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El protocolo descrito anteriormente se ensayó primero con cortos impulsos de 20 mseg de feromona (dosis 1 microgramos y 10 microgramos) directamente inflado en la antena. Figura 4A muestra los GCE en respuesta a pulsos de feromonas. Ellos son positivos debido a que el electrodo de registro se conecta a la entrada inversora del amplificador, como se describe en el paso 3.3. Como se indica por el espectro de potencia, el sistema de medición es capaz de resolver los pulsos de feromonas de hasta 10 Hz. Para la comparación, también a prueba un sensor de gas disponible en el mercado. El TGS2620 es un sensor de óxido de metal fabricado para la detección de vapores de disolvente. Aunque el sensor presenta una alta sensibilidad a etanol, que era incapaz de seguir las variaciones en la concentración (véase la curva de trazos en la Figura 4B). El problema vino de la caja del sensor. El TGS2620 se comercializa con una tapa que tiene una gasa de acero inoxidable resistente a la presión. El tiempo de respuesta es lenta porque, en la práctica, se necesita uncierto tiempo para que el gas se difunda a través de la gasa y llegar a la superficie de óxido de metal. La recuperación también es lento porque se necesita tiempo para limpiar el sensor cuando el gas queda atrapado dentro de la tapa. Por lo tanto, quita la tapa y esta modificación mejorado la dinámica de manera significativa (véase la curva normal en la figura 4B). Sin embargo, había un factor de diez entre la EAG y el TGS2620 (10 Hz frente a 1 Hz). Esta comparación es sin embargo cualitativa que el EAG y el TGS2620 no fueron probados en las mismas condiciones.
A continuación, se evaluó la estabilidad en el tiempo de todo-insecto nuestra preparación (n = 12 polillas) como en comparación con antenas extirpado (n = 7 antenas). La EAG se registró periódicamente en respuesta a estímulos de feromonas (duración 500 ms, 1 mg de dosis). EAG primas (en mV) se convirtieron a EAG relativos (porcentajes del valor inicial obtenido en el tiempo t = 0). Figura 5 muestra muy buena estabilidad de nuestra preparación integral de insectosparación dentro de un día de trabajo. En contraste, EAG registraron en aislado antenas disminución rápidamente con el tiempo para que la señal cae a la mitad de su valor inicial después de sólo 1,5 horas. Esta dependencia del tiempo está bien descrito por un decaimiento exponencial con una duración de 2 horas.
Por último, hemos probado la capacidad del PLATEFORM robótico EAG para buscar una fuente de olor (compuesto de feromona Z7-12: OAc) mediante una estrategia de búsqueda reactiva (Figura 6A). La estrategia de búsqueda combina aumento en contra del viento cada vez que la feromona se detecta con la fundición en espiral en la ausencia de detecciones 28. La presencia de la feromona se detecta a partir de la EAG por el detector neuromórficos, como se describe en el paso 4.3. Dos ejemplos de EAG registrados durante la búsqueda se muestran en la Figura 6B. Sin la fuente de olor, el EAG se mantiene en torno a cero (es decir, 2,5 V) con muy pocas o ninguna las detecciones. El robot realiza la fundición de espiral y generalmente deja el BEF espacio de búsquedamineral de llegar a la ubicación de destino (en el 92% de los ensayos, n = 26 ensayos, la Figura 6C derecha). Con la fuente de olor (Figura 6C izquierda), la EAG presenta ráfagas de actividad (detecciones) entrelazados con los períodos de silencio (no hay detecciones). Fundición espiral se produce principalmente en el contorno de la pluma (Figura 6C izquierda, línea roja) y parece ser una estrategia eficaz para la reubicación de la central de la pluma cuando se pierde el olor. En esta condición, la fuente se encuentra en general (tasa de éxito = 96%, n = 44 ensayos).

