Method Article

מותמרים החדרת טכנולוגיה מוקדמת לניטור התנהגות החרקים טיסה

DOI:

10.3791/50901

July 12th, 2014

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מציגים הליך כירורגי חדשני להשתלת אלקטרודות במנדוקה סקסטה בשלבי המטמורפוזה המוקדמים שלה. טכניקה זו מאפשרת צימוד יציב מכנית ואמין חשמלית עם הרקמה העצבית-שרירית כדי לחקור את הדינמיקה של נוירופיזיולוגיה של טיסה. אנו מציגים גם פלטפורמת ריחוף מגנטית חדשה למחקרים קשורים של פיהוק חרקים.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

טכנולוגיית החדרת מטמורפוזה מוקדמת (EMIT) היא מתודולוגיה חדשה לשילוב פלטפורמות הקלטה והפעלה עצביות-שריריות מיקרו-מפוברקות על חרקים במהלך התפתחותם המטמורפית. כאן, השתלים מתמזגים בתוך המבנה והתפקוד של המערכת העצבית-שרירית כתוצאה מיצירת רקמות מטמורפיות. השתלים מופיעים עם החרק כאשר התפתחות הרקמה סביב האלקטרוניקה במהלך התפתחות הגולם מביאה לממשק רקמות משופר ביו-חשמלית וביומכנית. ממשק אמין ויציב יחסית זה יועיל לחוקרים רבים החוקרים את הבסיס העצבי של תנועת החרקים עם השפעות טראומטיות מקלות הנגרמות במהלך החדרת שלב המבוגרים. במאמר זה, אנו משתילים את האלקטרודות שלנו בשרירי התעופה העקיפים של מנדוקה סקסטה. ממוקם בגב-בית החזה, שרירי הטיסה העיקריים הללו המניעים את השרירים האחוריים והגביים-אורכיים מפעילים את הכנפיים ומספקים את הכוח המכני לתנועות למעלה ולמטה. התכווצות יחסית של שתי קבוצות השרירים הללו נחקרה כדי לחקור כיצד תמרון הסבסוב מתואם מבחינה נוירופיזיולוגית. כדי לאפיין את דינמיקת הטיסה, חרקים נקשרים לעתים קרובות בחוטים ומעופם מתועד במצלמות דיגיטליות. פיתחנו גם דרך חדשה לקשור את מנדוקה סקסטה על מסגרת מרחפת מגנטית שבה החרק מחובר למגבר עצבי אלחוטי זמין מסחרית. ניתן להשתמש במערך זה כדי להגביל את מידת החופש לפיהוק "בלבד" תוך העברת אותות האלקטרומיוגרפיה הקשורים מקבוצות שרירים גב-וונטרלי וגב-אורך.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

החדרת אלקטרודות, אפילו עם מערכות אלקטרוניות המצורפות לחרקים ליישומי הקלטת telemetric, כבר שיטה גדולה כדי להבין איך תפקוד מערכות עצביות במהלך הטיסה טבעית 1. חיבור או השתלת מערכות מלאכותיות בחרקים הציבה אתגרים רבים מעורבים הפוטנציאל להפריע לטיסה הטבעית של החרקים. קובץ מצורף שטחי או החדרה כירורגית של פלטפורמות מלאכותיות על החרק הבוגר אינו מהימן בשל הסטה אפשרית של המכשירים הוכנסו שנגרמו על ידי כוחות אינרציה והלחץ-Induced גוף. באופן שטחי מצורף או אלקטרודות מוכנסות בניתוח הן גם נוטים להידחות על ידי החרקים כגוף זר. יתר על כן, ניתוח ההשתלה דורש את הסרת קשקשים וערימות סביב השלד החיצוני. שכבת הקוטיקולה העבה גם צריכה להיות חדרה לעצבוב כירורגית אשר יכול לגרום נזק לרקמות בטחונות, ובכך מפריעה לטיסה הטבעית של החרקים. כל tגורמי hese יכולים לעשות פעולת השתלה כירורגית או שטחית משימה מאתגרת ועדינה. על מנת להקל על החששות אלה מעורבים באופן חיצוני חיבור מערכות בקרה וחישה לחרקים, המתודולוגיה רומן מעורבת צמיחה מותמרים שיתואר במאמר זה.

