Automatización e inteligencia artificial aplicada al análisis de semen

Esta ponencia va a versar sobre los procesos de automatización e inteligencia artificial en todo el proceso de análisis para la producción de dosis seminales. Todo el proceso nos permite generar una dosis de mayor calidad y obtener una eficiencia en el trabajo.

En ARQUIMEA Agrotech somos especialistas en el desarrollo de soluciones y tecnologías capaces de optimizar el proceso de reproducción animal, como los sistemas de análisis seminal y otros productos enfocados en la mejora de la calidad y conservación del semen. Utilizando tecnologías como la robótica o la inteligencia artificial, diseñan sistemas de análisis de semen que mejoran la fiabilidad y eficiencia en todas las fases del proceso, además de perfeccionar la posterior producción de dosis seminales.

Dentro del sector ovino, llevamos más de 25 años desarrollando soluciones tecnológicas para optimizar el proceso de inseminación artificial.  Además de ser expertos en el desarrollo de sistemas de análisis seminal completamente automáticos, ofrecen otros materiales de laboratorio necesarios durante el proceso de inseminación, empleando la última tecnología. Desde cámaras de recuento reutilizables y desechables hasta platinas calefactadas.

Trabajar con los sistemas actuales de análisis seminal, desde cámaras de Bürker hasta microscopios o contadores de células, son procesos complejos que requieren mucho tiempo y no nos ofrecen un 100% de eficacia. El principal problema está en la subjetividad de los resultados que obtenemos, ya que pueden variar dependiendo de la formación y el conocimiento de la persona que realice el análisis. Por norma general, en centros de selección y de experimentación animal se suele trabajar, de forma simultánea, con elevadas cantidades de dosis y muestras espermáticas.

Es por ello por lo que, desde el área agroalimentario de ARQUIMEA, hemos desarrollado una solución que permite que el conteo se realice de forma 100% automática, ya que trabajamos con el cálculo de la concentración totalmente integrado dentro del software.

Nuestro equipo SQS2 es un sistema de análisis automático e integrado de evaluación de calidad seminal que fue desarrollado en un primer momento para la evaluación de muestras de semen porcino pero que, posteriormente, se ha extendido a distintas especies de rumiantes. Este equipo combina velocidad, precisión, facilidad de uso y trazabilidad, por lo que se erige como un equipo de análisis seminal rápido para la selección y preparación de dosis seminales. Además, presenta la ventaja de poder realizarse en menos de un minuto y en solo tres sencillos pasos.

Está compuesto por un contador de espermatozoides basado en microscopía de fluorescencia con una cámara de alta resolución y un sistema de visión computarizado. Se basa en el recuento celular empleando una doble tinción fluorescente (kit SQS TEST) y determina la viabilidad de la muestra, su concentración, el porcentaje de aglutinación y tres tipos distintos de morfoanomalías (gota citoplasmática proximal, gota citoplasmática distal y cola látigo).

Dada la facilidad en el uso y la precisión de sus resultados desde sus inicios, planteamos la hipótesis de que el equipo podría evaluar las características funcionales de distintas especies de rumiantes con unos mínimos ajustes del software. Partiendo, eso sí, de especies que presentan similitudes en la forma y las dimensiones de la cabeza espermática con respecto al verraco.

Para valorar la efectividad del equipo SQS2 en la evaluación de la concentración y viabilidad espermática, realizamos un estudio en colaboración con el Departamento de Reproducción Animal del INIA-CSIC, en el que seleccionamos tres especies de rumiantes: macho cabrío, morueco y toro. El proceso consistió en comparar los resultados del equipo SQS2 con los obtenidos en el laboratorio mediante las técnicas de rutina. Para ello, evaluamos diez muestras distintas por cada especie (10 repeticiones de cada una) y comparamos ambos métodos mediante un análisis estadístico (paired t-test) mediante el software Statistica para Windows v.12.

Resultados estudio en colaboración con el INIA-CSIC de evaluación SQS2 frente a las técnicas de rutina.

Los resultados que obtuvimos demostraron que, cuando las muestras se analizaban en el equipo SQS2, éste proporcionaba valores de concentración y viabilidad muy similares a las técnicas de rutina, pero de una manera más rápida y fácil. La tinción de los espermatozoides de machos cabríos, moruecos y toros con el kit SQS TEST fue adecuada, y el equipo detectó las células y fue capaz de registrar y tomar fotografías enfocadas y de buena calidad.

Por último, comparamos los valores obtenidos mediante las técnicas de rutina del laboratorio y los obtenidos en el equipo SQS2, y no observamos diferencias estadísticamente significativas entre las medias globales de la concentración y viabilidad obtenidas mediante ambos métodos, para ninguna de las tres especies analizadas. La similitud en la morfología y en los parámetros morfométricos de los espermatozoides del verraco con los de las especies estudiadas determinó que nuestro equipo SQS2 era apto para la evaluación de muestras espermáticas de pequeños rumiantes.

Software SQS2: analiza la vitalidad y concentración del esperma en < 1 minuto.

A diferencia de los equipos de análisis convencionales, los sistemas automáticos no requieren que un operario maneje el microscopio enfocando y moviéndose de un campo a otro, ya que SQS2 puede hacerlo de forma autónoma. Esto nos permite reducir al mínimo el error humano y, por tanto, mejorar la precisión de los resultados, disminuir el tiempo de análisis (menos de 1 minuto) y ser más eficientes, no solo en el ahorro de tiempo, sino al poder hacer otras tareas en segundo plano mientras el equipo analiza por sí solo.

Asimismo, la simplicidad del proceso nos posibilita una rápida toma de decisiones en cuanto a la elaboración y número de dosis seminales por eyaculado obtenido en animales donantes de centros de selección. Además de obtener fotografías de buena calidad, el análisis es menos laborioso y más rápido, en comparación con las técnicas de rutina utilizadas en el laboratorio.