All'inizio metamorfica Tecnologia Inserzione per Insect Volo monitoraggio del comportamento

Ciao, sono Alex Derber del laboratorio del Dr.Albert Bos. Faccio parte del Dipartimento di Ingegneria Elettrica della North Carolina State University. Oggi dimostreremo una nuova procedura chirurgica per l'impianto di elettrodi nel sesso della manica durante le prime fasi metamorfiche.

In questa procedura, che prende il nome di tecnologia di inserimento metamorfico precoce, gli elettrodi impiantati vengono integrati nel tessuto dell'insetto durante la fase metamorfica della pupilla. Uno dei principali vantaggi di questa procedura è che si traduce in un accoppiamento meccanicamente stabile ed elettricamente affidabile con il tessuto neuromuscolare e consente lo studio della neurofisiologia del volo dell'insetto. Nella fase adulta, IC Mensa subisce un ciclo di vita metamorfico che dura circa 40 giorni.

La mensa inizia il suo ciclo di vita allo stadio di uovo. Dopo sette-10 giorni, la larva si sarà schiusa e avrà raggiunto il terzo stadio larvale stellare. Ci sono un totale di cinque stadi di larva stellare e in ciascuno di questi stadi, le larve subiscono la raccolta e la crescita dell'energia.

Cinque o sei giorni dopo il quinto stadio larvale di installazione, l'insetto entrerà nella fase iniziale di pupilla. Durante la fase pupillare, c'è un'estesa degenerazione del programma e la successiva rigenerazione dei tessuti degli insetti. In preparazione per l'emergenza come falena adulta, l'insetto trascorre dai 17 ai 19 giorni.

Nella fase iniziale della pupilla, prima di entrare nella fase della tarda pupilla, durante la fase della tarda pupilla, inseriamo chirurgicamente un elettrodo elettricamente conduttivo nel torace dorsale della pupilla. Il tessuto si sviluppa attorno agli elettrodi impiantati e ne assicura l'attaccamento al corpo dell'insetto. Nel corso di alcuni giorni, gli elettrodi inseriti nel torace della pupilla, emergono come parte del corpo dell'insetto nella fase adulta finale come una falena, sfruttando così la ricostruzione dell'intero sistema tissutale dell'insetto.

Durante lo sviluppo metamorfico, gli elettrodi vengono impiantati nei muscoli del volo indiretto nel torace. Questi gruppi muscolari indirettamente responsabili del movimento delle ali sono i muscoli ventrali dorsali e longitudinali dorsali. Qui dimostreremo l'inserimento di un elettrodo nei muscoli ventrali dorsali, indirettamente responsabili della corsa verso l'alto dell'ala.

Con questo inserimento, registreremo in modalità wireless l'elettromiogramma dai muscoli ventrali dorsali durante il movimento. Poiché l'insetto è sospeso da una piattaforma levitata elettromagneticamente all'interno di un'arena a LED, che stimola il movimento. La procedura per la tecnologia di inserimento della metamorfosi precoce inizia con la costruzione di un circuito stampato che verrà utilizzato come interfaccia tra gli elettrodi inseriti e la strumentazione di registrazione.

Gli elettrodi a filo sono saldati sul circuito stampato, che è collegato in un connettore per cavo piatto e flessibile. Per iniziare, misura e taglia un pezzo quadrato di 0,5 x cinque centimetri di laminato rivestito di rame usando una punta sottile, un pennarello indelebile e le forbici usando la stessa punta sottile, pennarello indelebile. Disegna tre blocchi quadrati di 0,1 x cinque centimetri come modelli di maschere per incisione.

Utilizzare un dispositivo a bordo dritto come un righello per fare i segni lungo l'intera lunghezza del ritaglio del laminato di rame. Assicurarsi che i contrassegni siano in grassetto e non si sovrappongano l'uno all'altro. Se le linee di marcatura si sovrappongono l'una all'altra, gli elettrodi verranno cortocircuitati.

Quando si effettua il collegamento al connettore del cavo piatto e flessibile, rendendo inutilizzabili le schede, portare l'intaglio del laminato di rame in un'area ventilata, preferibilmente con la cappa aspirante per l'incisione delle marcature sul laminato di rame. Prestare attenzione quando si maneggia l'incisione del circuito stampato poiché è tossica. Se ingerito o ingerito e può irritare la pelle al contatto, posizionare il nastro di teflon su un'estremità del ritaglio del laminato di rame coprendo circa un centimetro lungo la lunghezza.

