פרוטוקול זה מתאר את התהליך של בניית מערכת היברידית בין חרקים למכונה וביצוע גירוי חשמלי אלחוטי של שרירי התעופה הנדרשים כדי לשלוט בתנועת הסיבוב של חרק מעופף.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
מערכת היברידית חרקים-מכונה: רדיו שליטה מרחוק של חיפושית עפה חופשי (
במאמר זה
סיכום
תקציר
עלייתו של מכשירים אלקטרוניים דיגיטליים מאופשרת רדיו עוררה את השימוש מקליט לגירוי תוקפת אלחוטיים קטנים ללימוד התנהגות חרקים בזמן הטיסה. טכנולוגיה זו מאפשרת בניית מערכת היברידית חרק-אוטומטית באמצעות פלטפורמת חרק חייה המתוארת בפרוטוקול זה. יתר על כן, פרוטוקול זה מציג את תצורת מערכת פרוצדורות טיסה חינם להערכת התפקוד של שרירי התעופה ב חרק ומשוחרר. להדגמה, אנו ממוקדים sclerite השחי השלישיים (3Ax) השרירים לשלוט ולהשיג מפנה שמאלה או ימינה של חיפושית עפה. אלקטרודה חוט כסף דקה הושתלה על שריר 3Ax בכל צד של החיפושית. אלה חוברו התפוקות של תרמיל אלחוטי (כלומר, ממריץ חשמל תוקפת) רכוב על pronotum של החיפושית. השריר היה מגורה בטיסה חינם לסירוגין בצד גירוי (ימין או שמאל) או גיוון stimulatioתדירות n. החיפושית פנתה אל צד ipsilateral כאשר השריר היה מגורה והציג תגובה מדורגת אל בתדירות הולכת וגוברת. תהליך ההשתלה וכיול נפח של 3 מערכת המצלמה ללכוד תנועה ממדי צריך להתבצע בזהירות כדי למנוע נזק לשריר לאבד המסלול של הסמן, בהתאמה. שיטה זו היא מאוד מועילה ללמוד טיסת חרקים, כפי שהוא מסייע לחשוף את הפונקציות של שריר הטיסה של עניין טיסה חינם.
מבוא
מערכת היברידית של חרקים-מכונה, המכונה לעתים קרובות חרק סייבורגי או ביובוט, היא היתוך של פלטפורמת חרקים חיה עם מכשיר אלקטרוני מותקן מיניאטורי. המכשיר האלקטרוני, הנשלט באופן אלחוטי על ידי משתמש מרוחק, מוציא אות חשמלי כדי לעורר חשמלית אתרים עצביים-שריריים בחרק באמצעות אלקטרודות תיל מושתלות כדי לגרום לפעולות והתנהגויות מוטוריות רצויות של המשתמש. בשלבים המוקדמים של תחום מחקר זה, החוקרים הוגבלו לביצוע הקלטה אלחוטית של פעולת השרירים של חרק, תוך שימוש במעגלים אנלוגיים פשוטים המורכבים מרכיבים המותקנים על פני השטח1-3. הפיתוח של טכנולוגיית מערכת-על-שבב עם פונקציונליות של תדר רדיו איפשר לא רק הקלטה אלחוטית של אותות עצביים-שריריים אלא גם גירוי חשמלי של האתרים העצביים-שר....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
1. מחקר בבעלי חיים
- חיפושיות אחוריות יחיד Mecynorrhina torquata (6 סנטימטר, 8 גרם) במכלי פלסטיק נפרדים עם מצעים גלולים עץ.
- להאכיל אחד את החיפושית כוס ג'לי סוכר (12 מ"ל) כל 3 ימים.
- שמרו על טמפרטורה ולחות של החדר גידול של 25 מעלות צלזיוס ו -60%, בהתאמה.
- בדוק את יכולת הטיסה של כל חיפושית לפני השתלת אלקטרודות חוט דקות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
הליך השתלת אלקטרודה מוצג באיור 2 אלקטרודות חוט כסף דק הושתלו לתוך שריר 3Ax של החיפושית דרך חורים קטנים פירסינג על לציפורן הרכה על שריר (איורי 2 ד - ה).. לציפורן רך זה נמצא בדיוק מעל apodema של שריר basalar לאחר הסרת החלק הקדמי של metepisternum (איורים 2 ד - ג). האלקטרודות הובטחו מכן באמצעות שעוות דבורים (איור 2F).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
תהליך ההשתלה הוא חשוב, מאחר שהוא משפיע על מהימנותם של הניסוי. האלקטרודות צריך להיות מוכנס לתוך השריר בעומק של 3 מ"מ או פחות, תלוי בגודל של החיפושית (הימנעות ממגע עם שרירים באזור). אם אלקטרודות לגעת שרירים הסמוכים, פעולות מוטוריות רצויות והתנהגויות עלולות להתרחש בשל ההתכווצות של שרירים סמוכים. שני האלקטרודות צריכים להיות מתואמים היטב כדי לוודא ששום להתרחש קצר. כאשר נמסו reflowing שעוות דבורים באמצעות מלחם, את בניסויים יש להיזהר לרתך מהר ככל האפשר, שכן השריר ניתן שרוף על ידי מג.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
המחברים מצהירים כי אין ניגודי אינטרסים.
