Début d'insertion de technologie métamorphique des insectes Vol surveillance des comportements

Bonjour, je suis Alex Derber du laboratoire du Dr.Albert Bos. Je suis au département de génie électrique de l’Université d’État de Caroline du Nord. Aujourd’hui, nous allons démontrer une nouvelle procédure chirurgicale pour l’implantation d’électrodes dans le sexe maniaca au cours des premiers stades métamorphiques.

Dans cette procédure, appelée technologie d’insertion métamorphique précoce, les électrodes implantées sont intégrées dans le tissu de l’insecte pendant la phase métamorphique de la pupille. L’un des principaux avantages de cette procédure est qu’elle permet un couplage mécaniquement stable et électriquement fiable avec le tissu neuromusculaire et permet d’étudier la neurophysiologie du vol de l’insecte. Dans la phase adulte, IC Mensa subit un cycle de vie métamorphique qui dure environ 40 jours.

Mensa commence son cycle de vie au stade d’œuf. Après sept à 10 jours, la larve aura éclos et atteint le troisième stade larvaire étoile. Il y a un total de cinq stades larvaires étoiles, et à chacun de ces stades, les larves subissent une récupération d’énergie et une croissance.

Cinq à six jours après le cinquième stade larvaire d’installation, l’insecte entrera dans le stade précoce de la pupille. Au cours de la phase pupillaire, il y a une dégénérescence extensive du programme et une régénération ultérieure des tissus des insectes. En préparation de l’émergence en tant que papillon adulte, l’insecte passe 17 à 19 jours.

Au stade précoce de la pupille, avant d’entrer dans le stade tardif de la pupille, au stade de la pupille tardive, nous insérons chirurgicalement une électrode conductrice d’électricité dans le thorax dorsal de la pupille. Le tissu se développe autour des électrodes implantées et sécurise leur fixation au corps de l’insecte. En l’espace de quelques jours, les électrodes insérées dans le thorax de la pupille émergent comme une partie du corps de l’insecte au stade adulte final sous forme de papillon de nuit, profitant ainsi de la reconstruction de l’ensemble du système tissulaire de l’insecte.

Au cours du développement métamorphique, les électrodes sont implantées dans les muscles de vol indirect du thorax. Ces groupes musculaires indirectement responsables du mouvement des ailes sont les muscles dorsal, ventral et dorsal, longitudinaux. Ici, nous allons démontrer l’insertion d’une électrode dans les muscles ventraux dorsaux, indirectement responsable de la course vers le haut de l’aile.

Avec cette insertion, nous enregistrerons sans fil l’électromyogramme des muscles ventraux dorsaux pendant votre mouvement. Comme l’insecte est suspendu par une plate-forme en lévitation électromagnétique dans une arène LED, cela stimule le mouvement. Le processus de la technologie d’insertion de métamorphose précoce commence par la construction d’une carte de circuit imprimé qui servira d’interface entre les électrodes insérées et l’instrumentation d’enregistrement.

Les fils-électrodes sont soudés sur la carte de circuit imprimé, qui est reliée par un connecteur de câble plat et flexible. Pour commencer, mesurez et coupez un morceau de stratifié recouvert de cuivre de 0,5 x cinq centimètres carrés à l’aide d’une pointe fine, d’un marqueur permanent et de ciseaux à l’aide de la même pointe fine, un marqueur permanent. Dessinez trois tampons carrés de 0,1 sur cinq centimètres comme motifs de masque de gravure.

Utilisez un dispositif de bord droit tel qu’une règle pour faire les marquages sur toute la longueur de la découpe du stratifié de cuivre. Assurez-vous que les marques sont en gras et qu’elles ne se chevauchent pas. Si les lignes de repère se chevauchent, les électrodes seront court-circuitées.

Lors de la connexion au connecteur de câble plat et flexible, rendant les cartes inutiles, placez la découpe du stratifié de cuivre dans un endroit ventilé, de préférence avec la hotte pour la gravure des marquages sur le stratifié de cuivre. Soyez prudent lorsque vous manipulez la gravure de la carte de circuit imprimé car elle est toxique. S’il est ingéré ou avalé et peut irriter la peau au contact, placez le ruban en téflon à une extrémité de la découpe du stratifié de cuivre couvrant environ un centimètre sur la longueur.

