早期变质插入技术昆虫飞行行为监控

嗨，我是来自 Albert Bos 博士实验室的 Alex Derber。我是北卡罗来纳州立大学电气工程系的学生。今天，我们将演示一种在早期阶段在躁狂性行为中植入电极的新型外科手术。

在这个被称为早期插入技术的过程中，植入的电极在瞳孔阶段整合到昆虫的组织中。该程序的一个主要好处是它导致与神经肌肉组织的机械稳定和电可靠的耦合，并允许研究昆虫的飞行神经生理学。在成虫期，IC Mensa 经历了持续约 40 天的生命周期。

门萨的生命周期始于鸡蛋阶段。7 到 10 天后，幼虫将孵化并达到第三个星形幼虫阶段。总共有五个星幼虫阶段，在每个阶段，幼虫都会经历能量收集和生长。

在第五个安装幼虫阶段后 5 到 6 天，昆虫将进入早期瞳孔阶段。在瞳孔阶段，昆虫组织会有广泛的程序退化和随后的再生。为了准备成为成蛾，这种昆虫需要 17 到 19 天。

在瞳孔早期，在进入瞳孔晚期之前，在瞳孔晚期，我们通过手术将导电电极插入瞳孔的背侧胸部。组织在植入的电极周围发育，并将它们固定在昆虫身上。在几天的时间里，插入瞳孔胸部的电极在最后的成虫阶段以飞蛾的形式出现，成为昆虫身体的一部分，从而利用昆虫整个组织系统的重建。

在发育过程中，电极被植入胸部的间接飞行肌肉中。这些间接负责机翼运动的肌肉群是背腹肌和背纵肌。在这里，我们将演示将电极插入背腹肌，间接负责机翼向上冲程。

通过这个插入，我们将在 ya 运动过程中无线记录背腹肌的肌电图。由于昆虫被 LED 竞技场内的电磁悬浮平台悬挂，从而刺激运动。早期插入技术的程序从构建印刷电路板开始，该电路板将用作插入的电极和记录仪器之间的接口。

焊丝焊接在印刷电路板上，印刷电路板连接在扁平、灵活的电缆连接器中。首先，使用细尖、永久性记号笔和剪刀测量并切割一块 0.5 x 5 厘米见方的覆铜板，使用相同的细尖、永久性记号笔。绘制三个 0.1 x 5 厘米见方的焊盘作为蚀刻掩模图案。

使用直边设备（如尺子）沿铜层压板切口的整个长度制作标记。确保标记为粗体且不会相互重叠。如果标记线彼此重叠，则电极将短路。

当连接到扁平、灵活的电缆连接器时，使电路板无用，将铜层压板切口带到通风区域，最好使用通风柜将标记蚀刻到铜层压板上。处理印刷电路板蚀刻时要小心，因为这是有毒的。如果摄入或吞咽并且在接触时会刺激皮肤，请将特氟龙胶带放在铜层压切口的一端，沿长度覆盖约 1 厘米。

接下来，使用透明胶带将铜层压板切口连接到刻度烧杯的内部，使铜层压板条的一半浸没在蚀刻中。将烧杯放在旋转平台上 20 分钟。从烧杯中取出蚀刻的铜层压板，将其放入装满水的烧杯中 10 分钟。

为了冲洗残留物，将异丙醇涂在一张精致的擦拭纸上，然后擦拭标记以露出未蚀刻的铜垫。去除永久性记号笔的所有痕迹。将印刷电路板切割成大约 1 厘米长的小方块。

现在印刷电路板已经蚀刻，需要为连接做好准备。建议在显微镜的视觉辅助下执行这些步骤。使用锋利的刀片剪下两根涂层、一根直径为 0.11 英寸的跪下不锈钢丝，裸露的不锈钢丝，两根长度，每根 3 厘米。

这些不锈钢丝是将插入昆虫胸部的有源电极。使用剃须刀片，从每根电线的每一端去除 4 到 5 毫米的塑料涂层。接下来，剪切。

一根 0.7 厘米的绝缘不锈钢丝，用于为接地电极创建一个尖端延长件。像上一步一样，用剃须刀片轻轻去除涂层，或者用烙铁的热量熔化它。接下来，将一根 lititz 线切割成 4.5 厘米长。

电感器线也可用于这种焊接。先前准备好的 0.7 厘米不锈钢尖端连接到 lititz 接地连接线。裸露的不锈钢尖端应位于接地连接的末端。

使用 Teflon 胶带将蚀刻电路板粘在焊接工作区。将胶带放在电路板上，使焊盘的 1 到 2 毫米允许将电极焊接到电路板上。焊盘的遮蔽无焊端将插入 FCC 连接器。