הפיתוח מותמרים של חרקים holometabolic מתחיל עם הפיכתו של הזחל (או נימפה) למבוגרים עם שלב גלמי ביניים (איור 1). תהליך המטמורפוזה כולל תכנות מחדש של רקמות נרחבות הכוללים התנוונות ואחרי שיפוץ. השינוי הזה הופך זחל יבשתי למבוגרי חרקים מפגינים כמה התנהגויות מורכבות 2,3.

ההישרדות של חרקים לאחר ניתוחי parabiotic קיצוניים הודגמה בי הניתוחים בוצעו בשלבים המוקדמים מותמרים 4,5. בניתוחים אלה, קאוס histogenesis התפתחותייםפצעי ניתוח ed לתיקון במשכי זמן קצרים יותר. בעקבות תצפיות אלה, טכניקה חדשה פותחה בי השתלת אלקטרודות מוליך חשמלי בוצעה בשלבים המוקדמים יותר של צמיחה מותמרים (איור 1). זה מאפשר מצורף biomechanically מאובטח על החרקים 6. ממשק מאוד אמין גם מאובטח עם העצבי של החרק ומערכות התוקפת 7. טכניקה זו ידועה בשם "בתחילת גלגול החדרת הטכנולוגיה" (לפלוט) 8.

לאחר הבנייה מחדש של מערכת הרקמה כולה, מבנים הוכנסו לגולם לצאת עם החרק הבוגר. קבוצות שרירים טיסה להפוך עד 65% מכלל מסת גוף ובית החזה, ובכך, מהווה מטרה נוחה יחסית להליך לפלוט 9. במהלך פעימת האגף הבסיסי, השינויים במורפולוגיה של הטיסה הפעלת dorsolongitudinal (ד"ל) וdorsoventral (DV) שרירים לגרום articulat הכנףגיאומטריה יון לייצר עילוי 10. לכן התיאום התפקודי של שרירי ד"ל וDV כבר נושא למחקר פעיל בנוירופיזיולוגיה טיסה. חרקים קשירה בסביבה חזותית אלקטרוני מתוכנת היו השיטה הנפוצה ביותר ללימוד נוירופיזיולוגיה של התנהגויות מורכבות locomotory 11,12. זירות גליליות מורכבות מפנלי דיודה פולטות אור כבר משמשות עבור סביבות מציאות מדומה אלה, שבו חרקים מעופפים הם קשורים באמצע והתנועה היא מדומה על ידי דינמי מעדכן את התצוגה ויזואלית פנורמי שמסביב. במקרה של חרקים קטנים יותר, כגון זבוב פירות דרוזופילה, קשירה מושגת על ידי הצמדת סיכת מתכת לבית החזה הגבי של החרק ולמקם את הסיכה מתחת למגנט קבוע 13,14. שיטה זו מאפשרת רק כימות של תגובות מוטוריות באמצעות תצפיות חזותיות עם מצלמות במהירות גבוהה ללא כל ניתוח אלקטרו. יתר על כן, ספיד זהOD כבר לא יעיל להשעות את הגוף הגדול יותר וכבד יותר של סקסטה Manduca. כדי לפתור בעיה זו, אנו נהנינו ממסגרות מגנטי מרחף שבו משקל קל מסגרות עם המגנטים מצורפים לתחתית שלהם לרחף באמצעות כוחות אלקטרומגנטיים. בשילוב עם מגברים עצביים זמינים מסחרי ומערכי LED, זה מספק פלטפורמה לבקרת פלט הטיסה מנוע ולהקליט אלקטרופיזיולוגיה הקשורה של סקסטה Manduca.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: המקור של החומרים וחומרים כימיים הדרושים כדי לעקוב אחר הפרוטוקול מסופק בטבלה "ריאגנטים" להלן.

