Resumen

Los ácaros son arácnidos muy diversos y abundantes, de tamaño muy pequeño, que viven en todos los ambientes en el mundo; forman parte de la biodiversidad del planeta y tienen importancia en muchas áreas de nuestra vida. En México su conocimiento incluye aspectos culturales, aplicados a nombres de lugares y a tradiciones orales como los refranes. En particular, pueden ser testigos de un crimen al aportar información sobre su presencia en un cadáver. Su estudio lo llevan a cabo especialistas, acarólogas(os) forenses, que ayudan a resolver casos médico-legales, de productos almacenados, entre otros. En México la aplicación y estudio de la acarología forense se encuentra en franco desarrollo, por lo que es de suma importancia conocer los aportes de esta disciplina para la procuración de justicia. En la actualidad, varios grupos de trabajo están incursionando en esta área y en la Universidad Nacional Autónoma de México (unam) está alojada la Colección de Artrópodos de Referencia Forense (carf), la cual permite la vinculación con diversas instancias tanto académicas como de justicia en el país.
Palabras clave: astigmata, foresia, médico-legal, mesostigmata, acarología forense.

Forensic acarology: mite knows more for being old than for being a mite

Abstract

Mites are arachnids of small size, very diverse and abundant; they live in all types of environments in the world, they are part of the planet’s biodiversity and are important in many aspects of our lives. In Mexico, their knowledge includes cultural aspects, applied to place names and oral traditions such as proverbs. In particular, they can be witnesses to a crime by providing information about their presence in a corpse. Their study is carried out by a specialist, the forensic acarologist, who helps resolving medico-legal cases, cases of stored products, among others. In Mexico the application and study of forensic acarology is in full development, hence the importance of knowing the contributions of this discipline as an element for the administrations of justice. Currently, several working groups are venturing into this area; the National Autonomous University of Mexico (unam) houses the Forensic Reference Arthropod Collection (carf), which allows links with various academic and justice institutions in the country.
Keywords: astigmata, phoresy, medico-legal, mesostigmata, forensic acarology.

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Ácaros biodiversos y culturales

México, además de ser megadiverso en sus recursos bióticos, también lo es en sus recursos culturales. Los ácaros no son la excepción; estos arácnidos, parientes de las arañas y alacranes, se encuentran prácticamente en todos los ambientes del planeta. La gran mayoría de ellos son microscópicos, como los del polvo, pero otros pueden llegar a tomar grandes dimensiones, como las garrapatas. Los podemos encontrar en cuevas, en el suelo y debajo de él y en cuerpos de agua como ríos, lagunas y mares. También están sobre y dentro de animales: entre el pelo de los mamíferos, las plumas de las aves, las escamas de los reptiles o la piel de los anfibios; en otros arácnidos, como escorpiones o arañas, y sobre insectos, como mariposas, escarabajos y mosquitos. En el mundo se conocen aproximadamente 55,000 especies y para México se sabe de cerca de 2 600, de acuerdo con el último conteo llevado a cabo por la Dra. Tila M. Pérez y colaboradores en el año 2014.

La diversidad de los ácaros no sólo se da desde la perspectiva biológica, sino también en cómo son percibidos dentro de la cultura mexicana. Este enfoque de estudio es nuevo y se conoce como etnoacarología . De acuerdo con el trabajo de Angel Herrera Mares de 2022, los ácaros aparecen en algunos aspectos culturales de México como la toponimia, es decir, el estudio de los nombres propios de los lugares. De la misma forma, en su vida diaria, las personas reconocen, nombran e identifican aspectos sobre la biología, temporalidad, ecología y distribución de los ácaros.

Por ejemplo, en el norte de Puebla, a las ninfas1 y adultos de los ácaros terciopelo se les conoce como “angelitos”, porque consideran que llegan desde el cielo en épocas cercanas a la temporada de lluvias. Esta observación empírica tiene una base en la biología de estos ácaros, ya que durante este período es cuando emergen del suelo en la búsqueda de alimento y pareja. El reconocimiento y asignación de un nombre es importante para algunas disciplinas como las ciencias biológicas, veterinarias y forenses, ya que esos nombres comunes permiten una mayor y eficiente obtención de información sobre la historia de vida de los ácaros en las áreas de estudio, lo cual ayuda a limitar su búsqueda a huéspedes, plantas y sustratos específicos.

Por último, los ácaros aparecen en las tradiciones orales y escritas de los pueblos, así como en los refranes, por ejemplo, en “Más viejo que la sarna”, la enfermedad de la que se habla es producida justamente por ácaros. Además, el refrán “Más sabe el diablo por viejo que por diablo” podría tener una connotación acarológica si se habla de cuestiones forenses.

Pequeños testigos para grandes respuestas

Dentro de las ciencias forenses, en las últimas décadas, ha aumentado el interés en el estudio de los insectos encontrados sobre los cadáveres, como los escarabajos y moscas en los distintos estados de descomposición del cuerpo. Estos insectos aparecen en distintas fases que pueden ayudar a los médicos forenses a poder determinar, de manera aproximada, el tiempo que ha ocurrido desde la muerte del individuo hasta el momento en el que es encontrado (ver figura 1).

Figura 1. Las cinco etapas o fases de la descomposición cadavérica.
Crédito: elaboración propia.

Al estudio de los insectos desde esta perspectiva se le conoce como entomología forense . Uno de los precursores de esta ciencia fue el médico veterinario de origen francés Jean Pierre Mégnin, quien publicó en 1894 la obra La fauna de los cadáveres: aplicación de la entomología en la medicina legal. En esta obra, Mégnin propuso ocho escuadras u oleadas de animales particulares que aparecían en las distintas fases de descomposición del cuerpo, siendo la sexta la correspondiente a los ácaros.

Entonces, ¿los ácaros no son arácnidos, sino insectos? No, pero mucho del trabajo realizado en la acarología ha sido acompañado por estudios enfocados en entomología. Debido a su pequeño tamaño, muchos de los primeros trabajos en acarología forense iniciaron con el estudio de los ácaros encontrados sobre insectos como escarabajos o moscas que llegan a un cadáver de inmediato (ver figura 2A-C). Estos ácaros son encontrados generalmente realizando foresia , que es la asociación ecológica en la que un organismo, generalmente pequeño (conocido como foronte ) utiliza a otro más grande como transporte (conocido como huésped ). En esta relación, el foronte se beneficia del huésped, pero no le causa ningún daño directo. Las y los acarólogos forenses suelen colectar a estos organismos y su sexo, estado de desarrollo y tamaño de la población les permiten calcular el tiempo que ha transcurrido desde la muerte hasta el hallazgo del cuerpo. Además, en algunos casos se pueden utilizar para determinar la contaminación de alimentos, rastrear sustancias, la desaparición de personas y casos de negligencia médica. ¡Quién diría que un animal tan pequeño pudiera aportar datos tan grandes!

Figura 2. A. Ácaros encontrados bajo las alas de un escarabajo. B. Acercamiento a la zona de las alas. C. Ácaros Astigmatina sobre las patas de un ácaro Mesostigmata. D. Histiostoma globoterum (Astigmatina). E. Macrocheles sp. (Mesostigmata). F. Poecilochirus necrophori (Mesostigmata).
Crédito: M. Ojeda.

¿Cómo estudiar acarología forense y no morir en el intento?

Para incluir a los ácaros como elementos de prueba en un contexto legal, debemos ser cuidadosos con su colecta, utilizando todas las medidas para evitar contaminar las muestras con otros ácaros que de forma natural se encuentren en el sitio donde se ubica el cuerpo. Esto implica tener mucho cuidado y ser metódico a la hora de acercarse a la escena del crimen. Para ello, el científico forense debe colocarse un traje, similar al que usaron los médicos durante la pandemia de covid, para también evitar transportar organismos ajenos al sitio donde está el cuerpo. Una vez protegido, el personal asignado procede a recolectar los materiales que servirán como fuente de información (conocidos como indicios ) para determinar el tiempo y las condiciones en que ocurrió el deceso.

En el caso de aquellas personas que trabajan en acarología forense, la recolección de ácaros puede ser de manera directa sobre el cuerpo, colocando a los organismos de manera individual en viales con alcohol, usando pinzas y pinceles muy finos. Pero, como se mencionó anteriormente, muchos de los ácaros de interés forense se encuentran sobre las moscas de manera forética, por lo que obtenerlos requiere la colecta de los huéspedes. Para ello, se utilizan redes similares a las que se usan para atrapar mariposas, y se bate la red de lado a lado sobre el cadáver para colectar a las moscas y otros insectos voladores, éstos posteriormente se colocan de manera individual en viales con alcohol, para su identificación taxonómica en el laboratorio, en la que se observan características morfológicas específicas de cada especie. Es importante que el científico forense o el perito lleve una bitácora para anotar de forma precisa la parte del cuerpo donde se encontró a los ácaros o la especie de mosca, y se describa el tipo de ambiente donde se llevó a cabo el levantamiento de los indicios. Después, en el laboratorio, los ácaros son procesados para poder ser observados bajo el microscopio óptico y determinarlos taxonómicamente. Es necesario que esta identificación sea realizada por personal entrenado, ya que las determinaciones imprecisas llevan a interpretaciones erróneas que afectan de forma directa los informes periciales.

El ácaro sí sabe más por viejo que por ácaro

Los ácaros representan una ventaja dentro de las ciencias forenses, ya que hay especies que se alimentan exclusivamente de carne en descomposición (necrófagas obligadas), como algunos astigmatinos (ver figura 2D), los cuales se desarrollan sobre el hábitat efímero que proporciona un cadáver y al que llegan foréticamente para completar su corto ciclo de vida, que dura entre 7 y 15 días, alcanzando varias generaciones de cientos y miles de organismos. En contraste, otras especies necesitan de períodos más largos para convertirse en adultos, llegando a vivir meses o hasta años.

