Name: الحشرات آلة النظام الهجين: التحكم عن بعد راديو سيارة بيتل الطائر بحرية ( Mercynorrhina torquata) (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: تعلم بناء نظام هجين للحشرات والآلات لتحفيز عضلات الطيران لاسلكياً في خنافس Mercynorrhina torquata الطائرة. تتيح هذه الطريقة للباحثين دراسة وظيفة العضلات وديناميكيات الطيران بدقة.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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 توفير GINA المستخدمة في هذه الدراسة.

1. دراسة الحيوان <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخلفية الفردية الخنافس torquata Mecynorrhina (6 سم، 8 غ) في حاويات بلاستيكية منفصلة مع أغطية فراش الخشب بيليه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إطعام كل خنفساء كوب من هلام السكر (12 مل) كل 3 أيام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة من الغرفة تربية عند 25 درجة مئوية و 60٪ على التوالي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبار القدرة رحلة كل خنفساء قبل زرع أقطاب كهربائية سلك رقيقة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رمي بلطف خنفساء في الهواء. إذا كانت خنفساء يمكن أن تطير لمدة أطول من 10 ثانية لمدة 5 محاكمات متتالية، نستنتج أن خنفساء لديها قدرات رحلة منتظمة وتوظيف ذلك لإجراء التجارب رحلة لاحقة. لاستعادة خنفساء، إيقاف جميع الأضواء في الغرفة لجعلها الظلام. يؤدي هذا خنفساء لإنهاء الرحلة. ملاحظة: خنفساء يبدأ من تلقاء أنفسهم أن يطير بعيدا عندما تطلق في الهواء. فمن الأفضل لإجراء تجارب الطيران في غرفة مغلقة كبيرة مثل واحد هو مبين في الشكل رقم 1 (16 × 8 × 4 م <suP&gt; 3 مع مساحة التقاط الحركة من 12.5 × 8 × 4 م 3)، وتحلق التحركات خنفساء سريع جدا (حوالي 3-5 م / ثانية) وتوجه أقواس كبيرة عندما تحول في الهواء. </li></ol></li></ol> 2. الكهربائي زرع <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخدير خنفساء عن طريق وضعها في وعاء من البلاستيك مليئة CO 2 لمدة 1 دقيقة 13،16،20-24. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تليين الشمع الأسنان عن طريق غمس في الماء الساخن لمدة 10 ثانية. وضع خنفساء تخدير على كتلة خشبية وتعطيلها مع الشمع الأسنان اللين. الشمع الأسنان بشكل طبيعي يبرد ويتصلب في غضون بضع دقائق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع معزول أسلاك الفضة (127 ميكرون قطرها العارية، 178 ميكرون قطر عندما المغلفة مع perfluoroalkoxy) في أطوال 25 ملم لاستخدام أقطاب كهربائية سلك رقيقة لزرع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فضح 3 ملم من الفضة العارية التي كتبها المشتعلة عازل على طرفي كل سلك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشريح السطح العلوي للبشرة الخنفساء باستخدام مقص الجميلة ذات الرؤوس لخلق SMAنافذة ليرة لبنانية من حوالي 4 × 4 ملم على metepisternum (الشكل 2C). ملاحظة: ثم يتعرض لبشرة ناعمة البني اللون، كما هو مبين في أرقام 2C - ه. يقع عضلة 3AX تحت بشرة ناعمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بيرس اثنين من الثقوب على بشرة سمراء يتعرض باستخدام دبوس الحشرات (حجم 00) مع مسافة 2 مم بين اثنين من الثقوب (الشكل 2D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج قطبين الأسلاك (بما في ذلك واحد الأقطاب الفاعلة وعودة واحدة أعدت في الخطوة 2.4) بعناية من خلال الثقوب وغرسها في كل عضلة 3AX على عمق 3 مم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين أقطاب كهربائية مزروعة وعقد لهم في المكان لتجنب الاتصال وقصيرة الدوائر من خلال إسقاط شمع العسل المذاب في الثقوب. إذا لزم الأمر، إنحسر شمع النحل على بشرة عن طريق لمس شمع العسل مع غيض من حام الحديد الساخن. شمع النحل بسرعة يتصلب ويعزز الزرع. ملاحظة: لمعرفة ما اذا كان الزرع هو الصحيح، وelytra من البنجرلو يمكن رفعها لمراقبة حركة العضلات 3AX خلال التحفيز الكهربائي. </li></ol> 3. الجمعية الظهر لاسلكية ملاحظة: على ظهره يتألف من المدمج في متحكم الراديو على الطبقات متن 4 FR-4 (1.6 X 1.6 سم 2). وكان الدافع وراء ظهره من قبل microbattery ليثيوم بوليمر (3.7 V، 350 ملغ، 10 ماه). وكانت الكتلة الاجمالية للحقيبة بما في ذلك البطارية 1.2 ± 0.26 جرام وهو أقل من الحمولة من خنفساء (30٪ من 10 غرام من وزن الجسم). ومبرمجة مسبقا على ظهره لتلقي الاتصالات اللاسلكية، وكان اثنين من قنوات الانتاج. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف السطح pronotum (إزالة طبقة الشمع على بشرة) باستخدام الشريط على الوجهين. ثم، ونعلق على ظهره على pronotum من خنفساء مع قطعة من الشريط على الوجهين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قم بتوصيل طرفي زرع أقطاب كهربائية إلى مخرجات ظهره. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التفاف الشريط عاكسة حول microbattery لإنتاج علامة FOص الكاميرات التقاط الحركة للكشف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق microbattery إلى الجزء العلوي من الظهر باستخدام قطعة من الشريط على الوجهين بحيث يمكن الكشف عن شريط عاكسة بواسطة كاميرات التقاط الحركة. </li></ol> 4. نظام التحكم اللاسلكي ملاحظة: في هذه الحالة، ويشمل نظام تحكم لاسلكي المدى جهاز استقبال للتحكم عن بعد، جهاز كمبيوتر محمول لتشغيل برامج مخصصة للتحكم في الطيران، ومحطة قاعدة، وعلى ظهره، ونظام التقاط الحركة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط محطة قاعدة وجهاز استقبال للتحكم عن بعد لجهاز الكمبيوتر المحمول عن طريق منافذ USB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التبديل على نظام التقاط الحركة وتوصيله إلى جهاز الكمبيوتر المحمول عن طريق منفذ إيثرنت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أداء المعايرة حجم من خلال التلويح عصا معايرة (التي تقدمها الشركة بمورد نظام التقاط الحركة) لتغطية كامل مساحة التقاط الحركة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح البرنامج التقاط الحركة من سطح المكتب للكمبيوتر محمول. انقر والدكتورآغ لتحديد كافة الكاميرات على القائمة &quot;النظام&quot; لوحة &quot;الموارد&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر على قائمة &quot;منظور 3D&quot; وحدد &quot;كاميرا&quot; لتغيير عرض الكاميرا. انقر فوق علامة التبويب &quot;الكاميرا&quot; على لوحة &quot;أدوات&quot; لإظهار الإعداد المعايرة. انقر على &quot;ابدأ&quot; في القائمة &quot;إنشاء أقنعة كاميرا&quot; للقضاء على الضوضاء من الكاميرات وثم &quot;إيقاف&quot; بعد حجب الضوضاء في الزرقاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فوق وحدد &quot;5 ماركر العصا &amp; L-الإطار&quot; من القائمة &quot;العصا&quot; و &quot;L-الإطار&quot; القائمة على علامة التبويب &quot;الكاميرا&quot;. تعيين &quot;عدد العصا&quot; ل2500، انقر على &quot;ابدأ&quot; في القائمة &quot;معايرة كاميرات&quot;، وتلويح عصا المعايرة من خلال الفضاء التقاط الحركة بأكمله. توقف عملية المعايرة عندما يصل العد عصا 2500. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تكرار عملية المعايرة إذا الخطأ الصورة (في الجزء السفلي من &quot;الكاميرا&quot; علامة التبويب لوحة &quot;أدوات&quot;) هي أعلى من 0.3 وأو أي كاميرا. بعد معايرة، ووضع عصا على الأرض في منتصف الفضاء التقاط الحركة وانقر على &quot;ابدأ&quot; في القائمة &quot;تعيين حجم المنشأ&quot; لتعيين أصل مساحة التقاط الحركة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق تغطية نظام التقاط الحركة باستخدام اختبار وهمية لتسجيل مسار الحركة من علامة لوح من قبل المستخدم في الفضاء التقاط الحركة وتأكيد ما إذا كان يتم الكشف عن علامة وتتبعها. إذا غالبا ما يتم فقدان علامة أثناء الكشف، وتكرار المعايرة حجم حتى ينجح في الاختبار وهمية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر فوق علامة التبويب &quot;لقطة&quot; على لوحة &quot;أدوات&quot; ثم &quot;ابدأ&quot; في القائمة &quot;لقطة&quot; قبل التلويح علامة عينة من خلال الفضاء التقاط الحركة بأكمله لتسجيل مساره. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد التسجيل، انقر على &quot;تشغيل خط أنابيب إعادة إعمار&quot; لإعادة بناء مواقف علامة والتحقق من جودة التسجيل. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط محطات للmicrobattery (تعلق على ظهره في الخطوة 3.4) إلى دبابيس السلطة من ظهره. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبار الاتصال اللاسلكي بين الكمبيوتر المحمول وظهره باستخدام برامج مخصصة للتحكم في الطيران. انقر على &quot;ابدأ&quot; الأمر على البرنامج والتحقق من حالة الاتصال المعروضة. </li></ol> تجربة 5. رحلة مجانية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ تجربة رحلة مجانية في ساحة الطيران قياس 16 × 8 × 4 م 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدخال المعلمات المناسبة إلى برنامج التحكم في الطيران (الجهد، وعرض النبضة، والتردد، ومدة التحفيز). ملاحظة: للمظاهرة، ونحن ثابت الجهد إلى 3 V، عرض النبضة إلى 3 ميللي ثانية، ومدة التحفيز إلى 1 ثانية، واختلفت وتيرة 60-100 هرتز. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على الشاشة البرمجيات نوع 3 3 V في مربع &quot;الجهد&quot;، 1000 ل1000 ميللي ثانية في مربع &quot;مدة تحفيز&quot; (3)، لمدة 3 مللي في مربع &quot;نبض العرض&quot;، والتردد المطلوب في هرتز في &quot; تردد &quot;مربع سن إطار الأوامر. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الافراج عن خنفساء محمولة على ظهره في الهواء والسماح لها تطير بحرية داخل الساحة الرحلة. يؤدي يدويا التحفيز عندما يدخل خنفساء الفضاء التقاط الحركة. اضغط على الزر المناسب الأوامر (اليسار أو اليمين) على جهاز التحكم عن بعد لتحفيز العضلات المستهدفة على الجانب الأيسر أو الأيمن من خنفساء. ملاحظة: بمجرد الضغط على الزر، برنامج التحكم في الطيران التي تعمل على الكمبيوتر المحمول يولد الأمر ويرسله إلى ظهره. على ظهره ثم إخراج التحفيز الكهربائي لعضلة من الفائدة (على الجانب الأيسر أو الأيمن). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مراقبة رد فعل الخنفساء في الوقت الحقيقي خلال التحفيز وإعادة بناء البيانات باستخدام برنامج الرسوم البيانية 3D. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختر واحدة من التجارب المسجلة في قائمة البيانات من النافذة &quot;العرض خنفساء&quot;، وانقر فوق &quot;تصدير باندا&quot; لنسخ البيانات من تلك المحاكمة إلى المجلد تحليل وتشغيل وحدة الرسوم البيانية 3D. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على &quot;N&quot; علىلوحة المفاتيح الجمع بين إشارة التحفيز مع مسار المسجلة. أنا اضغط لإظهار مسار خنفساء مع فترات التحفيز تسليط الضوء عليها. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Kutsch, W., Schwarz, G., Fischer, H., Kautz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+Transmission+of+Muscle+Potentials+During+Free+Flight+of+a+Locust%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Wireless Transmission of Muscle Potentials During Free Flight of a Locust.</a> J. Exp. Biol. 185 (1), 367-373 (1993).</li>
