Name: Sistema híbrido de insectos-máquina: radio control remoto de un escarabajo que vuela libremente ( Torquata Mercynorrhina) (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: Aprende a construir un sistema híbrido insecto-máquina para estimulación eléctrica inalámbrica de músculos de vuelo en escarabajos voladores libres. Este método permite investigar la función muscular y dinámica de vuelo en insectos.

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Este material se basa en los trabajos apoyados por la Cátedra Asistente de Nanyang (NAP, M4080740), la Agencia para la Ciencia, Tecnología e Investigación (A*STAR), la Financiación de la Investigación del Sector Público (PSF, M4070190), A*STAR-JST (La Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón) (M4070198) y el Ministerio de Educación de Singapur (MOE2013-T2-2-049). Los autores desean agradecer al Sr. Roger Tan Kay Chia, al Prof. Low Kin Huat, al Sr. Poon Kee Chun, al Sr. Chew Hock See, al Sr. Lam Kim Kheong y al Dr. Mao Shixin de la Escuela de MAE por su apoyo en la creación y el mantenimiento de las instalaciones de investigación. Los autores agradecen al Prof. Michel Maharbiz (U.C. Berkeley) su consejo y discusión, al Prof. Kris Pister y a su grupo (U.C. Berkeley) por su apoyo en el suministro de la GINA utilizada en este estudio.

