Las tecnologías de fenotipado automatizado para medir la temperatura corporal proporcionan una nueva herramienta para gestionar el ganado. Debido a la gran variación entre animales, la medición a nivel de los animales es útil para gestionar el estrés por calor y las enfermedades. Están surgiendo nuevas tecnologías y oportunidades.
Los animales pueden tener una temperatura corporal elevada debido a enfermedades, lesiones, estrés por calor, exposición a toxinas u otros problemas relacionados con la salud. Sin embargo, sólo después de que se haya observado la elevada temperatura corporal se mitigan los efectos de estos factores de estrés. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías para detectar antes la temperatura elevada o para predecir y prevenir los efectos negativos de la fiebre o el estrés térmico es sumamente valioso.
Las medidas tradicionales de temperatura y los indicadores de temperatura corporal elevada se han utilizado para identificar animales enfermos y con estrés térmico. La temperatura rectal es una de las medidas más utilizadas de la temperatura corporal. Otros indicadores de estrés térmico son la tasa de respiración, la tasa de sudoración y la medición del flujo sanguíneo. La recopilación de este tipo de mediciones requiere mucho trabajo. El fenotipado automatizado podría proporcionar datos de temperatura en tiempo real que permitirían una intervención inmediata para evitar pérdidas relacionadas con la salud de los animales. Aquí se examinan las implicaciones y los posibles usos de las tecnologías actuales, con especial énfasis en la detección y prevención del estrés térmico.
Dispositivos automáticos de detección de temperatura
Marcas auriculares con sensor de temperatura (sensores del timpano y del canal auditivo)
Se han desarrollado varios sistemas de vigilancia de la temperatura del oído diferentes, pero relacionados, para su uso en el ganado. Entre los dispositivos más conocidos de detección de la temperatura del oído se encuentra el sistema Fever Tag. Estos dispositivos se montan en el oído y tienen un sensor de temperatura que se coloca dentro del canal auditivo para medir la temperatura corporal. Los ejemplos de aplicaciones se han utilizado principalmente para la detección de fiebre por enfermedad, pero estas etiquetas también podrían utilizarse para controlar el estrés por calor. Estos dispositivos hacen salir una luz del oído de una manera que se supone que es visible a distancia cuando se observa la cabeza de un animal. Para obtener una lectura precisa, es fundamental que estos dispositivos se inserten correctamente en el canal auditivo para que la sonda de temperatura se mantenga en la posición correcta. Además, factores ambientales como la exposición al sol podrían afectar a las lecturas de temperatura, especialmente si el sensor no se mantiene en la posición correcta. Los estudios que tratan de utilizar estos dispositivos de detección de temperatura en el oído para identificar animales en el momento de la aparición de la fiebre han tenido resultados contradictorios. La mayoría de estas tecnologías transmiten datos de forma inalámbrica para su uso a distancia. Además de recopilar datos de temperatura, muchas de las tecnologías automatizadas registran datos de actividad utilizando un acelerómetro de 3 ejes para cuantificar los movimientos de los animales. La información del acelerómetro también puede ser útil para predecir la rumia en el ganado, y también podría utilizarse para identificar a un animal que cuelga su cabeza más abajo durante una enfermedad.
Bolo rumen-reticular
Los bolos ruminales tienen el potencial de proporcionar muchos tipos de información sobre los rumiantes, incluyendo el pH, la temperatura y la actividad del rumen. Estos dispositivos, cuando se colocan en el ganado, están en realidad ubicados en el retículo o cerca de la unión entre el rumen y el retículo. Una de las ventajas de este tipo de datos es que puede transmitirse de forma inalámbrica a los lectores de datos. Además, aunque estos dispositivos no están leyendo datos, pueden actuar como registradores de datos para mantener cantidades de datos a corto plazo para luego transmitirlos en lotes cuando estén cerca de una antena receptora. Estos dispositivos son sensibles en la lectura de la temperatura corporal, pero se ven afectados por el volumen de agua, los niveles de ingesta de alimentos y los microorganismos del rumen. De hecho, las temperaturas del rumen tienden a ser alrededor de 2°C más altas que las temperaturas rectales debido al calor producido por los microbios en el rumen. Uno de los inconvenientes de los datos de los bolos del rumen es que se limita a un tiempo determinado en el que los sensores continuarán transmitiendo datos antes de que dejen de registrar y transmitir información (aproximadamente 150 días o hasta que la batería falle). Los bolos sólo pueden utilizarse una vez y requieren equipo adicional para captar los datos.