Quindi, attacca il ritaglio del laminato di rame all'interno di un becher graduato usando dello scotch in modo che metà della striscia di laminato di rame sia immersa nell'incisione. Posizionare il bicchiere su una piattaforma rotante per 20 minuti. Rimuovere il laminato di rame inciso dal becher e metterlo in un becher pieno d'acqua per 10 minuti.

Per il risciacquo dei residui, applicare alcol isopropilico su un pezzo di fazzoletto delicato e pulire i segni per esporre i cuscinetti di rame non incisi. Rimuovere ogni traccia del pennarello indelebile. Tagliare il circuito stampato in quadrati più piccoli lunghi circa un centimetro.

Ora che i circuiti stampati sono stati incisi, gli elettrodi devono essere preparati per il fissaggio. Si suggerisce di eseguire questi passaggi con l'aiuto visivo di un microscopio. Tagliare due pezzi di filo di acciaio inossidabile rivestito, inginocchiato, con un diametro di 0,11 pollici rivestito e 0,008 pollici nudo usando una lama affilata, due lunghezze di tre centimetri ciascuna.

Questi pezzi di filo di acciaio inossidabile sono gli elettrodi attivi che verranno inseriti nel torace dell'insetto. Usando una lama di rasoio, rimuovi da quattro a cinque millimetri di rivestimento di plastica da ciascuna estremità di ciascun filo. Quindi, taglia.

Un pezzo di 0,7 centimetri di filo di acciaio inossidabile isolato per creare un'estensione della punta per l'elettrodo di terra. Rimuovere delicatamente il rivestimento con la lama del rasoio come eseguito nel passaggio precedente o scioglierlo con il calore di un saldatore. Quindi, taglia un pezzo di filo di lititz a una lunghezza di 4,5 centimetri.

Per questa saldatura può essere utilizzato anche il filo dell'induttore. Il pezzo di acciaio inossidabile da 0,7 centimetri precedentemente preparato si appoggia al cavo di collegamento a terra lititz. Una punta in acciaio inossidabile esposta dovrebbe trovarsi all'estremità del collegamento a terra.

Fissare il circuito stampato inciso all'area di lavoro di saldatura utilizzando un nastro di teflon. Posizionare il nastro sul circuito stampato in modo tale che uno o due millimetri dei pad consentano la saldatura degli elettrodi alla scheda. Le estremità libere da saldature mascherate dei pad verranno inserite nel connettore FCC.

Allineare i tre fili degli elettrodi con nastro di teflon in modo che un'estremità di ciascuno possa essere saldata alle piazzole corrispondenti sulla scheda degli elettrodi. I due elettrodi attivi devono essere saldati sui pad vicino ai bordi della scheda. Gli elettrodi di terra illuminati devono essere saldati sul pad centrale.

Applicare il flusso in acciaio inossidabile sui cuscinetti degli elettrodi per facilitare la saldatura. Fare attenzione a evitare di cortocircuitare le connessioni dei pad applicando troppa saldatura. Immergere gli elettrodi in acetone in alcool isopropilico per 10 minuti ciascuno.

Per pulire i residui di saldatura. Le soluzioni possono essere versate in piatti separati o becher Per migliorare le prestazioni di pulizia, è possibile posizionare gli elettrodi in un bagno a ultrasuoni durante l'immersione E le soluzioni detergenti. Gli insetti saranno più attivi durante le transizioni tra il giorno e la notte.

Pertanto, un ciclo artificiale giorno-notte dovrebbe essere stabilito all'interno di una camera per insetti utilizzando timer di uscita automatici. Questi dovrebbero essere impostati per simulare un ciclo di buio di sette ore e un ciclo di luce di 17 ore. Esamina l'occhio del sesso manduka pu occhio ogni giorno per determinare il tempo di inserimento appropriato.

Gli occhi in pu sono pronti per l'inserimento circa un giorno dopo le ali. Gli inserimenti di macchie scure hanno più successo se eseguiti sette o quattro giorni prima della chiusura qui. Il pu più scuro sul fondo è pronto per l'inserimento chirurgico degli elettrodi per anestetizzare il pui.