1. הכנת מעגלים מודפסים לוחות (PCB) לחיבור ההקלטה אלקטרודה

הערה: על מנת לספק הליך ניסיוני מעשי, אלקטרודות חוט מולחמות למעגל מודפס להכניס אלקטרודות אלה לתוך מחבר FFC (כבל שטוח גמיש).

  1. חותכים סנטימטר 0.5x5 2 חתיכת רבד נחושת בלבוש.
  2. באמצעות סמן קצה קנס, לצייר שלוש כריות 0.1x5cm 2 מלבן כתחריט דפוסי מסכה.
  3. לחרוט רבד נחשף באמצעות etchant PCB בתוך אזור מאוורר או מנדף. מכסה כ 1 סנטימטר באורך של נתק רבד עם קלטת הלא מגיב. מלא כוס סיימה עם של etchant PCB וקלטת מגזרת רבד הנחושת לחלק הפנימי של הכוס סיימה עם נייר דבק לפחות 100 מיליליטר. מחצית cutou רבד הנחושתלא צריך להיות שקוע בetchant PCB.
  4. מניחים את הכוס על במה מסתובב ל20 דקות.
  5. הסר את נתק מetchant ולמקם אותו בכוס מלאה במים למשך 10 דקות.
  6. שימוש בנייר טישו, להחיל איזופרופיל אלכוהול והסר את הסימונים לחשוף את רפידות נחושת שאינן חרוטות.
  7. חותכים את לוח המעגל המודפס לריבועים קטנים יותר שאורכו כ 1 סנטימטר.
  8. חותך שתי חתיכות של תיל פלדה מצופה, annealed, נירוסטה (0.11 "מצופים, 0.008" חשופות) באמצעות סכין חד לאורכים של 3 סנטימטר כל אחד. חתיכות של חוט נירוסטה אלה הן אלקטרודות הפעילה שתוכנסנה לתוך בית החזה של החרק.
  9. באמצעות סכין, הסר 4-5 מ"מ של ציפוי פלסטיק מכל קצה של כל חוט. שימוש במיקרוסקופ מומלץ.
  10. לחתוך חתיכת 0.7 סנטימטר אחד של חוט נירוסטה מבודד כדי ליצור סיומת טיפ לאלקטרודה הקרקע. בעדינות להסיר את הציפוי בסכין או להמס אותו עם החום של ir הלחמהבמבוצע כמו בשלב 1.9.
  11. להארקה, לחתוך חתיכת חוט גמיש (ליץ או משרן) אחת לאורכו של 4.5 סנטימטר.
  12. הלחם את פיסת הנירוסטה מוכנה בשלב 1.10 לחוט הארקה מוכן בשלב 1.11 0.7 סנטימטר. טיפ נירוסטה חשופה צריך להיות בסופו של חיבור הארקה.
  13. תדביק את לוח האלקטרודה מוכן היטב לסביבת עבודת ההלחמה באמצעות קלטת הלא מגיבה. השתמש בסרט כדי להסוות את כל אבל 1-2 מ"מ של הרפידות על הלוח שבו אלקטרודות תהיה מולחמים. סוף זה רעול פנים, ללא הלחמה של הרפידות יוכנס לתוך מחבר FFC המתואר בשלב 4.1.
  14. יישר שלושה חוטי האלקטרודה כך שקצה אחד של כל אחד יכול להיות מולחם לרפידות המתאימות על לוח האלקטרודה. החל שטף נירוסטה על פני רפידות אלקטרודה להלחמה קלה יותר.
  15. הלחמה כל אחת מהאלקטרודות נחשפה על הרפידות.
  16. לטבול את האלקטרודות באצטון ואלכוהול איזופרופיל עבור 10 דקותכל אחד כדי לנקות את שאריות ההלחמה. שימוש באמבטיה קולי משפרת את ביצועי הניקוי.

