Uniciencia

Apoyo a la digitalización y conservación del patrimonio natural mediante tecnologías de fabricación digital

Abstract (Objective) This study aimed to implement 3D image acquisition and postprocessing tools for the natural heritage preservation of a collection of craniums from a zoology museum and a wildlife rescue center. (Methodology) Samples were prepared following osteotechnics protocols developed at the rescue center. They were then digitized in a darkroom using a metrology-grade 3D scanner. Meshes were optimized for both fabrication and visualization purposes. Subsequently, some of the models were printed at a university makerspace using three different technologies to be measured and analyzed with the metrology capabilities of inspection software; the purpose was to determine which technology provided the most accurate replicas. (Results) The results demonstrated that the three technologies produced high-quality replicas. However, those based on optical processes (SLA and material jetting) generated more accurate physical models, which are of particular interest for scientific fields, such as zooarchaeology, paleontology, biology, and veterinary medicine. These fields could benefit from training and learning experiences supported by these digital asset collections. The models were successfully adapted to be uploaded to a 3D viewer platform, which is compatible with low-cost virtual reality solutions, to implement them in environmental education activities. (Conclusions) The experience demonstrates that photogrammetry and 3D scanning are feasible solutions to preserve high-value samples of scientific and historical interest composed of biological materials exposed to degradation by environmental conditions. It also provides new digital assets to foster outreach and educational activities for universities, museums, and rescue centers.

Resumen (Objetivo) Este estudio tuvo como objetivo implementar herramientas de posprocesamiento y adquisición de imágenes 3D, para preservar una colección de cráneos de un museo de zoología y un centro de rescate de vida silvestre. (Metodología) Algunas de las muestras fueron preparadas mediante protocolos de osteotécnicas desarrollados en el centro de rescate y luego digitalizadas en un cuarto oscuro, utilizando un escáner 3D de grado metrológico. Las mallas se optimizaron tanto para fines de fabricación como de visualización. Luego, algunos de los modelos se imprimieron en el espacio de creación de la universidad, empleando tres tecnologías de impresión distintas, para ser medidos y analizados con las capacidades del software de inspección y así determinar cuál de ellas proporciona las réplicas más precisas. (Resultados) Los resultados obtenidos demuestran que las tres tecnologías proporcionan réplicas de alta calidad, pero aquellas basadas en procesos ópticos (SLA e inyección de material) generan modelos físicos más precisos, que son de particular interés para experiencias de entrenamiento y aprendizaje tanto en medicina veterinaria como en varios campos de las ciencias naturales. Los modelos fueron cargados en una plataforma de visualización 3D compatible con soluciones de realidad virtual de bajo costo, con el propósito de implementarlos en actividades de educación ambiental. (Conclusiones) La experiencia demuestra que la fotogrametría y el escaneo 3D son soluciones factibles para la preservación de muestras de interés científico e histórico de alto valor, compuestas de materiales biológicos susceptibles a las condiciones ambientales. Esto proporciona nuevos activos digitales que permiten fomentar actividades educativas y de divulgación, de interés para universidades, centros de rescate y museos.

Resumo (Objetivo) Este estudo teve como objetivo implementar ferramentas de pós-processamento e aquisição de imagens 3D para a preservação de uma coleção de crânios de um museu de zoologia e centro de resgate de animais silvestres. (Metodologia) Algumas das amostras foram preparadas usando protocolos osteotécnicos desenvolvidos no centro de resgate e depois digitalizadas em uma câmara escura usando um escâner 3D de nível metrológico, as malhas foram otimizadas para fins de fabricação e visualização, então alguns dos modelos foram impressos no Maker Space da universidade usando três tecnologias de impressão distintas para serem medidas e analisadas com os recursos do software de inspeção e, assim, determinar qual deles fornece as réplicas mais precisas. (Resultados) Os resultados obtidos demonstram que todas as três tecnologias fornecem réplicas de alta qualidade, mas aquelas baseadas em processos ópticos (SLA e injeção de material) geram modelos físicos mais precisos que são de particular interesse para experiências de treinamento e aprendizagem em medicina veterinária e vários campos das ciências naturais, os modelos foram carregados em uma plataforma de visualização 3D compatível com soluções de realidade virtual de baixo custo para implementálo em atividades de educação ambiental. (Conclusões) A experiência mostra que a fotogrametria e a digitalização 3D são soluções viáveis para a preservação de amostras de interesse científico e histórico de alto valor compostas por materiais biológicos suscetíveis às condições ambientais, fornecendo novos ativos digitais que permitem promover atividades de divulgação e educação de interesse para universidades, centros de resgate e museus.