Ensuite, fixez la découpe du stratifié de cuivre à l’intérieur d’un bécher gradué à l’aide de ruban adhésif de sorte que la moitié de la bande de stratifié de cuivre soit immergée dans la gravure. Placez le bécher sur une plate-forme rotative pendant 20 minutes. Retirez le laminoir de cuivre gravé du bécher et placez-le dans un bécher rempli d’eau pendant 10 minutes.

Pour rincer les résidus, appliquez de l’alcool iso-propylique sur un morceau de chiffon délicat et essuyez les marques pour exposer les tampons de cuivre non gravés. Retirez toute trace du marqueur permanent. Coupez la carte de circuit imprimé en petits carrés d’environ un centimètre de long.

Maintenant que les cartes de circuits imprimés ont été gravées, les électrodes doivent être préparées pour la fixation. Il est suggéré d’effectuer ces étapes à l’aide visuelle d’un microscope. Coupez deux morceaux de fil d’acier inoxydable enduit à genoux d’un diamètre de 0,11 pouce enduit et nu de 0,008 pouce à l’aide d’une lame tranchante, de deux longueurs de trois centimètres chacune.

Ces morceaux de fil d’acier inoxydable sont les électrodes actives qui seront insérées dans le thorax de l’insecte. À l’aide d’une lame de rasoir, retirez quatre à cinq millimètres de revêtement plastique de chaque extrémité de chaque fil. Ensuite, coupez.

Un morceau de fil d’acier inoxydable isolé de 0,7 centimètre pour créer une extension de pointe pour l’électrode de terre. Retirez délicatement le revêtement avec la lame de rasoir comme effectué à l’étape précédente ou faites-le fondre à la chaleur d’un fer à souder. Ensuite, coupez un morceau de fil de lititz à une longueur de 4,5 centimètres.

Un fil d’inductance peut également être utilisé pour cette soudure. Le morceau d’acier inoxydable de 0,7 centimètre préalablement préparé se dirige vers le fil de connexion à la terre Lititz. Une pointe exposée en acier inoxydable doit se trouver à l’extrémité de la connexion à la terre.

Collez la carte de circuit imprimé gravée sur l’espace de travail de soudure à l’aide d’un ruban téflon. Placez le ruban sur le circuit imprimé de sorte qu’un à deux millimètres des pastilles permettent de souder les électrodes sur la carte. Les extrémités libres de soudure masquées des pastilles seront insérées dans le connecteur FCC.

Alignez les trois fils d’électrode avec du ruban en téflon de sorte qu’une extrémité de chacun puisse être soudée aux pastilles correspondantes sur la carte d’électrodes. Les deux électrodes actives doivent être soudées sur les pastilles près des bords de la carte. Les électrodes de terre éclairées doivent être soudées sur le tampon central.

Appliquez du flux d’acier inoxydable sur les électrodes pour faciliter le soudage. Veillez à éviter de court-circuiter les connexions de la pastille en appliquant trop de soudure. Plongez les électrodes dans de l’acétone dans de l’alcool isopropylique pendant 10 minutes chacune.

Pour nettoyer les résidus de soudure. Les solutions peuvent être versées dans des plats ou des béchers séparés Pour améliorer les performances de nettoyage, vous pouvez placer les électrodes dans un bain à ultrasons pendant l’immersion et les solutions de nettoyage. Les insectes seront plus actifs pendant les transitions entre le jour et la nuit.

Par conséquent, un cycle artificiel jour-nuit doit être établi dans une chambre à insectes à l’aide de minuteries de sortie automatiques. Ceux-ci doivent être réglés pour simuler un cycle d’obscurité de sept heures et un cycle d’éclairage de 17 heures. Examinez quotidiennement le manduka sex eye pu eye pour déterminer le temps d’insertion approprié.

L’œil du pu est prêt à être inséré environ un jour après les ailes. Les insertions de taches brunes sont plus réussies lorsqu’elles sont effectuées sept à quatre jours avant la fermeture d’ici. Le pu plus foncé sur le fond est prêt pour l’insertion chirurgicale des électrodes pour anesthésier le pui.

