El uso de insectos electroantenograma Sensores de Robots Autónoma de Búsquedas olfativas

El objetivo general de este procedimiento es registrar electrogramas o EEG de una preparación completa de insectos y utilizar antenas de insectos como biosensores en robots olfativos. Esto se logra atando primero al animal en un bloque de espuma de poliestireno. El segundo paso es colocar dos electrodos EAG, un electrodo de referencia en el cuello del insecto y una pipeta de registro en la punta de la antena.

A continuación, los electrodos se conectan a una placa de electrofisiología con amplificación y filtrado de señal adecuados. El paso final es montar la preparación EAG en un robot móvil. En última instancia, se pueden obtener resultados que muestren la navegación olfativa hacia una fuente de olor mediante el uso de sensores idénticos a los de los animales reales.

Esta plataforma robótica proporciona un medio directo para probar hipótesis sobre el recubrimiento olfativo y la navegación olfativa en insectos. La ventaja de la técnica que vamos a presentar hoy en comparación con los métodos existentes basados en el impuesto especial y la antena E, es que permite grabaciones estables durante un período de tiempo más largo. Para registrar el EAG de una preparación de insectos enteros, primero clorar dos hilos de plata por inmersión en una solución de lejía concentrada durante 10 a 20 minutos y enjuagar después.

Este proceso evita que los electrodos se polarizen Haga electrodos de vidrio a partir de capilares pulidos al fuego con un electrodo El pulido al fuego polar evita el rayado del alambre de plata clorada con electrodos. A continuación, anestesia una polilla macho con dióxido de carbono y colócala dentro de un bloque de espuma de poliestireno con la cabeza sobresaliendo de la parte superior, ata la cabeza del insecto con cinta de pintor alrededor del cuello, inserta un alambre de plata que sirve como electrodo de referencia en el cuello. Bajo un microscopio estereoscópico, inmovilice una de las antenas con tiras delgadas de cinta de pintor en la punta y la base.

Corta los dos o tres segmentos distales de la antena con unas tijeras quirúrgicas. A continuación, coloque el electrodo de vidrio cerca de la punta cortada de la antena con un micromanipulador. Corte la extremidad del capilar de vidrio con pinzas para obtener un diámetro ligeramente mayor que la punta cortada de la antena.

Llene la pipeta de vidrio con la solución tampón. A continuación, inserte la punta cortada de la antena en el capilar de vidrio con el micromanipulador. Finalmente, deslice el alambre de plata que sirve como electrodo de registro en el extremo más grande del soporte capilar de vidrio de toda la preparación.

Es decir, los electrodos de insectos y el micromanipulador en una placa de metal atornillada en la parte superior del robot. Diseñe una interfaz de hardware para adaptar el voltaje de salida EAG al rango apropiado para la placa de extensión del robot, como se describe en el protocolo de texto. Incluya brevemente un amplificador de alta impedancia de entrada, un filtro de paso bajo y alto y un amplificador de segunda etapa.

A continuación, conecte los electrodos a las entradas EAG diferenciales. Conecte el electrodo de registro a la entrada inversora del preamplificador para obtener EEG positivos. Se desarrolló un software c plus plus personalizado para implementar una interfaz gráfica de usuario y varias funciones para la detección de señales y para el control del robot.

La detección de señales se puede realizar modelando los mecanismos neuronales que permiten una detección rápida y fiable de feromonas. Las neuronas centrales que reciben información de la antena responden a la feromona con un patrón de disparo estereotipado de inhibición de excitación Para lograr la detección de señales, implemente el modelo de neurona como ecuaciones diferenciales, que se pueden encontrar en el protocolo de texto. Detecta los impactos de feromona cada vez que se produce un estallido de excitación definido como tres intervalos consecutivos entre picos.

A menos de 70 milisegundos le sigue la inhibición definida por un intervalo entre picos mayor o igual a 350 milisegundos. Se muestran los EEG en respuesta a pulsos de feromonas, el sistema de medición puede resolver pulsos de feromonas de hasta 10 hercios. El EAG se registró periódicamente en respuesta a las estimulaciones de feromonas para probar la estabilidad en el tiempo de toda la preparación del insecto.

En comparación con los extirpados y las antenas, toda la preparación de insectos muestra una buena estabilidad en un día de trabajo. Por el contrario, los EEG registrados en antenas aisladas disminuyen rápidamente con el tiempo, de modo que la señal cae a la mitad de su valor inicial después de solo 1,5 horas. Este tiempo, la dependencia se describe por un decaimiento exponencial con una vida útil de dos horas.

Por último, se probó la capacidad de la plataforma robótica EAG para buscar una fuente de olor utilizando una estrategia de búsqueda reactiva. La estrategia de búsqueda combina la oleada contra el viento cada vez que se detecta la feromona con el lanzamiento en espiral. En ausencia de detecciones sin la fuente de olor, el EAG se mantiene alrededor de cero con muy pocas o ninguna detección, el robot realiza una fundición en espiral y, por lo general, abandona el espacio de búsqueda antes de llegar a la ubicación objetivo.

Por el contrario, con la fuente de olor, el EAG presenta ráfagas de actividad de detecciones entrelazadas con períodos de silencio de no detecciones. La fundición en espiral ocurre principalmente en el contorno de la pluma y parece ser una estrategia eficiente para reubicar la línea central de la pluma cuando se pierde el olor. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo grabar telegramas de electrones de una preparación de insectos de pared y usar antenas de insectos en robots olfativos.