1. Estudio de Animales <ol><li> escarabajos traseros individuales Mecynorrhina torquata (6 cm, 8 g) en envases de plástico por separado con ropa de cama de pellets de madera. </li><li> Alimentar cada escarabajo de una taza de gelatina de azúcar (12 ml) cada 3 días. </li><li> Mantener la temperatura y humedad de la habitación de crianza, a 25 ° C y 60%, respectivamente. </li><li> Prueba de la capacidad de vuelo de cada escarabajo antes de implantar electrodos de alambre fino. <ol><li> tirar suavemente un escarabajo en el aire. Si el escarabajo puede volar durante más de 10 segundos durante 5 ensayos consecutivos, la conclusión de que el escarabajo tiene capacidad de vuelo regulares y emplearla para experimentos posteriores de vuelo. Para recuperar el escarabajo, apagar todas las luces de la habitación para que sea oscuro. Esto hace que el escarabajo de interrumpir el vuelo. Nota: Un escarabajo comienza espontáneamente a volar cuando se liberan en el aire. Es mejor para llevar a cabo los experimentos de vuelo en una habitación grande cerrado tal como el que se muestra en la Figura 1 (16 x 8 x 4 m <sup&gt; 3 con un espacio de captura de movimiento de 12,5 x 8 x 4 m 3), como un escarabajo volador mueve muy rápido (aproximadamente 3-5 m / seg) y atrae a grandes arcos al girar en el aire. </li></ol></li></ol> 2. Electrodo de implantación <ol><li> Anestesiar al escarabajo colocándolo en un recipiente de plástico llena de CO 2 durante 1 min 13,16,20-24. </li><li> Ablandar la cera dental sumergiéndola en agua caliente durante 10 seg. Coloque el escarabajo anestesiado en un bloque de madera e inmovilizarlo con la cera dental ablandada. La cera dental natural se enfría y se solidifica en unos pocos minutos. </li><li> Corte los cables aislados de plata (127 micras de diámetro desnudo, 178 m de diámetro cuando se recubre con perfluoroalkoxy) en longitudes de 25 mm para utilizar como electrodos de alambre fino para la implantación. </li><li> Exponer a 3 mm de plata desnuda por flameado el aislante en ambos extremos de cada cable. </li><li> Diseccionar la superficie superior de la cutícula del escarabajo utilizando una tijera de punta fina para crear un smaventana ll de aproximadamente 4 x 4 mm en la metepisternum (Figura 2c). Nota: una cutícula de color marrón suave se expone entonces, como se muestra en las figuras 2c - e. El músculo 3AX se encuentra debajo de la cutícula suave. </li><li> Pierce dos agujeros en la cutícula marrón expuesto utilizando un PIN de insectos (tamaño 00) con una distancia de 2 mm entre los dos agujeros (Figura 2D). </li><li> Insertar dos electrodos de alambre (incluyendo uno electrodos activos y uno de retorno preparados en la etapa 2.4) con cuidado a través de los agujeros y implantarlos en cada músculo 3AX a una profundidad de 3 mm. </li><li> Asegurar los electrodos implantados y mantenerlos en su lugar para evitar el contacto y cortocircuitos dejando caer cera derretida en los agujeros. Si es necesario, ajustar el flujo de cera de abeja sobre la cutícula tocando la cera de abeja con la punta de un soldador caliente. La cera de abejas se solidifica rápidamente y refuerza la implantación. Nota: Para comprobar si el implante es correcta, los élitros de la remolachaLe puede ser levantado para observar el movimiento del músculo 3AX durante la estimulación eléctrica. </li></ol> 3. Asamblea Mochila inalámbrica Nota: La mochila consistía en un microcontrolador incorporado de radio en una tabla de capas 4 FR-4 (1,6 x 1,6 cm 2). La mochila fue impulsado por un MicroBattery de polímero de litio (3,7 V, 350 mg, 10 mAh). La masa total de la mochila incluyendo la batería fue de 1,2 ± 0,26 g, que es menor que la capacidad de carga útil del escarabajo (30% de 10 g de peso corporal). La mochila se pre-programados para recibir comunicaciones inalámbricas y tenía dos canales de salida. <ol><li> Limpiar la superficie pronoto (quitar la capa de cera sobre la cutícula) con cinta adhesiva de doble cara. A continuación, coloque la mochila en el pronoto del escarabajo con un trozo de cinta de doble cara. </li><li> Conectar los extremos de los electrodos implantados a las salidas de la mochila. </li><li> Envuelva la cinta retrorreflectante alrededor del MicroBattery para producir un marcador for cámaras de captura de movimiento para detectar. </li><li> Coloque la microbatería a la parte superior de la mochila con un trozo de cinta de doble cara para que la cinta retro-reflectante puede ser detectada por las cámaras de captura de movimiento. </li></ol> 4. Sistema de control inalámbrico Nota: En este caso, el sistema de control inalámbrico término incluye un receptor para el mando a distancia, un ordenador portátil para ejecutar el software de control de vuelo a medida, una estación base, la mochila, y el sistema de captura de movimiento. <ol><li> Conectar la estación base y el receptor del mando a distancia para el ordenador portátil a través de puertos USB. </li><li> Encienda el sistema de captura de movimiento y conectarlo a la computadora portátil a través de un puerto Ethernet. </li><li> Realizar la calibración de