Esa peculiaridad en su ciclo de vida es relevante sobre todo en aquellos ácaros que se encuentran foréticamente sobre moscas y escarabajos, insectos que llegan en las fases de fresco e hinchado de la descomposición del cuerpo, cuando han pasado unas pocas horas y hasta varios días (ver figura 1). Sin embargo, si la persona que está levantando los indicios no encuentra moscas volando, sí puede encontrar a estos ácaros caminando sobre el cuerpo (ver figura 2E y 2F). En las etapas de descomposición activa y avanzada es poco probable que se encuentren moscas con ácaros sobre el cuerpo, pero lo que sí vamos a ver son ácaros alimentándose de los hongos que crecen durante la putrefacción (ver figura 3). Además de los Astigmatina, podemos encontrar a los adultos de los ácaros que llegaron entre las patas y alas de las moscas (ver figura 2E-F), alimentándose de otros ácaros, así como de las larvas de las moscas. Debido a esto, es necesario que la determinación de la especie, del estado de desarrollo y del sexo del ácaro la realice una persona capacitada pues, como te darás cuenta, una interpretación incorrecta afecta todo el proceso pericial. Por todo lo anterior es que decimos que los ácaros saben más por viejos que por ácaros, al menos en el contexto forense.

Figura 3. Los ácaros en el contexto de las ciencias forenses.
Crédito: elaboración propia con información de Saloña-Bordas y Perotti, 2015.

Con las patas en la masa

El conocimiento de la disciplina en México inició en 1988 con la mención de la Dra. Anita Hoffmann, precursora de la acarología en el país, en el capítulo “Testigos de Cargo”, de su libro Animales desconocidos: Relatos acarológicos . En este texto, la Dra. Hoffmann comparte el relato de un hombre que fue asesinado en los Estados Unidos. Ella cuenta que el cuerpo presentaba picaduras similares a las que producen las larvas de los ácaros que se conocen como niguas, trombicúlidos o tlalzahuates. Tuvieron varios sospechosos de cometer el crimen, pero finalmente fue inculpado un hombre que presentaba las mismas marcas de las picaduras, ya que estos ácaros se encuentran en la vegetación donde probablemente forcejearon hasta cometer el crimen.

Si bien, este caso extranjero fue referido por la acaróloga mexicana, no fue hasta 2016 que varios grupos de trabajo en el país comenzaron a visibilizar la importancia de los ácaros asociados a los procesos de descomposición cadavérica en México, incluidos los que viven por un período de tiempo sobre las moscas y escarabajos. Aún queda pendiente la vinculación de esta disciplina a la procuración de justicia en el país.

Asimismo, en el mundo hay más ejemplos del uso de ácaros para la resolución de casos. Tanto cadáveres como otros materiales enterrados se pueden rastrear utilizando a los ácaros que viven en el suelo, ya que éstos pueden proporcionar pistas sobre su ubicación específica. Un ejemplo muy singular, sucedió en Alemania en el año 2016, cuando la policía confiscó una suma importante de billetes de 500 euros. El interrogatorio inicial a los detenidos arrojó información sobre el robo y escondite del dinero en España. Después de que la policía analizó algunos de los billetes, se observó que éstos estaban cubiertos por un “polvillo”. Ese material que fue enviado a la especialista del tema, la Dra. Alejandra Perotti, quien determinó que se trataba de ácaros de la especie Rhizoglyphus howensis . Una vez conocida la identidad de los ácaros y datos de su biología, se supo que R. howensis es una especie de distribución restringida, que se alimentan de semillas de palmeras y raíces de árboles nativos de una región de Australasia, por lo que el reporte de la Dra. Perotti a la policía alemana sugirió que el dinero debía encontrarse en esa región. Esta información proporcionó pistas sobre el paradero y la ubicación geográfica del dinero y permitió a los detectives reducir su búsqueda a esta área específica. Los culpables confesaron más tarde que habían enterrado el dinero en Tailandia. Esta información fue publicada en un artículo científico por el Dr. Hani y sus colaboradores, entre ellos la Dra. Perotti, en el año de 2018.

Contribuciones en la UNAM para la acarología forense

En la Escuela Nacional de Ciencias Forenses, en 2013, se fundó el Laboratorio de Entomología Forense (ver figura 4), y en 2015, con el ingreso del Dr. Carlos Pedraza-Lara, se inician los trabajos en el área en la Universidad. Ahí se alberga la Colección de Artrópodos de Referencia Forense (carf), que hasta 2023 contaba con registros de cerca de 3000 arácnidos, insectos, crustáceos, milpiés y ciempiés, distribuidos en 12 órdenes, 45 familias y 214 especies. Los ácaros de esta colección están representados por 15 familias y 20 especies.

Además de albergar la carf, este laboratorio ha servido como enlace para colaboraciones con instituciones de otros lugares de México, como la Universidad Autónoma de Querétaro, la Fiscalía de la Ciudad de México, la Universidad Autónoma de Nuevo León, y la Universidad de Guadalajara, entre otras. De igual manera, ha brindado cursos de actualización y capacitación de personal de distintas entidades procuradoras de justicia. Ante el auge en la utilización de disciplinas como la biología molecular o la metagenómica, la identificación morfológica de las especies de ácaros de importancia forense sigue siendo la opción más confiable y rápida por lo que es necesaria la formación de nuevas generaciones en esta área de la acarología.

Figura 4. Laboratorio de Entomología Forense de la UNAM. Crédito. Carlos Pedraza Lara.

Referencias

• Herrera-Mares, A. (2022). Ethnoacarology: the cultural importance of Acari around the world. Acarologia , 62 (1), 186-192. https://doi.org/10.24349/0om5-7vmj.
• Pérez, T. M., Guzmán-Cornejo, C., Montiel-Parra, G., Paredes-León, R., y Rivas, G. (2014). Biodiversidad de ácaros en México. Revista Mexicana de Biodiversidad , 85 , 399-407. https://doi.org/10.7550/rmb.36160.
• Mégnin, P. (1894). La faune des cadavres: application de l’entomologie à la médecine légale. G. Masson; Gauthier-Villars et fils.
• Hoffmann, A. (1988). Animales desconocidos: relatos acarológicos . Fondo de Cultura Económica.
• Saloña-Bordas, M. I., y Perotti, M. A. (2015). Acarología forense. Ciencia Forense, 12 , 91-112. https://ifc.dpz.es/recursos/publicaciones/35/14/04salona.pdf
• Hani, M., Thieven, U., y Perotti. M.A. (2018). Soil bulb mites as trace evidence for the location of buried money. Forensic Science International, 292 , e25-e30. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2018.09.016.

Recepción: 03/11/2022. Aprobación: 01/11/2023.

Resumen

La adaptación de los entornos digitales de aprendizaje y la personalización del aprendizaje son metas presentes en diversos modelos y tecnologías educativas; esto se refleja en que los términos “aprendizaje personalizado”, “aprendizaje adaptativo” y “aprendizaje adaptable” sean populares en la literatura especializada. Sin embargo, es común que dichos términos sean utilizados indistintamente. En este trabajo se lleva a cabo una revisión del uso de las tres expresiones, así como de modelos educativos y entornos de aprendizaje basados en la adaptación de contenido educativo, la navegación y rutas de aprendizaje, las interfaces y la retroalimentación. Se identifica un nuevo paradigma educativo que fortalece los modelos centrados en los alumnos que, junto con la adaptabilidad que ofrecen las tecnologías avanzadas, impulsan esquemas para la personalización del aprendizaje.
Palabras clave: instrucción personalizada; aprendizaje centrado en el estudiante; tecnología educativa; adaptación de material instruccional.

Exploring nuances: personalized and adaptive learning in digital Education

Abstract

The adaptation of digital learning environments and the personalization of learning are goals that are present in several educational models and technologies; this is reflected in the fact that the terms “personalized learning”, “adaptive learning” and “adaptative learning” are popular in the specialized literature. However, it is common for these terms to be used interchangeably. In this work, a review of the use of the three expressions is carried out, as well as of educational models and learning environments based on the adaptation of educational content, navigation and learning routes, interfaces and feedback. A new educational paradigm is identified that strengthens student-centered models that, together with the adaptability offered by advanced technologies, promote schemes for the personalization of learning.
Keywords: personalized instruction; student centered learning; educational technology; instructional material adaptation.

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Introducción

Durante los últimos años, ha sido común encontrar propuestas encaminadas a la personalización del aprendizaje mediante el uso de tecnologías adaptativas en los programas y cursos de formación. Incluso, a raíz de la influencia de dichas tecnologías, se habla de aprendizaje adaptativo, adaptable y personalizado. Sin embargo, ¿qué significa cada uno de estos términos?, ¿qué modelos de aprendizaje sustentan su personalización? y ¿en qué difiere un sistema adaptativo de uno adaptable?

Shemshack y Spector (2020) llevaron a cabo una revisión de la terminología relacionada con la personalización del aprendizaje entre los años 2010 y 2020, y afirmaron que a pesar de que el aprendizaje personalizado/adaptativo se ha convertido en un paradigma de aprendizaje fundamental entre la comunidad de investigadores en tecnologías educativas, no existe un acuerdo sobre los componentes que deben considerarse en un entorno de aprendizaje al incorporar dicho paradigma. Xie et al. (2019), por su parte, hicieron una revisión sobre las tendencias en aprendizaje personalizado/adaptativo entre 2007 y 2017; en ella mencionan que ambos términos son distintos, pero en su búsqueda incluyen a los estudios que mencionan cualquiera de los dos, debido a que es común que se usen de manera intercambiable.

El objetivo de este trabajo es presentar las diferencias que existen entre los conceptos aprendizaje personalizado, adaptativo y adaptable, mediante una revisión documental y la presentación de algunos ejemplos.

Personalización del aprendizaje

Hablar de enseñanza y aprendizaje personalizado no es un tema nuevo, sin embargo, ha sido difícil de atender dado el reto que implica como docente reconocer, diseñar y acompañar a diversos alumnos con diferentes necesidades e intereses de aprendizaje. En los últimos años pareciera que se abren posibilidades de hacer viable el diseño de programas y sistemas de formación personalizados, gracias al avance de las tecnologías digitales. El aprendizaje personalizado considera no solo los materiales y el entorno educativo, sino también las herramientas y soluciones tecnológicas que faciliten la construcción de experiencias personalizadas de aprendizaje, sin embargo, ello no quiere decir que el aprendizaje personalizado esté centrado en el uso de las tecnologías ni en los ambientes virtuales de aprendizaje. Como señalan Shemshack y Spector (2020), el aprendizaje personalizado consiste en dar a los estudiantes control sobre su aprendizaje, diferenciando la instrucción para cada uno de ellos y proporcionando retroalimentación en tiempo real.

