Manduca sexta'nın erken metamorfik evrelerinde elektrot implante etmek için yeni bir cerrahi prosedür sunuyoruz. Bu teknik, uçuş nörofizyoloji dinamiklerini incelemek için nöromüsküler doku ile mekanik olarak stabil ve elektriksel olarak güvenilir bir eşleşmeye izin verir. Ayrıca, böcek yalpalama ile ilgili bağlı çalışmalar için yeni bir manyetik kaldırma platformu sunuyoruz.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Böcek Uçuş Behavior Monitoring için erken Metamorfik Yerleştirme Teknoloji
* These authors contributed equally
Bu makalede
Özet
Özet
Erken Metamorfoz Yerleştirme Teknolojisi (EMIT), metamorfik gelişimleri sırasında böcekler üzerinde mikrofabrikasyon nöromüsküler kayıt ve çalıştırma platformlarını entegre etmek için yeni bir metodolojidir. Burada implantlar, metamorfik dokunun yeniden yapımının bir sonucu olarak nöromüsküler sistemin yapısı ve işlevi içinde kaynaşır. İmplantlar, pupa gelişimi sırasında elektronik etrafındaki doku gelişiminin biyoelektrik ve biyomekanik olarak geliştirilmiş bir doku arayüzü ile sonuçlandığı böcek ile ortaya çıkar. Bu nispeten daha güvenilir ve kararlı arayüz, yetişkin evre yerleştirmeleri sırasında ortaya çıkan hafifletilmiş travmatik etkilerle böcek hareketinin sinirsel temelini araştıran birçok araştırmacı için faydalı olacaktır. Bu yazıda elektrotlarımızı Manduca sexta'nın dolaylı uçuş kaslarına implante ediyoruz. Dorsal-toraksta yer alan, dorsoventral ve dorsolongitudinal kaslara güç veren bu ana uçuş, kanatları harekete geçirir ve yukarı ve aşağı vuruşlar için mekanik güç sağlar. Bu iki kas grubunun göreceli kasılması, sapma manevrasının nörofizyolojik olarak nasıl koordine edildiğini araştırmak için araştırılmaktadır. Uçuş dinamiklerini karakterize etmek için, böcekler genellikle tellerle bağlanır ve uçuşları dijital kameralarla kaydedilir. Ayrıca, Manduca sexta'yı, böceğin ticari olarak satılan bir kablosuz nöral amplifikatöre bağlı olduğu manyetik olarak yükselen bir çerçeveye bağlamak için yeni bir yol geliştirdik. Bu kurulum, dorsoventral ve dorsolongitudinal kas gruplarından ilgili elektromiyografi sinyallerini iletirken serbestlik derecesini "yalnızca" yalpalama ile sınırlamak için kullanılabilir.
Giriş
Elektrotlar takma, hatta telemetrik kayıt uygulamaları için böceklere bağlı elektronik sistemler ile, doğal uçuş 1. sırasında nasıl sinir sistemleri işlevini anlamak için önemli bir yöntem olmuştur. Böceklerde yapay sistemleri takılması veya implante böceğin doğal uçuş rahatsız potansiyelini içeren birçok zorluklar ortaya etti. Yüzeysel bağlanma ya da yetişkin böcek yapay platformlar cerrahi ekleme dolayı vücut kaynaklı atalet ve stres kuvvetlerin neden sokulan cihazların olası kayması için güvenilir değildir. Yüzeysel bağlı ya da cerrahi olarak yerleştirilen elektrotlar da bir yabancı cisim gibi böcekler tarafından reddedilmesi yatkındır. Ayrıca, implanta....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
NOT: protokolü takip için gerekli maddeleri ve kaynağı aşağıda "Reaktifler" Tablo verilmiştir.
1.. Kayıt elektrot bağlantı için Baskılı Devre Kartları (PCB) hazırlanması
NOT: pratik bir deneysel prosedür sağlamak amacıyla, tel elektrotlar bir FFC (esnek düz kablo) konektörüne bu elektrotlar eklemek için bir PCB lehimli.
- Bakır kaplı laminat bir 0.5x5 cm 2 parça kesin.
- Bir ince uçlu bir kalem kullanarak, maske desenleri yakma gibi üç 0.1x5cm 2 dikdörtgen pedleri çizin.
