El equipo investigador ha validado un método experimental que permite estudiar, de forma no invasiva, cómo las variaciones en aparatos anatómicos afectan a su comportamiento

El investigador de la URV Jordi Marcé-Nogué y la investigadora de la Universidad de Berkeley (EE. UU.) Juan Liu han trabajado conjuntamente para analizar el comportamiento de los huesos del aparato de Weber —una parte del sistema auditivo— del pez cebra (Danio Reiro). Han confirmado que la frecuencia de resonancia de los huesecillos del oído de los peces coincide con su espectro audible y que el comportamiento de estos pequeños huesos no varía en función de su medida. La investigación que han llevado a cabo ha permitido desarrollar un método para estudiar aparatos anatómicos de forma no invasiva, con potencial para entender y estudiar el cuerpo humano. Los resultados se han publicado en la revista Interface, de la Royal Society of London.

El sistema de Weber forma parte del aparato auditivo del pez cebra y conecta el oído interno de estos animales con la vejiga natatoria, un órgano de flotación propio de muchos peces y cetáceos. “La analogía entre algunos órganos humanos y los de estos animales hace que sean un objeto de estudio popular últimamente”, explica Marcé-Nogué, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica. De este modo, descubrimientos sobre esta especie podrían ser de utilidad para entender mejor el funcionamiento de órganos del cuerpo humano o para realizar avances médicos.

Marcé-Nogué y Liu elaboraron un modelo virtual tridimensional del conjunto de huesecillos del sistema basándose en investigaciones previas y modelos anatómicos consolidados. Este modelo virtual ha sido sometido a un barrido de frecuencias sonoras en una simulación utilizando el método de los elementos finitos, un método computacional que se utiliza habitualmente en ingeniería mecánica. Es decir, se ha estudiado la vibración de los huesos en función de la frecuencia de la fuente sonora que se les aplica. Estas vibraciones se transmiten en los cuerpos y los hacen vibrar, más o menos, según el material del que están hechos y su estructura. Este análisis determinó que la frecuencia de resonancia de los huesecillos, es decir, la frecuencia a la que los huesos vibran con más intensidad coincide con el espectro audible de estos animales. Paralelamente, generaron diez modelos modificando el tamaño de los huesecillos y repitieron el método experimental. Los resultados apuntan que la frecuencia de resonancia no varía en función del tamaño de los huesos, sino que dependería de otros factores de su naturaleza.

La investigación llevada a cabo por Marcé-Nogué y Liu ha validado un modelo metodológico que permite experimentar de forma virtual a partir de modelos anatómicos. Según Marcé-Nogué, esto permite estudiar cómo los cambios en aparatos anatómicos afectan a su comportamiento con métodos no invasivos, ya sea porque no se tiene acceso a órganos determinados o bien porque estos ni siquiera existen.

Referencia: Marcé-Nogué Jordi and Liu Juan, 2024. Finite element modelling of sound transmission in the Weberian apparatus of zebrafish (Danio rerio). R. Soc. Interface. 21: 20230553. 20230553. http://doi.org/10.1098/rsif.2023.0553