<li>Fischer, H., Kautz, H., Kutsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Radiotelemetric+2-Channel+Unit+for+Transmission+of+Muscle+Potentials+During+Free+Flight+of+the+Desert+Locust%2C+Schistocerca+Gregaria%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A Radiotelemetric 2-Channel Unit for Transmission of Muscle Potentials During Free Flight of the Desert Locust, Schistocerca Gregaria.</a> J. Neurosci. Methods. 64 (1), 39-45 (1996).</li>
<li>Ando, N., Shimoyama, I., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Dual-Channel+FM+Transmitter+for+Acquisition+of+Flight+Muscle+Activities+from+the+Freely+Flying+Hawkmoth%2C+Agrius+Convolvuli%5BTitle%5D)+AND+%22+J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A Dual-Channel FM Transmitter for Acquisition of Flight Muscle Activities from the Freely Flying Hawkmoth, Agrius Convolvuli.</a> J. Neurosci. Methods. 115 (2), 181-187 (2002).</li>
<li>Sanchez, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Locomotion+control+of+hybrid+cockroach+robots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+R.+Soc.+Interface%22%5BJournal%5D)">Locomotion control of hybrid cockroach robots.</a> J. R. Soc. Interface. 12 (105), (2015).</li>
<li>Sato, H., et al. A cyborg beetle: insect flight control through an implantable, tetherless microsystem. IEEE 21st International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, , 164-167 (2008).</li>
<li>Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Balloon-Assisted+Flight+of+Radio-Controlled+Insect+Biobots%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Balloon-Assisted Flight of Radio-Controlled Insect Biobots.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 56 (9), 2304-2307 (2009).</li>
<li>Sato, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+Radio+Control+of+Insect+Flight%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Remote Radio Control of Insect Flight.</a> Front. Neurosci. 3, (2009).</li>
<li>Daly, D. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Pulsed+UWB+Receiver+SoC+for+Insect+Motion+Control%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Solid-State+Circuits%22%5BJournal%5D)">A Pulsed UWB Receiver SoC for Insect Motion Control.</a> IEEE J. Solid-State Circuits. 45 (1), 153-166 (2010).</li>
<li>Maharbiz, M. M., Sato, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyborg+Beetles%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Am%22%5BJournal%5D)">Cyborg Beetles.</a> Sci. Am. 303 (6), 94-99 (2010).</li>
<li>Tsang, W. M., et al. Remote control of a cyborg moth using carbon nanotube-enhanced flexible neuroprosthetic probe. 2010 IEEE 23rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), , 39-42 (2010).</li>
<li>Hinterwirth, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+Stimulation+of+Antennal+Muscles+in+Freely+Flying+Hawkmoths+Leads+to+Flight+Path+Changes%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+ONE%22%5BJournal%5D)">Wireless Stimulation of Antennal Muscles in Freely Flying Hawkmoths Leads to Flight Path Changes.</a> PloS ONE. 7 (12), (2012).</li>
<li>Whitmire, E., Latif, T., Bozkurt, A. Kinect-based system for automated control of terrestrial insect biobots. Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 2013 35th Annual International Conference of the IEEE, , 1470-1473 (2013).</li>
<li>Sato, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deciphering+the+Role+of+a+Coleopteran+Steering+Muscle+via+Free+Flight+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Deciphering the Role of a Coleopteran Steering Muscle via Free Flight Stimulation.</a> Curr. Biol. 25 (6), 798-803 (2015).</li>
<li>Erickson, J. C., Herrera, M., Bustamante, M., Shingiro, A., Bowen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+Stimulus+Parameters+for+Directed+Locomotion+in+Madagascar+Hissing+Cockroach+Biobot%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Effective Stimulus Parameters for Directed Locomotion in Madagascar Hissing Cockroach Biobot.</a> PLoS ONE. 10 (8), e0134348(2015).</li>
<li>Zhaolin, Y., et al. A preliminary study of motion control patterns for biorobotic spiders. Control & Automation (ICCA), 11th IEEE International Conference, , 128-132 (2014).</li>
<li>Feng, C., Chao, Z., Hao Yu, C., Sato, H. Insect-machine hybrid robot: Insect walking control by sequential electrical stimulation of leg muscles. Robotics and Automation (ICRA), 2015 IEEE International Conference, , 4576-4582 (2015).</li>
<li>Cao, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Biological+Micro+Actuator%3A+Graded+and+Closed-Loop+Control+of+Insect+Leg+Motion+by+Electrical+Stimulation+of+Muscles%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">A Biological Micro Actuator: Graded and Closed-Loop Control of Insect Leg Motion by Electrical Stimulation of Muscles.</a> PLoS ONE. 9 (8), e105389(2014).</li>
