D4 Acelerometría

Tópico

Un acelerómetro triaxial miniaturizado, montado sobre el dorso o la cola del ave, permite reconstruir la cinemática del batido de alas sin necesidad de observar al ave directamente ni de traerla a un laboratorio. Este acelerómetro triaxial miniaturizado es el método estándar para estudiar la cinemática del batido en condiciones naturales, mientras el ave vuela libremente en su propio ambiente.

El eje dorsoventral de este acelerómetro triaxial miniaturizado registra la aceleración del cuerpo del ave durante cada ciclo de batido, generando una señal que sube y baja al ritmo de cada aleteo. Al aplicar una transformada de Fourier a esa señal, se obtiene la frecuencia de batido con una precisión alta, y al medir la amplitud de la misma señal se puede estimar el ángulo de batido, la amplitud angular con la que el ave mueve las alas en cada ciclo.

A partir de la frecuencia de batido y del ángulo de batido que entrega esta señal, se calcula el número de Strouhal, el mismo parámetro que compara la frecuencia y la amplitud de cada ciclo de aleteo con la velocidad de avance del ave y que indica si ese aleteo sigue siendo propulsivamente eficiente. Este número de Strouhal calculado a partir de la señal del acelerómetro triaxial miniaturizado es, en la práctica, el diagnóstico funcional directo de la eficiencia propulsiva del ave, obtenido sin necesidad de observarla en vuelo.

Este método es sensible a dos anomalías distintas que dejan cada una su propia huella en la señal del acelerómetro triaxial miniaturizado. La primera es el daño muscular: cuando el músculo pectoral del ave está dañado, tanto la frecuencia de batido como el ángulo de batido caen respecto a los valores que ese mismo individuo mostraría sano, y el número de Strouhal calculado con esos valores reducidos sale del rango óptimo que indica un aleteo propulsivamente eficiente.

La segunda anomalía es la perturbación neuromuscular: en este caso, la frecuencia de batido y el ángulo de batido pueden mantenerse dentro de rangos normales en promedio, pero aparece una asimetría en los tiempos de cada semiciclo del batido, de modo que el ave tarda un tiempo distinto en completar la mitad ascendente y la mitad descendente de cada ciclo. Esa asimetría en los tiempos de semiciclo es la huella que deja en la señal del acelerómetro triaxial miniaturizado un sistema nervioso que ya no coordina el batido con la misma precisión temporal que un sistema nervioso sano.

Estas dos huellas distintas en la señal —la caída conjunta de la frecuencia de batido, el ángulo de batido y el número de Strouhal por un lado, y la asimetría en los tiempos de semiciclo por el otro— permiten distinguir, a partir de un solo acelerómetro triaxial miniaturizado, si un ave con un aleteo anómalo sufre un daño muscular o una perturbación neuromuscular. La misma señal del acelerómetro triaxial miniaturizado, comparada contra umbrales predefinidos, permite además clasificar de forma automática el modo de vuelo que el ave está ejecutando en cada momento, una aplicación directa de este mismo método de acelerometría.

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