Modelos educativos para la personalización del aprendizaje

Los modelos educativos y las estrategias de enseñanza que han surgido en los últimos años se distinguen por ser modelos que, lejos de pensar en el profesor como aquella figura central del aula, que determina y transmite conocimientos, es una persona que guía, gestiona, orienta y acompaña en la construcción del conocimiento del alumno. De esta manera, existe una gran tendencia en el diseño del aprendizaje que apunta hacia la construcción de ambientes que intentan promover la participación de los alumnos, a través de rescatar las experiencias y conocimientos previos de cada estudiante, para también vincularlos con los intereses, problemáticas y concepciones personales que cada uno de ellos tiene. En ese sentido, podemos decir que los modelos educativos que se proponen hoy en día son paradigmas centrados en el alumno, que apuntan justamente hacia la personalización del aprendizaje. Los principios que sustentan un diseño centrado en el alumno, de acuerdo con Delgado (2019), son los siguientes:

• Proceso continuo reflexivo. No hay solución universal para todas las instituciones.
• Los estudiantes tienen diferentes estilos de aprendizaje, intereses y necesidades, experiencias y conocimiento previo.
• La posibilidad de elegir y controlar el aprendizaje es esencial.
• Cooperación entre estudiantes y profesores.

El crecimiento de los entornos digitales, así como el desarrollo y la disponibilidad de acceso a múltiples recursos también digitales, ha dado pie al surgimiento de modelos de aprendizaje centrados en los estudiantes, que no solo consideran las bondades que las redes digitales ofrecen para tener acceso a fuentes de información, sino que incluso reconocen el aprendizaje personal que las mismas redes generan, como a continuación revisaremos en el interactivo 1.

Interactivo 1. Modelos educativos centrados en el alumno.

Aprendizaje adaptativo y adaptable

La diferencia entre aprendizaje personalizado y aprendizaje adaptativo radica en que el aprendizaje personalizado puede lograrse identificando las características individuales de los alumnos, sin adaptarse a su progreso continuo, mientras el aprendizaje adaptativo se realiza por medio de modificaciones en plataformas digitales de aprendizaje de acuerdo con las variaciones en el rendimiento de los alumnos, sin necesidad de identificar información personalizada sobre ellos (Xie et al., 2019).

Cabe mencionar que existen dos técnicas de adaptación implementadas por los sistemas de aprendizaje para ofrecer instrucción individualizada: adaptabilidad y adaptatividad. La primera permite que los estudiantes tomen el control, mientras que la segunda les permite un mayor control a los sistemas computacionales (Dascalu et al., 2017). Debido a lo anterior, podemos hablar de aprendizaje adaptable y adaptativo, dependiendo de quién tenga un mayor control.

Ejemplos de aprendizaje adaptativo y adaptable

A continuación, se mencionan cuatro ejemplos de características que pueden adaptarse en los entornos digitales de aprendizaje, lo cual nos permite distinguir entre aprendizaje adaptativo y adaptable:

Figura 1. Blog de Duolingo en el que se explica cómo funciona la inteligencia artificial de birdbrain (Bicknell y Brust, 2020).

Contenido educativo

Implica seleccionar y desplegar recursos educativos específicos de acuerdo con la evolución de alguna característica del estudiante. Por lo general se utiliza el progreso en el rendimiento académico para ofrecer determinados ejercicios o actividades de aprendizaje.

Un ejemplo de ello es la aplicación móvil Duolingo para aprendizaje de idiomas. Duolingo cuenta con un modelo basado en inteligencia artificial llamado birdbrain que funciona de la siguiente manera: conforme los usuarios avanzan en las lecciones de idiomas, el modelo aprende sobre el nivel de dificultad percibido en los distintos tipos de material, de esta forma el nivel de dificultad de las lecciones se adapta de manera que el usuario no deba repasar material que ya domina o enfrentarse con lecciones demasiado avanzadas (Bicknell y Brust, 2020). Este es un ejemplo de aprendizaje adaptativo porque favorece el control del sistema sobre el contenido mostrado.

Navegación y rutas de aprendizaje

Es posible que además de adaptar el tipo de contenido educativo que es mostrado, se adapte también la secuencia de las lecciones o actividades de aprendizaje, construyendo una trayectoria individualizada de manera progresiva. Esto se puede realizar a distintos niveles: ejercicios de repaso, actividades de aprendizaje, temas o unidades de aprendizaje.

Un ejemplo que utiliza este enfoque recibe el nombre de aleks (Assessment and LEarning in Knowledge Spaces). aleks crea una ruta individual y dinámica para cada estudiante, de tal manera que pueda navegar a través de conceptos y temas granulares de áreas como matemáticas, química, estadística y contabilidad (Cosyn et al., 2021). Es un sistema de aprendizaje adaptativo porque el sistema tiene el control de las rutas de aprendizaje.

Figura 2. Sitio web de ALEKS.

Interfaces y presentación

Se basa en la presentación del contenido y las interfaces de usuario, lo cual se puede realizar modificando de manera dinámica el formato en que se presentan los recursos educativos y algunos elementos visuales de las interfaces, tales como el tamaño y colores de la fuente, colores de contraste, adaptación de la barra de navegación, entre otros.

Un ejemplo de ello es el trabajo de Kolekar et al. (2018), en el que se desarrolló una interfaz de usuario adaptativa para Moodle que incluye recursos educativos con distintos formatos como videos, presentaciones, archivos pdf, etcétera. El sistema se basa en la frecuencia con que el alumno consulta cada tipo de recurso y el tiempo que pasa con cada uno de ellos para decidir qué tipo de recursos se mostrarán y cuáles se ocultarán. Es un modelo de aprendizaje adaptativo porque el sistema controla la presentación del contenido.

Figura 3. Artículo sobre la interfaz de usuario adaptativa para Moodle.
Fuente: Kolekar et al., (2018).

Retroalimentación

Facilita el envío de mensajes al usuario, incluyendo consejos o sugerencias sin necesidad de que estén planeados de manera predefinida.

El trabajo de Suleman et al. (2016) sobre un sistema llamado ndltutor, ejemplifica esta categoría al simular un diálogo con el usuario para mejorar sus habilidades de autoevaluación y autorreflexión. Cabe mencionar que la conversación no tiene una secuencia predeterminada, sino que se genera de acuerdo con lo que escribe el usuario. Los resultados de la evaluación de ndltutor indican que es capaz de producir mejoras significativas en la precisión de la autoevaluación de los alumnos y de proporcionar un apoyo adecuado para fomentar la autorreflexión. Es un ejemplo de aprendizaje adaptable porque no se enfoca en el control por parte del sistema, sino en fortalecer la autonomía de los alumnos.

Figura 4. Artículo sobre el uso de ndltutor para mejorar habilidades de autoevaluación y autorreflexión.
Fuente: Suleman et at., (2016).

Conclusiones

Los conceptos de aprendizaje personalizado y aprendizaje adaptativo no son sinónimos. El primero consiste en que los estudiantes tengan control sobre su aprendizaje y se logra a partir de la identificación de sus características individuales, mientras el segundo se realiza de forma dinámica, de acuerdo con las variaciones en su rendimiento. Puede existir aprendizaje personalizado sin que se adapte al progreso continuo de los alumnos y aprendizaje adaptativo que no parta necesariamente de información personalizada sobre ellos, más allá de su rendimiento.

El aprendizaje personalizado no está centrado en el uso de las tecnologías ni ambientes virtuales de aprendizaje, mientras el aprendizaje adaptativo está más vinculado a estas herramientas debido a la necesidad de obtener actualizaciones constantes sobre las variaciones en el rendimiento de los alumnos.

Es posible distinguir entre aprendizaje adaptativo y aprendizaje adaptable. En el primer caso, las plataformas digitales tienen un mayor control sobre los aspectos que son modificados —contenido, navegación y rutas de aprendizaje, interfaces y presentación y retroalimentación— mientras en el segundo caso el estudiante tiene un mayor control. El tránsito del aprendizaje adaptativo al adaptable está vinculado con el ejercicio y el fomento de la autonomía de los estudiantes.

Referencias

• Bicknell, K y Brust, C. (7 de octubre de 2020). Learning how to help you learn: Introducing Birdbrain! Duolingo blog. https://blog.duolingo.com/learning-how-to-help-you-learn-introducing-birdbrain/.
• Cosyn, E., Uzun, H., Doble, C., y Matayoshi, J. (2021). A practical perspective on knowledge space theory: ALEKS and its data. Journal of Mathematical Psychology, 101, 102512. https://doi.org/10.1016/j.jmp.2021.102512.
• Dascalu, M.-I., Nitu, M., Alecu, G., Bodea, C.-N., y Moldoveanu, A. D. B. (2017). Formative Assessment Application With Social Media Integration Using Computer Adaptive Testing Techniques. En L. O. Campbel y R. Hartshorne (Eds.), Proceedings of the 12th International Conference on E-Learning (icel 2017) (pp. 56-65).
• Delgado Martínez, L. M. (2019). Aprendizaje centrado en el estudiante, hacia un nuevo arquetipo docente. Enseñanza Teaching: Revista Interuniversitaria De Didáctica, 37(1), 139–154. https://doi.org/10.14201/et2019371139154.
• Kolekar, S. V., Pai, R. M., y Pai M.M., M. (2018). Adaptive User Interface for Moodle based E-learning System using Learning Styles. Procedia Computer Science, 135, 606–615. https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.08.226.
• Shemshack, A., y Spector, J. M. (2020). A systematic literature review of personalized learning terms. Smart Learning Environments, 7(1), 33. https://doi.org/10.1186/s40561-020-00140-9.
• Suleman, R. M., Mizoguchi, R., y Ikeda, M. (2016). A New Perspective of Negotiation-Based Dialog to Enhance Metacognitive Skills in the Context of Open Learner Models. International Journal of Artificial Intelligence in Education, 26(4), 1069–1115.https://doi.org/10.1007/s40593-016-0118-8.
• Xie, H., Chu, H.-C., Hwang, G.-J., y Wang, C.-C. (2019). Trends and development in technology-enhanced adaptive/personalized learning: A systematic review of journal publications from 2007 to 2017. Computers Education, 140, 103599. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2019.103599.