volumen agitando la varita de calibración (proporcionado por la empresa proveedora del sistema de captura de movimiento) para cubrir la totalidad del espacio de captura de movimiento. <ol><li> Abra el software de captura de movimiento desde el escritorio del ordenador portátil. Haga clic y drag para seleccionar todas las cámaras en el menú &quot;Sistema&quot; del panel &quot;Recursos&quot;. </li><li> Haga clic en el menú &quot;Perspectiva 3D&quot; y seleccione &quot;Cámara&quot; para cambiar a la vista de la cámara. Haga clic en la pestaña &quot;Cámara&quot; en el panel &quot;Herramientas&quot; para mostrar la configuración de calibración. Haga clic en &quot;Inicio&quot; en el menú &quot;Crear máscaras de la cámara&quot; para eliminar el ruido de las cámaras y luego &quot;Stop&quot; después de que el ruido se enmascara en azul. </li><li> Haga clic y seleccione &quot;Marcador de 5 Wand &amp; L-Frame&quot; en el menú &quot;Wand&quot; y el menú &quot;L-Frame&quot; en la pestaña &quot;Cámara&quot;. Ajuste el &quot;Conde Wand&quot; de 2500, haga clic en &quot;Inicio&quot; en el menú &quot;Cámaras Calibrar&quot;, y agitar la varita de calibración a través de todo el espacio de captura de movimiento. El proceso de calibración se detiene cuando el recuento de varita alcanza 2.500. </li><li> Repetir el proceso de calibración de error si la imagen (en la parte inferior de la pestaña &quot;Cámara&quot; del panel &quot;Herramientas&quot;) es superior a 0,3 fo cualquier cámara. Después de la calibración, poner la varita en el suelo en el centro del espacio de captura de movimiento y haga clic en &quot;Inicio&quot; en el menú &quot;Configuración de Origen Volumen&quot; para establecer el origen del espacio de captura de movimiento. </li></ol></li><li> Compruebe la cobertura del sistema de captura de movimiento utilizando una prueba simulada para registrar la trayectoria de movimiento de un marcador ondulado por un usuario en el espacio de captura de movimiento y confirmar si se detecta el marcador y de seguimiento. Si el marcador es frecuentemente pierde durante la detección, repetir la calibración volumen hasta que el maniquí de ensayo tiene éxito. <ol><li> Haga clic en la pestaña de &quot;captura&quot; en el panel &quot;Herramientas&quot; y luego &quot;Inicio&quot; en el menú &quot;Captura&quot; antes de agitar el marcador de la muestra a través de todo el espacio de captura de movimiento para grabar su trayectoria. </li><li> Después de la grabación, haga clic en &quot;Ejecuta la tubería Reconstruir&quot; para reconstruir las posiciones del marcador y comprobar la calidad de la grabación. </li></ol></li><li> Conecte los terminales de la Microbialattery (que se adjunta a la mochila en el paso 3.4) para los pines de alimentación de la mochila. </li><li> Prueba de la comunicación inalámbrica entre el ordenador portátil y la mochila con el software de control de vuelo personalizado. Haga clic en el comando &quot;Inicio&quot; en el software y comprobar el estado de la conexión mostrada. </li></ol> Experimento 5. Vuelo Libre <ol><li> Llevar a cabo el experimento de vuelo libre en una arena de vuelo midiendo 16 x 8 x 4 m 3. </li><li> Introducir los parámetros adecuados en el software de control de vuelo (voltaje, anchura de pulso, frecuencia, y duración de estimulación). Nota: Para la demostración, se fijó la tensión de 3 V, ancho de pulso a 3 mseg, y la duración de estimulación a 1 seg y variada la frecuencia de 60 a 100 Hz. <ol><li> En la pantalla de software, tipo 3 de 3 V en el cuadro de &quot;tensión&quot;, 1.000 por 1.000 mseg en la casilla &quot;Duración de estimulación&quot;, 3 por 3 m en el cuadro de &quot;ancho de pulso&quot;, y una frecuencia deseada en Hz en el &quot; frecuencia &quot;o cuadron la ventana de comandos. </li></ol></li><li> Suelte el escarabajo de la mochila montado en el aire que le permite volar libremente dentro de la arena de vuelo. activar manualmente la estimulación cuando el escarabajo entra en el espacio de captura de movimiento. Pulse el botón correspondiente de comandos (izquierda o derecha) en el control remoto para estimular el músculo deseado en el lado izquierdo o derecho del escarabajo. Nota: Una vez que se pulsa el botón, el software de control de vuelo que se ejecuta en el ordenador portátil genera el comando y lo envía a la mochila. La mochila a continuación, emite el estímulo eléctrico al músculo de interés (en el lado izquierdo o derecho). </li><li> Observar la reacción del escarabajo en tiempo real durante la estimulación y la reconstrucción de los datos utilizando el software de gráficos 3D. <ol><li> Seleccione uno de los ensayos registrados en la lista de datos de la ventana &quot;Display Escarabajo&quot; y haga clic en &quot;Exportar Panda&quot; para copiar los datos de dicho ensayo a la carpeta de análisis y ejecutar el módulo de gráficos 3D. </li><li> Pulse la tecla &quot;N&quot; en lael teclado para combinar la señal de estímulo con la trayectoria grabada. Pulse I para mostrar la trayectoria del escarabajo con los periodos de estimulación resaltados. </li></ol></li></ol>