Evaluation of the development of infective structures and the effect of Beauveria bassiana on the growth of tomato seedlings (Solanum lycopersicum) under high-temperature conditions

Resumen (Objetivo) Se evaluó el desarrollo in vitro de estructuras infectivas de cepas de Beauveria spp. y su efecto en el crecimiento de plántulas de tomate (Solanum lycopersicum) en condiciones de alta temperatura. (Metodología) Se comparó el desarrollo de 5 cepas de Beauveria spp. en condiciones óptimas y de alta temperatura (hasta 35 °C) en relación con la producción de conidios, crecimiento del micelio y germinación. Posteriormente, se evaluó el efecto de la cepa con mejores resultados de desarrollo en el crecimiento de plántulas de S. lycopersicum, cultivar ‘Gladiator’, bajo las mismas condiciones de temperatura. Cada cepa fue identificada por PCR con la amplificación de la zona intergénica nuclear Bloc y el factor de elongación EF1-𝛼. (Resultados) Las cepas se identificaron como Beauveria bassiana de linaje neotropical. No se encontraron diferencias significativas en la producción de conidios entre tratamientos (p-value >0.05) a diferencia del crecimiento del micelio. Se observaron cambios leves, pero significativos en las relaciones de raíz a superficie, no así en las demás variables evaluadas y solo para las plántulas a las que se les aplicó la cepa H-31 (Conclusiones) Se determinó el potencial entomopatógeno de B. bassiana en condiciones de estrés ambiental como las altas temperaturas del clima tropical. Se establece, además, la base para la bioprospección de microorganismos termotolerantes con potencial agrobiotecnológico en escenarios de calentamiento global.

Abstract (Objective) The paper aimed to evaluate in vitro development of infective structures of Beauveria spp. strains and their effect on the growth of tomato seedlings (Solanum lycopersicum) under high-temperature conditions. (Methodology) The development of five strains was compared under both optimal and high-temperature conditions (up to 35°C) regarding the production of conidia, mycelium growth, and germination. Subsequently, the effect of the strain with the highest yield on the growth of seedlings of S. lycopersicum, cultivar ‘Gladiator’, was assessed under the same temperature conditions. Furthermore, each strain was identified using PCR amplification of the nuclear intergenic region Bloc and elongation factor EF1-𝛼. (Results) Strains were identified as Beauveria bassiana of neotropical lineage. No significant differences were found in the conidia production between treatments (p-value > 0.05), as opposed to mycelial growth. Minor but significant changes were observed in root-to-surface ratios but not in any other evaluated variables, and only for seedlings treated with strain H-31. (Conclusions) The entomopathogenic potential of B. bassiana was determined under environmental stress conditions, such as high temperatures typical of tropical climates. This study also lays the groundwork for the bioprospecting of thermotolerant microorganisms with agrobiotechnological potential in global warming scenarios.

Resumo (Objetivo) Foi avaliado o desenvolvimento in vitro de estruturas infecciosas de cepas de Beauveria spp. e seu efeito no crescimento de mudas de tomate (Solanum lycopersicum) sob condições de altas temperaturas. (Metodologia) O desenvolvimento de 5 cepas de Beauveria spp. em condições ideais e alta temperatura (até 35 °C) em relação à produção de conídios, crescimento micelial e germinação. Posteriormente, avaliou-se o efeito da cepa com melhores resultados de desenvolvimento no crescimento de mudas de S. lycopersicum, cultivar ‘Gladiator’, nas mesmas condições de temperatura. Cada cepa foi identificada por PCR com a amplificação da região intergênica nuclear Bloc e do fator de alongamento EF1-𝛼. (Resultados) As cepas foram identificadas como Beauveria bassiana de linhagem neotropical. Não foram encontradas diferenças significativas na produção de conídios entre os tratamentos (valor de p >0,05) diferentemente do crescimento do micélio. Foram observadas pequenas, porém significativas, alterações nas relações raiz-superfície, mas não nas demais variáveis avaliadas e apenas para as mudas nas quais foi aplicada a cepa H-31 (Conclusões) Foi determinado o potencial entomopatogênico de B. bassiana em condições de estresse ambiental, como as altas temperaturas do clima tropical. Estabelecem-se também as bases para a bioprospecção de microrganismos termotolerantes com potencial agrobiotecnológico em cenários de aquecimento global.