Recepción: 15/11/2022. Aprobación: 01/11/2023.

Resumen

Algunos de nosotros veíamos películas como Matrix y pensábamos: “¡Imagínate cuando las máquinas tomen el control del mundo!” Si bien algunas máquinas ya tienen el control de partes de nuestra vida, desde los semáforos controlando la circulación de nuestros vehículos, hasta los dispositivos móviles decidiendo los contenidos que visualizamos en las redes sociales, hay un grupo de máquinas que se estaban quedando atrás en esto de tomar el control: los instrumentos de medida. Aunque en la fábrica la botella de yogur se llena con una maquina robotizada que forma parte de un sistema complejo desde hace mucho tiempo, la balanza donde se verificaba el llenado correcto de la botella seguía estando aislada, como náufrago en el mar que es la nube de la información. Eso está cambiando ya. Los certificados de calibración digital llegaron para quedarse y habilitar a los instrumentos de medición en el juego llamado industria 4.0, 5.0 o la que siga. Pero ¿qué es un certificado de calibración? y ¿qué importancia tiene para mí? Leyendo este artículo aprenderás por qué es necesaria y en qué consiste la emisión de certificados de calibración digitales.
Palabras clave: certificación digital, calibración de instrumentos, metrología 4.0, instrumentos de medida digitales.

Measurement instruments also want a certificate…and they want it digital!

Abstract

Some of us used to watch movies like Matrix and think, ‘Imagine when machines take control of the world!’ While some machines already control parts of our lives, from traffic lights managing our vehicle flow to mobile devices deciding the content we see on social media, there’s a group of machines that were lagging in taking control: measurement instruments. Even though in the factory, the yogurt bottle is filled with a robotic machine that has been part of a complex system for a long time, the scale used to verify the correct filling of the bottle remained isolated, like a castaway in the sea of information. That’s changing now. Digital calibration certificates are here to stay and empower measurement instruments in the game called industry 4.0, 5.0, or whatever comes next. But what is a calibration certificate, and what importance does it have for me? By reading this article, you will learn why it is necessary and what the issuance of digital calibration certificates entails.
Keywords: digital certification, instrument calibration, metrology 4.0, digital measuring instruments.

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Introducción

La llamada industria 4.0 (I4.0) ha puesto de moda conceptos y términos como nube, Internet de las cosas, big data, inteligencia artificial, sistemas ciber físicos, aprendizaje de máquina, robótica y redes de sensores, entre otros. Por supuesto, la automatización de maquinaria ya existía desde hace mucho tiempo —la llamada Tercera Revolución Industrial tri—, es decir los botes de yogur se llenan de forma automática desde hace mucho.

El principal aporte de la I4.0 está relacionado con la conectividad y el flujo de la información, para una toma correcta de decisiones (Pereira y Romero, 2017). Ahora se trata, no solo de que las máquinas hagan cosas en forma automática, sino que además la información de qué están haciendo, cómo lo están haciendo, cada cuándo lo están haciendo, cuánto han consumido de algo (materiales, energía), etcétera, se conozca en tiempo real.

Y precisamente ahí está el problema con los instrumentos de medida. Se habían quedado rezagados en esta ola de la I4.0. Por supuesto, no es algo intencional o discriminatorio, es hasta cierto punto algo “natural”. Veamos: imagina que eres el dueño de una fábrica —no, de yogur no— y se acaban de poner al alcance del público computadoras, que básicamente sirven para automatizar algunas actividades humanas. ¿Dónde pondrías a trabajar a las primeras computadoras que comprarás? ¿En el área de mantenimiento, para gestionar los calendarios de mantenimiento de las máquinas? ¿En el área de recursos humanos, para eliminar los expedientes de personal que se tienen en papel? ¿O en el área de producción, para automatizar la programación, optimización y planeación de los lotes de producción? (que a fin de cuentas es lo que vende tu fábrica) ¿Verdad que es lógico?

¡Claro! La tecnología siempre se destina a apuntalar primero los procesos cruciales —los de producción—, y ya después le llega el turno al resto de los procesos en las organizaciones. No tendría sentido hacerlo de manera inversa —sería como colocar primero una cerradura en la tapa del tinaco, sabiendo que la puerta de entrada a la casa no tiene ninguna todavía—. La tecnología con la que cuentan los procesos de soporte o ayuda está siempre a expensas de la tecnología probada y adoptada en los procesos principales.

Si bien esas maquinitas, artefactos, dispositivos y materiales —todo eso puede ser un instrumento de medida—, no interpretan un rol protagónico en esta película llamada I4.0, su papel secundario no les resta importancia, ya que aunque no son máquinas que produzcan nada, al entregar información —peso, altura de llenado, densidad del material, etcétera— sobre lo que otra máquina produjo, otorgan el aval y la confianza que los usuarios necesitamos.

Ahora bien, esto no quiere decir que entonces los instrumentos de medida puedan quedarse “fuera” de la I4.0 durante mucho tiempo todavía. Hoy más que nunca el tiempo apremia. La I4.0 ha permitido evolucionar a industrias de todos los giros y tamaños, pero el retraso en incorporar estos avances en la metrología —la ciencia de las mediciones— ya no es sostenible (Kok, 2022). La cadena productiva, que termina generalmente con alguna medición, debe cerrar filas hacia ese traslado de información hacia la nube… y la información de las mediciones debe subirse al tren.

Tres claves sobre metrología, calibración y documentos digitales en la era del IoT

Antes de entrar de lleno en materia, es pertinente aclarar algunos puntos que generalmente se desconocen o manejan de forma equivocada en el día a día, con respecto a instrumentos de medida y las mediciones en general.

Primero, la metrología es la ciencia de las mediciones y sus aplicaciones (jcgm, 2012), y tiene tres grandes ramas: la científica, la legal y la industrial. A grandes rasgos, la metrología científica se encarga del desarrollo y preservación de los patrones nacionales e internacionales de las unidades del Sistema Internacional (si), así como de su diseminación.1 La metrología legal aborda lo relacionado con las mediciones hechas durante transacciones comerciales o legales. Y la metrología industrial se encarga de las aplicaciones de las mediciones en la industria en general (lic, 2020).

Segundo, desde el punto de vista de la metrología, calibrar un instrumento de medida es compararlo. Por lo tanto, no tiene mucho sentido decir que un instrumento esta “descalibrado” —una comparación no se puede deshacer, ¿cierto?—. Ahora bien, ¿contra que se compara el instrumento de medida? Pues, contra otro instrumento de mayor exactitud, o contra algún material de referencia —un material que posee alguna propiedad que se mantiene estable y sirve de referencia al comparar contra él—. A su vez, ese instrumento de mejor exactitud se debe calibrar contra otro instrumento de mayor exactitud que él, y así sucesivamente, hasta llegar a los patrones nacionales e/o internacionales de la magnitud de la que se trate. Se dice entonces, que una medición tiene trazabilidad a un patrón nacional o internacional, si fue realizada con un instrumento que forma parte de una cadena ininterrumpida de calibraciones sucesivas, hasta llegar a la comparación contra dicho patrón.

Tercero —no referido a metrología—, un documento digital no lo entenderemos como un documento en papel que se escanea o como la fotografía digital de un documento original en papel, o un archivo que “se mandó a imprimir a un pdf” o “se guardó como imagen”. No. Un documento digital será para nosotros un documento con una estructura e información digitalizadas, de tal manera que las computadoras puedan validar su estructura2 y, en caso de ser válida, usar la información contenida.

Un ejemplo nos permitirá comprender mejor las características e importancia de este tercer punto. Imaginemos que adquirimos un producto o servicio y luego de pagarlo pedimos una factura y el proveedor nos dice “aquí tiene su factura impresa”, y nos entrega la factura en papel. En México, eso era suficiente hace 25 años, pero hoy en día con seguridad diríamos: “Oiga, joven, me la va a mandar también en digital, ¿verdad? ¿Le paso mi correo electrónico?” …ahora imaginemos la siguiente respuesta: “¡Ah! claro que sí, joven —somos un país de jóvenes—, permítame tantito la factura impresa, ahorita le tomo una foto con el celular y se la mando a su ‘Whats’, ¿cómo ve?” Obviamente eso no nos sirve hoy. Está claro que, si entregamos un archivo de imagen, o un pdf, nuestra contadora o contador nos va a regresar a conseguir el mentado archivo xml de la factura.

¿Y ese archivo xml qué tiene de especial? Pues bien, ese archivo xml es la versión digital de la factura. De hecho, para las computadoras es la versión original de la factura, y el pdf en realidad se extrajo de ese archivo como una versión traducida para los pobrecitos humanos que no entendemos cómo se comunican las computadoras entre sí. Y es que el avance tecnológico ha abierto las puertas a un nuevo paradigma en el intercambio de información: el Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés). IoT se refiere a la interconexión de objetos cotidianos a través de la red, permitiendo que máquinas, dispositivos y sensores interactúen y compartan datos de forma autónoma.

En este contexto, el archivo xml mencionado anteriormente, como una forma de intercambio de datos estructurados, adquiere un nuevo significado en el contexto del dominio de las máquinas. Con la integración del IoT, las computadoras ahora tienen la capacidad de recibir, procesar y analizar directamente el archivo xml, sin necesidad de traducción a un formato “más legible”, como el pdf.

¿Y para los instrumentos de medida?

