Koku Aramalar için Otonom Robotlar Böcek elektroantenogram Sensörleri kullanarak

Bu prosedürün genel amacı, bütün bir böcek preparatından elektrogramları veya EEG'leri kaydetmek ve koku alma robotlarında böcek antenlerini biyosensör olarak kullanmaktır. Bu, önce hayvanın bir strafor bloğa bağlanmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, iki EAG elektrodu, böceğin boynuna bir referans elektrodu ve antenin ucuna bir kayıt pipeti yerleştirmektir.

Daha sonra, elektrotlar yeterli sinyal amplifikasyonu ve filtreleme ile bir elektrofizyoloji kartına bağlanır. Son adım, EAG hazırlığını bir mobil robota monte etmektir. Sonuç olarak, gerçek hayvanlarda olduğu gibi aynı sensörler kullanılarak bir koku kaynağına doğru koku navigasyonunu göstermek için sonuçlar elde edilebilir.

Bu robotik platform, böceklerde koku alma ve koku alma navigasyonu ile ilgili hipotezleri test etmek için doğrudan bir yol sağlar. Bugün sunacağımız tekniğin, tüketim vergisi ve anten E'ye dayalı mevcut yöntemlerle karşılaştırıldığında avantajı, daha uzun süre stabil kayıtlara izin vermesidir. EAG'yi bütün bir böcek preparatından kaydetmek için, önce iki gümüş teli konsantre çamaşır suyu çözeltisine 10 ila 20 dakika daldırarak klorlayın ve ardından durulayın.

Bu işlem elektrotların polarize olmasını önler: Cam elektrotları ateşten yapın, elektrotlu kılcal damarları parlatın, polar yangın parlatma, klorlu gümüş telin elektrotlarla çizilmesini önler. Daha sonra, bir erkek güveyi karbondioksit ile uyuşturun ve başı üstten çıkıntı yapacak şekilde bir strafor bloğun içine yerleştirin, böceğin kafasını boynuna boyacı bandı ile bağlayın, boynuna referans elektrot görevi gören gümüş bir tel yerleştirin. Stereo mikroskop altında, antenlerden birini ucunda ve tabanında ince ressam bandı şeritleri ile hareketsiz hale getirin.

Antenin distal iki ila üç segmentini cerrahi makasla kesin. Ardından cam elektrodu bir mikro manipülatör ile antenin kesik ucunun yakınına yerleştirin. Antenin kesilen ucundan biraz daha büyük bir çap elde etmek için cam kılcal damarın ucunu forseps ile kesin.

Cam pipeti tampon solüsyonla doldurun. Daha sonra antenin kesik ucunu mikro manipülatör ile cam kılcal damara yerleştirin. Son olarak, kayıt elektrodu görevi gören gümüş teli, tüm hazırlığı cam kılcal damarın en büyük ucuna yerleştirin.

Bu, robotun üstüne vidalanmış metal bir plaka üzerine böcek elektrotları ve mikro manipülatördür. EAG çıkış voltajını, metin protokolünde açıklandığı gibi robotun uzatma kartı için uygun aralığa uyarlamak için bir donanım arayüzü tasarlayın. Kısaca bir yüksek giriş empedansı amplifikatörü, bir düşük ve yüksek geçiren filtre ve bir ikinci aşama amplifikatörü ekleyin.

Ardından, elektrotları diferansiyel EAG girişlerine bağlayın. Pozitif EEG'ler elde etmek için kayıt elektrodunu ön amplifikatörün ters çevirme girişine bağlayın. Sinyal algılama ve robotu kontrol etme için grafiksel bir kullanıcı arayüzü ve çeşitli işlevler uygulamak için özel bir c plus plus yazılımı geliştirilmiştir.

Sinyal algılama, hızlı ve güvenilir feromon tespitine izin veren nöral mekanizmaların modellenmesiyle gerçekleştirilebilir. Mth'lerde biyolojiyi taklit ederek antenden girdi alan merkezi nöronlar, feromona stereotipik bir uyarma inhibisyonu ateşleme paterni ile yanıt verir Sinyal algılamayı elde etmek için, nöron modelini metin protokolünde bulunabilecek diferansiyel denklemler olarak uygulayın. Üç ardışık ani yükselme aralığı olarak tanımlanan bir uyarma patlaması olduğunda feromon isabetlerini tespit edin.

70 milisaniyeden küçük olanları, 350 milisaniyeye eşit veya daha büyük bir ara yükselme aralığı ile tanımlanan inhibisyon takip eder. Feromon darbelerine yanıt olarak EEG'ler, ölçüm sisteminin 10 hertz'e kadar feromon darbelerini çözebileceği gösterilmiştir. EAG, tüm böcek preparatının zaman içindeki stabilitesini test etmek için feromon stimülasyonlarına yanıt olarak periyodik olarak kaydedildi.

Eksize edilen ve anten ile karşılaştırıldığında, tüm böcek preparatı bir iş günü içinde iyi bir stabilite gösterir. Buna karşılık, izole antenlerde kaydedilen EEG'ler zamanla hızla azalır, böylece sinyal sadece 1,5 saat sonra başlangıç değerinin yarısına düşer. Bu kez bağımlılık, ömrü iki saat olan üstel bir bozulma ile tanımlanır.

Son olarak, EAG robotik platformunun reaktif bir arama stratejisi kullanarak bir koku kaynağı arama yeteneği test edildi. Arama stratejisi, spiral döküm ile feromon her tespit edildiğinde rüzgara karşı dalgalanmayı birleştirir. Koku kaynağı olmadan algılamaların yokluğunda, EAG çok az algılama ile veya hiç algılama olmadan sıfır civarında kalır, robot spiral döküm yapar ve genellikle hedef konuma ulaşmadan önce arama alanını terk eder.

Tersine, koku kaynağı ile EAG, algılama yapılmamasından kaynaklanan sessizlik dönemleriyle iç içe geçmiş algılamalardan kaynaklanan aktivite patlamaları sunar. Spiral döküm esas olarak tüy konturunda meydana gelir ve koku kaybolduğunda tüy merkez hattının yerini değiştirmek için etkili bir strateji gibi görünmektedir. Bu videoyu izledikten sonra, bir duvar böcek hazırlığından elektron telgraflarının nasıl kaydedileceği ve koku alma robotlarında böcek anteninin nasıl kullanılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.