<li>Zhao, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuromechanism+Study+of+Insect-Machine+Interface%3A+Flight+Control+by+Neural+Electrical+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Neuromechanism Study of Insect-Machine Interface: Flight Control by Neural Electrical Stimulation.</a> PLoS ONE. 9 (11), e113012(2014).</li>
<li>Tsang, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+Split-Ring+Electrode+for+Insect+Flight+Biasing+Using+Multisite+Neural+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Flexible Split-Ring Electrode for Insect Flight Biasing Using Multisite Neural Stimulation.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 57 (7), 1757-1764 (2010).</li>
<li>Barron, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anaesthetising+Drosophila+for+behavioural+studies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Insect+Physiol%22%5BJournal%5D)">Anaesthetising Drosophila for behavioural studies.</a> J. Insect Physiol. 46 (4), 439-442 (2000).</li>
<li>Cooper, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anesthesia%2C+Analgesia%2C+and+Euthanasia+of+Invertebrates%5BTitle%5D)+AND+%22ILAR+Journal%22%5BJournal%5D)">Anesthesia, Analgesia, and Euthanasia of Invertebrates.</a> ILAR Journal. 52 (2), 196-204 (2011).</li>
<li>Miller, T. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMiller%2C+TA+%22Insect+neurophysiological+techniques%22">Insect neurophysiological techniques</a>. , Springer Science & Business Media. (2012).</li>
<li>Leary, S., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeary%2C+S+%22AVMA+guidelines+for+the+euthanasia+of+animals%22">AVMA guidelines for the euthanasia of animals</a>. , (2013).</li>
<li>Heath, B., West, G., Heard, D., Caulkett, N. Mobile Inhalant Anesthesia Techniques. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHeath%2C+B+%22in+Zoo+Animal+and+Wildlife+Immobilization+and+Anesthesia%22">in Zoo Animal and Wildlife Immobilization and Anesthesia</a>. , Blackwell Publishing Ltd. 75-80 (2008).</li>
<li>Mischiati, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Internal+models+direct+dragonfly+interception+steering%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Internal models direct dragonfly interception steering.</a> Nature. 517 (7534), 333-338 (2015).</li>
<li>Kutsch, W., Berger, S., Kautz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turning+Manoeuvres+in+Free-Flying+Locusts%3A+Two-Channel+Radio-Telemetric+Transmission+of+Muscle+Activity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Zoolog.+Part+A+Comp.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Turning Manoeuvres in Free-Flying Locusts: Two-Channel Radio-Telemetric Transmission of Muscle Activity.</a> J. Exp. Zoolog. Part A Comp. Exp. Biol. 299 (2), 139-150 (2003).</li>
<li>Wang, H., Ando, N., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+Control+of+Free+Flight+Manoeuvres+in+a+Hawkmoth%2C+Agrius+Convolvuli%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Active Control of Free Flight Manoeuvres in a Hawkmoth, Agrius Convolvuli.</a> J. Exp. Biol. 211 (3), 423-432 (2008).</li>
<li>Sato, H., Maharbiz, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+the+remote+radio+control+of+insect+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Recent developments in the remote radio control of insect flight.</a> Front. Neurosci. 4, (2010).</li>
<li>Tien Van, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flight+behavior+of+the+rhinoceros+beetle+Trypoxylus+dichotomus+during+electrical+nerve+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinsp.+Biomim%22%5BJournal%5D)">Flight behavior of the rhinoceros beetle Trypoxylus dichotomus during electrical nerve stimulation.</a> Bioinsp. Biomim. 7 (3), 036021(2012).</li>
<li>Sane, S. P., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+control+of+flight+force+by+a+flapping+wing%3A+lift+and+drag+production%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">The control of flight force by a flapping wing: lift and drag production.</a> J. Exp. Biol. 204 (15), 2607-2626 (2001).</li>
<li>de Croon, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design%2C+aerodynamics+and+autonomy+of+the+DelFly%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinsp.+Biomim%22%5BJournal%5D)">Design, aerodynamics and autonomy of the DelFly.</a> Bioinsp. Biomim. 7 (2), 025003(2012).</li>
<li>Ma, K. Y., Chirarattananon, P., Fuller, S. B., Wood, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Flight+of+a+Biologically+Inspired%2C+Insect-Scale+Robot%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Controlled Flight of a Biologically Inspired, Insect-Scale Robot.</a> Science. 340 (6132), 603-607 (2013).</li>
</ol>

