يصف هذا البروتوكول عملية بناء نظام هجين بين الحشرات والآلة وإجراء التحفيز الكهربائي اللاسلكي لعضلات الطيران المطلوبة للتحكم في حركة دوران الحشرة الطائرة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الحشرات آلة النظام الهجين: التحكم عن بعد راديو سيارة بيتل الطائر بحرية (
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
ودفع ارتفاع الأجهزة الإلكترونية الرقمية تمكين الراديو استخدام مسجلات العصبي العضلي لاسلكية صغيرة والتحفيز والتشجيع لدراسة سلوك الحشرات على متن الطائرة. وتمكن هذه التكنولوجيا في تطوير نظام هجين الحشرات الجهاز باستخدام منصة الحشرات الحية وصفها في هذا البروتوكول. وعلاوة على ذلك، يقدم هذا البروتوكول تكوين النظام وهروب الإجراءات التجريبية المجانية لتقييم وظيفة عضلات الطيران في حشرة غير المربوطة. للتظاهر، ونحن استهدفت الثالثة العضلات إبطي sclerite (3AX) للسيطرة وتحقيق تحول إلى اليسار أو اليمين من خنفساء الطيران. وقد زرع رقيقة سلك كهربائي الفضة على العضلات 3AX على كل جانب من خنفساء. هذه كانت موصولة إلى مخرجات على ظهره لاسلكي (أي مشجعا الكهربائي العضلي العصبي) التي شنت على pronotum الخنفساء. وحفز العضلات في رحلة مجانية بالتناوب الجانب التحفيز (اليمين أو اليسار) أو متفاوتة stimulatioتردد ن. تحولت خنفساء إلى الجانب المماثل عندما تم تحفيز العضلات وأظهرت استجابة متدرجة إلى تردد متزايد. عملية زرع ومعايرة حجم الحركة نظام التقاط الكاميرا الأبعاد 3 تحتاج إلى أن تنفذ بعناية لتجنب إتلاف العضلات وفقدان مسار علامة، على التوالي. هذا الأسلوب هو مفيد للغاية لدراسة طيران الحشرات، كما أنه يساعد على الكشف عن وظائف عضلات الطيران من الفائدة في رحلة مجانية.
المقدمة
النظام الهجين بين الحشرات والآلة ، والذي يشار إليه غالبا باسم حشرة سايبورغ أو الروبوت الحيوي ، هو اندماج منصة حشرات حية مع جهاز إلكتروني مصغر مركب. يقوم الجهاز الإلكتروني ، الذي يتم التحكم فيه لاسلكيا من قبل مستخدم عن بعد ، بإخراج إشارة كهربائية لتحفيز المواقع العصبية العضلية كهربائيا في الحشرة عبر أقطاب كهربائية سلكية مزروعة للحث على الإجراءات والسلوكيات الحركية التي يرغب فيها المستخدم. في المراحل الأولى من هذا المجال البحثي ، اقتصر الباحثون على إجراء التسجيل اللاسلكي للتأثير العضلي للحشرة ، باستخدام دوائر تناظرية بسيطة تتكون من مكونات مثبتة على السطح1-3. لم يتيح تطوير تقنية النظام على رقاقة مع وظيفة الترددات الراديوية التسجيل اللاسلكي للإشارات العصبية ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. دراسة الحيوان
- الخلفية الفردية الخنافس torquata Mecynorrhina (6 سم، 8 غ) في حاويات بلاستيكية منفصلة مع أغطية فراش الخشب بيليه.
- إطعام كل خنفساء كوب من هلام السكر (12 مل) كل 3 أيام.
- الحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة من الغرفة تربية عند 25 درجة مئوية و 60٪ على التوالي.