Development of competencies: artificial intelligence and machine learning in supervised internships of computer science students

Resumen (Objetivo) El objetivo de esta investigación se centra en el desarrollo de competencias en inteligencia artificial y aprendizaje automático para el estudiantado que desee experimentar en la creación de modelos de aprendizaje automático. (Metodología) El estudio se realizó en el Laboratorio de Procesamiento de Imágenes Digitales de la Universidad Nacional de Costa Rica, durante el I ciclo del 2023 por personas académicas y estudiantes que cursan la asignatura Práctica Profesional; se enmarca en una investigación aplicada y exploratoria, en la cual se creó y utilizó una metodología que muestra el paso a paso para clasificar mamografías en benignas y malignas, desarrollando un modelo de aprendizaje automático. Se utilizó un conjunto de datos compuesto por 118 imágenes de mamografías, previamente diagnosticadas. (Resultados) Los resultados se dividen en dos áreas. La primera es la sistematización del proceso de enseñanza y aprendizaje basado en competencias, resultados de aprendizaje y la rúbrica para la evaluación de los aprendizajes, en las áreas de inteligencia artificial, aprendizaje automático y redes neuronales. La segunda involucra los productos generados al construir una aplicación informática Modelo de clasificación de mamografías, el cual integra una red neuronal de convolución que incluye la transformación de imágenes, la creación y el entrenamiento. (Conclusiones) Se concluye que, desde la academia, se pueden innovar en modelos de aprendizajes centrados en el estudiantado, para fortalecer habilidades que mejoren su perfil profesional. Desde el campo médico, la clasificación de mamografías es una oportunidad para el desarrollo de competencias en un entorno real.

Abstract (Objective) The objective of this research focuses on developing competencies in artificial intelligence and machine learning for students wishing to experiment in the creation of machine learning models. (Methodology) The study was conducted in the Digital Image Processing Laboratory of Universidad Nacional de Costa Rica, during the first cycle of 2023 by faculty and students doing their internships. For this exploratory-applied research, a step-by-step methodology was created and used to classify benign and malignant mammograms by developing a machine-learning model. A data set comprised of 118 previously diagnosed mammogram images was used. (Results) Results are divided into two areas. The first area is the systematization of the teaching and learning process based on competencies, learning results, and the rubric to evaluate learning in artificial intelligence, machine learning, and neural networks. The second area involves the products generated by developing the computer application Mammography Classification Model, which integrates a convolution neural network that includes image transformation, creation, and training. (Conclusions) It is concluded that, in the academic field, student-centered learning models can be innovated to strengthen skills that enhance their professional profile. In the medical field, the classification of mammograms is an opportunity to develop competencies in a real environment.

Resumo (Objetivo) O objetivo desta pesquisa centra-se no desenvolvimento de competências em inteligencia artificial e aprendizagem automática para estudantes que desejam experimentar a criação de modelos de aprendizagem automática. (Metodologia) O estudo foi realizado no Laboratório de Processamento Digital de Imagens da Universidade Nacional da Costa Rica, durante o I ciclo de 2023, por acadêmicos e estudantes da disciplina Prática Profissional; faz parte de uma pesquisa aplicada e exploratória, na qual foi criada e utilizada uma metodologia que mostra o passo a passo para classificar mamografias em benignas e malignas, desenvolvendo um modelo de aprendizagem automática. Foi utilizado um conjunto de dados composto por 118 imagens de mamografia previamente diagnosticadas. (Resultados) Os resultados estão divididos em duas áreas. A primeira é a sistematização do processo de ensino e aprendizagem com base nas competências, nos resultados de aprendizagem e na rubrica de avaliação da aprendizagem, nas áreas de inteligência artificial, aprendizagem automática e redes neurais. A segunda envolve os produtosgerados pela construção de um aplicativo computacional Mammography Classification Model, que integra uma rede neural de convolução que inclui a criação, o treinamento e a transformação de imagens. (Conclusões) Concluise que, a partir da instituição, modelos de aprendizagem voltados para os alunos podem ser inovados, para fortalecer competências que melhorem seu perfil profissional. Na área médica, a classificação das mamografias é uma oportunidade para desenvolver habilidades em ambiente real.