Dispositivos termosensibles intravaginales e intrarrectales
Se ha sugerido que las mediciones de la temperatura vaginal son extremadamente sensibles para captar los cambios de la temperatura corporal, basándose en estudios en humanos. En el ganado, parece que la capacidad de detectar la fiebre u otros cambios de temperatura era casi idéntica cuando se comparaban los sensores automatizados de temperatura rectal y vaginal. Los termosensores vaginales parecen funcionar bien para detectar el aumento de la temperatura corporal en respuesta al tratamiento con LPS, que imita la inflamación y la fiebre. Múltiples tecnologías de termosensores vaginales se han utilizado en el ganado. Estos dispositivos pueden registrar cantidades considerables de datos pero carecen de la capacidad de transmitir los datos de forma inalámbrica. Anteriormente se habían realizado ejemplos de aplicaciones paralelas. Uno de los retos de los sensores implantables es que el tamaño del dispositivo puede dictar su aplicación en algunas especies, lo que hace que algunas tecnologías sean útiles para su uso en animales de menor tamaño, como novillas, cerdos, ovejas y cabras, en comparación con dispositivos más voluminosos. Burdick y otros (2012) y Davis y otros (2003) también consideraron la sonda de medición automática de la temperatura rectal permanente y determinaron que esos dispositivos tienen una sensibilidad similar a las sondas vaginales menos invasivas. A pesar de su carácter más invasivo, las sondas de temperatura rectal permanente pueden ser la alternativa más precisa y sensible para medir la temperatura corporal en animales machos con fines de investigación. Sin embargo, la estabilidad de las sondas rectales, la influencia de la temperatura fecal y el hecho de que se mantengan estacionarias pueden ser limitaciones para la recopilación de datos precisos sobre la temperatura de los sensores permanentes.
Dispositivos adicionales de uso e implantación
También se dispone de una variedad de dispositivos implantables para la detección de la temperatura, y se están desarrollando constantemente nuevas tecnologías que se pueden llevar puestas. Se han desarrollado dispositivos para la implantación alrededor del rumen en el ganado, que podrían ser colocados en otras áreas del cuerpo. Se han ensayado dispositivos de microchips en cerdos para detectar la temperatura corporal, algunos de los cuales pueden leerse fácilmente mediante radiotelemetría con una varilla. Se ha comprobado que las tecnologías de microchips para medir la temperatura corporal en los cerdos generalmente se corresponden bien con la temperatura rectal, que suele ser 1ºC más baja que la medición rectal. Se han desarrollado muchos tipos similares de dispositivos implantables, pero todos requieren procedimientos invasivos para colocar el dispositivo dentro de los animales. Kou y otros (2017) describieron recientemente un método de medición de la temperatura de la superficie corporal con un nuevo dispositivo portátil que se lleva en la pata del ganado. Se informó de que el método, que mide la temperatura en estrecho contacto con el músculo, estaba muy correlacionado con la temperatura rectal.
Imágenes térmicas
Las imágenes térmicas son muy prometedoras para detectar una combinación de datos de temperatura y comportamiento que probablemente estén relacionados con el calor y el estrés por enfermedad. Para utilizar las imágenes térmicas a gran escala, la asignación de la temperatura corporal por medio de software sería extremadamente útil, pero requiere una considerable computación. El desarrollo de este software es una esfera que evoluciona rápidamente. Determinar dónde montar las cámaras para obtener las mejores imágenes y dónde tomar las imágenes térmicas del animal son consideraciones importantes. Un gran número de áreas corporales se han utilizado como referencia para obtener temperaturas corporales consistentes y precisas, con resultados variables en los cerdos. Las mediciones en el ojo y en la base de la oreja parecen funcionar mejor en los cerdos, aunque hay una considerable variabilidad. En el ganado vacuno, se han utilizado imágenes térmicas para intentar predecir el estrés por calor. En el ganado vacuno, la termografía infrarroja logró identificar a los animales con estrés térmico, pero no pudo identificar a los animales con riesgo de estrés térmico a primera hora del día. En el ganado lechero se ha definido la información sobre el mejor lugar para medir la temperatura. Las imágenes térmicas tomadas de la frente estaban más estrechamente relacionadas con la temperatura rectal en el ganado Jersey, mientras que el flanco derecho e izquierdo estaban en su mayoría estrechamente relacionados con el índice de humedad térmica calculado (THI). Recientemente, se han probado dispositivos portátiles de imágenes térmicas como un enfoque alternativo para capturar imágenes térmicas. Las cámaras térmicas pueden costar entre unos pocos miles y decenas de miles de dólares y requieren un tiempo considerable para revisar las imágenes, a menos que se disponga de software para filtrar y revisar los datos.