Placez-les au réfrigérateur à quatre degrés Celsius pendant environ six heures. Ensuite, préparez l’insertion de l’espace de travail. L’espace de travail doit inclure de l’alcool isopropylique, des pinces à épiler tranchantes, des lames dans une aiguille hypodermique de calibre 30.

En option, un adhésif cyanoacrylate peut être utilisé pour améliorer la fixation des électrodes, stériliser la pince à épiler et les électrodes en les trempant ou en les essuyant avec de l’alcool iso-propylique. Retirez la pupille du réfrigérateur après six heures et transférez-la sur l’espace de travail. Déterminez l’emplacement sur le thorax dorsal qui correspond au groupe musculaire d’intérêt.

Ici, nous nous intéressons aux muscles ventraux dorsaux responsables du mouvement de l’aile vers le haut. À l’aide d’une lame tranchante ou d’une aiguille hypodermique, grattez doucement un rectangle carré d’un centimètre à travers la couche d’exocuticule. À l’aide de la pince à épiler, décollez lentement ces morceaux.

Utilisez la pince à épiler pour enlever les poils des ailes de la région exposée du thorax. Un aspirateur peut être utilisé en option pour faciliter le processus de nettoyage. Il est important d’enlever autant de poils que possible pour éviter d’interférer avec les électrodes insérées.

Insérez lentement l’aiguille d’environ cinq millimètres dans le méso thax où les ailes s’attachent au thorax pour créer deux points d’insertion ciblant le groupe musculaire. N’oubliez pas où les trous sont faits, car ils peuvent être difficiles à trouver s’ils sont perdus. Stabilisez la chrysalide sur la table et utilisez une pince à épiler pour guider les deux électrodes d’enregistrement dans les deux points d’insertion en option afin d’améliorer la durabilité mécanique.

Nettoyez tous les poils autour des électrodes et appliquez généreusement de l’adhésif ciano accolate autour de chaque point d’insertion sur le thorax avec l’applicateur à fil. Préparez la cage pour ELO avec un matériau rugueux et texturé recouvrant les murs et le plafond sur lesquels l’insecte pourrait grimper. À la levée, des boîtes en carton perforées ou du papier d’emballage peuvent être utilisés.

Préparez une fixation rigide. Bâton d’environ six centimètres de long et deux millimètres de diamètre. Faites glisser délicatement ce bâton dans le trou sous les pros saillants.

Le plastique s’agite. Un coton-tige ou des fils métalliques peuvent être utilisés pour cette étape. Fixez les deux côtés du bâton sur la surface de la cage de manière à ce que la chrysalide ne puisse pas se rouler.

Positionnez la chrysalide à l’intérieur de la cage de manière à ce que le méso thax soit tourné vers le haut. Un mouvement important peut endommager les électrodes, perdre l’héliciel ou rendre l’insertion inutile. L’électrode de masse doit être insérée dans l’abdomen ou les parties distales du thorax.

Pour éviter le couplage du signal, l’insertion de disin peut se faire soit pendant les derniers stades du développement de la pupille, soit après l’émergence de l’insecte. Le site d’insertion de l’électrode de terre doit être préparé à ce stade pupillaire pour l’insertion au stade pupille ou à l’étage adulte. Ici, dans un étage adulte, l’insertion d’une électrode de terre est démontrée.

Placez-les mites au réfrigérateur à quatre degrés Celsius pendant six heures. Pour l’immobilisation par le froid, préparez l’espace de travail d’insertion comprenant de l’alcool isopropylique, une pince à épiler pointue, une aiguille hypodermique de calibre 30, du cyan, un adhésif créole, un morceau de fil pour l’application de la colle, un cautériseur thermique en option dans un bâtonnet de cire dentaire en option. Comme précédemment, trempez l’aiguille hypodermique dans l’alcool iso propylique avant le contact avec le papillon situé dans un point d’insertion à environ un à deux centimètres des électrodes d’enregistrement le long de l’abdomen postérieur, insérez lentement l’aiguille pour percer l’abdomen et fournir un côté d’insertion.

L’aiguille ne doit pas pénétrer plus de quatre millimètres. Si l’hémolymphe émerge du côté de l’insertion, c’est que vous avez inséré l’aiguille trop loin et que la procédure a moins de chances de réussir. À l’aide d’une pince à épiler, insérez soigneusement l’électrode de terre dans le site d’insertion et appliquez une pression jusqu’à ce qu’elle atteigne une profondeur de trois à quatre millimètres.