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Los autores declaran que no existen conflictos de intereses.

El proceso de implantación es importante, ya que afecta a la fiabilidad del experimento. Los electrodos deben ser insertados en el músculo a una profundidad de 3 mm o menos, dependiendo del tamaño del escarabajo (evitando el contacto con los músculos cercanos). Si los electrodos tocan los músculos cercanos, acciones motoras y comportamientos indeseables pueden ocurrir debido a la contracción de los músculos cercanos. Los dos electrodos deben estar bien alineados para asegurar que no se produzcan cortocircuitos. Cuando l...

Un sistema híbrido insecto-máquina, a menudo denominado insecto cyborg o biobot, es la fusión de una plataforma de insectos vivos con un dispositivo electrónico montado en miniatura. El dispositivo electrónico, que es comandado de forma inalámbrica por un usuario remoto, emite una señal eléctrica para estimular eléctricamente los sitios neuromusculares en el insecto a través de electrodos de alambre implantados para inducir las acciones y comportamientos motores deseados por el usuario. En las primeras etapas de este campo de investigación, los investigadores se limitaron a realizar un registro inalámbrico de la acción muscular de un insecto, utilizando circuitos analógicos simples compuestos por componentes montados en la superficie1-3. El desarrollo de la tecnología system-on-a-chip con funcionalidad de radiofrecuencia permitió no solo el registro inalámbrico de señales neuromusculares, sino también la estimulación eléctrica de los sitios neuromusculares en insectos vivos. En la actualidad, un microcontrolador de radio incorporado es lo suficientemente pequeño como para ser montado en insectos vivos sin causar ninguna obstrucción a su locomoción4-13.
El desarrollo del microcontrolador de radio incorporado permite a los investigadores determinar protocolos de estimulación eléctrica para inducir las acciones motoras deseadas para controlar la locomoción del insecto de interés. En el terreno, los investigadores han demostrado el control de la marcha estimulando los sitios neuromusculares de las cucarachas4,12,14, las arañas15 y los escarabajos16,17. En el aire, el inicio y el cese del vuelo se lograron utilizando diferentes métodos, como la estimulación de los lóbulos ópticos (el grupo neuronal masivo de un ojo compuesto) en los escarabajos7,9 y las subregiones cerebrales en las abejas18, mientras que el control de giro se ha demostrado estimulando los músculos de las antenas y el sistema nervioso del abdomen en las polillas11,19 y los músculos de vuelo de los escarabajos7,9,13. En la mayoría de los casos, se integró un microcontrolador de radio incorporado en una placa de circuito impreso diseñada a medida para producir un estimulador inalámbrico en miniatura (mochila), que se montó en el insecto de interés. Esto permite que la estimulación eléctrica inalámbrica se aplique a un insecto que camina o vuela libremente. Un insecto montado en un microcontrolador de este tipo es lo que se conoce como un sistema híbrido insecto-máquina. 
Este estudio describe los protocolos experimentales para construir un sistema híbrido insecto-máquina, en el que se emplea un escarabajo vivo como plataforma de insectos, e instruye sobre cómo operar el robot y probar sus sistemas de control de vuelo. El tercer músculo esclerito axilar (3Ax) fue elegido como el músculo de interés para la estimulación eléctrica y la demostración del control de giro a la izquierda o a la derecha13. Se implantaron un par de electrodos delgados de alambre plateado en los músculos 3Ax izquierdo y derecho. Además, se montó una mochila sobre el escarabajo vivo. Los otros extremos del electrodo de alambre estaban conectados a los pines de salida del microcontrolador. La mochila era lo suficientemente pequeña como para que el escarabajo la llevara en vuelo. Por lo tanto, esto permite a un experimentador estimular de forma remota el músculo de interés de un insecto en vuelo libre e investigar sus reacciones a las estimulaciones.

