Рано Метаморфические вставки Технология насекомых полета контроля действий

Установка электродов, даже с прикрепленными электронных систем в насекомых для телеметрических приложений записи, был основным способом понять, как функцию нервной системы в процессе естественного полета ^1. Присоединение или имплантации искусственных систем у насекомых поставил множество проблем, связанных с потенциалом нарушить естественный полет насекомого. Поверхностная вложение или хирургическое введение искусственных платформ на взрослого насекомого является ненадежным из-за возможного смещения вставленных устройств, вызванных тела, вызванных инерционными и сил напряжения. Внешне прилагается или хирургически вставляются электроды также склонны быть отвергнут насекомых, как инородное тело. Кроме того, операция имплантации требует удаления чешуек и свай вокруг экзоскелета. Толстый слой кутикулы также должен быть пробит для хирургических иннервации, которые могут вызвать повреждение тканей обеспечение, тем самым препятствуя естественной полета насекомого. Все тHESE факторы могут сделать хирургическая или поверхностным операция имплантации сложной и деликатной задачей. В целях смягчения этих проблем, связанных с внешне крепления контроля и зондирования системы для насекомых, роман методология участием метаморфическую рост будет описано в этой статье.

Развитие метаморфических из holometabolic насекомых начинается с трансформации личинки (или нимфы) в взрослым с промежуточной стадии куколки (рис. 1). Процесс метаморфоза включает обширный перепрограммирование тканях, включая дегенерацию последующим ремоделирования. Это преобразование превращает земную личинку со взрослым насекомым демонстрируя несколько сложным поведением ^2,3.

Выживание насекомых после экстремальных парабиотического операций была продемонстрирована где были проведены операции на ранних стадий метаморфизма ^4,5. В этих операций, то с развитием гистогенеза каустикред хирургические раны в ремонте в более короткие сроки. После этих наблюдений, новая методика была разработана, где была выполнена имплантация электропроводных электродов на ранних стадиях метаморфических роста (рис. 1). Это позволяет биомеханики надежное крепление на насекомых ^6. Высоконадежный интерфейс также обеспечены нервной насекомого и нервно-мышечной систем ^7. Этот метод известен как "Ранний Metamorphosis вставки технологии" (вывод) ^8.

После восстановления всей системы тканей, структуры, вставленные в куколки появляются с взрослого насекомого. Летные мышечные группы составляют до 65% от общего грудной массы тела и, таким образом, является относительно удобной мишенью для процедуры EMIT ^9. Во время основной фланге обыграл, изменения в морфологии полета, питающего dorsolongitudinal (DL) и дорсовентральной (DV) мышцы вызвать крыла articulatГеометрия ионно генерировать подъемную ^10. Поэтому функциональная координация DL и DV мышц был активным тема исследования под полета нейрофизиологии. Tethering насекомых в электронном виде запрограммированных визуальных сред был самым распространенным методом для изучения нейрофизиологии сложных двигательных поведения ^11,12. Цилиндрические арены, состоящие из светоизлучающих диодных панелей были использованы для этих виртуальной реальности условиях, где летающие насекомые привязаны в середине и движение моделируется динамического обновления окружающий панорамный визуальное отображение. В случае небольших насекомых, таких как плодовой мушки Drosophila, модем достигается путем присоединения металлический штифт на дорсальную грудной клетки насекомого и размещение штифт под постоянным магнитом ^13,14. Этот метод позволяет только количественное двигательных реакций через визуальных наблюдений с камерами высокой скорости без каких-либо электрофизиологического анализа. Более того, эта метод был неэффективным приостановить больше и тяжелее тело Manduca Sexta. Чтобы решить эту проблему, мы выиграли от магнитно левитирующих кадрах, где легкий вес рамы с магнитами, прикрепленные к их нижней которые левитировать через электромагнитных сил. В сочетании с имеющимися в продаже нейронных усилителей и светодиодных массивов, это обеспечивает платформу для управления выводом полета двигателя и записать, связанных электрофизиологии Manduca Sexta.