Maintenez l’électrode en place et utilisez un fil pour appliquer de la colle autour du site d’insertion En tant qu’étape facultative. Pour améliorer encore la résistance mécanique de l’insertion, utilisez le cautériseur thermique et recueillez un petit battement de cire de deux à trois millimètres à la pointe. Placez l’embout près du site d’insertion et appliquez de la chaleur de manière à ce que la cire entoure l’électrode et la maintienne fermement en place.

Une fois refroidi, laissez l’insecte se remettre un jour de l’insertion avant d’effectuer des expériences. Une carte d’adaptation avec un câble plat flexible est nécessaire pour connecter la carte d’électrodes de l’insecte à l’unité de tête triangulaire de Biosystems International. La carte adaptateur utilise une carte stratifiée en cuivre gravé qui doit être préparée en suivant les étapes présentées précédemment pour préparer le bord à la carte d’électrode à la station de soudure, soudez un connecteur de câble flexible plat à une extrémité de la carte préparée.

Un connecteur de câble plat flexible à 10 broches peut être soudé à la carte avec les deux paires de broches sur les bords du connecteur et la paire de broches centrale en contact avec les trois pastilles de cuivre. Ensuite, soudez trois fils de raccordement de calibre de fil américain 30 à trois pastilles. À l’autre extrémité de la carte, trois mini-connecteurs sont reliés aux trois pastilles de la carte adaptateur pour les lectures de l’oscilloscope comme décrit.

À l’étape suivante, placez deux des connecteurs perpendiculairement aux bords de la carte. Le connecteur central doit être légèrement incliné vers le haut à l’opposé du plan de la carte, en s’opposant l’autre extrémité de ces trois fils au connecteur de l’étage de tête. Fourni par Triangle Biosystems International.

La carte de circuit imprimé de l’étage de tête doit ensuite être fixée sur le cadre de lévitation afin d’améliorer la fiabilité des électrodes et d’observer le rapport signal/bruit. Des enregistrements d’oscilloscope captif peuvent être obtenus. Avant de déployer le système d’enregistrement sans fil, connectez l’oscilloscope à un amplificateur d’enregistrement neurologique AC multicanal.

Réglez les paramètres de l’amplificateur sur une fréquence de coupure passe-haut d’un hertz, une fréquence de coupure passe-bas de 20 kilohertz et un gain de 100. Connectez chacun des connecteurs de mini-fils femelles de la carte adaptateur aux canaux d’entrée de l’amplificateur. Retirez l’insecte avec la planche d’électrodes implantée de la cage.

Lorsqu’il est dans un état actif, un morceau de tissu peut être placé sous le papillon pour qu’il se repose avant que les mesures ne soient prises à l’aide d’une pince à épiler, glissez la carte d’électrodes dans le récepteur de connexion du câble plat flexible sur la carte adaptatrice. Retirez le tissu sous l’insecte et observez la génération de pointes d’électromyogramme. Lorsque l’insecte bat des ailes, il capture et enregistre les données sur l’oscilloscope.

Cette figure montre le signal de potentiel musculaire acquis avec l’oscilloscope à partir de l’un des muscles avant et pendant le battement des ailes. Le signal a été traité avec une amplification cent fois et un filtre passe-haut d’un hertz et un filtre passe-bas de 20 kilohertz et la période de repos. Aucun potentiel musculaire n’est observé.

Les potentiels musculaires pendant le battement des ailes se produisent à environ 15 à 20 hertz. Une fois que les mesures de l’oscilloscope ont été collectées et vérifiées, les signaux EMG sans fil doivent être collectés. Une plate-forme de lévitation électromagnétique peut être construite pour l’enregistrement sans fil des signaux EMG pendant les rapports sexuels de Manus attachés au vol.

La plate-forme de lévitation se compose d’un cadre conçu pour équilibrer un mécanisme d’attache. La lévitation flottante permet au cadre et donc à l’insecte de s’adapter. Lors de l’essai sans contrainte des fils d’attache, le cadre peut être rapidement prototypé à l’aide d’une machine de modélisation par dépôt de fil fondu.