<table><tbody><tr><td>Escarabajo Mecynorrhina torquata</td><td>Reino del escarabajo Taiwán</td><td></td><td>10 g, 8 cm, la capacidad de carga paga es el 30% de la masa corporal Aprobación de importación y uso por parte de la Autoridad Agroalimentaria y Veterinaria de Singapur (AVA; Código del HS: 01069000, código de producto: ALV002).</td></tr><tr><td>Estimulador de mochila inalámbrico</td><td>Custom</td><td></td><td>TI CC2431 micocontroler La tabla está hecha a medida en base a la placa GINA del Prof. Kris Pister' s laboratorio. El diseño del tablero GINA se puede encontrar en &nbsp; &nbsp; &nbsp; https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA</td></tr><tr><td>Mando a distancia de Wii Nintendo</td><td></td><td></td><td>Bluetooth para enviar el comando al operador portátil</td></tr><tr><td>BeetleCommander v1.8</td><td>Custom. El grupo Maharbiz de la Universidad de California en Berkeley y el grupo Sato de la NTU</td><td></td><td>establecen la comunicación inalámbrica de la mochila y el portátil del operador. Configure los parámetros de estímulo y registre los datos de posición. Visualiza los datos de vuelo.</td></tr><tr><td>Estación base GINA</td><td>Grupo Kris Pister en UC Berkeley</td><td></td><td>TI MSP430F2618 y AT86RF231</td></tr><tr><td>Sistema de captura de movimiento</td><td>VICON</td><td>T160</td><td>8 cámaras para una pista de vuelo de 12,5 m x 8 m x 4 m Sistema de</td></tr><tr><td>captura de movimiento</td><td>VICON</td><td>T40s</td><td>12 cámaras para una pista de vuelo de 12,5 x 8 x 4 m</td></tr><tr><td>Micro batería</td><td>Fullriver</td><td>&nbsp; 201013HS10C&nbsp;</td><td>3,7 V, 10 mAh</td></tr><tr><td>Cinta retrorreflectante</td><td>Reflexite</td><td>V92-1549-010150</td><td>Cinta reflectante V92, color</td></tr><tr><td>plateado Alambre de plata con aislamiento de PFA&nbsp;</td><td>Sistemas A-M</td><td>786000</td><td>127 y micro; m desnudo, 177.8 y micro; m recubierto, llama de plata desnuda de 3 mm expuesta en las puntas</td></tr><tr><td>SMT Micro Header&nbsp;</td><td>SAMTEC</td><td>FTSH-110-01-L-DV</td><td>0,3 mm x 6 mm, doble para hacer un deslizador de 3 mm de largo para asegurar el electrodo en el cabezal de PCB.</td></tr><tr><td>Cera</td><td></td><td></td> de abejas <td>Asegure los electrodos</td></tr><tr><td>Cera dental</td><td>Vértice</td><td></td><td>Inmovilizar el escarabajo</td></tr><tr><td>Alfiler de insectos</td><td>ROBOZ</td><td>RS-6082-30</td><td>Tamaño&nbsp; 00; 0,3 mm Diámetro de la varilla; 0,03 mm Ancho de la punta; 38 mm Longitud&nbsp; Hacer orificios para guiar los electrodos en la cutícula</td></tr><tr><td>Pinzas</td><td>DUMONT</td><td>RS-5015</td><td>Patrón #5; .05 mm x .01 mm Tamaño de la punta; 110 mm Longitud Tijeras de disección e implantación</td></tr><tr><td>Tijeras de resorte</td> de microdisección <td>ROBOZ</td><td>RS-5620</td><td>Vannas; Recto; filo de corte de 3 mm; 0,1 mm de ancho de la punta; Longitud total de 3" Disección e implantación</td></tr><tr><td>Soldador potable</td><td>DAIYO</td><td>DS241</td><td>Cera de abejas por reflujo</td></tr><tr><td>Placa calefactora&nbsp;</td><td>CORNING</td><td>PC-400D</td><td>Cera de abejas y cera dental derretida</td></tr><tr><td>Lámpara fluorescente</td><td>Philips</td><td>TL5 14W</td><td>Ilumina toda la pista de vuelo con 30 paneles (60 x 60 cm2). Cada panel tiene 3 lámparas. 14 W, 549 mm x 17 mm&nbsp;</td></tr></tbody></table>

sistema híbrido de insectos-máquina: radio control remoto de un escarabajo que vuela libremente (<em&gt; torquata mercynorrhina</em&gt;)

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle (Mercynorrhina torquata)

El aumento de los dispositivos electrónicos digitales de radio habilitado ha impulsado el uso de pequeñas grabadoras neuromusculares inalámbricas y estimuladores para el estudio de comportamiento de los insectos en vuelo. Esta tecnología permite el desarrollo de un sistema híbrido de insectos-máquina mediante una plataforma de insectos que viven descrito en este protocolo. Además, este protocolo presenta la configuración del sistema y los procedimientos experimentales de vuelo libre para la evaluación de la función de los músculos de vuelo en un insecto sin ataduras. Para la demostración, nos centramos en el tercer músculo axilar sclerite (3AX) para controlar y lograr girando a la izquierda oa la derecha de un escarabajo volador. Un electrodo de alambre de plata fina fue implantado en el músculo 3AX en cada lado del escarabajo. Estos se conectan a las salidas de una mochila inalámbrica (es decir, un estimulador neuromuscular eléctrica) montado en el pronoto del escarabajo. El músculo se estimuló en vuelo libre, alternando el lado de estimulación (izquierda o derecha) o variando la stimulation frecuencia. El escarabajo se volvió hacia el lado ipsilateral cuando el músculo se estimuló y exhibió una respuesta gradual a una frecuencia creciente. El proceso de implantación y calibración del volumen del sistema de cámara de captura de movimiento dimensional 3 deben llevarse a cabo con cuidado para evitar dañar el músculo y perder la pista del marcador, respectivamente. Este método es altamente beneficioso para estudiar el vuelo de insectos, ya que ayuda a revelar las funciones del músculo de vuelo de interés en vuelo libre.

