Böcek Uçuş Behavior Monitoring için erken Metamorfik Yerleştirme Teknoloji

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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....

Protocol

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.

1. Bakır kaplı laminat bir 0.5x5 cm ² parça kesin.
2. Bir ince uçlu bir kalem kullanarak, maske desenleri yakma gibi üç 0.1x5cm ² dikdörtgen pedleri çizin.
3. Havalandırılmış bir alanda veya çeker ocak içinde bir PCB pürüzlendirici kullanarak maruz la....

Results

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 gösterilmiştir.

Discussion

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.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
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.