باستخدام الحشرات Electroantennogram مجسات على الحكم الذاتي الروبوتات لبحث الشم

نصف بروتوكولا لاستخدام هوائيات الحشرات في شكل مخططات كهربائية (EAGs) على الروبوتات المستقلة. يسمح تصميمنا التجريبي بتسجيلات مستقرة في غضون يوم واحد ويحل بقع الروائح الفردية حتى 10 هرتز. تتجلى كفاءة مستشعرات EAG للبحث الشمي في دفع الروبوت نحو مصدر الرائحة.

الهدف العام من هذا الإجراء هو تسجيل الآلات الكهربائية أو مخطط كهربية الدماغ من مستحضر الحشرات بالكامل واستخدام هوائيات الحشرات كأجهزة استشعار حيوية في الروبوتات الشمية. يتم تحقيق ذلك عن طريق ربط أولا في كتلة من الستايروفوم. الخطوة الثانية هي وضع قطبين كهربائيين EAG ، وقطب مرجعي في عنق الحشرة ، وماصة تسجيل عند طرف الهوائي.

بعد ذلك ، يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بلوحة الفيزيولوجيا الكهربية مع تضخيم وترشيح إشارة مناسبة. الخطوة الأخيرة هي تركيب مستحضر EAG على روبوت متحرك. في النهاية ، يمكن الحصول على نتائج لإظهار التنقل الشمي نحو مصدر الرائحة باستخدام أجهزة استشعار متطابقة كما هو الحال في الحقيقية.

توفر هذه المنصة الروبوتية وسيلة مباشرة لاختبار الفرضيات حول الطلاء الشمي والملاحة الشمية في الحشرات. ميزة التقنية التي سنقدمها اليوم مقارنة بالطرق الحالية القائمة على المكوس والهوائي E ، هي أنها تسمح بتسجيلات مستقرة لفترة أطول من الوقت. لتسجيل EAG من مستحضر حشرة كامل ، قم أولا بالكلور سلكين فضيين عن طريق الغمر في محلول مبيض مركز لمدة 10 إلى 20 دقيقة ثم اشطفه بعد ذلك.

تمنع هذه العملية الأقطاب الكهربائية من الاستقطاب اصنع أقطاب كهربائية زجاجية من الشعيرات الدموية المصقولة بالنار باستخدام قطب كهربائي يمنع تلميع الحريق القطبي خدش السلك الفضي المكلور بأقطاب كهربائية. بعد ذلك ، قم بتخدير عثة ذكر بثاني أكسيد الكربون وضعها داخل كتلة من الستايروفوم مع بروز الرأس من الأعلى ، وربط رأس الحشرة بشريط رسام حول الرقبة ، وأدخل سلكا فضيا يعمل كقطب مرجعي في الرقبة. تحت المجهر المجسم ، قم بتثبيت أحد الهوائيات بشرائط رقيقة من شريط الرسام على الحافة والقاعدة.

اقطع الجزء البعيد من جزأين إلى ثلاثة أجزاء من الهوائي بمقص جراحي. ثم ضع القطب الزجاجي بالقرب من الطرف المقطوع للهوائي باستخدام مناور صغير. اقطع طرف الشعيرات الدموية الزجاجية بالملقط للحصول على قطر أكبر قليلا من الطرف المقطوع للهوائي.

املأ الماصة الزجاجية بمحلول العازلة. ثم أدخل الطرف المقطوع للهوائي في الشعيرات الدموية الزجاجية باستخدام المناور الصغير. أخيرا ، قم بتمرير السلك الفضي الذي يعمل كقطب تسجيل في أكبر طرف من التركيب الشعري الزجاجي للتحضير بالكامل.

هذا هو أقطاب الحشرات ومناور دقيق على صفيحة معدنية مثبتة في الجزء العلوي من الروبوت. صمم واجهة أجهزة لتكييف جهد خرج EAG مع النطاق المناسب للوحة التمديد الخاصة بالروبوت كما هو موضح في بروتوكول النص. قم بتضمين مضخم مقاومة الإدخال العالي باختصار ، ومرشح تمرير منخفض وعالي ، ومضخم للصوت في المرحلة الثانية.

بعد ذلك ، قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بمدخلات EAG التفاضلية. قم بتوصيل قطب التسجيل بالإدخال العكسي لمكبر الصوت المسبق للحصول على مخطط كهربية الدماغ الإيجابي. تم تطوير برنامج c plus plus مخصص لتنفيذ واجهة مستخدم رسومية ووظائف مختلفة لاكتشاف الإشارات والتحكم في الروبوت.

يمكن إجراء الكشف عن الإشارة عن طريق نمذجة الآليات العصبية التي تسمح بالكشف السريع والموثوق عن الفرمون. في mths عن طريق محاكاة علم الأحياء في mths ، تستجيب الخلايا العصبية المركزية التي تتلقى المدخلات من الهوائي للفرمون بنمط إطلاق نمطي لتثبيط الإثارة لتحقيق اكتشاف الإشارة ، قم بتنفيذ نموذج الخلايا العصبية كمعادلات تفاضلية ، والتي يمكن العثور عليها في بروتوكول النص. اكتشف ضربات الفرمون كلما تم تعريف انفجار الإثارة على أنه ثلاث فترات متتالية متداخلة.

يتبع الأصغر من 70 مللي ثانية تثبيط محدد بفاصل فاصل تداخل أكبر من أو يساوي 350 مللي ثانية. تظهر مخطط كهربية الدماغ استجابة لنبضات الفرمون أن نظام القياس يمكنه حل نبضات الفرمون حتى 10 هرتز. تم تسجيل EAG بشكل دوري استجابة لتحفيز الفرمون لاختبار ثبات تحضير الحشرة بأكمله بمرور الوقت.

بالمقارنة مع الهوائيات والهوائيات ، يظهر مستحضر الحشرات بالكامل ثباتا جيدا خلال يوم عمل. في المقابل ، تنخفض مخطط كهربية الدماغ المسجلة على الهوائيات المعزولة بسرعة بمرور الوقت بحيث تنخفض الإشارة إلى نصف قيمتها الأولية بعد 1.5 ساعة فقط. هذه المرة ، يتم وصف الاعتماد باضمحلال أسي مع عمر ساعتين.

أخيرا ، تم اختبار قدرة منصة EAG الروبوتية على البحث عن مصدر للرائحة باستخدام استراتيجية بحث تفاعلية. تجمع استراتيجية البحث بين زيادة الريح في اتجاه الريح في كل مرة يتم فيها اكتشاف الفرمون مع الصب الحلزوني. في حالة عدم وجود اكتشافات بدون مصدر الرائحة ، يظل EAG حوالي الصفر مع عدد قليل جدا من الاكتشافات أو معدومة ، يقوم الروبوت بإجراء الصب الحلزوني ويترك مساحة البحث بشكل عام قبل الوصول إلى الموقع المستهدف.

على العكس من ذلك ، مع مصدر الرائحة ، تقدم EAG رشقات نارية من النشاط من الاكتشافات المتشابكة مع فترات الصمت من عدم اكتشافاتها. يحدث الصب الحلزوني بشكل أساسي في محيط العمود ويبدو أنه استراتيجية فعالة لنقل خط مركز العمود عند فقدان الرائحة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تسجيل البرقيات الإلكترونية من مستحضر حشرة الحائط ، واستخدام هوائي الحشرات على الروبوتات الشمية.