El procedimiento de implantación de electrodos se presenta en la Figura 2 electrodos de hilo de plata fina se implantaron en el músculo 3AX del escarabajo través de pequeños agujeros perforados en la cutícula suave en el músculo (figuras 2d - e).. Esta cutícula suave se encuentra justo por encima del apodema del músculo basalar después de la eliminación de la parte anterior de la metepisternum (Figuras 2d - c).</...

Este protocolo describe el proceso de construir un sistema híbrido insecto-máquina y llevar a cabo la estimulación eléctrica inalámbrica de los músculos de vuelo necesarios para controlar el movimiento de giro de un insecto volador.

Sistema híbrido de insectos-máquina: radio control remoto de un escarabajo que vuela libremente (<em&gt; Torquata Mercynorrhina</em&gt;)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight ...

Este video describe el proceso de construir un sistema híbrido insecto-máquina para la estimulación eléctrica inalámbrica de los músculos del vuelo en un insecto que vuela libremente. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la investigación de insectos, como la función de los músculos del vuelo en el vuelo. La principal ventaja de esta técnica es que podemos investigar el efecto de la activación de músculos del vuelo específicos sobre el vuelo de tres insectos diferentes mediante el uso de un pequeño estimulador remoto.Mediante este método, ampliamos nuestro conocimiento sobre la función de los músculos del vuelo en los escarabajos. Asimismo, puede aplicarse a otros insectos o a otros grupos musculares, como los de la pata o la antena. Para comenzar, evalúe la capacidad de vuelo de los escarabajos para identificar aquellos adecuados para el experimento.Seleccione un escarabajo y láncelo suavemente al aire en una habitación cerrada grande. Para recapturar un escarabajo, simplemente oscurezca la habitación, lo que hará que deje de volar. Si el escarabajo vuela durante más de 10 segundos en cinco ensayos consecutivos, entonces puede utilizarse para el experimento.Primero, anestesie el escarabajo utilizando una cámara de dióxido de carbono. Déjelo allí durante un minuto. A continuación, ablande una pequeña cantidad de cera dental en agua caliente durante 10 segundos.Luego, coloque el escarabajo anestesiado sobre un bloque de madera y inmovilícelo con la cera. A continuación, corte un alambre de plata aislado en longitudes de 25 milímetros para que funcione como electrodos. En ambos extremos, exponga tres milímetros de alambre de plata desnudo utilizando una llama.Ahora, disecar la superficie superior del exoesqueleto del escarabajo con tijeras de punta fina para crear una ventana pequeña de cuatro por cuatro milímetros en el metepisterno, exponiendo el exoesqueleto blando de color marrón que se encuentra debajo. Justo debajo del exoesqueleto se encuentra el músculo 3AX. A continuación, utilizando un alfiler para insectos doble cero, perforar dos orificios en el exoesqueleto marrón separados por dos milímetros.Luego, inserte un electrodo de alambre a través de cada orificio y en cada músculo 3AX. Introduzca cada alambre tres milímetros dentro del tejido. Cualquier error en este procedimiento puede provocar una reacción prolongada o déficit muscular, por lo que debe identificar cuidadosamente el músculo de interés e implantar el electrodo con precisión.Ahora, asegure los electrodos utilizando cera de abeja para evitar contactos y cortocircuitos. Si es necesario, vuelva a fundir la cera de abeja sobre la cutícula derritiéndola con un soldador. Ahora, para verificar si la implantación es correcta, levante el elytra del escarabajo para observar el movimiento del músculo 3AX mientras lo estimula con un electrodo.Los detalles sobre el dispositivo de mochila se proporcionan en el protocolo escrito. Para colocarlo, primero limpie la capa de cera de la superficie del pronoto utilizando cinta adhesiva de doble cara. Luego, fije la mochila usando cinta adhesiva de doble cara.A continuación, conecte los extremos de los electrodos implantados a las salidas de la mochila. Luego, envuelva la cinta retroreflectante alrededor de la microbatería y fíjela en la parte superior de la mochila utilizando más cinta de doble cara. Asegúrese de que los terminales estén accesibles.Esta batería envuelta en cinta funcionará como marcador para las cámaras de captura de movimiento. El sistema de control inalámbrico incluye un receptor para el control remoto, un ordenador portátil para ejecutar el software personalizado de control de vuelo, una estación base, la mochila y el sistema de captura de movimiento. En primer lugar, conecte la estación base y el receptor del control remoto al ordenador portátil mediante