LEGO Mindstorms robotik platformda sinir ağı modelleme için bir yaklaşım sunulmaktadır. Yöntemi omurgasız nörolojik araştırma laboratuvarında hem de araştırma ve sınıf için bir simülasyon aracı sağlar. Bu teknik biyomimetik robot kontrol ilkeleri soruşturma sağlar.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
LEGO Robotlar Sinir Sistemi simülasyonlar Tasarlama ve uygulama
Bu makalede
Özet
Özet
Biz sistemleri düzeyde nörolojik hipotezleri test etmek için ticari LEGO Mindstorms NXT robot platformu kullanmak için bir yöntem mevcut. Yöntemin ilk adım uygun bir model organizma belirli refleks davranışlar sinir sistemi simülasyonu geliştirmektir, burada biz Amerikan Istakoz kullanın. (Geçiş) sinirsel bağlantılar decussating aracılık eksteroseptif refleksleri Braitenberg tarafından açıklanan ve NXT platformu kullanarak soruşturma için özellikle uygun olarak doğru ya da uzak bir uyarıcı bir hayvanın taksi açıklayabilir. 1. Sinir sistemi simülasyonu LEGO üzerinde LabVIEW yazılımı ile programlanır Mindstorms platformu. Sinir sistemi düzgün ayarlanmış sonra, davranışsal deneyler robot ve aynı çevre koşulları altında hayvan işletilmektedir. Örneklerin yaşadığı duyusal ortamı kontrol ederek, davranış çıkışları farklılıklar görülebilir. Bu farklılıklar belirli deficienc işaret edebilirve sinir sistemi modeli ler çalışılan belirli bir davranışı için modelin yineleme bilgilendirmek için hizmet vermektedir. Bu yöntem elektronik sinir sistemlerinin deneysel manipülasyon için izin verir ve özellikle basit doğuştan gelen refleks davranışların nörofizyolojik olarak ilgili nörobilim hipotezler keşfetmek için bir yol olarak hizmet vermektedir. LEGO Mindstorms NXT seti ön biyomimetik robot kontrol düzenleri test etmek için bir ekonomik ve verimli bir platform sağlar. Yaklaşımı da iyi bir için temel olarak hizmet eller sorgulamaya dayalı biorobotics müfredat lise sınıf için uygundur.
Giriş
Son 100 yılda nörofizyolojik araştırmaları son derece sinir sistemi yapısı ve fonksiyonu hakkındaki bilgilerimizi genişletmiştir. Ancak, bugüne kadar sinir sistemi araştırma çoğunluğu izole preparatları veya ölçülü konuların kullanımı güvendi. Serbestçe hayvanlar 2-5 davranıyor gelen sinirsel aktivite kayıt için birçok başarılı çalışmalar varken, biorobotic yaklaşım sistemleri düzeyde nörolojik hipotezleri 6 test etmek için sinir sistemi manipülasyon için izin vermek için değerli bir araç sağlar. Robotlar işletim simüle sinir sistemleri deneysel manipüle ve fiziksel dünyaya yazılım modelleme uzatılması için izin olabilir. Bu yaklaşım iyi akademi....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
1. Robot Model Bina
- Iyi neuroethological literatürde temsil olduğunu incelemek için bir model organizma seçin. Nispeten basit bir sinir sistemine de incelenmiştir ve öncelikle doğuştan gelen refleksleri oluşur, çünkü omurgasız genellikle iyi bir aday olun. Biz Amerikan Istakoz, Istakoz americanus kullanarak bu yaklaşım gösterecektir.
- Modelleme amacıyla iyi okudu refleksif davranış seçin. Hayvan refleks pençe kişiler engellerden kaçınma aracılık ederken rheotaxis (su akışı için yönlendirme) ortaya çıkarmak için anten bükme yanıt olarak Biz antennal viraj ve pençe yumru algılama için ıstakoz yanıtları seçtiniz. Bilateral simetrik sensörler....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Kendi sinir sistemine bir ıstakoz pençeleri girdileri yeni bir ortamda engel müzakere arabuluculuk. Şekil 1, LEGO robot (Şekil 1A) ve test arenada bir ıstakoz (Şekil 1B) davranışını analiz etmek için kullanılan ekran görüntüsü gösterir. Test arenada su robot denemeler için tankından boşaltılması dışında hayvan ve robot testler arasında değiştirilmemiş oldu.
Video izleme sonuçları Şekil 2'de görüntülenir. Hayvan ve robot .......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Biorobotic sinir sistemi simülasyon deneyleri başlatırken, takip için birkaç önemli kurallar vardır. Doğru model organizma seçimi önemlidir: elde etmek ve korumak için kolay bir organizma seçin. Genellikle deney için kurumsal onayı gerektirmeyen ve hayvancılık ihtiyaçlarını genellikle omurgalıların daha az talep olduğu için omurgasız idealdir. Bilimsel açıdan bakıldığında, 21 test etmek için hipotezler çizmek için bir köklü neuroethological edebiyat kaydı var bir hayvan seçmek için faydalıdır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarının olmadığını beyan ederim.
Teşekkürler
Biz programlama ve el yazması öneriler için Dr Chris Rogers (Tufts Üniversitesi) teşekkür ederim. Biz Video üretim desteği için Alex Giuliano ve Deborah Lee teşekkür ederim.
Finansman bir NSF Yüksek Lisans Araştırma Bursu ve Sentetik Biyoloji bir ONR MURI tarafından sağlanan.
....Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Kaynaklar
- Braitenberg, V. Taxis, kinesis and decussation. Prog. in Brain Res. 17, 210-222 (1965).
- Schregardus, D. S., Pieneman, A. W., Ter Maat, A., Jansen, R. F., Brouwer, F., Gahr, M. L. A lightweight telemetry system for recording neuronal activity in freely behaving smal....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