Pues bien, lo mismo pasa con los certificados de calibración digitales. Ya hemos dicho que calibrar es comparar contra algo más exacto. Necesitamos también definir al mensurando, que es “lo que se quiere medir”. Entonces cuando hacemos una calibración, comparamos un instrumento de medida contra otro, llamado patrón —el instrumento o material de mejor exactitud— y determinamos el error, es decir, la diferencia de los valores del mensurando cuando se usa el instrumento y cuando se usa el patrón. También se determina la incertidumbre de medida, que nos indica la duda razonable sobre en qué intervalo de valores está el valor verdadero del mensurando (jcgm, 2012). Nótese que el valor verdadero del mensurando nunca podrá conocerse, puesto que siempre estaremos limitados por el valor más pequeño que un instrumento pueda medir (llamado resolución).

Ahora bien, en la mayoría de los países los instrumentos de medida se calibran y se les emite un certificado (o informe) de calibración. Dichos certificados de calibración se elaboran en el mismo laboratorio donde se llevó a cabo la calibración. Es común en los laboratorios de calibración que dichos certificados se generen desde una hoja de cálculo común, puesto que la mayoría de los laboratorios utilizan hojas de cálculo para calcular error e incertidumbre de medida (Bruns et al., 2021). Entonces, un laboratorio de calibración puede, en una misma hoja de cálculo:

• Capturar la información del cliente (razón social, domicilio, entre otros.) y del instrumento (marca, modelo, resolución, etcétera)
• Almacenar la información de la calibración del instrumento (error, incertidumbre, entre otros)
• Guardar los cálculos necesarios (aritméticos, de probabilidad, entre otros)
• Tener una plantilla de certificado de calibración que cumpla con los requisitos establecidos en la norma que rige los laboratorios de calibración (iso/iec 17025, 2017). Una vez llena dicha plantilla, se puede mandar a imprimir a un archivo pdf o físicamente a una impresora para tener el certificado en papel (ver figura 1).

Figura 1. Flujo de trabajo en la emisión de un certificado de calibración tradicional (PTB, DCC). Crédito: DCC, 2017.

Hasta aquí no hay ningún problema. Sin embargo, así como el pdf de la factura, que nos daba el joven del ejemplo, no puede ser leído eficientemente por los sistemas informáticos contables, tampoco el certificado de calibración en pdf se puede ingresar a ningún sistema computarizado para que automáticamente tome en cuenta la información que contiene. A una máquina debo ingresarle información en un lenguaje y formato que pueda entender. Y para los instrumentos de medida ese lenguaje-formato está precisamente en el Certificado de Calibración Digital (dcc, por sus siglas en inglés).

La figura 2 muestra la estructura fundamental del certificado de calibración digital propuesta por el Physikalisch-Technische Bundesanstalt (ptb) de Alemania. Dicha estructura está soportada por organismos y estándares relacionados con la metrología en general y las calibraciones en particular: el Vocabulario Internacional de Metrología (vim), la Guía para la expresión de la incertidumbre de medida (gum), el Comité de Datos del Consejo Internacional de Ciencias (codata, que define los valores de las constantes físicas universales), así como el si y la norma 17025, que ya hemos abordado.

La estructura del dcc comprende (Hackel et al., 2017):

• Los datos administrativos regulados son imprescindibles para una identificación clara y precisa del dcc, por lo que los campos de datos están prestablecidos.
• Los resultados de la calibración comprenden datos regulados por el si (valor de medición, la incertidumbre de medida, etcétera) Pero también pueden existir datos no regulados, como valores de presión en milímetros de mercurio, o algún valor adimensional solicitado por el cliente.
• Los comentarios, incluidos gráficos o imágenes se guardan como información no sujeta a regulaciones.
• Un documento comprensible para los seres humanos, de apariencia similar al certificado de calibración analógico, complementa el dcc.

Figura 2. Elementos del Certificado de Calibración Digital (Hackel et al., 2017).

El progreso logrado hasta la fecha está liderado principalmente por los Institutos Nacionales de Metrología (nmi, por sus siglas en ingles) de los países más desarrollados económicamente (Hackel et al., 2017; Boschung et al., 2021). La propuesta más difundida sobre el dcc, hasta la fecha implica la creación de estructuras (llamadas xml schema) de la información de los dcc, así como los elementos de esas estructuras, o sea, los archivos xml propiamente dichos, igual que en las facturas (Wiedenhöfer et al., 2019). Se requieren varias estructuras diferentes puesto que se calibran instrumentos de medida para diferentes magnitudes: masa, volumen, temperatura, pH, intensidad luminosa, rugosidad, resistencia eléctrica, etcétera. Y en cada una de esas magnitudes, los resultados de las calibraciones pueden implicar diferentes elementos, tales como gráficos, tablas, ecuaciones, etcétera. Además de requerir la representación adecuada de las unidades de medida correspondientes a cada magnitud (ver ejemplo en tabla 1).

Tabla 1. Semántica del si legible por máquina a utilizar en el DCC (Hutzchenreuter et al., 2019).

Nótese aquí la diferencia con el caso de las facturas, cuya estructura de información aunque no es simple no presenta muchas variantes, pues básicamente se ocupan datos de fechas, números reales, tablas, números enteros, símbolos y cadenas de texto relativamente cortas para todas las facturas, aunque unas sean de papelería, otras de un restaurante, otras de gasolina, etcétera. Ojo, el logotipo de la empresa es un accesorio de la factura impresa, legible por el humano, una máquina, de requerir esa información, la podría tener en una cadena de caracteres, por ejemplo.

Por otra parte, un dcc necesita todos esos tipos de datos, además de la posibilidad de requerir: ecuaciones, graficas 2D o 3D, largas cadenas de texto, listas de referencias, etcétera. Y por encima de todo esto, el dcc tiene una orientación internacional, dados el origen y la naturaleza de la metrología, a diferencia de las facturas, que generalmente son documentos de alcance nacional.

Actualmente se discuten también otras propuestas orientadas a satisfacer los requisitos de información tanto de las máquinas como de los humanos —antes de enviar a una máquina la información del certificado, deberá seguir revisándose por un humano—. Una de ellas es el uso de un archivo en pdf al que se le puede incrustar la hoja de cálculo con la información necesaria para la máquina (Boschung et al., 2021).

Próximos pasos

Actualmente se trabaja en aterrizar en forma práctica los esquemas xml —definen la estructura del documento— y la generación de archivos xml —contienen la información estructurada. Ver figura 3— en las distintas magnitudes que conforman el sistema internacional de unidades, si (bipm, 2019), pero sobre todo en lo que van demandando los distintos giros industriales de los países desarrollados. Por ejemplo, el nmi de Alemania, el ptb, ya ha desarrollado xml schema (esquema xml) para mediciones en masa o temperatura (entre otras magnitudes) (Oppermann et al., 2022) y trabaja ahora con mediciones de flujo, energía eléctrica y otras.

<si:real>

<si:label>temperature</si:label>

<si:value>23.2</si:value>

<si:unit>\degreecelsius</si:unit>

<si:expandedUnc>

<si:uncertainty>0.2</si:uncertainty>

<si:coverageFactor>1.96</si:coverageFactor>

<si:coverageProbability>0.95</si:coverageProbability>

<si:distribution>normal</si:distribution>

</si:expandedUnc>

</si:real>

Figura 3. Fragmento de formato XML.

De manera global, las máximas autoridades en metrología científica de cada país (los nmi) elaboran sus propias estrategias de desarrollo y difusión del dcc, dado que las condiciones del entorno socioeconómico e infraestructura de la calidad —metrología, normalización, acreditación y evaluación de la conformidad— varían de país en país (Sanetra y Marbán, 2007). Sin embargo, se tiene el consenso general de que las estructuras de los dcc deberán coincidir al menos para cada magnitud incluida en el Sistema Internacional de Unidades de medida, el si.

Conclusiones

La industria 4.0 lleva ya algo de camino recorrido y una variedad de tecnologías implementadas desde hace varios años. Al terminar la calibración de un instrumento de medida se emite un certificado de calibración, hasta la fecha en papel o en un tipo de digitalización (archivo pdf). Esta situación está cambiando con la emisión de certificados de calibración digitales (no digitalizados), que pueden ser legibles por máquina y, en caso de requerirse, generar una versión legible por los humanos. El objetivo final es que el dcc se vuelva un documento controlable por las máquinas, no solo legible por ellas.

Mas información se puede localizar en:

• Video sobre el DCC (PTB)
• DCC (PTB)
• D-SI (npl, kriss, nim, Zeiss, Hexagon, Mitutoyo, Sartorius, entre otros)
• SmartCom Project

Referencias

• Boschung, G., Wollensack, M., Zeier, M., Blaser, C., Hof, C., Stathis, M., Blattner, P., Stuker, F., Basic, N., y Grasso Toro, F. (2021). pdf/A-3 solution for digital calibration certificates. Measurement: Sensors, 18, 100282. https://doi.org/10.1016/j.measen.2021.100282.
• Bruns, T., Nordholz, J., Röske, D., y Schrader, T. (2021). A demonstrator for measurement workflows using digital calibration certificates (dccs). Measurement: Sensors, 18, 100208. https://doi.org/10.1016/j.measen.2021.100208.
• Bureau International des Poids et Mesures (bipm). (2019). The international system of units, 9.a ed. France, isbn 978-92-822-2272-0. https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure.
• Digital Calibration Certificate (DCC). (2017). Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). https://n9.cl/q42c5.
• Hackel, S., Härtig, F., Hornig, J., y Wiedenhöfer, T. (2017). The digital calibration certificate. ptb-Mitteilungen, 127, 75-81. https://dx.doi.org/10.7795/310.20170403.
• Joint Committee for Guides in Metrology (jcgm) (2012). International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (vim). 3.a ed. https://n9.cl/nqc6c.
• iso/iec 17025:2017. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración (proy-nmx-ec-17025-imnc-2018). Instituto Mexicano de Normalización y Certificación (imnc). https://www.imnc.org.mx/wp-content/uploads/2018/04/Cata%CC%81logo-de-Normas-IMNC-ABRIL-2018-.pdf.
• Kok, G. (2022). The digital transformation and novel calibration approaches. Technisches Messen, 89, 214-223. https://doi.org/10.1515/teme-2021-0136.
• Ley de la Infraestructura de la Calidad (lic). (2020). Diario Oficial de la Federación. Cámara de Diputados del H. Congreso de la Unión. https://www.diputados.gob.mx/LeyesBiblio/pdf/LICal_010720.pdf.
• Oppermann, A., Eickelberg, S., Exner, J., Bock, T., Bernien, M., Niepraschk, R., Heeren, W., Baer, O., y Brown, C. (2022). Digital transformation in metrology: building a metrological service ecosystem. Procedia Computer Science, 200, 308-317. https://www.doi.org/10.1016/j.procs.2022.01.229.
• Pereira, A. C., y Romero, F. (2017). A review of the meanings and the implications of the industry 4.0 concept. Procedia Manufacturing, 13, 1206-1214. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2017.09.032.
• Sanetra, C. y Marbán, R. M. (2007). Enfrentando el desafío global de la calidad: una infraestructura nacional de la calidad. Sistema Interamericano de Metrología, SIM. https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_9/9.3_internationale_zusammenarbeit/publikationen/102_National_QI/PTB_Q5_National_QI_SP.pdf.
• Wiedenhöfer, T., Hutzschenreuter, D., Smith, I., y Brown, C. (2019). A universal and flexible structure for digital calibration certificates (dcc). https://doi.org/10.5281/zenodo.3696567.