يعلن المؤلفون أنه لا يوجد تضارب في المصالح.

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...

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 العضلية فحسب ، بل مكن أيضا من التحفيز الكهربائي للمواقع العصبية العضلية في الحشرات الحية. في الوقت الحاضر ، يعد متحكم الراديو المدمج صغيرا بما يكفي ليتم تركيبه على الحشرات الحية دون التسبب في أي عوائق لحركتها4-13.
يسمح تطوير المتحكم اللاسلكي المدمج للباحثين بتحديد بروتوكولات التحفيز الكهربائي للحث على الإجراءات الحركية المرغوبة للتحكم في حركة الحشرة محل الاهتمام. على الأرض ، أظهر الباحثون التحكم في المشي من خلال تحفيز المواقع العصبية العضلية للصراصير4،12،14 ، والعناكب15 ، والخنافس16،17. في الهواء ، تم تحقيق بدء وإيقاف الطيران باستخدام طرق مختلفة مثل تحفيز الفصوص البصرية (العنقود العصبي الضخم للعين المركبة) في الخنافس7،9 ومناطق الدماغ الفرعية في النحل18 ، بينما تم إثبات التحكم في الدوران من خلال تحفيز عضلات الهوائيات والجهاز العصبي للبطن في العث11،19 وعضلات الطيران للخنافس7،9،13. في معظم الحالات ، تم دمج متحكم لاسلكي مدمج على لوحة دوائر مطبوعة مصممة خصيصا لإنتاج محفز لاسلكي مصغر (حقيبة ظهر) ، والذي تم تركيبه على الحشرة ذات الأهمية. يسمح ذلك بتطبيق التحفيز الكهربائي اللاسلكي على حشرة تمشي بحرية أو تحلق. مثل هذه الحشرة المثبتة على المتحكم الدقيق هي ما يشار إليه باسم النظام الهجين بين الحشرات والآلة. 
 تصف هذه الدراسة البروتوكولات التجريبية لبناء نظام هجين بين الحشرات والآلة ، حيث يتم استخدام الخنفساء الحية كمنصة للحشرات ، وإرشادها حول كيفية تشغيل الروبوت واختبار أنظمة التحكم في الطيران الخاصة به. تم اختيار عضلة الصلبة الإبطية الثالثة (3Ax) كعضلة ذات أهمية للتحفيز الكهربائي وإظهار التحكم في الدوران لليسار أو اليمين13. تم زرع زوج من الأقطاب الكهربائية الرقيقة من الأسلاك الفضية في كل من عضلات 3Ax اليمنى واليسرى. علاوة على ذلك ، تم تركيب حقيبة ظهر على الخنفساء الحية. تم توصيل الأطراف الأخرى من القطب الكهربائي السلكي بدبابيس الإخراج للمتحكم الدقيق. كانت حقيبة الظهر صغيرة بما يكفي لتحمل الخنفساء أثناء الطيران. وبالتالي ، فإن هذا يسمح للتجريبي بتحفيز العضلات التي تهم الحشرة عن بعد في رحلة حرة والتحقيق في ردود أفعالها على المحفزات.

<table><tbody><tr><td>خنفساء Mecynorrhina torquata</td><td>مملكة خنفساء تايوان</td><td></td><td>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).</td></tr><tr><td>محفز حقيبة الظهر اللاسلكي</td><td>مخصص</td><td></td><td>TI CC2431 micocontroler اللوحة مصنوعة خصيصا بناء على لوحة GINA من البروفيسور كريس بيستر مختبر ق. يمكن العثور على تخطيط لوحة GINA على &nbsp; &nbsp; &nbsp; https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA</td></tr><tr><td>جهاز التحكم عن بعد Wii</td> جهاز التحكم عن بعد <td>Nintendo</td><td></td><td>Bluetooth لإرسال الأمر إلى الكمبيوتر المحمول للمشغل</td></tr><tr><td>BeetleCommander v1.8</td><td>Custom. مجموعة مهاربيز في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ومجموعة ساتو في NTU</td><td></td><td>إنشاء الاتصال اللاسلكي لحقيبة الظهر والكمبيوتر المحمول للمشغل. قم بتكوين معلمات التحفيز وتسجيل البيانات الموضعية. تصور بيانات الرحلة.</td></tr><tr><td>محطة جينا قاعدة</td><td>مجموعة كريس بيستر في جامعة كاليفورنيا في بيركلي</td><td></td><td>TI MSP430F2618 و AT86RF231</td></tr><tr><td>نظام التقاط الحركة</td><td>VICON</td><td>T160</td><td>8 كاميرات لساحة طيران من 12.5 م × 8 م × 4 م</td></tr><tr><td>نظام التقاط الحركة</td><td>VICON</td><td>T40s</td><td>12 كاميرات لساحة طيران من 12.5 × 8 × 4 م</td></tr><tr><td>بطارية مايكرو</td><td>Fullriver</td> <td>&nbsp; 201013HS10C&nbsp;</td><td>3.7 فولت ، 10 مللي أمبير</td></tr><tr><td>شريط عاكس الرجعية</td><td>Reflexite</td><td>V92-1549-010150</td><td>V92 شريط عاكس ،</td></tr><tr><td>سلك فضي معزول PFA باللون الفضي &nbsp ؛</td><td>أنظمة AM</td><td>786000</td><td>127 & micro; م عارية ، 177.8 ومايكرو ؛ م المغلفة, 3 مم الفضة عارية اللهب مكشوفة في نصائح</td></tr><tr><td>SMT مايكرو هيدر&nbsp;</td><td>SAMTEC</td><td>FTSH-110-01-L-DV</td><td>0.3 مم × 6 مم ، ينحني لعمل شريط تمرير بطول 3 مم لتأمين القطب الكهربائي في رأس ثنائي الفينيل متعدد الكلور.</td></tr><tr><td>شمع</td><td></td><td></td> العسل <td>تأمين الأقطاب</td></tr><tr><td>الكهربائية رأس شمع</td><td></td><td></td> الأسنان <td>يشل حركة الخنفساء</td></tr><tr><td>دبوس الحشرات</td><td>ROBOZ</td><td>RS-6082-30</td><td>الحجم&nbsp; 00; 0.3 مم قطر القضيب; 0.03 مم عرض الطرف; 38 مم الطول&nbsp; قم بعمل ثقوب توجيه قطب كهربائي على</td></tr><tr><td>ملاقط</td> بشرة <td>DUMONT</td><td>RS-5015</td><td>نمط # 5 ؛ .05 مم × .01 مم حجم الطرف ؛ 110 مم طول مقص تشريح وزرع</td></tr><tr><td></td><td>ROBOZ</td><td>RS-5620</td><td>Vannas مقص زنبركي مايكرو ؛ مستقيم; 3 مم حافة القطع 0.1 مم عرض الطرف ؛ 3 "الطول الكلي&nbsp; تشريح وزرع</td></tr><tr><td>حديد لحام الشرب</td><td>DAIYO</td><td>DS241</td><td>لوح تسخين شمع العسل Reflow</td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>CORNING</td><td>PC-400D</td><td>ذوبان شمع العسل وشمع الأسنان</td></tr><tr><td>مصباح فلورسنت</td><td>Philips</td><td>TL5 14W</td><td>قم بإضاءة ساحة الطيران بأكملها ب 30 لوحة (60 × 60 سم < سبر > 2 ). تحتوي كل لوحة على 3 مصابيح. 14 واط ، 549 مم × 17 مم &nbsp ؛</td></tr></tbody></table>

الحشرات آلة النظام الهجين: التحكم عن بعد راديو سيارة بيتل الطائر بحرية (<em&gt; mercynorrhina torquata</em&gt;)

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle (Mercynorrhina torquata)

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.

