adam Goodwin de la Universidad Johns Hopkins." Si puede proporcionar más datos sobre mosquitos, entonces detectará brotes más rápidamente y salvará más vidas ".

En la revista The Optical Society (OSA) Óptica Biomédica Express , El artículo de Goodwin y sus colegas es parte de un número destacado sobre tecnologías ópticas para mejorar la atención médica en entornos de bajos recursos. En el papel, describen el nuevo sistema, que está diseñado para transmitir imágenes desde el interior de una trampa para mosquitos que son lo suficientemente detalladas como para que los entomólogos puedan distinguir los patrones de las alas de los mosquitos y el color de las escamas, características que indican si un mosquito es una especie portadora de una enfermedad. Esta información se puede utilizar para planificar intervenciones que funcionen mejor contra esa especie.

"El nuevo sistema es una aplicación clásica de un dispositivo de Internet de las cosas (IoT), ", dijo Goodwin." Eventualmente podría combinarse con algoritmos de visión por computadora para determinar automáticamente las especies y proporcionar esa información a los sistemas de salud pública ".

Desarrollo de una trampa de imágenes remotas

En muchas áreas del mundo donde las enfermedades transmitidas por mosquitos son problemáticas, Entender qué especies de mosquitos están presentes en qué número requiere atrapar mosquitos continuamente en múltiples ubicaciones. Luego, un trabajador debe conducir por un condado o región para dejar y recoger cientos de trampas por semana y llevar las muestras al laboratorio para identificarlas con un microscopio.

"Nuestro nuevo sistema óptico se puede colocar dentro de una trampa para mosquitos tradicional para proporcionar vigilancia remota de la abundancia, diversidad y distribución de especies de mosquitos, ", dijo Goodwin." El uso de imágenes es particularmente atractivo porque, siempre que la calidad de la imagen sea alta, varios mosquitos se pueden identificar a partir de una imagen a la vez ".

Al diseñar el sistema, los investigadores se centraron en la capacidad de identificar con precisión los mosquitos Aedes aegypti, que puede propagar el Zika, dengue, chikungunya y fiebre amarilla. Esta especie invasora es originaria de África pero se ha establecido en muchas partes del mundo, incluida América del Norte, Europa y Asia. Dicen que el mismo enfoque podría aplicarse a otros insectos siempre que haya una forma de capturarlo y obtener una imagen confiable.

El uso de sensores ópticos y de cámara que están disponibles comercialmente, los investigadores optimizaron su configuración óptica para lograr una resolución que equilibrara la necesidad de obtener imágenes de muchos mosquitos a la vez con la capacidad de ver suficientes detalles para identificar las especies de mosquitos.

"Nuestro nuevo sistema sería particularmente útil para monitorear Aedes aegypti en áreas de difícil acceso y en puertos comerciales de entrada donde se pueden traer especies invasoras de otros países, ", dijo Goodwin." También podría ampliar las operaciones de vigilancia actuales para las regiones que ya están monitoreando las poblaciones locales de Aedes aegypti ".

En la mayoría de los casos, los sistemas de salud pública solo necesitan determinar si hay cambios en el número o tipo de mosquitos de un día a otro o de una hora a otra, no minuto a minuto. Esto significa que el sensor de la cámara solo necesitaría encenderse unas pocas veces al día como máximo. Esto mantendría el consumo de energía dentro del rango factible para un dispositivo conectado a Internet.

Probando el sistema

Para probar el nuevo sistema, los investigadores compararon la capacidad de los entomólogos para clasificar muestras de una imagen de microscopía digital e imágenes del sistema de imágenes remotas. No hubo una diferencia significativa en sus capacidades entre los tipos de imágenes. Aunque los entomólogos no se desempeñaron bien en la clasificación de especies ni para las imágenes microscópicas ni para las imágenes del sistema remoto, lo hicieron muy bien en la clasificación de género.

"Los entomólogos no están acostumbrados a identificar muestras a partir de una imagen porque normalmente tienen la muestra en persona y la manipulan con pinzas bajo un microscopio, "dijo Goodwin." Sin embargo, un trabajo reciente que utiliza redes neuronales convolucionales para clasificar los mosquitos a partir de una imagen es prometedor ".

Los investigadores planean continuar optimizando la trampa remota y planean integrar algoritmos de visión por computadora, así como conectividad a Internet en el sistema. "Esto permitiría enviar información sobre especies directamente al sistema de salud pública para la toma de decisiones, ", dijo Goodwin." Aquí es donde creemos que el sistema realmente brillará ".