Insect-machine à système hybride: Radio Control à distance d&#39;un scarabée volant librement (<em&gt; Mercynorrhina torquata</em&gt;)

Résumé

Ce protocole décrit le processus de construction d’un système hybride insecte-machine et la réalisation d’une stimulation électrique sans fil des muscles de vol nécessaires pour contrôler le mouvement de rotation d’un insecte volant.

Résumé

La montée des appareils électroniques numériques de radio-activé a incité l'utilisation de petits enregistreurs et des stimulateurs neuromusculaires sans fil pour étudier le comportement en vol des insectes. Cette technologie permet le développement d'un système hybride insectes machine en utilisant une plate-forme d'insecte vivant décrit dans ce protocole. En outre, ce protocole présente la configuration du système et de vol des procédures expérimentales gratuits pour évaluer la fonction des muscles de vol dans un insecte untethered. Pour la démonstration, nous avons ciblé le troisième muscle axillaire sclérite (3AX) pour contrôler et obtenir tournant à gauche ou à droite d'un scarabée volant. Une électrode de fil d'argent mince a été implanté sur le muscle 3AX de chaque côté du dendroctone. Ceux - ci ont été connectées aux sorties d'un sac à dos sans fil ( à savoir, un stimulateur électrique neuromusculaire) monté sur le pronotum du dendroctone. Le muscle a été stimulé en vol libre en alternant le côté de stimulation (gauche ou droite) ou varier la stimulation fréquence. Le coléoptère se tourna vers le côté ipsilatéral lorsque le muscle a été stimulé et présentait une réponse graduée à une fréquence croissante. Le processus d'implantation et le volume étalonnage de la dimension système de caméra de capture de mouvement 3 doivent être réalisées avec soin pour éviter d'endommager le muscle et perdre la trace du marqueur, respectivement. Cette méthode est très bénéfique pour étudier vol des insectes, car il contribue à révéler les fonctions du vol musculaire d'intérêt en vol libre.

Introduction

Un système hybride insecte-machine, souvent appelé insecte cyborg ou biobot, est la fusion d’une plate-forme d’insecte vivant avec un dispositif électronique miniature monté. Le dispositif électronique, qui est commandé sans fil par un utilisateur distant, émet un signal électrique pour stimuler électriquement les sites neuromusculaires de l’insecte via des électrodes métalliques implantées pour induire les actions motrices et les comportements souhaités par l’utilisateur. Dans les premiers stades de ce domaine de recherche, les chercheurs se limitaient à effectuer un enregistrement sans fil de l’action musculaire d’un insecte, à l’aide de simples circuits analogiques....

Protocole

1. Étude des animaux

1. individuels arrière coléoptères torquata Mecynorrhina (6 cm, 8 g) dans des récipients en plastique séparés avec une literie de granulés de bois.
2. Nourrir chaque beetle une tasse de gelée de sucre (12 ml) tous les 3 jours.
3. Maintenir la température et l'humidité de la pièce d'élevage à 25 ° C et 60% respectivement.
4. Testez la capacité de vol de chaque dendroctone avant l'implantation des électrodes minces de fil.
   1. jeter doucement un scarabée dans l'air. Si le dendroctone peut voler pendant plus de 10 secondes pendant 5 essais consécutifs, conclure que le dendroctone a des capacités de v....

Résultats

La procédure électrode d'implantation est présentée à la figure 2 électrodes en fil d'argent mince ont été implantés dans le muscle 3AX du dendroctone à travers de petits trous percés sur la cuticule molle sur le muscle (figures 2d - e).. Cette cuticule molle se trouve juste au- dessus du muscle apodema basalar après avoir enlevé la partie antérieure de la metepisternum (figures 2d - c). Les élec.......

Discussion

Le processus d'implantation est importante, car elle affecte la fiabilité de l'expérience. Les électrodes doivent être insérées dans le muscle à une profondeur de 3 mm ou moins en fonction de la taille de l'insecte (en évitant le contact avec les muscles à proximité). Si les électrodes touchent les muscles à proximité, des actions et des comportements moteurs indésirables peuvent se produire en raison de la contraction des muscles voisins. Les deux électrodes doivent être bien alignées pour veiller à ce qu&#.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Mecynorrhina torquata beetle	Royaume de Coléoptère Taïwan		10 g, 8 cm, la capacité de charge utile est de 30 % de la masse corporelle Approbation de l’importation et de l’utilisation par l’Autorité agroalimentaire et vétérinaire de Singapour (AVA ; Code SH : 01069000, code produit : ALV002).
Stimulateur dorsal sans fil	Custom		TI CC2431 micocontroler La carte est fabriquée sur mesure sur la base de la carte GINA du Prof. Kris Pister' s. La disposition du tableau GINA peut être trouvée à  ;   ;   ; https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA
télécommande Wii Télécommande	Nintendo		pour envoyer la commande à l’ordinateur portable de l’opérateur
BeetleCommander v1.8	Custom. Groupe Maharbiz à l’UC Berkeley et groupe Sato à NTU		Établir la communication sans fil du sac à dos et de l’ordinateur portable de l’opérateur. Configurez les paramètres du stimulus et enregistrez les données de position. Visualisez les données de vol.
Station de base GINA	Groupe Kris Pister à UC Berkeley		TI MSP430F2618 et AT86RF231
Système de capture de mouvement	VICON	T160	8 caméras pour une arène de vol de 12,5 m x 8 m x 4 m Système de capture de
mouvement	VICON	T40s	12 caméras pour une arène de vol de 12,5 x 8 x 4 m
Micro batterie	Fullriver	; 201013HS10C  ;	3,7 V, 10 mAh
Bande rétro-réfléchissante	Reflexite	V92-1549-010150	Bande réfléchissante V92, couleur
argentée Fil d’argent isolé PFA  ;	A-M systems	786000	127 & micro ; m nu, 177,8 et micro ; Revêtement m, flamme argentée nue de 3 mm exposée aux extrémités
SMT Micro Header  ;	SAMTEC	FTSH-110-01-L-DV	0,3 mm x 6 mm, pliez pour former un curseur de 3 mm de long afin de fixer l’électrode dans l’en-tête du circuit imprimé.
Cire			d’abeille Fixer les électrodes
Cire dentaire	Vertex		Immobiliser le coléoptère
Épingle à insectes	ROBOZ	RS-6082-30	Taille  ; 00 ; 0.3 mm Diamètre de la tige ; 0.03 mm Largeur de la pointe ; 38 mm Longueur  ; Faire des trous de guidage d’électrode sur la cuticule
Pince à épiler DUMONT		RS-5015	Motif #5 ; .05 mm x .01 mm Taille de la pointe ; 110 mm Longueur Ciseaux de dissection et d’implantation
	ROBOZ	RS-5620	Vannas Micro Dissection Ciseaux à ressort ; Droit; Tranchant de 3 mm ; Largeur de pointe de 0,1 mm ; Longueur totale de 3 po. Dissection et implantation
Fer à souder potable	DAIYO	DS241	Refusion cire
d’abeille Plaque chauffante  ;	CORNING	PC-400D	Cire d’abeille fondante et cire dentaire
Lampe fluorescente	Philips	TL5 14W	Éclairez l’ensemble de l’arène de vol avec 30 panneaux (60 x 60 cm2). Chaque panneau dispose de 3 lampes. 14 W, 549 mm x 17 mm  ;

Bluetooth