Recepción: 09/12/2022. Aprobación: 01/11/2023.

Resumen

“Tus ojos, qué bellos son tus ojos”, qué bonita frase que la mayoría de nosotros hemos dicho al menos alguna vez a alguna persona. Pero, ¿cómo es el ojo humano? ¿Cómo vemos? ¿Por qué muchas personas necesitan usar lentes, ya sean anteojos o lentes de contacto? En este breve artículo, se describen las partes principales del ojo humano y su función. Se explica cómo es posible la visualización, es decir, cómo vemos. Asimismo, se detallan las ametropías o alteraciones visuales más comunes, como la miopía, hipermetropía y astigmatismo, y se explica cómo se pueden corregir con lentes. También se menciona un procedimiento alternativo como es la cirugía láser. Se destaca la importancia de la revisión periódica de nuestros ojos por parte de los profesionales correspondientes, ya sean oftalmólogos y optometristas.
Palabras clave: ojo humano, visión, enfermedades del ojo humano, lentes.

Behind the scenes of the human eye: anatomy,common issues and solutions

Abstract

“Your eyes, how beautiful they are,” what a lovely phrase that most of us have said at least once to someone. But how is the human eye? How do we see? Why do many people need to use glasses, whether they are eyeglasses or contact lenses? In this brief article, the main parts of the human eye and their function are described. It explains how visualization is possible, that is, how we see. Likewise, the most common visual disorders, such as myopia, hypermetropia, and astigmatism, are detailed, and it explains how they can be corrected with lenses. An alternative procedure, such as laser surgery, is also mentioned. The importance of regular eye examinations by the corresponding professionals, whether ophthalmologists or optometrists, is emphasized.
Keywords: human eye, vision, human eye’s illnesses, lenses.

Detrás de la mirada

Nuestros ojos funcionan como lentes biológicas para formar imágenes (figura 1), de manera análoga a cómo una cámara fotográfica utiliza una serie de lentes para crear una imagen (Hecht, 2000, p. 207-210). La comprensión del funcionamiento de estas lentes biológicas ha sido confusa a lo largo del tiempo. Inicialmente, la teoría emisionista sostenía que la visión se lograba mediante rayos de luz que salían de los ojos, siendo luego reemplazada por la teoría inmisionista o intromisionista, que postula que los rayos provienen de los objetos (Educar Portal, 2023; Aivar y Travieso, 2009, p. 11-15). En 1625, Christoph Scheiner (1575-1650), físico, astrónomo y profesor universitario alemán, realizó observaciones pioneras al quitar la cubierta posterior del ojo de un animal y percibir una pequeña imagen invertida de la escena frente al ojo a través de la retina transparente (Hecht, 2000, p. 207).

Figura 1. Ojo humano. Crédito: fotos realizadas en el CIO.

Prevención de la ceguera

De acuerdo con la Agencia Internacional para la Prevención de la Ceguera (The International Agency for the Prevention of Blindness [iapb], 2023), más de mil millones de personas sufren enfermedades oculares como cataratas, retinopatía diabética o glaucoma debido a la falta de acceso a servicios oftalmológicos/optométricos. La ausencia de revisiones oculares y el no uso de lentes contribuyen a esta problemática, siendo evitables en 3 de cada 4 personas con debilidad visual.

Estos datos alarmantes resaltan la importancia de los sistemas de salud ocular, la formación del personal oftalmológico y optométrico1 , y la infraestructura para la investigación y la salud ocular. Diversas instituciones y programas, como el Laboratorio Nacional de Óptica de la Visión (lanov) en el Centro de Investigaciones en Óptica a.c. (cio), conahcyt, en León, Guanajuato, así como la Licenciatura en Optometría en la enes-León de la Universidad Nacional Autónoma de México (unam), desempeñan un papel crucial. La Clínica de Optometría Salud Visual de la enes-León ofrece servicios especializados, incluyendo tomografía de coherencia óptica (oct), topógrafo corneal, perímetro (campos visuales), cámara de fondo de ojo y electroretinograma. Además, la clínica tiene un programa dedicado a la atención gratuita de pacientes con diabetes para prevenir y tratar la retinopatía diabética, una causa principal de ceguera en México. El complejo inaugurado en agosto de 2023 por el rector Enrique Graue está asociado a la licenciatura de optometría y la clínica de salud visual, con la expectativa de convertirse en una de las instalaciones más grandes y completas de Latinoamérica.

El ojo humano y algunas enfermedades o alteraciones comunes (ametropías)

El ojo humano se puede conceptualizar como un sistema positivo de lentes que converge haces de luz2 , similar al sensor de una cámara fotográfica (Hecht, 2000, p. 204-210). En la parte a) de la figura 2, se presentan sus componentes básicos.

Figura 2. Las distintas partes de un ojo humano. Crédito: imagen realizada en el CIO.

El ojo, esencialmente una masa gelatinosa casi esférica dentro de una membrana blanca llamada esclerótica, contiene la córnea como parte del sistema de lentes. Tras la córnea, se encuentra el humor acuoso, un líquido, y el iris, un diafragma que regula la cantidad de luz a través de la pupila. La variabilidad en el tamaño de la pupila, controlada por músculos circulares y radiales, determina la cantidad de luz que ingresa, dando a nuestros ojos su característico color café, verde, azul o gris. Detrás del iris está el cristalino, similar en tamaño y forma a un frijol, compuesto por aproximadamente 22,000 capas finas y transparentes. Aunque su flexibilidad disminuye con la edad, su capacidad de ajustar la distancia focal permite enfocar objetos lejanos o cercanos, ¡una propiedad aún inigualable por las lentes fabricadas por el ser humano! Tras el cristalino, se encuentra el humor vítreo, una sustancia gelatinosa transparente, y la coroides, una concha interna y oscura que absorbe la luz de manera similar a la cubierta interna de una cámara fotográfica.

Finalmente, la retina, la pantalla óptica-biológica para la formación/proyección de imágenes, es una capa de células receptoras que cubre la mayor parte de la superficie interior de la coroides. La luz se absorbe y recolecta mediante reacciones electroquímicas en dos tipos de células sensibles a la luz y al color: los bastones, altamente sensibles a la luz pero incapaces de distinguir colores, y los conos, encargados de la percepción del color. La retina, con aproximadamente 125 millones de bastones y conos, es esencial para nuestro sistema ojo-cerebro en el análisis continuo de las imágenes retinianas. Como referencia de tamaño, la imagen de la luna llena en la retina tiene aproximadamente 0.2 milímetros de diámetro (Hecht, 2000, p. 209).

Ojo normal o emétrope y ametropías: corrección visual

Un ojo normal o emétrope genera imágenes nítidas, claramente definidas o focalizadas sobre la retina. Sin embargo, en las personas, un ojo normal no es tan común como se podría esperar. Cuando la imagen no se focaliza en la retina, se considera amétrope, presentando ametropías como la miopía (figura 3a), hipermetropía (figura 3b) o astigmatismo (figura 4a).

Figura 3. a) Corrección de la miopía mediante lentes negativas (de sección esférica), cuya parte central es más angosta que en sus extremos. b) Corrección de la hipermetropía usando lentes positivas (de sección esférica), su parte central es más gruesa que en sus extremos. Crédito: imagen realizada en el CIO.

Para una persona miope, la imagen de un objeto se forma antes de la retina, viendo bien de cerca pero mal de lejos. En cambio, para una persona hipermétrope, la imagen se forma después de la retina, viendo mal de cerca pero bien de lejos. El astigmatismo ocurre cuando la imagen está deformada o distorsionada (figura 4a), debido a deformaciones de la córnea, haciendo que los objetos se vean deformados o incluso dobles. Afortunadamente, estas ametropías pueden corregirse fácilmente mediante el uso de lentes, anteojos o lentes de contacto, como se aprecia en las partes a) y b) de la figura 3.

Figura 4. a) Astigmatismo, deformación de la imagen. d) Visión corregida. Crédito: Ilustraciones elaboradas en el CIO.

La corrección de la miopía se logra con lentes negativas (figura 3a), también conocidas como lentes divergentes. Estos cristales desvían los haces de luz, permitiendo que la imagen se forme directamente sobre la retina, logrando una visión nítida y enfocada. De manera similar, las personas hipermétropes requieren lentes positivas o convergentes (figura 3b) para acercar la imagen desde detrás de la retina hacia su posición correcta, corrigiendo así la visión borrosa. La corrección del astigmatismo implica el uso de lentes esférico-cilíndricas, que tienen una forma ligeramente más compleja, similar a la sección de un cilindro o tubo circular.

Para una comprensión más detallada de los conceptos mencionados en los párrafos anteriores, se recomienda visualizar los videos Partes del ojo humano: anatomía y funcionamiento del ojo para niños y Partes del ojo humano y sus funciones (Brill Pharma, 2023; Cogollo, 2023). En estos videos, se presenta y explica de manera visual la estructura y el funcionamiento del ojo humano.