用特氟龙胶带将三根电极丝对齐，以便每根电极丝的一端可以焊接到电极板上的相应焊盘上。两个有源电极应焊接在靠近电路板边缘的焊盘上。点燃的接地电极应焊接在中心焊盘上。

在电极板上涂抹不锈钢助焊剂，以便于焊接。小心避免因使用过多的焊料而使焊盘连接短路。将电极浸入丙酮中的异丙醇中，每个电极 10 分钟。

清洁焊料残留物。溶液可以倒入单独的盘子或烧杯中 为了提高清洁性能，您可以在浸泡过程中将电极放入超声波浴中 清洁溶液。昆虫在昼夜过渡期间最活跃。

因此，应在昆虫室内使用自动出口计时器建立人工昼夜循环。这些应设置为模拟 7 小时的黑暗和 17 小时的光照周期。每天检查 manduka 性眼 pu eye 以确定合适的插入时间。

pu 眼在翅膀后大约一天就可以插入。在我们关闭这里前 7 到 4 天进行展示黑点插入最成功。底部较深的 pu 已准备好通过手术插入电极以麻醉 pui。

将它们放入 4 摄氏度的冰箱中约 6 小时。接下来，准备插入工作区。工作区应包括异丙醇、锋利的镊子刀片和 30 号皮下注射针头。

作为选项，可以使用氰基丙烯酸酯胶粘剂来增强电极固定，通过将针镊浸入异丙醇或用异丙醇擦拭来对针镊和电极进行消毒。6 小时后将瞳孔从冰箱中取出，然后将其转移到工作区。确定背胸上与感兴趣的肌肉群相对应的位置。

在这里，我们对负责上冲翅运动的背腹肌感兴趣。使用锋利的刀片或皮下注射针，轻轻划过外角质层的一厘米见方矩形。用镊子慢慢剥下这些碎片。

使用镊子去除胸部裸露区域的翼毛。可以选择使用真空来辅助清洁过程。重要的是要尽可能多地去除毛发，以避免干扰插入的电极。

慢慢地将针头插入翅膀附着在胸部的中胚层中约 5 毫米，以形成两个针对肌肉群的插入点。记住孔的形成位置，因为如果丢失，可能很难找到。将蛹稳定在桌子上，并使用镊子将两个记录电极引导到两个插入点，作为增强机械耐用性的选项。

清洁电极周围的所有毛发，并使用电线涂抹器在胸部的每个插入点周围大量涂抹 ciano accolate 粘合剂。为 ELO 准备笼子，用粗糙而有纹理的材料覆盖墙壁和天花板，昆虫可能会爬上去。出现后，可以使用穿孔纸板箱或包装纸。

准备刚性固定。棒长约 6 厘米，直径约 2 毫米。小心地将这根棍子滑过突出的专业人士下方的孔。

塑料搅动。此步骤可以使用棉签或金属丝。将棍子的两侧固定在笼子表面，使蛹不能滚动。

将蛹放在笼子内，使 meso thax 朝上。大量移动可能会损坏电极、失去直升机或使插入物失效。接地电极应插入腹部或胸部远端。

为避免信号耦合，可以在瞳孔发育的后期或昆虫出现后进行 disin 插入。在这个瞳孔阶段，需要为瞳孔阶段插入或成人阶段插入准备接地电极插入部位。这里在成人阶段演示了接地电极插入。

将它们飞蛾放入 4 摄氏度的冰箱中 6 小时。对于冷处理固定，准备插入工作区，包括异丙醇、锋利的镊子、一根 30 号皮下注射针、青色、克里奥尔粘合剂、一根用于涂胶的电线、可选牙科蜡棒中的可选热烧灼器。和以前一样，在与位于沿后腹部距离记录电极约 1 至 2 厘米的插入点的飞蛾接触之前，将皮下注射针头浸入异丙醇中，缓慢插入针头以刺穿腹部并提供插入侧。

针头的穿透深度不应超过 4 毫米。如果血淋巴液出现在插入侧，则说明针头插入得太深，手术成功的可能性较小。使用镊子小心地将接地电极插入插入部位并施加压力，直到其深 3 到 4 毫米。

将电极固定到位，并使用电线在插入部位周围涂胶水作为可选步骤。为了进一步提高插入物的机械强度，请使用热烧灼器并在尖端收集 2 到 3 毫米的小蜡。将尖端靠近插入部位并加热，使蜡围绕电极并将其牢固固定到位。

冷却后，在进行实验之前，让昆虫从插入物中恢复一天。一个带有扁平柔性电缆连接器的适配器板，用于将昆虫上的电极板连接到三角形 Biosystems international 头部tage 装置。适配器板使用蚀刻铜层压板，需要按照前面介绍的步骤进行准备，以便在焊锡站准备边缘到电极板，将扁平的柔性电缆连接器焊接到准备好的板的一端。

可以将 10 引脚扁平柔性电缆连接器焊接到电路板上，连接器边缘的两对引脚和中心引脚对与三个铜焊盘接触。接下来将三根 30 美式线规连接线焊接到三个焊盘上。在板的另一端，将三个迷你连接器连接到适配器板上的三个焊盘，用于如上所述的示波器读数。

