D4 Acelerometria

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Um acelerômetro triaxial miniaturizado, montado nas costas ou na cauda da ave, permite que os pesquisadores reconstruam a cinemática do batimento de asas sem observar diretamente a ave ou levá-la a um laboratório. Este acelerômetro triaxial miniaturizado é o método padrão para estudar a cinemática do batimento de asas em condições naturais, enquanto a ave voa livremente em seu próprio ambiente.

O eixo dorsoventral deste acelerômetro triaxial miniaturizado registra a aceleração do corpo da ave durante cada ciclo de batimento de asas, gerando um sinal que sobe e desce a cada batimento. Aplicando uma transformada de Fourier a este sinal, obtém-se a frequência do batimento de asas com alta precisão e, medindo a amplitude do sinal, o ângulo de batimento de asas — a amplitude angular com que a ave move as asas em cada ciclo — pode ser estimado.

A partir da frequência e do ângulo de batimento fornecidos por este sinal, calcula-se o número de Strouhal. Este parâmetro compara a frequência e a amplitude de cada ciclo de batimento com a velocidade de avanço da ave e indica se o batimento ainda é propulsivamente eficiente. O número de Strouhal, calculado a partir do sinal do acelerômetro triaxial miniaturizado, é, na prática, um diagnóstico funcional direto da eficiência propulsiva da ave, obtido sem a necessidade de observá-la em voo.

Este método é sensível a duas anomalias distintas, cada uma deixando sua própria marca no sinal do acelerômetro triaxial miniaturizado. A primeira é a lesão muscular: quando o músculo peitoral da ave está lesionado, tanto a frequência quanto o ângulo de batimento das asas ficam abaixo dos valores que o mesmo indivíduo apresentaria em estado saudável, e o número de Strouhal calculado com esses valores reduzidos fica fora da faixa ideal que indica um batimento propulsivo eficiente.

A segunda anomalia é a perturbação neuromuscular: neste caso, a frequência e o ângulo de batimento podem permanecer dentro dos valores normais em média, mas surge uma assimetria na duração de cada semiciclo do batimento, de modo que a ave leva um tempo diferente para completar as metades ascendente e descendente de cada ciclo. Essa assimetria na duração do meio ciclo é a assinatura deixada no sinal do acelerômetro triaxial miniaturizado por um sistema nervoso que não coordena mais o batimento com a mesma precisão temporal de um sistema nervoso saudável.

Essas duas assinaturas distintas no sinal — a queda combinada na frequência de batimento, no ângulo de batimento e no número de Strouhal, por um lado, e a assimetria na duração do meio ciclo, por outro — permitem distinguir, usando um único acelerômetro triaxial miniaturizado, se uma ave com batimento de asas anormal está sofrendo de dano muscular ou distúrbio neuromuscular. O mesmo sinal do acelerômetro triaxial miniaturizado, comparado a limiares predefinidos, também permite a classificação automática do modo de voo que a ave está executando em qualquer dado momento, uma aplicação direta desse mesmo método acelerométrico.

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