Causas de las ametropías oculares

Las ametropías en nuestros ojos se deben principalmente a la forma y/o tamaño de los mismos: los miopes tienen ojos grandes, los hipermétropes tienen ojos pequeños y los astigmatas tienen ojos con una curvatura desigual o asimétrica. Otra causa es que, por diversas razones como la edad, el cristalino ya no puede focalizar adecuadamente, siendo el punto más cercano que un ojo puede enfocar conocido como punto cercano. Este punto varía en un ojo normal, siendo de aproximadamente 7 centímetros para una persona adolescente, 25 centímetros para una persona adulta joven y alrededor de un metro para alguien de edad cercana a los 60 años. Para una persona geriátrica, esta focalización puede ser de varios metros. Una tercera razón de nuestros problemas visuales puede ser el efecto acumulativo de malos hábitos en nuestra vida moderna actual, como la lectura bajo poca iluminación o movimiento, así como el uso excesivo de dispositivos electrónicos.

Graduación de lentes

En óptica fisiológica, el poder dióptrico (o potencia P) de una lente se refiere al inverso de la distancia focal (f) (figura 5). Cuando la distancia focal se mide en metros (m), la unidad de potencia es la dioptría. Por ejemplo, una lente convergente o positiva con una distancia focal positiva de un metro tiene una potencia de 1 dioptría. Si la lente tiene una distancia focal de 20 centímetros, equivalente a 0.2 metros, su potencia es de 5 dioptrías. Para una lente divergente o negativa con una distancia focal de -20 centímetros, su potencia es de -5 dioptrías. En resumen, mientras más curvas sean las lentes o anteojos, es decir, más gruesas sean, mayor será su poder dióptrico. Los anteojos denominados “fondos de botella”, muy gruesos, son de “alta graduación” y las personas que los usan tienen problemas visuales bastante desarrollados.

Figura 5. a) Anteojos o lentes para corrección visual. b) Potencia óptica (P) de una lente: inverso de la distancia focal f de la lente, ver ejemplos de su uso/aplicación en el texto previo. c) Visión corregida usando lentes adecuadamente graduadas. Crédito: imágenes elaboradas en el CIO.

Cirugía láser

Bajo ciertas circunstancias, una persona con problemas refractivos de miopía, hipermetropía y/o astigmatismo puede someterse a una cirugía ocular mediante radiación láser, que es luz altamente dirigida. Este procedimiento puede eliminar o reducir la necesidad de anteojos o lentes de contacto. La cirugía refractiva con láser excímero, conocida como lasik, destaca como la opción más reconocida y realizada para abordar problemas de visión. En el procedimiento de queratomileusis in situ con láser (lasik), se lleva a cabo una precisa modificación en la forma de la córnea mediante luz ultravioleta, con el objetivo de mejorar la visión. Es imperativo que la persona se someta a una evaluación previa por parte del oftalmólogo correspondiente (MedlinePlus, 2023; Brigham and Women’s Hospital, 2023). Los riesgos asociados a esta cirugía son generalmente bajos, lo que implica que las ametropías mencionadas pueden corregirse en la mayoría de los casos sin consecuencias significativas. Para obtener una representación visual de este procedimiento ocular quirúrgico, se puede consultar el siguiente video sobre Cirugía Ocular (Nucleus Medica Art, 2009).

Cuidar con atención

En este breve artículo, hemos explorado los conceptos fundamentales sobre la estructura del ojo humano y sus componentes principales, así como el proceso de formación de imágenes de los objetos que percibimos. También abordamos la necesidad de utilizar lentes para corregir tres de las ametropías o problemas refractivos más comunes: miopía, hipermetropía y astigmatismo, afectando a una gran parte de la población mundial.

En este contexto, comprendimos la graduación de una lente y el significado de una dioptría. Es probable que los avances científicos en esta área visual continúen siendo de gran ayuda en la prevención y corrección de problemas visuales. A lo largo del aprendizaje, reconocimos que los ojos, ya sean percibidos como “lindos” o “feos”, no solo poseen una estética, sino que representan dos instrumentos ópticos biológicos extremadamente útiles, delicados y complejos, que nos permiten percibir el mundo exterior.

Tomar conciencia de la importancia de visitar regularmente al oftalmólogo u optometrista es crucial, ya que la salud visual debe ser una preocupación compartida por todas las personas. ¡Debemos cuidar con atención nuestros ojos!

Agradecimientos

Por la elaboración de las imágenes y fotografías que ilustran este artículo, los autores agradecen a las siguientes personas del cio: Raymundo Mendoza, Ricardo Valdivia, Eleonor León, Annette Torres, Diego Torres y Lucero Alvarado. También, por las excelentes observaciones al artículo, agradecemos a Janet Irina Preciado del cio.

Referencias

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Resumen

Las heliconias, conocidas como “platanillos”, son plantas que se destacan por la llamativa coloración de sus inflorescencias. Este escrito explora a fondo estas especies que habitan las selvas tropicales, centrándose en sus múltiples facetas. Examina los usos predominantes de las heliconias, tanto como plantas ornamentales en entornos rurales y urbanos como en rituales religiosos. Una atención especial se dedica a las inflorescencias de las heliconias, consideradas como ecosistemas en miniatura. Estas estructuras albergan diversas especies de insectos y otros invertebrados que viven, se alimentan y se reproducen dentro de las hojas modificadas conocidas como brácteas. Sin embargo, el artículo resalta una amenaza inminente: la destrucción de las selvas tropicales. Este factor no sólo pone en peligro la supervivencia de las heliconias, sino también la diversidad de insectos e invertebrados asociados a ellas.
Palabras clave: heliconias tropicales; inflorescencias; microhábitat; conservación; selvas tropicales; interacciones planta-insecto.

Heliconias: from ornamental plants to small microhabitats in tropical rain forests

Abstract

Heliconias, known as “platanillos,” are plants distinguished by the striking coloring of their inflorescences. This writing delves into these species inhabiting tropical forests, focusing on their multifaceted nature. It examines the prevalent uses of heliconias, both as ornamental plants in rural and urban settings and in religious rituals. Special attention is given to the inflorescences of heliconias, regarded as miniature ecosystems. These structures harbor various species of insects and other invertebrates that live, feed, and reproduce within the modified leaves known as bracts. However, the article underscores an imminent threat: the destruction of tropical forests. This factor jeopardizes not only the survival of heliconias but also the diversity of insects and invertebrates associated with them.
Keywords: tropical heliconias; inflorescences; microhabitat; conservation; tropical forests; plant-insect interactions.

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Selvas tropicales: desafíos y la importancia de las heliconias

Las selvas tropicales lluviosas han maravillado siempre a naturalistas y científicos del mundo debido a su exuberancia, verdor y diversidad biológica. A medida que generamos más conocimiento sobre los mecanismos y procesos ecológicos y evolutivos que mantienen y originan su diversidad, nos percatamos del complejo entramado de interacciones bióticas que las sustentan y de su fragilidad y vulnerabilidad frente a perturbaciones ocasionadas por actividades humanas.

En las décadas de los 80 y 90, México experimentó el proceso de degradación ambiental más acelerado de su historia, con cerca del 48% de la cobertura vegetal nativa deforestada y transformada, principalmente en el sureste del país (Challenger et al., 2008). Este escenario no ha cambiado en los últimos veinte años, y gran parte del paisaje original del trópico mexicano se ha convertido en un mosaico de cultivos y potreros muy cambiante y complejo (Figura 1; Berget et al., 2021). Miles de especies animales y vegetales se han visto afectadas por la deforestación y cambio de uso del suelo. Diferentes especies vegetales, como las heliconias (Heliconia spp.), habitan las selvas tropicales y pueden verse afectadas por el impacto de las actividades humanas.

Pero, ¿qué son las heliconias y por qué son importantes en las selvas tropicales? En este escrito, aprenderemos sobre la historia natural de las heliconias, así como sus interacciones con animales, y conoceremos por qué son relevantes para las selvas tropicales y las comunidades humanas que las habitan.

Figura 1. Deforestación de la selva para crear áreas de alimentación y mantenimiento de ganado, conocidos como potreros en la región de Marqués de comillas, Chiapas. a) recién talado y quemado, b) con la introducción del ganado.
Crédito: J. Manuel Lobato García.

¿Qué son las heliconias y dónde se encuentran?

¿Sabías que las heliconias son especies de plantas herbáceas? Es decir, carecen de un tallo leñoso o maderable; su estructura principal, en cambio, es flexible y tierna. ¿Cómo podemos distinguirlas? Las heliconias, al igual que los plátanos, tienen hojas grandes y anchas en forma de paleta. Aunque están estrechamente relacionadas, pertenecen a familias distintas: los plátanos a la familia Musaceae y las heliconias a la Heliconiaceae. En muchas regiones de México, las heliconias son comúnmente conocidas como platanillos o papatlilla.

Estas plantas herbáceas tienen un tamaño mediano a grande, con especies que varían desde 1.5 metros hasta 10 metros de altura. Una vez que florecen, se diferencian claramente de los plátanos por la presencia de sus vistosas y coloridas inflorescencias. Estas inflorescencias están compuestas de varias hojas modificadas conocidas como brácteas (entre seis a veinte), albergando de diez a veinte flores, dependiendo de la especie de heliconia (Stiles, 1975; Figura 2).

Figura 2. Morfología general de los platanillos o heliconias destacando sus principales características.
Crédito: J. Manuel Lobato García.

Dentro de las principales características que permiten diferenciar las especies de heliconias se encuentran la coloración, el tamaño y la disposición de sus inflorescencias. Existen inflorescencias donde las flores están dirigidas hacia arriba, conocidas como erectas, mientras que cuando las flores se dirigen hacia abajo se les llama pendulares (Figura 3; Gutiérrez-Báez, 2000; Santos et al., 2009). En las inflorescencias erectas (Figura 3a), las flores se resguardan y protegen dentro de las brácteas; y en las inflorescencias pendulares, la mayoría de sus flores se encuentran totalmente expuestas (Figura 3b).