在下一阶段，将两个连接器垂直于电路板的边缘放置。中央连接器应略微向上倾斜，远离电路板平面，将这三根电线的另一端连接到头部平台连接器。由 Triangle Biosystems International 提供。

然后，应将头部载物台电路板固定在悬浮框架的顶部，以帮助电极的可靠性并观察信噪比。可以获得联机示波器记录。在部署无线记录系统之前，请将示波器连接到多通道交流神经记录放大器。

将放大器参数设置为 1 赫兹的高通截止频率、20 kHz 的低通截止频率和 100 的增益。将适配器板上的每个 mini 母线连接器连接到 amp升压器输入通道。从笼子中取出带有植入电极板的昆虫。

当它处于活跃状态时，可以在飞蛾下放置一块组织休息，然后再使用镊子进行测量，将电极板滑入转接板上的扁平柔性电缆连接接收器中。去除昆虫下方的组织，观察肌电图尖峰的产生。当昆虫拍打时，它的翅膀会捕获数据并将其保存在示波器上。

该图显示了在机翼拍打之前和期间使用示波器从其中一块肌肉获得的肌肉电位信号。信号经过 100 倍放大和 1 赫兹的高通滤波器和 20 kHz 的低通滤波器以及静态周期的处理。未观察到肌肉电位。

翅膀拍打期间的肌肉电位发生在大约 15 到 20 赫兹。收集并验证示波器测量值后，应收集无线 EMG 信号。可以构建一个电磁悬浮平台，用于在拴系 Manus到飞行期间无线记录 EMG 信号。

悬浮平台由一个框架组成，该框架旨在平衡系留机构。自由漂浮的悬浮允许框架，因此昆虫可以到达。在不受系留线限制的测试过程中，可以使用熔融沉积建模机快速构建框架原型。

这个负载磁铁的框架由底座平台中的一系列电磁铁悬浮。这个悬浮平台位于 LED 竞技场内，该竞技场由 60 个面板构成，该面板由 5 x 7 个单独的 LED 阵列组成。该场馆由 APIC 18 F 45 20 微控制器控制，允许模拟顺时针和逆时针旋转，以及控制转速。

设置 TBSI 无线记录系统。通过将 TBSI 头部平台连接到悬浮平台上的适配器板连接器。当昆虫活跃时，最好在黎明时将昆虫从笼子中取出。

使用镊子。小心地将电极板插入悬浮框架上的扁平柔性电缆接收器中，使昆虫牢固地悬浮在装置内。将磁棒放在头部的磁性开关附近tage 以激活无线数据传输。

蓝灯亮起，表示头部tage 处于活动状态并准备好进行录制。关掉房间的灯以完全黑暗，并在计算机上打开 TBSI 神经感知软件。您可以使用红灯为房间添加额外的照明。

选择适当的配置文件。此过程中使用的配置文件是默认的 W 5 设置。然后单击初始界面左上角的 start deck 按钮。

要开始查看信号，请选择所有通道窗口选项卡，以便在 TBSI 记录系统上观察 EMG 信号。为确保可靠的无线连接和电极作，请打开所有 LED 竞技场组件、稳压直流电源和微控制器。在竞技场内慢慢平衡悬浮平台。

选择 record to binary 选项卡 nor aware 界面的左侧面板。指定录制时间和文件保存目的地。选择适当的输出设置以保存数据。

单击开始按钮以在 TBSI 录制软件中启动录制会话。这会将您的文件保存为 a. next file，该文件可以导入到常用的数据处理程序中。

观察昆虫沿与 LED 移动相对应的方向飞行。反转 LED 的方向并确认昆虫反转方向 根据需要多次执行此作。显示的箭头表示 LED 模式的旋转方向。

箭头将变为黄色。当昆虫完成逆时针旋转时，当昆虫完成顺时针旋转时，箭头变为蓝色。显示的电影播放语音比正常速度快 50%。

该图显示了在静止期机翼拍打之前和期间从无线仪器获得的一块肌肉的肌肉电位信号。未观察到肌肉电位。翅膀拍打期间的肌肉电位发生在大约 15 到 20 赫兹。

在这里，我们刚刚展示了一个单通道录音。但是，使用此设置拍摄的多通道记录可用于观察飞行机动期间多个肌肉群之间的协调。我们刚刚向您展示了如何将早期阶段电极插入男性到蛹中。

在瞳孔晚期安排插入时间很重要，这样插入就不会在瞳孔阶段太早或太晚。否则，您可能会遇到获得可靠电极设置的麻烦。我们还向您展示了如何组装必要的电气元件，以便在昆虫悬浮在 LED 舞台上时从间接飞行肌肉无线记录 EMG 数据。

感谢您的观看，祝您的实验好运。