2. החדרה כירורגית לManduca סקסטה גלמים

הערה: החרקים יהיו פעילים ביותר במהלך המעברים בין היום ולילה. לכן, מחזור היום / לילה מלאכותי יש לקבוע בתוך חדר חרקים באמצעות טיימרים לשקע אוטומטיים. אלה צריכים להיות מוגדרים כדי לדמות כהים 7 שעות ו17 מחזור שעות אור.

  1. לבחון את גלמי סקסטה Manduca יומי כדי לקבוע זמן כניסה מתאים. הגלמים מוכנים להכנסה כ יום אחד אחרי כנפי תערוכת כתמים כהים.
  2. כדי להרדים את הגלמים, למקם אותם במקרר (4C) במשך כ 6 שעות.
  3. הכן את סביבת העבודה של ההכנסה. סביבת העבודה צריכה לכלול אלכוהול איזופרופיל, פינצטה חדה, להבים, ומחט מזרק G 30. כאופציה, דבק cyanoacrylate ניתן להשתמש כדי לשפר את קיבעון האלקטרודה.
  4. לעקר את המחט, פינצטה, ואת האלקטרודות על ידי הטבילה באו לנגב עם אלכוהול איזופרופיל.
  5. הסר את הגולם מהמקרר ולהעביר אותו לסביבת העבודה.
  6. לקבוע את המיקום בבית החזה שמתאים לקבוצת השרירים של עניין. ההתמקדות של העבודה בדוגמא זו היא שרירי dorsoventral אחראים על תנועת upstroke הכנף.
  7. באמצעות סכין חד, בעדינות לגרד את מלבן 2 סנטימטר 1x1 דרך שכבת exocutical. באמצעות פינצטה, להתקלף לאט יצירות אלה.
  8. (אופציונאלי) השתמש בשואב אבק כדי להסיר שיער כנף מהאזור החשוף של בית החזה.
  9. לאט לאט להכניס את המחט על 5 מ"מ לתוך mesothorax בי הכנפיים לצרף לבית החזה כדי ליצור שתי נקודות כניסה מיקוד קבוצת השרירים.
  10. בעזרת פינצטה, להדריך את שתי אלקטרודות ההקלטה לשתי נקודות הכניסה.
  11. (אופציונאלי) כדי לשפר את העמידות מכאנית, לנקות את השיער סביב אלקטרודותונדיבות להחיל דבק cyanoacrylate סביב כל נקודת כניסה בבית החזה עם המוליך חוט.
  12. הכן את כלוב להופעה עם חומר מתאים (גולמי ומחוספס) המכסה את הקירות ותקרה, כך שהחרקים יכולים לטפס על הופעתה. ניתן להשתמש בקופסות קרטון מחוררים או נייר אריזה.
  13. הכן את קיבעון מקל נוקשה עם אורך כ -6 ס"מ וקוטר 2 מ"מ. בוחשי פלסטיק, מקלון צמר גפן או חוטי מתכת יכולים לשמש לצעד זה.
  14. מחליק בזהירות את המקל הזה דרך החור מתחת לחוטם הבולט.
  15. תקן את שני הצדדים של המקל על פני השטח הכלוב כך שהגולם לא יכול להתגלגל. מקם את הגולם בתוך הכלוב כזה שmesothorax הוא פונה כלפי מעלה. תנועה נרחבת עלולה לגרום נזק לאלקטרודה, אובדן hemolymph, או להפוך את ההכנסה חסרת תועלת.

3. החדרת אלקטרודה הקרקע לManduca סקסטה

הערה: הקרקע (עייןence) אלקטרודה צריכה להיות מוכנסת לתוך חלקי בטן או הדיסטלי של בית החזה כדי למנוע צימוד אות. הכנסה זו יכולה להיעשות גם בשלבים מאוחר יותר של התפתחות גלמים או לאחר החרקים עולה. החלון לאלקטרודה הקרקע צריך להיות מוכן בשלב גלמים עבור שני גלמים או החדרת אלקטרודה קרקע שלב בוגר.