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). <p class="j...

يصف هذا البروتوكول عملية بناء نظام هجين بين الحشرات والآلة وإجراء التحفيز الكهربائي اللاسلكي لعضلات الطيران المطلوبة للتحكم في حركة دوران الحشرة الطائرة.

الحشرات آلة النظام الهجين: التحكم عن بعد راديو سيارة بيتل الطائر بحرية (<em&gt; Mercynorrhina torquata</em&gt;)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight ...

يصف هذا الفيديو عملية بناء نظام هجين من حشرة وآلة للتحفيز الكهربائي اللاسلكي لعضلات الطيران في حشرة تحلق بحرية. يمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال أبحاث الحشرات، مثل وظيفة عضلات طيران الحشرة أثناء الطيران. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في قدرتنا على استقصاء تأثير تنشيط عضلات طيران خاصة على طيران ثلاث حشرات مختلفة باستخدام محفز عن بُعد متناهي الصغر.من خلال هذه الطريقة، تزداد رؤيتنا حول وظيفة عضلات الطيران في الخنافس. كما يمكن تطبيق هذه الطريقة على حشرات أخرى أو مجموعات عضلية أخرى، مثل تلك الموجودة في الأرجل أو قرون الاستشعار. كبداية، يتم اختبار قدرة الخنافس على الطيران لتحديد الأفراد المناسبة للتجربة.اختر خنفساء وألقِ بها برفق في الهواء داخل غرفة كبيرة مغلقة. ولإعادة اصطياد الخنفساء، ما عليك سوى إظلام الغرفة، مما سيؤدي إلى توقفها عن الطيران. إذا طارت الخنفساء لأكثر من 10 seconds في خمس تجارب متتالية، فيمكن استخدامها في التجربة.أولاً، قم بتخدير الخنفساء باستخدام غرفة ثاني أكسيد الكربون. اتركها هناك لمدة دقيقة واحدة. بعد ذلك، قم بتليين بعض شمع الأسنان في ماء ساخن لمدة 10 ثوانٍ.بعد ذلك، ضع الخنفساء المخدرة على كتلة خشبية، وثبتها باستخدام الشمع. بعد ذلك، قم بقص سلك فضي معزول إلى أطوال تبلغ 25 millimeter ليعمل كأقطاب كهربائية. وفي كلا الطرفين، قم بكشف 3 millimeter من السلك الفضي العاري باستخدام اللهب.الآن، قم بتشريح السطح العلوي لكيوتيكل الخنفساء باستخدام مقص دقيق الرأس لعمل فتحة صغيرة بمقاس 4 × 4 مليمتر في الجزء المتيبستيرنوم (metepisternum)، وذلك للكشف عن الكيوتيكل الرخو ذو اللون البني الموجود بالأسفل. توجد العضلة 3AX مباشرة أسفل الكيوتيكل. بعد ذلك، وباستخدام دبوس حشرات قياس double-zero، قم بثقب ثقبين في الكيوتيكل البني على مسافة 2 مليمتر بينهما.بعد ذلك، أدخل قطبًا سلكيًا عبر كل ثقب وفي كل عضلة 3AX. قم بإدخال كل سلك لمسافة 3 mm داخل النسيج. أي خطأ في هذه العملية قد يؤدي إلى استجابة طويلة أو قصور عضلي، لذا حدد العضلة المستهدفة بعناية، واغرس القطب بدقة.الآن، قم بتثبيت الأقطاب الكهربائية باستخدام شمع النحل لتجنب التلامس والدوائر القصيرة. وإذا لزم الأمر، أعد صهر شمع النحل فوق القشيرة عن طريق إذابته مرة أخرى باستخدام مكواة لحام. والآن، للتحقق مما إذا كان الزرع صحيحاً، ارفع أرجل الخنفساء لمراقبة حركة عضلة 3AX أثناء تحفيزها باستخدام قطب كهربائي.تتوفر التفاصيل المتعلقة بجهاز الحقيبة الظهرية في البروتوكول النصي. لتثبيته، قم أولاً بتنظيف طبقة الشمع من سطح الصدر الأمامي (pronotum) باستخدام شريط لاصق مزدوج الوجه. بعد ذلك، قم بتثبيت الحقيبة الظهرية باستخدام شريط لاصق مزدوج الوجه.بعد ذلك، قم بتوصيل نهايات الأقطاب الكهربائية المزروعة بمخارج حقيبة الظهر. ثم، لف شريطاً عاكساً للضوء حول البطارية الدقيقة، وثبتها في الجزء العلوي من حقيبة الظهر باستخدام المزيد من الشريط اللاصق مزدوج الوجه. تأكد من أن الأطراف سهلة الوصول.ستعمل هذه البطارية الملفوفة بالشريط كعلامة لكاميرات التقاط الحركة. يتضمن نظام التحكم اللاسلكي مستقبلًا لجهاز التحكم عن بُعد، وجهاز كمبيوتر محمول لتشغيل برنامج التحكم في الطيران المخصص، ومحطة قاعدية، وحقيبة ظهر، ونظام التقاط الحركة. أولاً، قم بتوصيل المحطة القاعدية ومستقبل جهاز التحكم عن بُعد بجهاز الكمبيوتر المحمول باستخدام وصلات USB.بعد ذلك، قم بتشغيل نظام التقاط الحركة ووصله بجهاز الكمبيوتر المحمول عبر منفذ ethernet. الآن، وفي البرنامج، قم بإجراء معايرة للحجم باستخدام عصا المعايرة الموردة من الشركة المصنعة. في البرنامج، انقر واسحب لتحديد جميع الكاميرات في قائمة النظام الموجودة بلوحة الموارد.