Factores críticos de las tecnologías automatizadas
A fin de utilizar los datos de la termodinámica en tiempo real para tomar decisiones de gestión, deben considerarse varios factores importantes. La reunión de datos debe ser verdaderamente automatizada. La transmisión de datos por radiotelemetría (de forma inalámbrica) es fundamental para obtener información actualizada sobre cada animal. La sensibilidad y la variabilidad de las mediciones de temperatura son consideraciones importantes. La frecuencia de las mediciones en las que estos dispositivos recogen datos también es importante. Disponer de datos es ventajoso para observar la variación aguda, pero en otros casos, las observaciones frecuentes de la temperatura pueden ser poco informativas porque las temperaturas no se desvían o factores como el consumo de agua pueden influir en las lecturas de la temperatura. Los factores ambientales y la ubicación de las mediciones en el animal también pueden influir en la exactitud, la sensibilidad y la variabilidad de las mediciones. Así pues, la vigilancia de la temperatura ambiente local, la humedad y la velocidad del aire son factores importantes para evaluar la recopilación automatizada de datos. Las tecnologías que reducen la necesidad de intervención humana pueden proporcionar una evaluación más precisa de la temperatura corporal. También es importante la facilidad de configurar estas tecnologías en instalaciones o en animales (es decir, en un establo, con una ubicación anatómica fácil de identificar). Es probable que todas estas tecnologías planteen problemas de variación de la temperatura corporal estable de un animal a otro, lo que dificulta la declaración de un umbral de activación común para declarar la fiebre o el estrés térmico en todos los animales. Es probable que sea necesario utilizar los datos de temperatura de cada animal a lo largo del tiempo para establecer umbrales de temperatura corporal específicos para cada uno de ellos. Los costos de estas tecnologías y las compensaciones por su precisión en la medición en comparación con la temperatura rectal (es decir, el actual patrón oro) también guiarán qué tecnologías proporcionarán la información más útil para prevenir el estrés térmico y las pérdidas relacionadas con las enfermedades.
Aplicaciones futuras en el ganado
Los dispositivos automáticos de detección de temperatura tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales dentro de la industria. Además de las aplicaciones descritas para vigilar la salud de los animales y el posible estrés térmico, estos datos podrían asociarse con fenotipos de rasgos para determinar si se han utilizado como rasgos indicadores para la selección de ganado más resistente a las enfermedades o tolerante al calor. Varias mediciones de temperatura pueden estar relacionadas con otros rasgos cuantitativos de producción de interés (por ejemplo, la tasa de crecimiento, la ingesta de alimentos). Además, se ha sugerido que el estrés térmico materno puede tener profundos efectos de por vida en la salud, el crecimiento y la supervivencia de las crías, lo que hace que estos datos sean útiles para gestionar el entorno de la gestación. Es importante el desarrollo de software para recoger, gestionar, ejecutar modelos predictivos, integrar y servir datos a los productores de ganado utilizando análisis significativos y fáciles de interpretar. En este momento, estos aspectos del fenotipado automatizado de la temperatura necesitan un desarrollo considerable. El desarrollo de aplicaciones de dispositivos portátiles, como las aplicaciones para teléfonos, también será fundamental para facilitar la recopilación, anotación e interpretación de datos en la granja.
Referencias disponibles a petición
*Este artículo se basa en el documento de investigación «Automated collection of heat stress data in livestock: new technologies and opportunities» escrito por James E Koltes, Dawn A Koltes, Benny E Mote, John Tucker, Don S Hubbell y publicado en Translational Animal Science, julio de 2018.
