Tecnología de Inserción Metamórfica temprana para insectos de vuelo Supervisión del comportamiento

Summary

Presentamos un novedoso procedimiento quirúrgico para implantar electrodos en Manduca sexta durante sus primeras etapas metamórficas. Esta técnica permite el acoplamiento mecánicamente estable y eléctricamente fiable con el tejido neuromuscular para estudiar la dinámica de la neurofisiología del vuelo. También presentamos una novedosa plataforma de levitación magnética para estudios atados de guiñadas de insectos.

Abstract

Tecnología de Inserción de Metamorfosis Temprana (EMIT) es una metodología novedosa para integrar plataformas neuromusculares microfabricadas de registro y actuación en insectos durante su desarrollo metamórfico. Aquí, los implantes se fusionan dentro de la estructura y función del sistema neuromuscular como resultado de la recreación del tejido metamórfico. Los implantes emergen con el insecto, donde el desarrollo de tejido alrededor de la electrónica durante el desarrollo de la pupa da como resultado una interfaz tisular mejorada bioeléctrica y biomecánicamente. Esta interfaz relativamente más fiable y estable sería beneficiosa para muchos investigadores que exploran las bases neuronales de la locomoción de los insectos con efectos traumáticos aliviados causados durante las inserciones en la etapa adulta. En este artículo, implantamos nuestros electrodos en los músculos de vuelo indirecto de Manduca sexta. Ubicados en el tórax dorsal, estos músculos dorsoventrales y dorsolongitudinales que accionan las alas y suministran la energía mecánica para las brazadas ascendentes y descendentes. La contracción relativa de estos dos grupos musculares ha sido objeto de investigación para explorar cómo se coordina neurofisiológicamente la maniobra de guiñada. Para caracterizar la dinámica de vuelo, los insectos a menudo están atados con cables y su vuelo se registra con cámaras digitales. También desarrollamos una forma novedosa de atar Manduca sexta en un marco de levitación magnética donde el insecto está conectado a un amplificador neuronal inalámbrico disponible en el mercado. Esta configuración se puede utilizar para limitar el grado de libertad a la guiñada "sólo" mientras se transmiten las señales de electromiografía relacionadas de los grupos musculares dorsoventral y dorsolongitudinal.

Introduction

Insertando electrodos, incluso con sistemas electrónicos conectados a los insectos para aplicaciones de grabación de telemetría, ha sido un método importante para entender cómo funcionan los sistemas neuronales durante el vuelo naturales ^1. Colocación o la implantación de sistemas artificiales en los insectos ha planteado muchos desafíos relacionados con el potencial para perturbar el vuelo natural de insecto. Apego superficial o la inserción quirúrgica de plataformas artificiales en el insecto adulto es poco fiable debido a la posible desplazamiento de los dispositivos insertados causadas por la inercia y el estrés inducido por las fuerzas del cuerpo-. Su....

Protocol

NOTA: La fuente de los materiales y reactivos necesarios para seguir el protocolo se proporciona en la tabla "Reactivos" a continuación.

1. Preparación de placas de circuito impreso (PCB) para la grabación de electrodos de conexión

NOTA: Con el fin de proporcionar un procedimiento experimental práctico, electrodos de alambre se sueldan a un PCB para insertar estos electrodos en un conector FFC (cable plano flexible).

1. Corte un 0.5x5 cm ² pieza de revestimiento de cobre laminado.
2. El uso de un marcador de punta fina, dibuja tres almohadillas 0.1x5cm ² rectángulo como el ....

Results

Un diagrama esquemático del procedimiento global EMIT se presenta en la Figura 1, que muestra las principales etapas en el ciclo metamórfico de la hawkmoth y los pasos de inserción de electrodos correspondientes. La inserción del electrodo se debe realizar en la fase de pupa tarde de 4 a 7 días antes de la eclosión. Esto permite que las fibras musculares que se desarrollan alrededor de los electrodos y fijar el implante en el insecto.

El resultado típico de una inserción eta.......

Discussion

Hay varios pasos críticos durante la inserción quirúrgica de los electrodos de registro que afectan a la capacidad de grabar datos en los pasos posteriores del protocolo. Los electrodos de registro se deben insertar en la pupa un día después de que exhibe manchas del ala en su lado dorsal. Si la inserción se realiza dos o más días después de este tiempo, el tejido del insecto no tendrá tiempo suficiente para desarrollar y estabilizar alrededor de los electrodos insertados. Esto podría dar lugar al movimiento de los elec.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alambre de acero inoxidable revestido	A-M Systems	791900	0.008' ’ desnudo, 0.011' ’ recubierto, recocido
		de electrodo flexible	Litz o alambre inductor.
Conector FFC de montaje en superficie	Conector Hirose	FH28E-20S-0.5SH(05)
Pinzas	Grobet USA		Limpiar con alcohol al 70% antes de usar en el insecto.
Kim-Wipes	Kimberly-Clark Worldwide	34155	Se pueden utilizar pañuelos de papel para toallitas delicadas de cualquier tamaño.
		teflón	5 mm de ancho.
Aguja hipodérmica	Becton Dickinson & Co.	30511	puede utilizar una aguja hipodérmica de 20-30 G. El video mostró 30 G.
Varilla			Se puede utilizar una variedad de materiales (p. ej.., agitadores de café)
Jaula de emergencia de insectos Jaula			de plástico para mascotas forrada con papel de embalaje o acolchado similar. Se necesitan orificios de ventilación.
Cauterizador térmico	Advanced Meditech International	CH-HI CT2103 (punta)	Equipo opcional utilizado para la aplicación de cera dental.
Cera dental	Orthomechanics LC., Broken Arrow, Oklahoma		Material opcional utilizado para estabilizar los electrodos en el insecto.
		de levitación magnética	Armazón diseñado a medida fabricado internamente con prototipado 3D.