First bioprospecting of the neotropical species Favolus rugulosus for potential use in the food industry

Resumen (Objetivo) El objetivo del trabajo fue evaluar la producción de basidiomas de Favolus rugulosus bajo condiciones controladas en distintos sustratos de cultivo y analizar la composición proximal de los basidiomas producidos. (Metodología) La especie en estudio fue identificada por análisis morfológicos y filogenéticos moleculares basados en el marcador ITS. Se evaluó la capacidad de domesticación de la especie mediante el cultivo en distintos sustratos de fácil disponibilidad, se cuantificó el contenido de compuestos fenólicos totales, actividad antirradicalaria DPPH• y se realizó el análisis proximal de los basidiomas producidos. (Resultados) La mezcla eucalipto-paja mostró rendimientos más altos de producción en un periodo de 45 días. La fracción de acetato de etilo presentó la mayor concentración de compuestos fenólicos (35.6 ± 2.6 mg GAE g-1) y actividad antirradicalaria DPPH• (13.6 ± 1.3 mg AAE g-1). En cuanto a la composición proximal, los basidiomas de F. rugulosus contienen 20 % de proteínas, 15.4 % de carbohidratos, 25.2 % de fibra alimentaria y 5.7 % de grasas. (Conclusiones) Con respecto al cultivo, la mezcla de aserrín de eucalipto y paja presentó los mayores rendimientos, eficiencia biológica y cantidad de oleadas. Los análisis de composición química y nutricional del basidioma cultivado revelan que F. rugulosus es un hongo comestible con potencial uso en la industria alimentaria, dado que es una fuente rica en proteínas, carbohidratos, fibra alimentaria y ácidos grasos esenciales.

Abstract (Objective) This study aimed to assess the production of basidiomata of Favolus rugulosus under controlled conditions in different mushroom-growing substrates and to analyze the proximate composition of cultivated basidiomata. (Methodology) The species was identified through morphological and molecular phylogenetic analyses based on the ITS marker. Its domestication potential was evaluated using various easy-access substrates. Total phenolic content and the antiradical activity against DPPH• were measured, and proximate content was assessed in cultivated basidiomata. (Results) The mixture of eucalyptus sawdust and straw yielded the highest production over a 45-day period, while the ethyl acetate fraction exhibited the highest concentration of phenolic compounds (35.6 ± 2.6 mg GAE g-1) and antiradical activity against DPPH• (13.6 ± 1.3 mg AAE g-1). In terms of proximate composition, F. rugulosus basidioma contains 20% protein, 15.4% carbohydrates, 25.2% dietary fiber, and 5.7% fat. (Conclusions) Regarding the cultivation of Favolus rugulosus, the eucalyptus sawdust-straw mixture presented the highest yields, biological efficiency, and number of flushes. Nutritional and chemical composition analyses of basidiomata revealed that F. rugulosus is an edible mushroom with potential use in the food industry as it is a rich source of protein, carbohydrates, dietary fiber, and essential fatty acids.

Resumo (Objetivo) O objetivo do trabalho foi avaliar a produção de basidiomas de Favolus rugulosus sob condições controladas em diferentes substratos de cultura e analisar a composição proximal dos basidiomas produzidos. (Metodologia) A espécie em estudo foi identificada por análises morfológicas e filogenéticas moleculares baseadas no marcador ITS. Foram quantificados a capacidade de domesticação da espécie foi avaliada através do seu cultivo em diferentes substratos de fácil disponibilidade, o conteúdo de compostos fenólicos totais, a atividade antirradical do DPPH, e a análise proximal dos basidiomas produzidos foi realizada. (Resultados) A mistura eucalipto-palha apresentou maior rendimento produtivo no período de 45 dias. A fração acetato de etila apresentou maior concentração de compostos fenólicos (35,6 ± 2,6 mg GAE g-1) e atividade antirradicalar DPPH• (13,6 ± 1,3 mg AAE g-1). Quanto à composição proximal, os basidiomas de F. rugulosus contêm 20% de proteínas, 15,4% de carboidratos, 25,2% de fibra alimentar e 5,7% de gorduras. (Conclusões) Em relação ao cultivo, a mistura de serragem de eucalipto e palha apresentou os maiores rendimentos, eficiência biológica e número de ondas. Análises da composição química e nutricional do basidioma cultivado revelam que F. rugulosus é um fungo comestível com potencial utilização na indústria alimentícia, visto que é uma fonte rica em proteínas, carboidratos, fibras alimentares e ácidos graxos essenciais.

Do environmental competences in climate risk management make second-cycle students at Excelencia Cahuita Elementary School in Limón more resilient?

