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O protocolo descrito acima, foi testado primeiro com 20 pulsos curtos mseg de feromona (dose de 1 ug e 10 ug) directamente sopradas sobre a antena. Figura 4A mostra os EAG em resposta a impulsos de feromonas. Eles são positivos, porque o eléctrodo de registo foi ligado à entrada inversora do amplificador, tal como descrito na etapa 3.3. Tal como indicado pelo espectro de potência, o sistema de medição é capaz de resolver os pulsos de feromonas de até 10 Hz. Para comparação, nós também testado um sensor de gás comercialmente disponíveis. O TGS2620 é um sensor de óxido metálico fabricada para a detecção de vapores de solventes. Embora o sensor apresenta uma elevada sensibilidade para o etanol, foi incapaz de seguir as variações de concentração (ver a curva a tracejado na Figura 4B). O problema veio da caixa do sensor. O TGS2620 é comercializado com uma tampa que tem uma gaze de aço inoxidável à prova de fogo. O tempo de resposta é lento, porque, na prática, é preciso umcerto período de tempo para que o gás se difunda através da gaze e atingir a superfície do óxido de metal. Recuperação também é lento porque é preciso tempo para limpar o sensor quando o gás é aprisionado no interior da tampa. Nós, portanto, removeu a tampa e esta modificação melhorou a dinâmica significativamente (ver a curva simples na Figura 4B). Ainda, houve um factor de dez entre EAG e o TGS2620 (10 Hz versus 1 Hz). Esta comparação é, no entanto, como qualitativa EAG e o TGS2620 não foram testados nas mesmas condições.
Em seguida, avaliou a estabilidade ao longo do tempo de todo o inseto nossa preparação (n = 12 traças), em comparação com antenas excisada (n = 7 antenas). A EAG foi registrada periodicamente em resposta a estímulos de feromônio (duração de 500 ms, doses 1 mg). EAG-primas (em mV) foram convertidos para EAG relativos (percentuais de valor inicial obtido no tempo t = 0). Figura 5 mostra muito boa estabilidade de todo o nosso inseto-prepparação dentro de um dia de trabalho. Em contraste, EAG gravada em diminuição isolado antenas rapidamente ao longo do tempo, de modo que o sinal cai para metade do seu valor inicial após apenas 1,5 horas. Esta dependência do tempo é bem descrita por um decaimento exponencial com um tempo de vida de 2 horas.
Finalmente, testou-se a capacidade de o plateform robótico EAG para procurar uma fonte de odor (composto feromona Z7-12: OAc) utilizando uma estratégia de pesquisa reactivo (Figura 6A). A estratégia de pesquisa combina impulso contra o vento cada vez que a feromona é detectado com fundição espiral na ausência de detecção 28. A presença de feromona é detectado a partir do GAE pelo detector neuromórfica, tal como descrito na etapa 4.3. Dois exemplos de EAG gravados durante a pesquisa são mostrados na Figura 6B. Sem a fonte de odor, a EAG permanece em torno de zero (ou seja, 2,5 V) com muito poucas ou nenhuma detecções. O robô executa fundição espiral e geralmente deixa a bef espaço de buscaminério de chegar ao local de destino (em 92% dos estudos, n = 26 ensaios, Figura 6C direita). Com a fonte de odor (Figura 6C esquerda), a EAG apresenta explosões de atividade (detecções) entrelaçadas com períodos de silêncio (não detecções). Fundição espiral ocorre principalmente no contorno pluma (Figura 6C esquerda, linha vermelha) e parece ser uma estratégia eficiente para se mudar a linha central da pluma quando o odor é perdido. Nesta condição, a fonte é geralmente encontrado (taxa de sucesso de 96%, n = 44 ensaios).