بعد ذلك، انقر على قائمة المنظور ثلاثي الأبعاد (3D Perspective)، واختر الكاميرا (Camera) للتحول إلى عرض الكاميرا. ثم انقر على علامة تبويب الكاميرا (Camera) في لوحة الأدوات (Tools) لإظهار إعدادات المعايرة، واختر بدء (Start) من قائمة إنشاء أقنعة الكاميرا (Create Camera Masks) للتخلص من الضجيج في الكاميرات. وبمجرد حجب الضجيج، والذي سيظهر باللون الأزرق، قم بإيقاف العملية.الآن، من قائمة Wand، اختر 5 Marker Wand L-Frame. بعد ذلك، انتقل إلى قائمة L-Frame في علامة التبويب Camera وقم بتنفيذ الخطوة ذاتها. ثم، اضبط عدد الـ wand على 2500.بعد ذلك، انقر فوق "Start" في قائمة "Calibrate Cameras"، وقم بتحريك عصا المعايرة في كامل مساحة التقاط الحركة. تتوقف عملية المعايرة عندما يصل عدد نقاط عصا المعايرة إلى 2500. بعد المعايرة، ضع العصا على الأرض في منتصف مساحة التقاط الحركة.بعد ذلك، انقر على Start في قائمة Set Volume Origin لتعيين نقطة الأصل في مساحة التقاط الحركة. ثم، ابدأ اختباراً بالنقر على علامة تبويب Capture في لوحة Tools، ثم بالنقر على Start من قائمة Capture. والآن، تحقق من عمل النظام من خلال تسجيل مسار حركة علامة (marker) أثناء قيام المستخدم بتلويحها.للتحقق من جودة التسجيل، انقر فوق Runs the Reconstruct Pipeline لإعادة بناء مواضع العلامة والتحقق من جودة التسجيل. إذا فُقدت العلامة لمسافات تتجاوز 200 millimeters، فقم بإعادة معايرة النظام. الآن، تحقق من أن النظام يعمل على الخنفساء.قم بتوصيل أطراف البطارية الدقيقة بدبابيس الطاقة في حقيبة الظهر. بعد ذلك، انقر فوق أمر البدء (Start) في البرنامج، وتحقق من حالة الاتصال المعروضة. إذا تم تسجيل الاتصال، يمكن الآن إجراء تجربة طيران حر.أجرِ تجربة الطيران الحر في ساحة طيران. في هذا المثال، تبلغ قياسات الساحة 16 في 8 في 4 أمتار مكعبة، مع وجود جزء من الساحة خارج منطقة تتبع الحركة. أدخل المعلمات المناسبة في برنامج الطيران، بما في ذلك الجهد، وعرض النبضة، والتردد، ومدة التحفيز.الآن، أطلق الخنفساء المزودة بحقيبة الظهر في ساحة الطيران، وانتظر حتى تدخل الخنفساء في مساحة التقاط الحركة لتفعيل التحفيز يدويًا. اضغط على زر الأمر المناسب في جهاز التحكم عن بُعد لتحفيز العضلة المستهدفة في الجانب الأيسر أو الأيمن من الخنفساء، وراقب رد فعل الخنفساء. لاحقًا، قم بإعادة بناء البيانات باستخدام برنامج رسم بياني ثلاثي الأبعاد.اختر إحدى التجارب المسجلة في قائمة البيانات بنافذة عرض الخنفساء، وانقر فوق Export Panda لنسخ بيانات تلك التجربة إلى مجلد Analysis. في برنامج الرسم البياني، اضغط على مفتاح N في لوحة المفاتيح لدمج إشارة التحفيز مع المسار المسجل. اضغط على مفتاح I لإظهار مسار الخنفساء مع تحديد فترات التحفيز بالتمييز اللوني.وُجد أن تنشيط العضلة 3AX يتسبب في تقليل سعة خفق الجناح في الجانب المماثل، مما يؤدي إلى قيام الخنفساء بالدوران نحو الجانب المماثل أثناء الطيران الحر. ثم تم تصنيف معدل دوران الخنفساء كدالة لتردد التحفيز. ويلاحظ أن تردد تحفيز العضلة في الجانب الأيمن قد تناسق بدقة مع درجة الدوران نحو الجانب الأيمن.بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في غضون 20 دقيقة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. وأثناء محاولة تطبيق هذه الإجراءات، من المهم تذكر تحديد العضلة بشكل صحيح ووضع الغرسة في الموضع المناسب لتجنب عزل مسكنها. بعد اتباع هذا الإجراء، يمكن تحفيز عضلة auto-fly أو العضلة supular أو العضلة basular لإنتاج سلوكيات مختلفة لدى الحشرة.بعد تطويرها، تفتح هذه التقنية الطريق أمام الباحثين في مجال أبحاث الحشرات لاستكشاف وظيفة عضلات الطيران لدى الحشرات الطائرة ثلاثية الأبعاد.

insect-machine-hybrid-system-remote-radio-control-freely-flying

Research

JoVE Journal

Neuroscience

علم الأعصاب

نقدم إجراء جراحيا جديدا لزرع أقطاب كهربائية في ماندوكا سكستا خلال مراحل التحول المبكرة. تسمح هذه التقنية بالاقتران المستقر ميكانيكيا والموثوق كهربائيا مع الأنسجة العصبية العضلية لدراسة ديناميكيات الفيزيولوجيا العصبية للطيران. نقدم أيضا منصة رفع مغناطيسية جديدة للدراسات المربوطة للانعراج الحشري.