תודות
חומר זה מבוסס על העבודות הנתמכות על ידי עוזר פרופסור נאניאנג (NAP, M4080740), הסוכנות למדע, טכנולוגיה ומחקר (A*STAR), מימון מחקר במגזר הציבורי (PSF, M4070190), מענק משותף של A*STAR-JST (סוכנות המדע והטכנולוגיה היפנית) (M4070198), ומשרד החינוך של סינגפור (MOE2013-T2-2-049). המחברים רוצים להודות למר רוג'ר טאן קיי צ'יה, פרופ' לואו קין הואט, מר פון קי צ'ון, מר צ'ו הוק סי, מר לאם קים קונג וד"ר מאו שישין מבית הספר למחקר על תמיכתם בהקמה ותחזוקה של מתקני המחקר. המחברים מודים לפרופ' מישל מהארביז (אוניברסיטת ברקלי) על עצתו ודיוןיו, לפרופ' כריס פיסטר ולקבוצתו (אוניברסיטת ברקלי) על תמיכתם במתן ה-GINA ששימש במחקר זה.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| חיפושית Mecynorrhina torquata | ממלכת החיפושית טייוואן | 10 גרם, 8 ס"מ, קיבולת העומס היא 30% ממסת הגוף אישור ייבוא ושימוש על ידי הרשות למזון חקלאי ווטרינרי של סינגפור (AVA; קוד HS: 01069000, קוד מוצר: ALV002). | |
| ממריץ תרמיל אלחוטי | מותאם אישית | TI CC2431 micocontroler הלוח מיוצר בהתאמה אישית על בסיס לוח GINA מבית פרופ' כריס פיסטר s מעבדה. ניתן למצוא את הפריסה של לוח GINA בכתובת https://openwsn.atlassian.net/wiki/display/OW/GINA | |
| שלט רחוק Wii | שלט רחוק של נינטנדו | בלוטות' כדי לשלוח את הפקודה למחשב הנייד של המפעיל | |
| BeetleCommander v1.8 | Custom. קבוצת מהארביז באוניברסיטת קליפורניה בברקלי וקבוצת סאטו ב-NTU | הקמת התקשורת האלחוטית של התרמיל והמחשב הנייד של המפעיל. הגדר את פרמטרי הגירוי ורשום את נתוני המיקום. הצג באופן חזותי את נתוני הטיסה. | |
| תחנת בסיס GINA | קבוצת כריס פיסטר באוניברסיטת ברקלי | TI MSP430F2618 ו-AT86RF231 | |
| מערכת לכידת תנועה | VICON | T160 | 8 מצלמות לזירת טיסה של 12.5 מ' x 8 מ' x 4 |
| מ' מערכת לכידת תנועה | VICON | T40s | 12 מצלמות לזירת טיסה של 12.5 x 8 x 4 מ' |
| מיקרו סוללה | Fullriver | 201013HS10C | 3.7 וולט, 10 מיליאמפר / שעה |
| סרט רפלקטיבי רטרו | רפלקסיט | V92-1549-010150 | V92 סרט רפלקטיבי, צבע כסף |
| חוט כסף מבודד PFA | מערכות A-M | 786000 | 127 ומיקרו; M חשוף, 177.8 ומיקרו; מצופה m, להבת כסף חשופה 3 מ"מ חשופה בקצוות |
| SMT Micro Header | SAMTEC | FTSH-110-01-L-DV | 0.3 מ"מ x 6 מ"מ, מתכופף כדי ליצור מחוון באורך 3 מ"מ כדי לאבטח את האלקטרודה לתוך כותרת ה-PCB. |
| שעוות | אבטח את האלקטרודות | ||
| קודקוד | שעווה דנטלית | לשתק את סיכת החרקים של החיפושית | |
| ROBOZ | RS-6082-30 | גודל 00; 0.3 מ"מ קוטר מוט; 0.03 מ"מ רוחב קצה; 38 מ"מ אורך צור חורים מנחים אלקטרודות על פינצטה לציפורניים | |
| DUMONT | RS-5015 | דפוס #5; .05 מ"מ x .01 מ"מ גודל קצה; 110 מ"מ אורך מספריים לניתוח והשתלה | |
| ROBOZ | RS-5620 | Vannas מספריים קפיציים לניתוח; ישר; קצה חיתוך 3 מ"מ; רוחב קצה 0.1 מ"מ; אורך כולל של 3 אינץ' ניתוח והשתלה | |
| ברזל הלחמה לשתייה | DAIYO | DS241 | Reflow שעוות דבורים |
| פלטה חמה | CORNING | PC-400D | שעוות דבורים נמסה ושעווה דנטלית |
| מנורת פלורסנט | פיליפס | TL5 14W | האירו את כל זירת הטיסה עם 30 לוחות (60 x 60 ס"מ2). בכל פאנל 3 מנורות. 14 W, 549 מ"מ x 17 מ"מ |
מקורות
- Kutsch, W., Schwarz, G., Fischer, H., Kautz, H. Wireless Transmission of Muscle Potentials During Free Flight of a Locust. J. Exp. Biol. 185 (1), 367-373 (1993).
- Fischer, H., Kautz, H., Kutsch, W. A Ra....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
