Début d'insertion de technologie métamorphique des insectes Vol surveillance des comportements

Insérant des électrodes, même avec des systèmes électroniques attachés aux insectes pour les applications d'enregistrement télémétrique, a été une des principales méthodes pour comprendre le fonctionnement des systèmes neuronaux pendant le vol naturel ^1. Fixation ou l'implantation des systèmes artificiels chez les insectes a posé de nombreux défis concernant le potentiel de perturber le vol naturel de l'insecte. Attachement superficiel ou l'insertion chirurgicale de plates-formes artificielles sur l'insecte adulte ne sont pas fiables en raison de possible déplacement des dispositifs insérés causés par inertie et le stress induit par les forces du corps. Superficiellement attachés ou électrodes chirurgicalement insérés sont également sujettes à être rejeté par les insectes comme un corps étranger. En outre, l'opération d'implantation nécessite le retrait d'échelles et des piles autour de l'exosquelette. La couche de cuticule épaisse doit également être pénétré pour innervation chirurgicaux qui pourraient causer des dommages tissulaires collatéraux, interférant ainsi avec le vol naturel de l'insecte. Tous les tfacteurs es peuvent faire une opération chirurgicale d'implantation ou superficielle une tâche difficile et délicate. Afin de pallier ces problèmes impliqués dans la fixation à l'extérieur des systèmes de contrôle et de détection pour les insectes, une nouvelle méthodologie impliquant une croissance métamorphique sera décrit dans cet article.

Le développement métamorphique des insectes holométaboles commence par la transformation de la larve (ou nymphe) dans un adulte avec un stade de pupe intermédiaire (Figure 1). Le processus de métamorphose implique une reprogrammation étendue des tissus, y compris la dégénérescence suivie par remodelage. Cette transformation transforme une larve terrestre à un insecte adulte démontrant plusieurs comportements complexes ^2,3.

La survie des insectes après les chirurgies parabiotic extrêmes a été démontré où les opérations ont été réalisées au cours des phases précoces métamorphiques ^4,5. Dans ces chirurgies, les caus de histogénèse développementplaies chirurgicales ed à être réparés dans des durées plus courtes. Suite à ces observations, une nouvelle technique a été développée où l'implantation d'électrodes conductrices de l'électricité a été réalisée au cours des premiers stades de la croissance métamorphique (figure 1). Cela permet une fixation sécurisée biomécanique sur l'insecte ^6. Une interface très fiable est également fixé avec de neurones de l'insecte et systèmes neuromusculaires ^7. Cette technique est connue comme "Early Métamorphose Technology Insertion" (EMIT) ^8.

Après la reconstruction du système de tissu ensemble, les structures insérées dans la pupe émergent à l'insecte adulte. groupes de muscles de vol font jusqu'à 65% de la masse totale du corps thoracique et, par conséquent, est une cible relativement commode pour la procédure EMIT ^9. Au cours de la battement d'ailes de base, les changements dans la morphologie du vol alimenter dorsolongitudinal (dl) et la dorso-ventral (DV) muscles provoquent la Articulat de l'ailela géométrie d'ions pour générer une portance ^10. Par conséquent, la coordination fonctionnelle de dl et dv muscles a été un sujet de recherche actif sous vol neurophysiologie. insectes attachés dans des environnements visuels programmés électroniquement a été la méthode la plus courante pour l'étude de la neurophysiologie des comportements locomoteurs complexes ^11,12. Arènes cylindrique composé de panneaux émettant de diode ont été utilisés pour ces environnements de réalité virtuelle, où les insectes volants sont attaché dans le milieu et le mouvement est simulé par la mise à jour dynamiquement l'affichage visuel panoramique environnante. Dans le cas de petits insectes, tels que la mouche des fruits Drosophila, l'attache est réalisée par fixation d'une tige de métal sur le thorax dorsal des insectes et en plaçant la tige sous un aimant permanent ^13,14. Cette méthode ne permet que la quantification des réponses motrices grâce à des observations visuelles avec des caméras à haute vitesse sans analyse électrophysiologique. De plus, cette méthod a été inefficace de suspendre le corps grand et plus lourd de Manduca sexta. Pour résoudre ce problème, nous avons bénéficié de cadres magnétique lévitation où léger frames avec des aimants attachés à leur fond sont en lévitation par des forces électromagnétiques. Lorsqu'il est combiné avec des amplificateurs de neurones disponibles dans le commerce et les réseaux de DEL, cela fournit une plate-forme à la sortie de contrôle en vol moteur et enregistrer l'électrophysiologie liés de Manduca sexta.