Utilisation d'insectes électroantennogramme capteurs sur autonome Robots Recherches olfactives

L’objectif global de cette procédure est d’enregistrer des électrogrammes ou des EEG à partir d’une préparation d’insecte entière et d’utiliser des antennes d’insectes comme biocapteurs dans des robots olfactifs. Pour ce faire, l’animal est d’abord attaché dans un bloc de polystyrène. La deuxième étape consiste à placer deux électrodes EAG, une électrode de référence dans le cou de l’insecte et une pipette d’enregistrement à l’extrémité de l’antenne.

Ensuite, les électrodes sont connectées à une carte d’électrophysiologie avec une amplification et un filtrage du signal adéquats. La dernière étape consiste à monter la préparation EAG sur un robot mobile. En fin de compte, des résultats peuvent être obtenus pour montrer la navigation olfactive vers une source d’odeur en utilisant des capteurs identiques à ceux d’animaux réels.

Cette plate-forme robotique fournit un moyen direct de tester des hypothèses sur le revêtement olfactif et la navigation olfactive chez les insectes. L’avantage de la technique que nous allons présenter aujourd’hui par rapport aux méthodes existantes basées sur l’accise et l’antenne E, est qu’elle permet des enregistrements stables pendant une période de temps plus longue. Pour enregistrer l’EAG d’une préparation d’insecte entière, chlorez d’abord deux fils d’argent par immersion dans une solution d’eau de Javel concentrée pendant 10 à 20 minutes et rincez ensuite.

Ce processus empêche les électrodes de se polariser Fabriquez des électrodes en verre à partir de capillaires polis au feu avec une électrode Le polissage au feu polaire empêche les rayures du fil d’argent chloré avec des électrodes. Ensuite, anesthésie un papillon mâle avec du dioxyde de carbone et place-le à l’intérieur d’un bloc de polystyrène avec la tête dépassant du haut, attache la tête de l’insecte avec du ruban adhésif autour du cou, insère un fil d’argent servant d’électrode de référence dans le cou. Sous un microscope stéréoscopique, immobilisez l’une des antennes à l’aide de fines bandes de ruban adhésif de peintre sur la pointe et la base.

Découpez les deux à trois segments distaux de l’antenne avec des ciseaux chirurgicaux. Positionnez ensuite l’électrode en verre près de la pointe coupée de l’antenne à l’aide d’un micromanipulateur. Découpez l’extrémité du capillaire en verre à l’aide d’une pince pour obtenir un diamètre légèrement supérieur à l’extrémité coupée de l’antenne.

Remplissez la pipette en verre avec la solution tampon. Insérez ensuite l’embout coupé de l’antenne dans le capillaire en verre à l’aide du micromanipulateur. Enfin, glissez le fil d’argent servant d’électrode d’enregistrement dans la plus grande extrémité du support capillaire en verre de l’ensemble de la préparation.

C’est-à-dire les électrodes d’insectes et le micro manipulateur sur une plaque métallique vissée sur le dessus du robot. Concevoir une interface matérielle pour adapter la tension de sortie EAG à la plage appropriée pour la carte d’extension du robot, comme décrit dans le protocole texte. Incluez brièvement un amplificateur d’impédance d’entrée élevée, un filtre passe-bas et passe-haut et un amplificateur de deuxième étage.

Ensuite, connectez les électrodes aux entrées EAG différentielles. Connectez l’électrode d’enregistrement à l’entrée inverseuse du préamplificateur pour obtenir des EEG positifs. Un logiciel c plus plus personnalisé a été développé pour mettre en œuvre une interface utilisateur graphique et diverses fonctions pour la détection des signaux et le contrôle du robot.

La détection des signaux peut être effectuée en modélisant les mécanismes neuronaux qui permettent une détection rapide et fiable des phéromones. Dans les mths, en imitant la biologie, les neurones centraux recevant l’entrée de l’antenne répondent à la phéromone avec un modèle de décharge stéréotypé d’inhibition de l’excitation Pour obtenir la détection du signal, implémentez le modèle de neurone sous forme d’équations différentielles, qui peuvent être trouvées dans le protocole texte. Détectez les coups de phéromone chaque fois qu’une poussée d’excitation est définie comme trois intervalles d’interpointes consécutifs.

Un nombre inférieur à 70 millisecondes est suivi d’une inhibition définie par un intervalle entre les pointes supérieur ou égal à 350 millisecondes. Les EEG en réponse aux impulsions de phéromones sont montrés que le système de mesure peut résoudre des impulsions de phéromones jusqu’à 10 hertz. L’EAG a été enregistré périodiquement en réponse à des stimulations de phéromones afin de tester la stabilité dans le temps de l’ensemble de la préparation de l’insecte.

Par rapport à l’excisé et aux antennes, l’ensemble de la préparation des insectes montre une bonne stabilité en une journée de travail. En revanche, les EEG enregistrés sur des antennes isolées diminuent rapidement au fil du temps, de sorte que le signal tombe à la moitié de sa valeur initiale après seulement 1,5 heure. Cette fois, la dépendance est décrite par une décroissance exponentielle avec une durée de vie de deux heures.

Enfin, la capacité de la plateforme robotique EAG à rechercher une source d’odeur à l’aide d’une stratégie de recherche réactive a été testée. La stratégie de recherche combine une poussée au près chaque fois que la phéromone est détectée avec un lancer en spirale. En l’absence de détections sans la source d’odeur, l’EAG reste autour de zéro avec très peu ou pas de détections, le robot effectue un coulée en spirale et quitte généralement l’espace de recherche avant d’atteindre l’emplacement cible.

À l’inverse, avec la source d’odeur, l’EAG présente des pics d’activité à partir de détections entrelacés avec des périodes de silence dues à l’absence de détections. La coulée en spirale se produit principalement au niveau du contour du panache et semble être une stratégie efficace pour déplacer la ligne médiane du panache lorsque l’odeur est perdue. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’enregistrer des télégrammes électroniques à partir d’une préparation d’insecte mural et d’utiliser une antenne d’insecte sur des robots olfactifs.