Figura 1. Entero insecto preparación EAG y configuración robótico. A) El electroantenograma (EAG) se registró a partir de una preparación entera de insectos (véase el texto para más detalles). B) La preparación se monta en el Robot. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2. Interfaz de hardware-software. A) esquemática Águila del hardware. El circuito consta de seis secciones (ver texto para más detalles). Permite filtrado (banda de frecuencia de 0,1 a 500 Hz, muesca a 50 Hz), amplificación (250X total de ganancia) y acondicionamiento de señales en el rango de 0 a 5 V. B) diseño de Eagle que muestra las líneas de cobre (la parte superior es de color rojo y la inferior en azul) y los agujeros (en verde). C) Placa de circuito impreso (PCB) que muestra los elementos discretos. D) de interfaz gráfica de usuario (GUI) escrito en Qt-C + + para la visualización de datos (trazo rojo = entrada EAG, verde rastro= Salida del modelo de la neurona), el diseño del filtro y detección de señal. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3. Detección de la señal de la EAG. A) Modelo electroantenograma (EAG). La EAG se modela por una cascada lineal 27 que consta de una no linealidad estática seguido de un filtro de paso bajo 1 º orden con función de impulso exponencial
. La salida EAG está dada por la integral de convolución con
. B) Enfoque de Ingeniería. El filt deconvolucióner escribe
y
, Véase el texto para más detalles. Se detectan encuentros olor (hits) siempre
supera a. C) enfoque inspirado-Bio umbral predefinido. Un modelo de neurona tipo Hodgkin-Huxley con cinco corrientes internas (fuga, K +, Na +, Ca 2 + y SK) se utiliza para reproducir el patrón de activación observada de excitación-inhibición (EI) observó experimentalmente 13. Para la detección de la señal, se utiliza la señal de EAG como corriente de entrada y éxitos se detectan cuando una ráfaga de excitación es seguido por la inhibición de la actividad de disparo.
< br /> Figura 4. Tiempo de respuesta EAG. A) las grabaciones de EAG en respuesta a 20 pulsos de feromonas ms (dosis 1 mg y 10 mg) entregados a diferentes velocidades (1, 2, 4, 6, 8 y 10 pulsos / seg). El espectro de potencia EAG normalizada se muestra para un estímulo pulsado en 1 y 10 Hz (dosis de 1 mg y 10 mg). El GAE resuelve los pulsos individuales de hasta 10 Hz. B) Grabaciones de sensor de gas TGS2620 en respuesta a etanol (concentración fluctuante). Las curvas de trazos de fricción son la respuesta del sensor con y sin la tapa, respectivamente. El sensor con la tapa tiene un tiempo de respuesta de decenas de segundos y por lo tanto no puede sigue las fluctuaciones en la concentración de gas. El TGS2620 sin tapa resuelve fluctuaciones individuales de hasta 1 Hz. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Figura 5. EAG estabilidad (preparación de insectos conjunto vs antena extirpado). El GAE se registró cada hora durante 8 horas para la preparación de todo el insecto
(n = 12 polillas) y cada 20 minutos durante 3,2 h para antenas extirpado
(n = 7 antenas). La figura muestra EAG relativas (porcentajes del valor inicial obtenido en el tiempo t = 0). La dependencia del tiempo para antenas extirpado está bien equipada por un decaimiento exponencial con una vida útil de 2 horas (vida media de 1,5 horas).

Figura 6. Experimentos robóticos. A) La estrategia de aumento de fundición a presión combina oleada contra el viento en elpresencia del olor con la fundición en espiral en su ausencia 28. B) EAG típica registrada durante la búsqueda, mientras que el robot se mueve (con y sin el olor). c) las trayectorias de robot con olor (n = 44 ensayos) y sin olor (N = 26 ensayos). La línea discontinua roja representa el contorno de la pluma donde se ha producido el 90% de todas las detecciones durante los ensayos. Condiciones experimentales: espacio de búsqueda = 4 mx 2,5 m, la velocidad del robot = 5,6 cm / seg, target = 10 mg de feromona depositada en un filtro de papel y reemplazado cada 2 ensayos, robot ubicación inicial = 2 m de la meta, la velocidad del viento = 0.9 ± 0,2 m / s en la ubicación de destino. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.