Figura 1. Whole-inseto preparação EAG e configuração robótico. A) O eletroantenogramas (EAG) é gravado a partir de uma preparação de todo o inseto (ver texto para detalhes). B) A preparação é montado na roubarot. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Interface Figura 2. Hardware-software. A) de Eagle esquemática do equipamento. O circuito é composto por seis seções (ver texto para detalhes). Ele permite a filtragem (banda de frequência de 0,1-500 Hz, entalhe a 50 Hz), a amplificação (250X total de ganho) e condicionamento de sinal na faixa de 0-5 V. B) layout de Águia mostrando as linhas de cobre (o topo é em vermelho ea fundo em azul) e os buracos (em verde). C) Placa de circuito impresso (PCB), mostrando os elementos discretos. D) da interface gráfica do usuário (GUI), escrito em Qt-C + + para a visualização de dados (traço vermelho = entrada EAG, traço verde= Saída modelo neurônio), design de filtro e detecção do sinal. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Detecção Figura 3. Sinal do GAE. A) eletroantenogramas (EAG) modelo. A EAG é modelada por uma cascata não-linear 27, que consiste em uma não-linearidade estática seguido de um filtro passa-baixa de 1 ª ordem com função impulso exponencial
. A saída EAG é dada pela integral da convolução com
. B) abordagem de Engenharia. O filt deconvolutioner escreve
e
, Veja o texto para mais detalhes. Encontros Odor (acessos) são detectados sempre
exceder um limite pré-definido C) abordagem inspirou-Bio.. Um modelo de neurónio tipo de Hodgkin-Huxley com cinco correntes internas (vazamento, K +, Na +, Ca 2 + e SK) é usado para reproduzir o padrão de disparos observado de excitação-inibição (EI) observada experimentalmente 13. Para a detecção do sinal, o sinal de EAG é utilizado como corrente de entrada e de acessos são detectados, sempre que uma rajada de excitação é seguido pela inibição da actividade de tiro.
< br /> tempo de resposta Figura 4. EAG. A) gravações EAG em resposta a 20 pulsos feromônio ms (dose de 1 ug e 10 mg) entregues em taxas diferentes (1, 2, 4, 6, 8 e 10 pulsos / seg). O espectro de potência EAG normalizado é mostrado para um estímulo pulsado a 10 Hz e 1 (dose de 1 ug e 10 ug). A EAG resolve pulsos individuais de até 10 Hz. B) Gravações de sensor de gás TGS2620 em resposta a etanol (flutuação de concentração). As curvas tracejadas e deslizamento estão a resposta do sensor, com e sem a tampa, respectivamente. O sensor com a tampa tem um tempo de resposta de dezenas de segundos e, assim, não pode seguir as variações na concentração de gás. O TGS2620 sem tampa resolve flutuações individuais até 1 Hz. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Estabilidade EAG Figura 5. (Todo inseto preparação vs antena excisadas). A EAG foi registrada a cada hora durante 8 horas para a preparação de todo o inseto
(n = 12 mariposas) e a cada 20 minutos durante 3,2 h para antenas excisada
(n = 7 antenas). A figura mostra EAG relativas (as percentagens de valor inicial obtidos no tempo t = 0). A dependência do tempo para antenas excisada é bem ajustado por um decaimento exponencial, com um tempo de vida de 2 horas (meia-vida de 1,5 horas).

Figura 6. Experimentos robóticos. A) A estratégia de fundição onda combina onda contra o vento nopresença do odor com fundição em espiral na sua ausência 28. B) EAG típica registada durante a pesquisa, enquanto o robô está em movimento (com e sem odor). C) trajectórias Robot com odor (n = 44 ensaios), e sem cheiro (n = 26 ensaios). A linha pontilhada vermelha representa o contorno pluma, onde 90% de todas as detecções ocorreu durante os ensaios. As condições experimentais: espaço de busca = 4 mx 2,5 m, a velocidade do robô = 5,6 cm / s, target = 10 mg de feromônio depositado sobre um filtro de papel e substituído a cada 2 ensaios, robô localização inicial = 2 m do alvo, velocidade do vento = 0,9 ± 0,2 m / s no local de destino. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.