Mettetele in frigorifero a quattro gradi Celsius per circa sei ore. Successivamente, preparare l'inserimento dell'area di lavoro. L'area di lavoro dovrebbe includere alcol isopropilico, pinzette affilate, lame in un ago ipodermico calibro 30.

Come opzione, l'adesivo cianoacrilato può essere utilizzato per migliorare il fissaggio dell'elettrodo, sterilizzare le pinzette ad ago e gli elettrodi immergendoli o strofinandoli con alcol isopropilico. Togliete la pupilla dal frigorifero dopo sei ore e trasferitela nell'area di lavoro. Determinare la posizione sul torace dorsale che corrisponde al gruppo muscolare di interesse.

Qui siamo interessati ai muscoli ventrali dorsali responsabili del movimento dell'ala verso l'alto. Usando una lama affilata o un ago ipodermico, gratta delicatamente un rettangolo quadrato di un centimetro attraverso lo strato di cuticola dell'eso. Usando le pinzette, stacca lentamente questi pezzi.

Usa le pinzette per rimuovere i peli delle ali dalla regione esposta del torace. Un aspirapolvere può essere utilizzato opzionalmente per facilitare il processo di pulizia. È importante rimuovere la maggior parte possibile dei peli per evitare di interferire con gli elettrodi inseriti.

Inserire lentamente l'ago di circa cinque millimetri nel meso thax dove le ali si attaccano al torace per creare due punti di inserzione mirati al gruppo muscolare. Ricorda dove sono fatti i buchi perché possono essere difficili da trovare se persi. Stabilizzare la pupa sul tavolo e utilizzare una pinzetta per guidare i due elettrodi di registrazione nei due punti di inserimento come opzione per migliorare la durata meccanica.

Pulisci tutti i peli intorno agli elettrodi e applica generosamente l'adesivo ciano accolato attorno a ciascun punto di inserimento sul torace con l'applicatore a filo. Prepara la gabbia per ELO con un materiale ruvido e strutturato che copre le pareti e il soffitto su cui l'insetto potrebbe arrampicarsi. In caso di emergenza, possono essere utilizzate scatole di cartone perforate o carta da imballaggio.

Prepara una fissazione rigida. Bastone con circa sei centimetri di lunghezza e due millimetri di diametro. Fai scorrere con cautela questo bastoncino attraverso il foro sotto i profili sporgenti.

La plastica si mescola. Per questo passaggio è possibile utilizzare un batuffolo di cotone o fili metallici. Fissare entrambi i lati del bastoncino sulla superficie della gabbia in modo che la pupa non possa rotolare.

Posizionare la pupa all'interno della gabbia in modo che il meso thax sia rivolto verso l'alto. Un movimento prolungato può causare danni agli elettrodi, perdita di elicottero o rendere inutile l'inserimento. L'elettrodo di terra deve essere inserito nell'addome o nelle parti distali del torace.

Per evitare l'accoppiamento del segnale, l'inserimento della disina può essere effettuato durante le fasi successive dello sviluppo della pupilla o dopo la comparsa dell'insetto. Il sito di inserimento dell'elettrodo di terra deve essere preparato in questo stadio pupillare per l'inserimento nello stadio pupillare o per l'inserimento nello stadio adulto. Qui, in uno stadio adulto, viene dimostrato l'inserimento dell'elettrodo di terra.

Mettetele in frigorifero a quattro gradi Celsius per sei ore. Per l'immobilizzazione del trattamento a freddo, preparare l'area di lavoro di inserimento includendo alcol isopropilico, pinzette affilate, un ago ipodermico calibro 30, ciano un adesivo creolo, un pezzo di filo per l'applicazione della colla, un cauterizzatore termico opzionale in un bastoncino di cera dentale opzionale. Come prima, immergere l'ago ipodermico nell'alcol isopropilico prima di entrare in contatto con la falena situata in un punto di inserzione a circa uno o due centimetri di distanza dagli elettrodi di registrazione lungo l'addome posteriore, inserire lentamente l'ago per perforare l'addome e fornire un lato di inserzione.