- اختبار القدرة رحلة كل خنفساء قبل زرع أقطاب كهربائية سلك رقيقة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
ويرد الإجراء القطب غرس في الشكل 2 زرعت فضة رقيقة أقطاب الأسلاك في عضلة 3AX الخنفساء من خلال فتحات صغيرة مثقوبة على بشرة ناعمة على (2D أرقام - ه) في العضلات. تم العثور على هذه بشرة ناعمة فقط فوق apodema عضلة basalar بعد إزالة الجزء الأمامي من metepisternum (2D أرقام - ج). وبعد ذلك حصل على أقطاب كهربائية باستخدام شمع العسل (الشكل 2F).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
عملية زرع أمر مهم، لأنه يؤثر على مصداقية التجربة. يجب أن يتم إدراج الأقطاب في العضلات على عمق 3 مم أو أقل اعتمادا على حجم خنفساء (تجنب الاتصال مع العضلات المجاورة). إذا الأقطاب تلمس العضلات المجاورة، قد تحدث الإجراءات المحرك غير المرغوب فيها والسلوكيات بسبب تقلص العضلات المجاورة. القطبين يجب أن تتماشى بشكل جيد لضمان عدم حدوث دوائر قصيرة. عندما يذوب والإنحسار شمع العسل باستخدام حام الحديد، والتجريبي يجب أن يكون حذرا وحام في أسرع وقت ممكن، حيث أن العضلات يمكن أن تحرق عن طريق الاتصال.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن المؤلفون أنه لا يوجد تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
تستند هذه المادة إلى الأعمال التي يدعمها الأستاذية المساعدة في نانيانغ (NAP، M4080740) ، وتمويل أبحاث القطاع العام لوكالة العلوم والتكنولوجيا والبحث (A * STAR) (PSF ، M4070190) ، ومنحة مشتركة A* STAR-JST (الوكالة اليابانية للعلوم والتكنولوجيا) (M4070198) ، ووزارة التعليم في سنغافورة (MOE2013-T2-2-049). يود المؤلفون أن يشكروا السيد روجر تان كاي شيا ، والبروفيسور لو كين هوات ، والسيد بون كي تشون ، والسيد تشيو هوك سي ، والسيد لام كيم كيونغ ، والدكتور ماو شيشين في مدرسة MAE على دعمهم في إنشاء وصيانة مرافق البحث. يشكر المؤلفون البروفيسور ميشيل ماهاربيز (جامعة كاليفورنيا في بيركلي) نصيحته ومناقشته ، والبروفيسور كريس بيستر ومجموعته (جامعة كاليفورنيا في بيركلي) لدعمهم في تو....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| خنفساء Mecynorrhina torquata | مملكة خنفساء تايوان | 10 جم ، 8 سم ، سعة الحمولة المدفوعة 30٪ من كتلة الجسم من الاستيراد والاستخدام من قبل هيئة الأغذية الزراعية والبيطرية في سنغافورة (AVA; رمز النظام المنسق: 01069000 ، رمز المنتج: ALV002). | |
| محفز حقيبة الظهر اللاسلكي | مخصص | TI CC2431 micocontroler اللوحة مصنوعة خصيصا بناء على لوحة GINA من البروفيسور كريس بيستر مختبر ق. يمكن العثور على تخطيط لوحة GINA على https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA | |
| جهاز التحكم عن بعد Wii | Nintendo | Bluetooth لإرسال الأمر إلى الكمبيوتر المحمول للمشغل | |
| BeetleCommander v1.8 | Custom. مجموعة مهاربيز في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ومجموعة ساتو في NTU | إنشاء الاتصال اللاسلكي لحقيبة الظهر والكمبيوتر المحمول للمشغل. قم بتكوين معلمات التحفيز وتسجيل البيانات الموضعية. تصور بيانات الرحلة. | |
| محطة جينا قاعدة | مجموعة كريس بيستر في جامعة كاليفورنيا في بيركلي | TI MSP430F2618 و AT86RF231 | |
| نظام التقاط الحركة | VICON | T160 | 8 كاميرات لساحة طيران من 12.5 م × 8 م × 4 م |
| نظام التقاط الحركة | VICON | T40s | 12 كاميرات لساحة طيران من 12.5 × 8 × 4 م |
| بطارية مايكرو | Fullriver | 201013HS10C | 3.7 فولت ، 10 مللي أمبير |
| شريط عاكس الرجعية | Reflexite | V92-1549-010150 | V92 شريط عاكس ، |
| سلك فضي معزول PFA باللون الفضي ؛ | أنظمة AM | 786000 | 127 & micro; م عارية ، 177.8 ومايكرو ؛ م المغلفة, 3 مم الفضة عارية اللهب مكشوفة في نصائح |
| SMT مايكرو هيدر | SAMTEC | FTSH-110-01-L-DV | 0.3 مم × 6 مم ، ينحني لعمل شريط تمرير بطول 3 مم لتأمين القطب الكهربائي في رأس ثنائي الفينيل متعدد الكلور. |
| شمع | تأمين الأقطاب | ||
| الكهربائية رأس شمع | يشل حركة الخنفساء | ||
| دبوس الحشرات | ROBOZ | RS-6082-30 | الحجم 00; 0.3 مم قطر القضيب; 0.03 مم عرض الطرف; 38 مم الطول قم بعمل ثقوب توجيه قطب كهربائي على |
| ملاقط | DUMONT | RS-5015 | نمط # 5 ؛ .05 مم × .01 مم حجم الطرف ؛ 110 مم طول مقص تشريح وزرع |
| ROBOZ | RS-5620 | Vannas مقص زنبركي مايكرو ؛ مستقيم; 3 مم حافة القطع 0.1 مم عرض الطرف ؛ 3 "الطول الكلي تشريح وزرع | |
| حديد لحام الشرب | DAIYO | DS241 | لوح تسخين شمع العسل Reflow |
| CORNING | PC-400D | ذوبان شمع العسل وشمع الأسنان | |
| مصباح فلورسنت | Philips | TL5 14W | قم بإضاءة ساحة الطيران بأكملها ب 30 لوحة (60 × 60 سم < سبر > 2 < / sup>). تحتوي كل لوحة على 3 مصابيح. 14 واط ، 549 مم × 17 مم ؛ |
المراجع
- Kutsch, W., Schwarz, G., Fischer, H., Kautz, H. Wireless Transmission of Muscle Potentials During Free Flight of a Locust. J. Exp. Biol. 185 (1), 367-373 (1993).
- Fischer, H., Kautz, H., Kutsch, W. A Ra....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