المتحولة الإدراج المبكر لتكنولوجيا الطيران سلوك الحشرات الرصد

اقترحنا نظام يستخدم غير مكلفة، موسع أجهزة الاستشعار البصرية الزائفة الصوتية تلقائيا وبدقة لكشف والعد، وتصنيف الحشرات الطائرة على أساس الصوت سفرهم.

تحلق كشف وتصنيف الحشرات مع مجسات رخيصة

يتأثر الطيران في الحشرات بعدد من العوامل والميل إلى التشتت متغير مهم في فهم بيئة الحشرات واستراتيجيات المكافحة البيولوجية. نصف بناء واستخدام مطحنة طيران بسيطة وغير مكلفة نسبيا ومرنة لقياس معلمات الطيران المربوطة في الحشرات.

A مطحنة الطيران بسيط لدراسة الطيران في الحشرات مربوط

القدرة على حصر مصدر الرائحة هو ضروري لبقاء الحشرات ويتوقع أن تكون قابلة للتطبيق الصناعي رائحة تتبع. هو الدافع وراء الروبوت التي تسيطر عليها الحشرات من قبل silkmoth الفعلي وتمكننا من تقييم القدرة على تتبع رائحة الحشرات من خلال منصة الروبوتية.

روبوت تسيطر عليها الحشرات: منصة موبايل روبوت لتقييم الرائحة تتبع القدرة من الحشرات

هنا، نقدم بروتوكولات للتربية وخنفساء المتوسطة الجرثومية، Dermestes المبقعة (د المبقعة) في المختبر. نحن أيضا مشاركة بروتوكولات لرني الجنينية والوالدين وطرق تحليل الظواهر الجنينية لدراسة وظيفة الجينات في هذه الأنواع.

تربية ومزدوجة الذين تقطعت بهم السبل بوساطة الحمض النووي الريبي الجينات ضربة قاضية في إخفاء بيتل، Dermestes المبقعة

نحن وضع مطحنة طيران منخفضة التكلفة، وصغيرة، وشيدت مع العناصر المتاحة عموما واستخدامها بسهولة في التجريب. باستخدام هذا الجهاز، قمنا بقياس قدرة الطيران خنفساء الطعام الشهي، كويرسيفوروس خلد الماء.

قياس قدرة الطيران خنفساء الطعام الشهي، كويرسيفوروس خلد الماء (موراياما)، استخدام منخفضة التكلفة، والصغيرة، ومطحنة رحلة المركبة بسهولة

ويتطلب قياس أنماط ظهور الحشرات الدقيقة. النظم القائمة محدودة فقط من حجم شبه الآلية وعينه. علينا تناول هذه المسائل بتصميم نظام لاستخدام ميكروكنترولر لقياس دقة وقت ظهور إعداد كبيرة من الحشرات الناشئة.

نظام دقيق ومستقل للكشف عن أنماط ظهور الحشرات

مطاحن الطيران هي أدوات هامه لمقارنه كيفيه العمر, الجنس, حاله التزاوج, درجه الحرارة, أو عوامل أخرى مختلفه قد تؤثر علي سلوكالحشرات 'ق الطيران. هنا نحن وصف بروتوكولات لحبل وقياس الميل الطيران وأداء الجذور الخفية الذرة الغربية تحت العلاجات المختلفة.

باستخدام مطاحن الطيران لقياس الميل الطيران والأداء من الجذور الخفية الذرة الغربية ، ديروتيكا virgifera virgifera (leconte)

نحن نقدم بروتوكول مفصل لتربية, microinjection من البيض و التزاوج كفاءة من firebrat ثيرامبيا المحلية لتوليد والحفاظ على سلالات متحولة بعد تحرير الجينوم.

البيض Microinjection وكفاءة التزاوج لتحرير الجينوم في Firebrat ثيرامبيا المحلية

يستخدم هذا البروتوكول طابعات ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد) وقواطع ليزر موجودة في مساحات صانعة من أجل إنشاء تصميم مطحنة طيران أكثر مرونة. وباستخدام هذه التكنولوجيا، يمكن للباحثين خفض التكاليف، وتعزيز مرونة التصميم، وتوليد أعمال قابلة للاستنساخ عند بناء مطاحن الطيران الخاصة بهم لدراسات طيران الحشرات المربوطة.

بناء مطحنة طيران معززة لدراسة رحلة الحشرات المربوطة

تقدم هذه الدراسة بروتوكولات تجريبية لطائرة بدون طيار للكشف عن الروائح الهجينة الحيوية تعتمد على هوائيات silkmoth. يتم عرض تشغيل جهاز electroantennogram تجريبي مع هوائيات silkmoth ، بالإضافة إلى هيكل طائرة بدون طيار هجينة بيولوجية مصممة لتوطين مصدر الرائحة باستخدام خوارزمية الطفرة الحلزونية.

Electroantennography القائم على بيو الهجين رائحة الكشف عن طائرة بدون طيار باستخدام هوائيات Silkmoth لتوطين مصدر رائحة

تعلم بناء نظام هجين للحشرات والآلات لتحفيز عضلات الطيران لاسلكياً في خنافس Mercynorrhina torquata الطائرة. تتيح هذه الطريقة للباحثين دراسة وظيفة العضلات وديناميكيات الطيران بدقة.

الحشرات آلة النظام الهجين: التحكم عن بعد راديو سيارة بيتل الطائر بحرية (

استكشف المزيد من الفيديوهات