- Havalandırılmış bir alanda veya çeker ocak içinde bir PCB pürüzlendirici kullanarak maruz la....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
EMIT genel prosedürün şematik hawkmoth metamorfik döngüsü ve karşılık gelen elektrot yerleştirme adımda ana aşamaları gösteren, Şekil 1 'de sunulmuştur. Elektrot ekleme 4-7 gün önce, son eclosion pupa aşamasında yapılmalıdır. Bu, kas lifleri elektrotların etrafında yer geliştirmek ve böcek implantı güvenliğini sağlar.
İki aktif elektrotlar ve topraklama elektrotları sokulduktan tamamlanmış bir pupa geç evre sokulma tipik sonucu, Şekil 2'de gösterilmi.......
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Protokol sonraki adımda verileri kaydetmek yeteneğini etkileyebilir kayıt elektrotların cerrahi yerleştirilmesi sırasında birkaç önemli adım vardır. Kayıt elektrotları, sırt tarafında kanat noktalar sergileyen sonra pupa bir gün içine sokulmalıdır. Ekleme iki ya da daha fazla gün, bu saatten sonra yapılırsa, böceğin doku takılan elektrotlar etrafında geliştirmek ve dengelemek için yeterli zaman olmayacaktır. Bu da yetişkin safhasında implante elektrotlar ve güvenilmez kayıtları hareketine neden olabilir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarların bu çalışmada herhangi bir çıkar çatışması bulunmamaktadır.
Teşekkürler
AB minnetle (1245680) Cyber Fiziksel Sistemleri programı (1239243) altında Bölümü Lisans Eğitim finansmanı için Ulusal Bilim Vakfı kabul eder; ve bu çalışmanın daha erken aşamalarında desteklemek için Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA). Bu çalışmanın daha erken aşamalarında Cornell Üniversitesi'nden Prof Amit Lal laboratuvarında AB tarafından gerçekleştirilmiştir. AB sayesinde bu aşamada deneysel rehberlik ve fikir üretimi için Ayesa Sinha ve Prof Lal. Manduca sexîa (Linnaeus 1763) ABD Duke Üniversitesi Biyoloji Bölümü, Durham, NC, tarafından sürdürülen bir koloniden elde edilmiştir. Güveler eclosion 5 gün içinde kullanılmıştır. Biz onlar....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Kaplamalı paslanmaz çelik tel | A-M Sistemleri | 791900 | 0.008' ’ çıplak, 0.011' ’ kaplamalı, tavlı |
| Esnek elektrot teli | Litz veya indüktör teli kullanılabilir. | ||
| Yüzeye monte FFC konektörü | Hirose Konektörü | FH28E-20S-0.5SH(05) | |
| Cımbız | Grobet USA | Böcekte kullanmadan önce %70 alkol ile temizleyin. | |
| Kim-Wipes | Kimberly-Clark Worldwide | 34155 | Her boyutta hassas mendil mendil kullanılabilir. |
| Teflon bant | 5 mm genişliğinde teflon bant. | ||
| Hipodermik İğne | Becton Dickinson & Co. | 30511 | 20-30 G hipodermik iğne kullanılabilir. Video 30 G gösterdi. |
| Sert sabitleme çubuğu | Çeşitli malzemeler kullanılabilir (örn., kahve karıştırıcıları) | ||
| Böcek çıkış kafesi | Ambalaj kağıdı veya benzeri dolgu ile kaplı plastik evcil hayvan kafesi. Havalandırma deliklerine ihtiyaç vardır. | ||
| Termal dağlayıcı | Advanced Meditech International | CH-HI CT2103 (uç) | Diş mumu uygulaması için kullanılan isteğe bağlı ekipman. |
| Dental balmumu | Ortomekaniği LC., Broken Arrow, Oklahoma | Böceğin üzerindeki elektrotları stabilize etmek için kullanılan isteğe bağlı malzeme. | |
| Manyetik kaldırma platformu | 3D prototipleme ile şirket içinde üretilen özel tasarlanmış çerçeve. |
Kaynaklar
- Taubes, G. Biologists and engineers create a new generation of robotics that imitate life. Science. 288 (7), 80-83 (2000).
- Duch, C., Bayline, R. J., Levine, R. B. Postembryonic development of the dorsal longitudinal fligh....
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