Ce cadre chargé d’un aimant est en lévitation par une série d’électroaimants dans la plate-forme de base. Cette plate-forme en lévitation est située à l’intérieur de l’arène LED, qui a été construite à l’aide de 60 panneaux composés d’un réseau de cinq par sept LED individuelles. L’arène est contrôlée par un microcontrôleur APIC 18 F 45 20, permettant de simuler la rotation dans le sens des aiguilles d’une montre et dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, ainsi que le contrôle de la vitesse de rotation.

Configurez le système d’enregistrement sans fil TBSI. En connectant l’étage de tête TBSI au connecteur de la carte adaptateur sur la plate-forme de lévitation. Retirez l’insecte de la cage lorsqu’il est actif, de préférence à l’aube.

À l’aide d’une pince à épiler. Insérez soigneusement la carte d’électrodes dans le récepteur de câble plat flexible sur le cadre en lévitation, de sorte que l’insecte soit fermement suspendu dans l’installation. Placez la baguette magnétique près de l’interrupteur magnétique sur la tête pour activer la transmission de données sans fil.

Un voyant bleu s’allumera indiquant que la scène de tête est active et prête pour l’enregistrement. Éteignez les lumières dans la pièce pour une obscurité totale et ouvrez le logiciel TBSI neuro aware sur un ordinateur. Vous pouvez utiliser une lampe rouge pour ajouter un éclairage supplémentaire à la pièce.

Sélectionnez le fichier de configuration approprié. Les fichiers de configuration utilisés dans cette procédure sont le paramètre W five par défaut. Cliquez ensuite sur le bouton de démarrage dans le coin supérieur gauche de l’interface initiale.

Pour commencer à visualiser les signaux, sélectionnez l’onglet de la fenêtre de tous les canaux pour l’observation des signaux EMG sur le système d’enregistrement TBSI. Pour garantir une connexion sans fil fiable et le fonctionnement des électrodes, allumez tous les composants LED de l’arène, l’alimentation CC régulée et le microcontrôleur. Équilibrez lentement la plate-forme de lévitation dans l’arène.

Sélectionnez l’onglet Enregistrement en binaire dans le panneau de gauche de l’interface ni prise en charge. Désignez la durée d’enregistrement et la destination de sauvegarde du fichier. Choisissez les paramètres de sortie appropriés pour enregistrer vos données.

Cliquez sur le bouton de démarrage pour lancer une session d’enregistrement dans le logiciel d’enregistrement TBSI. Cela enregistrera votre fichier en tant que fichier suivant, qui peut être importé dans les programmes de traitement de données couramment utilisés.

Observez comment l’insecte vole dans la direction qui correspond au mouvement des LED. Inversez la direction des LED et confirmez que l’insecte inverse la direction Effectuez cette opération autant de fois que vous le souhaitez. La flèche affichée indique le sens de rotation du motif LED.

La flèche devient jaune. Lorsque l’insecte effectue un tour dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, la flèche devient bleue lorsque l’insecte effectue un tour dans le sens des aiguilles d’une montre. La lecture du film est 50 % plus rapide que la normale.

Cette figure montre le signal de potentiel musculaire acquis à partir de l’instrumentation sans fil pour un muscle avant et pendant le battement des ailes pendant la période de repos. Aucun potentiel musculaire n’est observé. Les potentiels musculaires pendant le battement des ailes se produisent à environ 15 à 20 hertz.

Ici, nous venons de montrer un enregistrement d’une chaîne. Cependant, un enregistrement multicanal pris avec cette configuration peut être utilisé pour observer la coordination entre plusieurs groupes musculaires pendant les manœuvres de vol. Nous venons de vous montrer comment effectuer une insertion précoce d’électrodes au stade métamorphique dans un sexe masculin à la nymphe.

Il est important de planifier l’insertion au stade tardif de la pupille de manière à ce qu’elle ne soit ni trop précoce ni trop tardive au stade de la pupille. Sinon, vous risquez de rencontrer des problèmes pour obtenir une configuration d’électrode fiable. Nous vous avons également montré comment assembler les composants électriques nécessaires à l’enregistrement sans fil des données EMG des muscles de vol indirect pendant que l’insecte est en lévitation dans l’arène LED.

Merci d’avoir regardé et bonne chance dans vos expériences.