Resumen (Objetivo) Este estudio tuvo como objetivo identificar los conocimientos, las actitudes y las competencias que poseen los estudiantes de II ciclo de la escuela pública costera Excelencia Cahuita, ubicada en Limón, Costa Rica, para la gestión del riesgo de desastre, relacionados con el cambio climático, donde existe un problema por la afectación a los recursos naturales y el entorno humano. (Metodología) El trabajo se realizó con un enfoque cuantitativo de tipo exploratorio-descriptivo, con un diseño de investigación no experimental trasversal. La muestra es no probabilística intencional, representada por 52 estudiantes de cuarto, quinto y sexto año. La técnica de recolección de datos fue la encuesta, se aplicó un cuestionario de 68 ítems distribuidos en cinco secciones: 1. perfil y caracterización del encuestado; 2. conocimientos de conceptos de tiempo atmosférico, clima y cambio climático; 3. percepción sobre el cambio climático; 4. afirmaciones sobre la gestión de riesgo de desastres (GRD); 5. identificación de conceptos relacionados con el estudio de la naturaleza. (Resultados) Demuestran que la realidad desfavorece la gestión de riesgos climáticos en el objeto de estudio, reflejada en la deficiente tarea de la preparación para responder y recuperar, vinculada a la planificación, la capacidad de logística y el entrenamiento a través de simulacros. (Conclusiones) Se concluye que existe la necesidad de generar planes de educación ambiental, los cuales planteen conceptos precisos sobre los contenidos de calentamiento global, cambio climático y gestión del riesgo de desastres. Los anteriores, ligados a enfoques que conecten con experiencias vitales diarias recreadas en el aula, para trabajarlos desde su complejidad, y que permitan a los niños ser competentes, adaptarse y ser resilientes tanto frente a las adversidades como a los beneficios del cambio climático.

Abstract (Objective) This study aimed to identify the knowledge, attitudes, and competences of second-cycle students from Excelencia Cahuita Elementary Coastal Public School, located in Limón, Costa Rica, for disaster risk management related to climate change, where there is a problem due to the impact on natural resources and the human environment. (Methodology) An exploratory-descriptive quantitative approach was used, with a non-experimental cross-sectional research design. The sample is non-probabilistic purposive and is represented by 52 fourth-, fifth-, and sixth-graders. The technique for data collection was a survey, therefore; a questionnaire was administered with 68 items distributed in five sections: 1. Respondent’s profile and characteristics; 2. knowledge of weather, climate, and climate change concepts; 3. climate change perception; 4. statements on disaster risk management (DRM); 5. identification of concepts related to the study of nature. (Results) Results show that reality is unfavorable to climate risk management in the subject of study; this unfavorable climate risk management is reflected in a deficient response and rescue training related to activities such as planning, logistical capability, and training through drills. (Conclusions) It is concluded that there is a need to generate environmental education plans that propose precise concepts on global warming, climate change, and disaster risk management. These concepts must be connected to daily life experiences recreated in the classroom to effectively address their complexity and allow children to be competent, adaptable, and resilient in the face of both adversities and benefits of climate change.

Resumo (Objetivo) Este estudo teve como objetivo identificar os conhecimentos, atitudes e habilidades dos alunos do segundo ciclo da escola pública costeira Excelencia Cahuita, localizada em Limón, Costa Rica, para a gestão do risco de desastres, relacionados às mudanças climáticas, onde há um problema devido ao impacto nos recursos naturais e no ambiente humano. (Metodologia) O trabalho foi realizado com abordagem quantitativa exploratória-descritiva, com desenho de pesquisa transversal não experimental. Isso foi feito através de uma enquete. A amostra é intencional não probabilística, representada por 52 alunos do quarto, quinto e sexto ano. A técnica de coleta de dados foi a enquete, foi aplicado um questionário de 68 itens distribuídos em cinco seções: 1. perfil e caracterização do entrevistado; 2. conhecimento dos conceitos de meteorologia, clima e alterações climáticas; 3. percepção sobre as alterações climáticas; 4. declarações sobre gestão de risco de desastres (DRM); 5. identificação de conceitos relacionados com o estudo da natureza. (Resultados) Demonstram que a realidade desfavorece a gestão dos riscos climáticos no objeto de estudo, refletida na deficiente tarefa de preparação para responder e recuperar, ligada ao planeamento, capacidade logística e formação através de simulacros. (Conclusões) Conclui-se que há necessidade de gerar planos de educação ambiental, que levantem conceitos precisos sobre os conteúdos de aquecimento global, mudanças climáticas e gestão de risco de desastres. O exposto, vinculado a abordagens que se conectem com experiências vitais do cotidiano recriadas em sala de aula, para trabalhá-las a partir de sua complexidade, e que permitam as crianças serem competentes, se adaptarem e serem resilientes tanto diante das adversidades quanto dos benefícios das mudanças climáticas.