conexiones USB.Luego, encienda el sistema de captura de movimiento y conéctelo al ordenador portátil mediante el puerto Ethernet. Ahora, en el software, realice una calibración del volumen utilizando la varilla de calibración proporcionada por el fabricante. En el software, haga clic y arrastre para seleccionar todas las cámaras en el menú del sistema del panel de recursos.Luego, haga clic en el menú Vista 3D y seleccione Cámara para cambiar a la vista de la cámara. A continuación, haga clic en la pestaña Cámara en el panel de Herramientas para mostrar la configuración de calibración y seleccione Iniciar en el menú Crear máscaras de cámara para eliminar el ruido de las cámaras. Una vez que el ruido esté enmascarado, mostrado en azul, detenga el proceso.Ahora, en el menú Wand, seleccione 5 Marker Wand L-Frame. Luego, vaya al menú L-Frame en la pestaña Cámara y haga lo mismo. A continuación, configure el número de marcadores en 2500.A continuación, haga clic en Iniciar en el menú Calibrar cámaras y mueva la varilla de calibración por todo el espacio de captura de movimiento. El proceso de calibración finaliza cuando el contador de la varilla alcanza 2500. Después de la calibración, coloque la varilla en el suelo en el centro del espacio de captura de movimiento.A continuación, haga clic en Iniciar en el menú Establecer origen del volumen para definir el origen del espacio de captura de movimiento. Luego, inicie una prueba haciendo clic en la pestaña Capturar en el panel de Herramientas y después haga clic en Iniciar desde el menú Capturar. Ahora, verifique que el sistema funcione grabando la trayectoria de movimiento de un marcador mientras un usuario lo mueve.Para verificar la calidad de la grabación, haga clic en Ejecutar la canalización de reconstrucción para reconstruir las posiciones del marcador y comprobar la calidad de la grabación. Si se pierde el marcador durante distancias superiores a 200 milímetros, recalibre el sistema. Ahora, verifique que el sistema en el escarabajo funcione correctamente.Conecte los terminales de la microbatería a los pines de alimentación del módem. Luego, haga clic en el comando Iniciar en el software y verifique el estado de conexión mostrado. Si se está registrando, ahora se puede realizar un experimento de vuelo libre.Realice el experimento de vuelo libre en una arena de vuelo. En este ejemplo, la arena mide 16 por ocho por cuatro metros cúbicos, con parte de la arena fuera del área de seguimiento de movimiento. En el software de vuelo, introduzca los parámetros adecuados, incluyendo el voltaje, el ancho de pulso, la frecuencia y la duración de la estimulación.Ahora, libere el escarabajo con mochila en el área de vuelo y espere hasta que el escarabajo entre en el espacio de captura de movimiento para activar manualmente la estimulación. Presione el botón de comando adecuado en el control remoto para estimular el músculo objetivo en el lado izquierdo o derecho del escarabajo y observe la reacción del escarabajo. Posteriormente, reconstruya los datos utilizando software de graficación 3D.Seleccione uno de los ensayos registrados en la lista de datos de la ventana de visualización del escarabajo y haga clic en Exportar Panda para copiar los datos de ese ensayo a la carpeta de Análisis. En el software de gráficos, presione N en el teclado para combinar la señal de estímulo con la trayectoria registrada. Presione I para mostrar la trayectoria del escarabajo con los periodos de estimulación resaltados.Se encontró que la activación del músculo 3AX provoca una reducción en la amplitud del aleteo del lado ipsilateral, lo que resulta en que el escarabajo realice un giro ipsilateral durante el vuelo libre. La velocidad de giro del escarabajo se graduó entonces como una función de la frecuencia de estimulación. Obsérvese que la frecuencia de estimulación del músculo del lado derecho se coordinó de manera precisa con el grado de giro hacia el lado derecho.Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en 20 minutos si se lleva a cabo correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar identificar adecuadamente el músculo y colocar el implante en la posición correcta para evitar aislar su casa. Tras este procedimiento, el músculo auto-volador, el músculo supular o el músculo basular, pueden estimularse para producir diferentes comportamientos del insecto.Tras su desarrollo, esta técnica abre un camino para que los investigadores en el campo de la investigación relacionada con insectos exploren la función de sus músculos de vuelo en insectos tridimensionales que vuelan.

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Investigación

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