  1. לכניסת שלב גלמים: לאחר הקילוף של ציפורן mesothoracic סביב האלקטרודה הפעילה (ראה שלב 2.7), לגרד מלבן אחר דרך שכבת exocutical (סביב 0.5x0.5 2 סנטימטר) על בטן הגב קרוב לבית החזה באמצעות מזרק G 30 מחט. הכנס את האלקטרודה הקרקע לחלון זה באמצעות הטכניקה שתוארה בסעיף 2.
  2. להחדרת אלקטרודה קרקע שלב בוגר: פעם החרקים התפתחה, למקם אותו במקרר ב 4 מעלות צלזיוס במשך 6 עד 24 שעות כדי לשתק.
    הצעדים הנותרים הם זהים בשני גלמים והוספות שלב בוגר.
  3. הכן את inser סביבת העבודה tion כולל אלכוהול איזופרופיל, פינצטה חדה, מחט מזרק G 30, דבק cyanoacrylate, חתיכת החוט עבור יישום של דבק, cauterizer תרמית (אופציונלי), ומקל שיניים שעווה (אופציונלי).
  4. אתר נקודת כניסה כ 1-2 סנטימטר מאלקטרודות ההקלטה לאורך הבטן האחורית.
  5. לאט לאט להכניס את המחט לנקב את הבטן ולספק אתר הכנסה.
  6. באמצעות פינצטה להכניס בזהירות את האלקטרודה הקרקע לכניסה לאתר ולהפעיל לחץ עד שהוא 3-4 מ"מ עמוק. החזק את האלקטרודה במקום ומשתמש בחוט להחלה דבק סביב הכניסה לאתר.
  7. (אופציונאלי) כדי לשפר את החוזק המכני, השתמש cauterizer התרמית ולאסוף חרוז קטן (2-3 מ"מ) של שעווה בקצה. הנח את הקצה הקרוב לכניסה לאתר וליישם חום כזה שהשעווה מקיפה את האלקטרודה ומחזיקה אותו במקומו.

4. הכנת דירקטוריון המתאם

ontent "> הערה:. נדרש לוח מתאם לחיבור לוח אלקטרודה לheadstage ההקלטה האלחוטית דרך מחבר FFC (שטוח כבל גמיש) לשם כך, לוח דומה ללוח אלקטרודה צריך להיות מוכן על ידי ביצוע צעדים 1.1-1.7 .

  1. הלחמה מחבר FFC לקצה אחד של הלוח מוכן.
  2. הלחמה שלושה 30 AWG (מידת חוט אמריקנית) לחבר את חוטים לשלוש כריות בצד השני.
  3. הלחמה שלושה מחברי מיני לשלוש כריות על לוח המתאם לקריאת אוסצילוסקופ כפי שמתואר בשלב הבא.
  4. הלחם את הקצה השני של שלושת חוטים אלה למחבר headstage.
  5. מאבטח את לוח מעגל headstage בחלק העליון של מסגרת הריחוף.

5. Prerecording עם אוסצילוסקופ (אופציונאלי)

הערה: כדי להעריך את האמינות של אלקטרודות ולבחון את יחס האות לרעש, ניתן להשיג הקלטות אוסצילוסקופ קשורות לפני פריסת wirelמערכת הקלטת ESS. יש להשתמש במחברי חוט המיני על לוח המתאם עבור זה.

  1. חבר אוסצילוסקופ למגבר הקלטה עצבי תאי. הגדר את הפרמטרים מגבר לתדר חתוכים גבוהים לעבור של 1 הרץ, תדר חתוכים נמוך לעבור 20 קילוהרץ, ורווח של 100.
  2. חברו כל אחד ממחברי חוט מיני הנשיים על לוח המתאם לערוצי קלט המגבר.
  3. הסר את החרקים עם לוח האלקטרודה המושתלת מהכלוב כאשר הוא במצב פעיל (בזמן זריחתה). מניחים פיסת נייר הטישו מתחת לחרקים לזה לנוח על לפני מדידות נלקחות.
  4. בעזרת פינצטה, חלק את לוח אלקטרודה לתוך קולט FFC על לוח המתאם. שים לב לנקודת התחלת מתח שטוחה ונמוכה כאשר החרק נח והדור של electromyogram (EMG) קוצים כמו החרק מנפנף בכנפיו.
    הערה: עיין בסעיף 6: טיסה חרקים התבוננות עם מערכת ההקלטה האלחוטית עבור representative תוצאות אוסצילוסקופ.
  5. כוון את הפרמטרים הצפייה של האוסילוסקופ בהתאם לצורך. ללכוד את הנתונים על אוסצילוסקופ ולשמור את הנתונים.