Figura 3. Tipos de inflorescencias de las heliconias donde podemos ver la disposición de las brácteas: erecta (a) o pendular (b).
Crédito: J. Manuel Lobato García.

El color y la forma de las inflorescencias son los principales atractivos para una variedad de visitantes florales, como abejas, moscas, escarabajos y colibríes. El néctar, como el recurso ofrecido por las heliconias para los colibríes (sus principales polinizadores), facilita una relación mutualista donde ambos se benefician (ver video). Esta asociación mutualista favorece la reproducción sexual de las plantas y satisface los requerimientos energéticos de los colibríes. Por ejemplo, una de las heliconias más vistosas en La Selva Lacandona, la heliconia arcoíris (Heliconia wagneriana), cuyas flores tienen pétalos largos y curvos, son frecuentemente visitadas y polinizadas por el colibrí ermitaño (Phaethornis longirostris), cuyo pico también es largo y curvo (Stiles, 1975; Figura 4). Una vez que la flor es polinizada y su ovario madura, los frutos de estas plantas sirven como alimento para varias especies de aves, como las chachalacas, tucanetes y el carpintero castaño, las cuales, a su vez, contribuyen a la dispersión de sus semillas (Berry y Kress, 1991).

Figura 4. Visita del colibrí Phaethornis longirostris a Heliconia wagneriana. Haz clic para ver el video.
Crédito: J. Manuel Lobato García.

En nuestro país, podemos encontrar dieciocho especies nativas de heliconias, principalmente en los estados de Chiapas, Oaxaca, Veracruz, Puebla, Guerrero, Campeche y Tabasco (Gutiérrez-Báez, 2000; Ortíz-Curiel et al., 2015). Particularmente en Chiapas, la Selva Lacandona cuenta con el 50 % de las especies reportadas para el país. Las heliconias que habitan en la selva muestran una enorme variación en forma y tamaño de sus inflorescencias, con colores que van desde los amarillos pálidos, pasando por los naranjas, hasta los rojos radiantes, que contrastan con el verde de las selvas tropicales (Figura 5). Algunas heliconias crecen al sol y otras a la sombra; además, hay algunas especies que viven tanto en hábitats iluminados como en sombreados. De las heliconias que prefieren áreas soleadas, podemos encontrar, por ejemplo, Heliconia latispata, Heliconia collinsiana, Heliconia wagneriana (Figura 5; Stiles, 1975), y en las especies tolerantes a la sombra se encuentran Heliconia aurantiaca y Heliconia vaginalis (Figura 5).

Figura 5. Diferencias en la forma, tamaño y coloración de las brácteas de las heliconias que se encuentran en la región de Chajul, Chiapas. (a) Heliconia aurantiaca, (b) H. vaginalis, (c) H. librata, d) H. latispata, (e) H. bourgaeana, (f) H. collinsiana, (g) H. spissa, (h) H. wagneriana.
Crédito: J. Manuel Lobato-García.

Las heliconias y sus pequeños inquilinos

Hasta ahora, hemos explorado algunos detalles sobre las heliconias, su apariencia, diversidad y sus principales polinizadores. Sin embargo, aún desconocemos ciertos aspectos de las funciones que desempeñan en las selvas y por qué es crucial priorizar esfuerzos de conservación en los hábitats donde estas especies habitan para garantizar su supervivencia.

Lo que muchos ignoran es que, durante su periodo de floración, las heliconias se transforman en pequeñas residencias que albergan un sinnúmero de especies de invertebrados. Imaginemos que nosotros, los humanos, pudiéramos reducir nuestro tamaño al de un mosquito y explorar el interior de las inflorescencias de heliconias, sumergiéndonos entre flores, hojas y materia orgánica, incluso nadando en el líquido floral que las plantas producen como mecanismo de defensa para proteger los ovarios de las flores (Wootton y Sun, 1990).

¿Se imaginan qué encontraríamos en ese diminuto ecosistema? ¡Exacto! ¡Insectos! Sí, ¡muchísimos insectos! Diversas especies de moscas, mosquitos, escarabajos, hormigas y chinches utilizan el espacio de las brácteas como hogar para alimentarse, refugiarse y reproducirse (Seifert y Seifert, 1976). Algunos insectos son herbívoros, consumiendo partes frescas como flores, brácteas y hojas, mientras que otros se alimentan de las partes más viejas y descompuestas, siendo conocidos como detritívoros. Además, invertebrados como arañas actúan como depredadores, cazando otras especies de insectos y creando un complejo entramado de interacciones en la planta (Figura 6).

Figura 6. Comunidades de insectos acuáticos y terrestres que viven en las brácteas de las heliconias (Representación gráfica de H. wagneriana).
Crédito: J. Manuel Lobato García.

Los inquilinos de las heliconias pueden ser visitantes ocasionales, que utilizan la planta como sustrato para alimentarse, o residentes permanentes, como algunas especies de escarabajos especialistas y orugas de mariposas que desarrollan sus ciclos de vida en las heliconias (López-Pérez et al., 2020; Seifert 1982).

Las comunidades de insectos y otros invertebrados que habitan estos microhábitats pueden variar según la especie de heliconia y el tipo de inflorescencia. Por ejemplo, especies como la sangre maya (Heliconia bourgaeana, Figura 5e) o la heliconia arcoíris (Heliconia wagneriana, Figura 5h), cuya inflorescencia es erecta y sus brácteas son grandes y cóncavas como un cuenco, pueden albergar una alta diversidad de especies de insectos, especialmente moscas y mosquitos que crían sus larvas en estas pozas (Seifert y Seifert, 1976). Mientras que otras especies tienen brácteas menos profundas que almacenan poca agua y restringen o impiden el desarrollo de insectos cuyas larvas son acuáticas (Heliconia latispatha, Figura 5d; Heliconia collinsiana, Figura 5f); pero especies de arañas, escarabajos y hormigas pueden predominar en este tipo de inflorescencias (Benítez-Malvido et al., 2014).

La mayoría de las especies de invertebrados que visitan ocasionalmente o incluso desarrollan parte de sus ciclos de vida en las inflorescencias no causan ningún daño a la planta; simplemente, utilizan el espacio y los recursos disponibles en las brácteas, flores y hojas. Aunque algunas especies de invertebrados, especialmente arañas y escarabajos, pueden resultar beneficiosas para las heliconias, al depredar a los herbívoros que dañan sus partes florales y hojas jóvenes.

Las heliconias y las comunidades humanas

¿Eres de esas personas que admiran la naturaleza? ¿Te fascinan los colores de las plantas o disfrutas del canto de las aves? ¿Te maravillas con los árboles gigantes que perduran por siglos? ¿Te deslumbras con los hermosos colores de las flores, los insectos y las aves? A lo largo de la historia, a los seres humanos nos ha cautivado la belleza de la naturaleza, especialmente de las flores. Las heliconias no son la excepción; estas llamativas plantas han deslumbrado a habitantes de zonas rurales y urbanas, no sólo por su exuberancia y el colorido de sus inflorescencias, sino también por su durabilidad.1

Por ejemplo, en la Sierra Norte de Puebla, las comunidades indígenas conocen a las heliconias como chamakis o chamakijme en náhuatl, y las siembran en sus cafetales y jardines productivos como ornamento y para atraer colibríes. Sin embargo, las heliconias no siempre se utilizan como plantas ornamentales; seguramente te sorprendería observar cómo en una comunidad rural del ejido de Chajul en Chiapas se emplean hojas de heliconia como sartén para hacer unos deliciosos huevos estrellados. En otras regiones en el centro y sur de México, también utilizan sus hojas como envoltura de tamales e itacates, e incluso las emplean en fiestas, rituales y ceremonias religiosas, principalmente para formar arcos, caminos y ofrendas florales (Toledo et al., 2015) (Figura 7).

Figura 7. Usos de las heliconias en comunidades humanas: a) auxiliar en cocina, b) envoltura de tamales, c) adornos en festivales y d) ornamentos en recintos religiosos.
Crédito: Zyanya Valdez.

Consideraciones finales

Durante miles de años, las selvas tropicales han proporcionado diversos bienes a las distintas poblaciones humanas establecidas en ellas. Varias especies de plantas tropicales han sido aprovechadas para alimentación, medicina, vestimenta, higiene corporal y vivienda. En este escrito, hemos viajado a través de las selvas tropicales para mostrar las exuberantes inflorescencias de las heliconias y entender su función en estos ecosistemas. También nos hemos sumergido en cómo las comunidades humanas perciben, disfrutan, cultivan y utilizan diferentes especies de heliconias. Finalmente, hemos examinado detalladamente la enorme diversidad de pequeños inquilinos que habitan en sus inflorescencias, destacando su importancia no solo como el hogar de cientos de invertebrados, sino también como fuente de alimento para colibríes y otras especies de aves que se alimentan de sus frutos. Además, algunas especies de heliconias nativas se utilizan en programas de restauración y reforestación debido a su contribución al control de la erosión del suelo (Alvarado-García y Zuñiga, 2014).

En la actualidad, se observa una pérdida alarmante de las selvas tropicales, comprometiendo no sólo la permanencia de las sociedades humanas que dependen de ellas, sino también la enorme diversidad de seres vivos que las habitan. Las especies de heliconias no son la excepción. La tala indiscriminada y la fragmentación de las selvas pueden ocasionar efectos en cascada, es decir, no solo la pérdida de especies de heliconias, sino también afectar a las comunidades de insectos asociados a las inflorescencias de estas plantas (Benítez-Malvido et al., 2016). Considerando que algunos insectos sincronizan sus ciclos reproductivos con los periodos de floración de las plantas y presentan restricciones en su distribución, siendo específicos al elegir a su heliconia hospedera (Seifert, 1982), establecer planes y estrategias para conservar las selvas contribuiría también a preservar estos sistemas únicos y específicos de interacciones entre insectos y plantas, garantizando así el mantenimiento de las heliconias y sus relaciones con diversos tipos de organismos.

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Recepción: 26/10/2022. Aprobación: 24/01/2024.