L'ago non deve penetrare più di quattro millimetri. Se l'emolinfa emerge dal lato di inserzione, l'ago è stato inserito troppo lontano e la procedura ha meno probabilità di successo. Usando una pinzetta, inserire con cautela l'elettrodo di terra nel sito di inserimento e applicare pressione fino a quando non è profondo da tre a quattro millimetri.

Tenere l'elettrodo in posizione e utilizzare un filo per applicare la colla intorno al sito di inserimento Come passaggio opzionale. Per migliorare ulteriormente la resistenza meccanica dell'inserimento, utilizzare il cauterizzatore termico e raccogliere un piccolo battito di cera da due a tre millimetri sulla punta. Posizionare la punta vicino al sito di inserimento e applicare calore in modo che la cera circondi l'elettrodo e lo mantenga saldamente in posizione.

Dopo il raffreddamento, lasciare che l'insetto si riprenda un giorno dall'inserimento prima di eseguire gli esperimenti. Una scheda adattatore con connettori per cavi flessibili piatti necessari per collegare la scheda dell'elettrodo sull'insetto all'unità di stadio principale internazionale a triangolo Biosystems. La scheda adattatore utilizza una scheda laminata in rame inciso che deve essere preparata seguendo i passaggi presentati in precedenza per preparare il bordo alla scheda dell'elettrodo nella stazione di saldatura, saldare un connettore per cavo flessibile piatto a un'estremità della scheda preparata.

Un connettore per cavo piatto flessibile a 10 pin può essere saldato alla scheda con le due coppie di pin sui bordi del connettore e la coppia di pin centrale a contatto con i tre pad in rame. Quindi saldare tre fili di collegamento di calibro 30 americano a tre pad. All'altra estremità della scheda vengono eliminati tre mini connettori per i tre pad sulla scheda adattatore per le letture dell'oscilloscopio come descritto.

Nella fase successiva, posizionare due dei connettori perpendicolarmente ai bordi della scheda. Il connettore centrale deve essere leggermente inclinato verso l'alto lontano dal piano della scheda per macellare l'altra estremità di questi tre fili al connettore dello stadio principale. Fornito da Triangle Biosystems International.

Il circuito dello stadio principale deve quindi essere fissato sulla parte superiore del telaio di levitazione per favorire l'affidabilità degli elettrodi e osservare il rapporto segnale/rumore. È possibile ottenere registrazioni dell'oscilloscopio collegate. Prima di implementare il sistema di registrazione wireless, collegare l'oscilloscopio a un amplificatore di registrazione neurologica CA multicanale.

Impostare i parametri dell'amplificatore su una frequenza di taglio passa-alto di un hertz, una frequenza di taglio passa-basso di 20 kilohertz e un guadagno di 100. Collegare ciascuno dei connettori mini wire femmina sulla scheda adattatore ai canali di ingresso dell'amplificatore. Rimuovere l'insetto con la scheda dell'elettrodo impiantato dalla gabbia.

Quando è in uno stato attivo, un pezzo di tessuto può essere posizionato sotto la falena per riposarla prima che le misurazioni vengano effettuate utilizzando una pinzetta, far scorrere la scheda dell'elettrodo nel ricettore di connessione del cavo flessibile piatto sulla scheda adattatrice. Rimuovere il tessuto sotto l'insetto e osservare la generazione di picchi di elettromiogramma. Mentre l'insetto sbatte le ali, cattura e salva i dati sull'oscilloscopio.

Questa figura mostra il segnale del potenziale muscolare acquisito con l'oscilloscopio da uno dei muscoli prima e durante il battito delle ali. Il segnale è stato elaborato con un'amplificazione cento volte superiore e un filtro passa-alto di un hertz e un filtro passa-basso di 20 kilohertz e il periodo di quiescenza. Non si osservano potenziali muscolari.

I potenziali muscolari durante il battito d'ali si verificano a circa 15-20 hertz. Una volta raccolte e verificate le misurazioni dell'oscilloscopio, è necessario raccogliere i segnali EMG wireless. È possibile costruire una piattaforma di levitazione elettromagnetica per la registrazione wireless dei segnali EMG durante il sesso in volo di Manus.

La piattaforma di levitazione è costituita da un telaio progettato per bilanciare un meccanismo di legame. La levitazione fluttuante libera permette al telaio e quindi all'insetto di farlo. Durante i test senza vincolo di cavi di fissaggio, il telaio può essere prototipato rapidamente utilizzando una macchina di modellazione a deposizione fusa.