6. התבוננות חרקים טיסה עם מערכת ההקלטה האלחוטית

הערה: פלטפורמת ריחוף האלקטרומגנטית יכולה להיות בנויה להקלטה אלחוטית של אותות EMG במהלך הטיסה סקסטה Manduca קשורה. פלטפורמת הריחוף מורכבת מסגרת שנועדה לאזן את מנגנון קשירה. הריחוף מאפשר המסגרת, ולכן החרקים, לסבסב במהלך בדיקה ללא המגבלה של חוטי קשירה. המסגרת יכולה להיות מהיר אב טיפוס באמצעות דוגמנות בתצהיר התמזגו (FDM) מכונה. מגנט צריך להיות מחובר לחלק התחתון של מסגרת זו כדי לרחף על ידי סדרה של מגנטים בפלטפורמת הבסיס. החרקים מחוברים למחבר FFC המושעה מהחלק העליון של המסגרת. פלטפורמה מרחפת זה ממוקמת בתוך זירת LED שנבנתה מנצלים60 פנלים גרם מורכבים ממערך של נוריות בודדות 5x7. מערכת זו מבוססת על שיטות שהוקמו לפיתוח סביבה לגירוי חזותי של זבובי פירות 15, 16, 17. הזירה נשלטת על ידי סימולציה המאפשר מיקרו של שניהם עם כיוון השעון ונגד כיוון שעון סיבוב, כמו גם שליטה על מהירות הסיבוב.

  1. הגדר את מערכת ההקלטה האלחוטית על ידי חיבור headstage למחבר לוח המתאם על פלטפורמת הריחוף.
  2. הסר את החרקים מהכלוב כאשר הוא במצב פעיל רצוי בזמן זריחתה.
  3. בעזרת פינצטה, הכנס בזהירות את לוח אלקטרודה לתוך קולט FFC על מסגרת המרחף כזה שהחרקים מושעה בתקיפות בתוך ההתקנה.
  4. הנח את השרביט המגנטי ליד המתג המגנטי על headstage כדי להפעיל העברת נתונים אלחוטית. אור כחול יבוא על המציין כי headstage היא פעילה.
  5. כבה את האורות במקום לחושך מוחלט. מנורה אדומה יכולה לשמש להוספת תאורה לחדר. פתח את תוכנת איסוף נתוני טלמטריה במחשב ובחר את קובץ תצורה שנטען מראש המתאים אם סיפק. התחל רכישת נתונים להתחיל אותות צפייה.
  6. בחר את ממשק המשתמש הרלוונטי לתצפית של אותות EMG על מערכת ההקלטה האלחוטית כדי להבטיח פעולת חיבור ואלקטרודה אלחוטית אמינה.
  7. הפעל את כל רכיבי LED ארנה: אספקה ​​מוסדרת DC כוח ומייקרו. מיקרו ניתן להתאים את הסיבובים לדקה של אור הדפוס המחזורי ויכול גם לשלוט על הכיוון של הסיבוב קל.
  8. לאט לאט לאזן את פלטפורמת הריחוף בתוך הזירה. יישר את המסגרת מעל המרכז של בסיס הריחוף בזהירות, אחרת המסגרת תהיה משך במהירות לקרקע ואולי פוצע החרקים.
  9. ליזום את מערכת הקלטת וידאו.
  10. בחר בכרטיסייה ההקלטה הרלוונטית של התוכנהממשק. לייעד את זמן הקלטה ושמור קובץ יעד. בחר את הגדרות הפלט המתאימות כדי לשמור את הנתונים. לחץ על הכפתור התחל ליזום פגישת הקלטה בתוך התוכנה. זה יהיה לשמור את קובץ הנתונים שיכולים להיות מיובא לתוך סביבות מחשוב מספריות.
  11. שים לב כחרק עף בכיוון שמתכתב עם התנועה של הנוריות. להפוך את הכיוון של הנוריות ולוודא כי החרקים הופכים כיוון. לבצע את זה כמה פעמים שרצויות.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

