Mit Insekten Elektroantennogramm Sensoren auf Autonome Roboter für Riech Suchen

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, Elektrogramme oder EEGs von einem ganzen Insektenpräparat aufzunehmen und Insektenantennen als Biosensoren in Geruchsrobotern einzusetzen. Dies wird erreicht, indem das Tier zunächst in einem Styroporblock angebunden wird. Der zweite Schritt besteht darin, zwei EAG-Elektroden, eine Referenzelektrode in den Hals des Insekts und eine Aufzeichnungspipette an der Spitze der Antenne zu platzieren.

Als nächstes werden die Elektroden mit einer Elektrophysiologieplatine mit ausreichender Signalverstärkung und Filterung verbunden. Der letzte Schritt besteht darin, die EAG-Präparation auf einen mobilen Roboter zu montieren. Letztendlich können Ergebnisse erzielt werden, um die olfaktorische Navigation zu einer Geruchsquelle zu zeigen, indem identische Sensoren wie bei echten Tieren verwendet werden.

Diese Roboterplattform bietet ein direktes Mittel, um Hypothesen über die olfaktorische Beschichtung und die olfaktorische Navigation bei Insekten zu testen. Der Vorteil der Technik, die wir heute vorstellen werden, im Vergleich zu bestehenden Methoden, die auf Akzise und Antenne E basieren, besteht darin, dass sie stabile Aufzeichnungen über einen längeren Zeitraum ermöglicht. Um den EAG von einem ganzen Insektenpräparat zu erfassen, chlorieren Sie zuerst zwei Silberdrähte durch Eintauchen in konzentrierte Bleichlösung für 10 bis 20 Minuten und spülen Sie sie anschließend aus.

Dieses Verfahren verhindert das Polarisieren der Elektroden Herstellung von Glaselektroden aus feuerpolierten Kapillaren mit einer Elektrode Polares Feuerpolieren verhindert das Verkratzen des chlorierten Silberdrahtes mit Elektroden. Als nächstes betäuben Sie eine männliche Motte mit Kohlendioxid und legen Sie sie in einen Styroporblock, wobei der Kopf aus der Spitze herausragt, binden Sie den Kopf des Insekts mit Malerband um den Hals und führen Sie einen Silberdraht, der als Referenzelektrode dient, in den Hals ein. Unter einem Stereomikroskop eine der Antennen mit dünnen Streifen Malerband an der Spitze und der Basis ruhigstellen.

Schneiden Sie die distalen zwei bis drei Segmente der Antenne mit einer chirurgischen Schere aus. Positionieren Sie dann die Glaselektrode mit einem Mikromanipulator in der Nähe der abgeschnittenen Spitze der Antenne. Schneiden Sie das Ende der Glaskapillare mit einer Pinzette aus, um einen Durchmesser zu erhalten, der etwas größer ist als die abgeschnittene Spitze der Antenne.

Füllen Sie die Glaspipette mit der Pufferlösung. Führen Sie dann die abgeschnittene Spitze der Antenne mit dem Mikromanipulator in die Glaskapillare ein. Zum Schluss schieben Sie den Silberdraht, der als Aufzeichnungselektrode dient, in das größte Ende der Glaskapillarhalterung und befestigen die gesamte Präparation.

Das sind die Insektenelektroden und der Mikromanipulator auf einer Metallplatte, die auf der Oberseite des Roboters angeschraubt ist. Entwerfen Sie eine Hardware-Schnittstelle, um die EAG-Ausgangsspannung an den Bereich anzupassen, der für die Erweiterungsplatine des Roboters geeignet ist, wie im Textprotokoll beschrieben. Enthalten sind kurz gesagt ein Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz, ein Tief- und ein Hochpassfilter sowie ein Verstärker der zweiten Stufe.

Verbinden Sie als Nächstes die Elektroden mit den differentiellen EAG-Eingängen. Verbinden Sie die Aufzeichnungselektrode mit dem invertierenden Eingang des Vorverstärkers, um positive EEGs zu erhalten. Für die Implementierung einer grafischen Benutzeroberfläche und verschiedener Funktionen zur Signalerfassung und zur Steuerung des Roboters wurde eine eigens entwickelte c plus plus Software.

Die Signalerkennung kann durch die Modellierung der neuronalen Mechanismen erfolgen, die eine schnelle und zuverlässige Pheromonerkennung ermöglichen. Bei mths reagieren zentrale Neuronen, die Input von der Antenne erhalten, durch Nachahmung der Biologie in mths auf das Pheromon mit einem stereotypen Feuermuster der Erregungshemmung. Um eine Signalerkennung zu erreichen, implementieren Sie das Neuronenmodell als Differentialgleichungen, die im Textprotokoll zu finden sind. Erkennen Sie die Pheromontreffer, wenn ein Erregungsausbruch als drei aufeinanderfolgende Interspike-Intervalle definiert ist.

Auf eine Unterbrechung kleiner als 70 Millisekunden folgt eine Hemmung, die durch ein Interspike-Intervall von mindestens 350 Millisekunden definiert ist. Es werden EEGs als Reaktion auf Pheromonimpulse dargestellt, das Messsystem kann Pheromonpulse bis zu 10 Hertz auflösen. Der EAG wurde periodisch als Reaktion auf Pheromonstimulationen aufgezeichnet, um die Stabilität des gesamten Insektenpräparats im Laufe der Zeit zu testen.

Im Vergleich zu den exzidierten und den Antennen zeigt das gesamte Insektenpräparat eine gute Stabilität innerhalb eines Arbeitstages. Im Gegensatz dazu nehmen EEGs, die an isolierten Antennen aufgezeichnet werden, mit der Zeit rapide ab, so dass das Signal nach nur 1,5 Stunden auf die Hälfte seines Ausgangswertes abfällt. Diesmal wird die Abhängigkeit durch einen exponentiellen Zerfall mit einer Lebensdauer von zwei Stunden beschrieben.

Schließlich wurde die Fähigkeit der EAG-Roboterplattform getestet, mit einer reaktiven Suchstrategie nach einer Geruchsquelle zu suchen. Die Suchstrategie kombiniert jedes Mal, wenn das Pheromon entdeckt wird, einen Aufwindstoß mit einem Spiralcasting. In Ermangelung von Detektionen ohne die Geruchsquelle bleibt der EAG mit sehr wenigen oder gar keinen Detektionen bei Null, der Roboter führt einen Spiralguss durch und verlässt in der Regel den Suchraum, bevor er den Zielort erreicht.

Umgekehrt präsentiert der EAG mit der Geruchsquelle Aktivitätsausbrüche von Erkennungen, die mit Perioden der Stille von nicht erkannten Erkennungen verflochten sind. Das Spiralgießen findet hauptsächlich an der Kontur der Wolke statt und scheint eine effiziente Strategie zu sein, um die Mittellinie der Wolke zu verlagern, wenn der Geruch verloren geht. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Elektronentelegramme von einem Wandinsektenpräparat aufzeichnet und wie man Insektenantenne an Geruchsrobotern verwendet.