Questo telaio caricato con magnete viene fatto levitare da una serie di elettromagneti nella piattaforma di base. Questa piattaforma levitante si trova all'interno dell'arena LED, che è stata costruita utilizzando 60 pannelli composti da una serie di cinque per sette singoli LED. L'arena è controllata dal microcontrollore APIC 18 F 45 20, che consente la simulazione della rotazione sia in senso orario che antiorario, nonché il controllo della velocità di rotazione.

Configurare il sistema di registrazione wireless TBSI. Collegando lo stadio di testa TBSI al connettore della scheda adattatore sulla piattaforma di levitazione. Rimuovi l'insetto dalla gabbia quando è attivo, preferibilmente durante l'alba.

Usando le pinzette. Inserire con cautela la scheda dell'elettrodo nel recettore del cavo flessibile piatto sul telaio di levitazione, in modo che l'insetto sia sospeso saldamente all'interno della configurazione. Posizionare la bacchetta magnetica vicino all'interruttore magnetico sullo stadio principale per attivare la trasmissione dati wireless.

Si accenderà una luce blu che indica che l'head stage è attivo e pronto per la registrazione. Spegni le luci nella stanza per la completa oscurità e apri il software TBSI neuro aware su un computer. È possibile utilizzare una lampada rossa per aggiungere ulteriore illuminazione alla stanza.

Selezionare il file di configurazione appropriato. I file di configurazione utilizzati in questa procedura sono l'impostazione predefinita W five. Quindi fai clic sul pulsante di avvio del mazzo nell'angolo in alto a sinistra dell'interfaccia iniziale.

Per iniziare a visualizzare i segnali, selezionare la scheda della finestra tutti i canali per l'osservazione dei segnali EMG sul sistema di registrazione TBSI. Per garantire una connessione wireless affidabile e il funzionamento degli elettrodi, accendere tutti i componenti dell'arena LED, l'alimentatore CC regolato e il microcontrollore. Bilancia lentamente la piattaforma di levitazione all'interno dell'arena.

Seleziona la scheda Registra in binario nel pannello di sinistra dell'interfaccia nor ware. Designare l'ora di registrazione e la destinazione di salvataggio del file. Scegli le impostazioni di output appropriate per salvare i tuoi dati.

Fare clic sul pulsante di avvio per avviare una sessione di registrazione all'interno del software di registrazione TBSI. Questo salverà il tuo file come file successivo, che può essere importato nei programmi di elaborazione dati di uso comune.

Osservare come l'insetto vola nella direzione che corrisponde al movimento dei LED. Invertire la direzione dei LED e confermare che l'insetto inverta la direzione Eseguire questa operazione tutte le volte che lo si desidera. La freccia mostrata indica il senso di rotazione del modello LED.

La freccia diventa gialla. Quando l'insetto completa una rotazione in senso antiorario, la freccia diventa blu quando l'insetto completa una rotazione in senso orario. Il parlato di riproduzione del film mostrato è del 50% più veloce del normale.

Questa figura mostra il segnale del potenziale muscolare acquisito dalla strumentazione wireless per un muscolo prima e durante il battito d'ali nel periodo di quiescenza. Non si osservano potenziali muscolari. I potenziali muscolari durante il battito d'ali si verificano a circa 15-20 hertz.

Qui abbiamo appena mostrato una registrazione di un canale. Tuttavia, una registrazione multicanale effettuata con questa configurazione può essere utilizzata per osservare la coordinazione tra più gruppi muscolari durante le manovre di volo. Ti abbiamo appena mostrato come eseguire l'inserimento di un elettrodo in fase metamorfica precoce in un sesso maschile per pupa.

È importante programmare l'inserimento nella fase tarda della pupilla in modo tale che l'inserimento non sia troppo precoce o tardivo nella fase della pupilla. In caso contrario, potresti avere problemi a ottenere una configurazione affidabile degli elettrodi. Ti abbiamo anche mostrato come assemblare i componenti elettrici necessari per eseguire la registrazione wireless dei dati EMG dai muscoli di volo indiretti mentre l'insetto viene levitato nell'arena LED.

Grazie per aver guardato e buona fortuna con i tuoi esperimenti.