סכמטי של ההליך לפלוט הכולל מוצג באיור 1, המציג את השלבים העיקריים במחזור מותמרים של hawkmoth וצעדי החדרת אלקטרודה המתאימים. החדרת אלקטרודה צריכה להתבצע בשלב מאוחר גלמי 4 עד 7 ימים לפני eclosion. זה מאפשר לסיבי השריר לפתח סביב אלקטרודות ולאבטח את השתל בחרקים.

התוצאה האופיינית של הכנסה השלימה מאוחר גלמי שלב שבו שתי אלקטרודות הפעילים ואלקטרודות הקרקע היו מוכנסות מוצגת באיור 2.

<...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ישנם מספר צעדים קריטיים במהלך ההחדרה כירורגית של אלקטרודות ההקלטה המשפיעות על היכולת להקליט נתונים בשלבים מאוחר יותר של הפרוטוקול. אלקטרודות ההקלטה צריכה להיות מוכנסות לתוך יום הגולם אחד אחרי מציג כתמי כנף בצד הגב שלה. אם ההכנסה מבוצעת שניים או יותר ימים אחרי כל הזמן הזה, הרקמה של החרק לא תהיה מספיק זמן כדי לפתח סביבו ולייצב את האלקטרודות מוכנסות. זה יכול להוביל לתנועה של אלקטרודות מושתלות והקלטות לא אמינות בשלב הבוגר.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין ניגוד אינטרסים במחקר זה.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

א.ב. מודה בתודה הקרן הלאומית למדע למימון במסגרת תכנית הסייבר פיזי מערכות (1239243) ואגף לחינוך לתואר ראשון (1245680); והמחקר מתקדם פרויקט סוכנות ההגנה (DARPA) לתמיכה בשלבים המוקדמים של עבודה זו. השלבים המוקדמים של עבודה זו בוצעו על ידי א.ב. במעבדתו של פרופ 'עמית לאל באוניברסיטת קורנל. הודות AB Ayesa Sinha ופרופ 'לאל להדרכה ניסיונית ודור רעיון בשלב זה. Manduca סקסטה (לינאוס 1763) התקבלו ממושבה ומתוחזק על ידי המחלקה לביולוגיה באוניברסיטת דיוק, דורהם, צפון קרוליינה, ארה"ב. עש שימש בתוך 5 ימים של eclosion. ברצוננו להודות למשולש Biosystems בינלאומי, במיוחד דוד Juranas וקייטי Millay על סיועם מצוין טכני ושימוש במערכת Neuroware. כמו כן, אנו רוצים להודות וויל קאפי על עזרתו במהלך ניסויים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
חוט נירוסטה מצופהA-M Systems7919000.008' ’ חשוף, 0.011' ’ מצופה, מחוסל
אלקטרודה גמישLitz או בחוט משרן. 
מחבר FFC להרכבה על פני השטחמחבר HiroseFH28E-20S-0.5SH(05)
פינצטהGrobet ארה"בנקה עם 70% אלכוהול לפני השימוש על החרק.
Kim-WipesKimberly-Clark Worldwide34155ניתן להשתמש בממחטות מגבון עדינות בכל גודל.
טפלוןברוחב 5 מ"מ סרט טפלון.
מחט היפודרמיתבקטון דיקינסון ושות'ניתןלהשתמש במחט היפודרמית 30511 20-30 G. סרטון הראה 30 גרם.
קיבוע קשיחניתן להשתמש במגוון חומרים (למשל., מערבלי קפה)
כלובכלוב לחיות מחמד מפלסטיק מרופד בנייר אריזה או ריפוד דומה. יש צורך בחורי אוורור.
צריבה תרמיתAdvanced Meditech InternationalCH-HI CT2103 (טיפ)ציוד אופציונלי המשמש למריחת שעווה דנטלית.
שעווה דנטליתאורתומכניקה LC., חץ שבור, אוקלהומהחומר אופציונלי המשמש לייצוב האלקטרודות על החרק.
פלטפורמתמגנטית מסגרת מעוצבת בהתאמה אישית המיוצרת בבית עם אב טיפוס תלת מימדי.
ניתן להשתמש בחוט סרט מקל הופעת חרקים ריחוף

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Taubes, G. Biologists and engineers create a new generation of robotics that imitate life. Science. 288 (7), 80-83 (2000).
  2. Duch, C., Bayline, R. J., Levine, R. B. Postembryonic development of the dorsal longitudinal flight muscle and its innervation in Manduca sexta. Journal of Comparative Neurology. 422 (1), 1-17 (2000).
  3. Levine, R. B., Morton, D. B., Restifo, L. L. Remodeling of the insect nervous system. Current opinion in neurobiology. 5 (1), 28-35 (1995).
  4. Williams, C. M. Physiology of insect diapause: the role of the brain in the production and termination of pupal dormancy in the giant silkworm Platysamia cecropia. Bio. Bull. 90, 234-243 (1946).
  5. Williams, C. M. The juvenile hormone. II. Its role in the endocrine control of molting, pupation, and adult development in the Cecropia silkworm. Bio. Bull. 121, 572-585 (1961).
  6. Bozkurt, A., Lal, A., Gilmour, R. Radio control of insects for biobotic domestication. 4th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering. , 215-218 (2009).
  7. Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. In vivo electrochemical characterization of a tissue–electrode interface during metamorphic growth. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58 (8), 2401-2406 (2011).
  8. Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. Insect–machine interface based neurocybernetics. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (6), 1727-1733 (2009).
  9. Chapman, R. F. The Insects: Structure and Function. , Cambridge University Press. (1998).
  10. Eaton, J. L. Morphology of the head and thorax of the adult tobacco hornworm, Manduca sexta (Lepidoptera:Sphingidae). I. Skeleton and muscles. Annals of the Entomological Society of America. 64, 437-445 (1971).
  11. Resier, M. B., Dickinson, M. H. A modular display system for insect behavioral neuroscience. Journal of Neuroscience Methods. 167 (2), 127-139 (2008).
  12. Dombeck, D. A., Reiser, M. B. Real neuroscience in virtual worlds. Current opinion in neurobiology. 22 (1), 3-10 (2011).
  13. Weir, P. T., Dickinson, M. H. Flying drosophila orient to sky polarization. Current Biology. 22 (1), 21-27 (2012).
  14. Ristroph, L., Bergou, A. J., et al. Discovering the flight autostabilizer of fruit flies by inducing aerial stumbles. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (11), 4820-4824 (2010).
  15. Strauss, R., Schuster, S., Götz, K. G. Processing of artificial visual feedback in the walking fruit fly Drosophila melanogaster. The Journal of experimental biology. 20 (9), 1281-1296 (1997).
  16. Lindemann, J., Kern, R., Michaelis, C., Meyer, P., van Hateren, J., Egelhaaf, M. FliMax, a novel stimulus device for panoramic and highspeed presentation of behaviourally generated optic flow. Vision Research. 43 (7), 779-791 (2003).
  17. Reiser, M. B., Dickinson, M. H. A modular display system for insect behavioral neuroscience. Journal of neuroscience methods. 167 (2), 127-139 (2008).
  18. Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. Balloon-assisted flight of radio-controlled insect biobots. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (9), 2304-2307 (2009).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Early Metamorphic Insertion TechnologyInsect Flight Behavior MonitoringElectromyography RecordingIndirect Flight MusclesManduca sextaMetamorphic Tissue RemakingNeuromuscular Recording PlatformsMagnetically Levitating FrameWireless Neural AmplifierDorsoventral Muscles

Related Articles