This work was funded by the state program Investissements d&#8217;avenir managed by ANR (grant ANR-10-BINF-05 'Pherotaxis').

<html> ويستند البروتوكول على الروبوت المتاحة تجاريا (انظر الجدول مواد) والعث الذكور (AGROTIS ipsilon) مع فرمون جنسهم. حتى الآن، وأنه يمكن تكييفها مع تعديلات طفيفة لأنواع من الحشرات، عطر، والروبوتات. 1. الحشرات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اليرقات الخلفي من AGROTIS ipsilon HUFNAGEL (قشريات الجناح: Noctuidae) على النظام الغذائي الاصطناعي والمحافظة عليها في أكواب بلاستيكية الفردية حتى التشرنق في 23 ± 1 درجة مئوية والرطوبة النسبية 50 ± 5٪ كما هو موضح سابقا 24. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشرانق الجنس والحفاظ على الذكور البالغين بشكل منفصل عن الإناث في صناديق بلاستيكية. منحهم حرية الوصول إلى حل السكروز 20٪. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراء تجارب مع الذكور. العث الذكور هي حساسة للغاية للفرمون الجنس المنبعثة من الإناث بهم مناوع. في A. ipsilon، المكون الرئيسي فرمون، خلات رابطة الدول المستقلة-7-dodecenyl (Z7-12: شنو) هو المركب الأكثر نشاطا على هوائي. </li></ol>itle &quot;&gt; 2. الكهربية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل EAG من إعداد كامل للحشرات، كما هو موضح أدناه (الشكل 1A). ويفضل هوائيات هوائيات سليمة على رفعه لأنهم يظهرون أطول عمرا (انظر نتائج ممثل). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الكلور اثنين من الأسلاك الفضية عن طريق الغمر في محلول التبييض المركزة لمدة 10-20 دقيقة وشطف بعد ذلك. هذه العملية يمنع أقطاب من الاستقطاب. لا بد من تكرار كلما الانجرافات خط الأساس خلال التجارب أو عندما يكون تعويض الجهد بين الأقطاب تصبح كبيرة جدا بحيث لا يمكن تعويضه من خلال مكبر للصوت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جعل أقطاب الزجاج من الشعيرات الدموية النار مصقول مع ساحبة القطب. النار تلميع يمنع خدش سلك الفضة المكلورة مع الأقطاب الكهربائية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تخدير عثة الذكور مع CO 2 ووضعه داخل كتلة الستايروفوم مع رئيس جاحظ من أعلى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حبل رئيس الحشرة مع الشريط الرسام حول الرقبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج سلك الفضة بمثابة القطب المرجعية في الرقبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحت stereomicroscope، شل واحدة من هوائيات مع شرائح رقيقة من الشريط الرسام على طرف والقاعدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع القاصي 2-3 شرائح الهوائي مع مقص جراحي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الزجاج الكهربائي بالقرب من قطع غيض من الهوائي مع مناور الصغيرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع أقصى من الزجاج الشعرية مع ملقط للحصول على قطر أكبر قليلا من قطع غيض من الهوائي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء ماصة الزجاج مع (مم) 6.4 بوكل، 340 الجلوكوز، 10 HEPES، 12 MgCl 2، 1 و CaCl 2، 12 كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 6.5. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج قطع غيض من الهوائي في الزجاج الشعرية مع مياداة مجهرية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زلة سلك الفضة العامل بوصفه القطب تسجيل في أقصى أكبر من الزجاج الشعرية. </li></ol> 3. الأجهزة واجهة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جبل إعداد كله، أي الحشرات أقطاب-مياداة مجهرية، على لوحة معدنية مشدود على رأس الروبوت (الشكل 1B). توصيل الأقطاب الكهربائية إلى روبوت، كما هو موضح أدناه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استنادا إلى الأعمال السابقة 25-26، تصميم واجهة الجهاز للتكييف EAG انتاج التيار الكهربائي (النظام 1 بالسيارات في العديد من MΩ) إلى مجموعة مناسبة للوحة التمديد للروبوت. مجلس يقبل 0-5 المدخلات V التناظرية والجهد السلبي أدناه -200 بالسيارات قد تسبب أضرارا بالغة. اتبع الخطوات التالية ل3.2.1 3.2.4 لتصميم واجهة مع النسر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصميم إمدادات الطاقة 5V ± من بطارية +12 V باستخدام الجهد المنظم 78L10 (① في أرقام 2A-2C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصميم المضخم headstage (10X) على أساس الأجهزة مكبر للصوت INA121 (③ في أرقام 2A-2C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصميم مكبر للصوت للمرحلة الثانية (25X) مع الضوضاء تصفية (الدرجة الأولى عالية تمرير مرشح 0.1 هرتز، والنظام الثاني المنخفضة تمرير مرشح 500 هرتز، 50 هرتز الشق فلتر) على أساس رباعية المرجع الامبير LT1079 (315؛ في أرقام 2A-2C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تصميم مرحلة تكييف إشارة إلى أن يحسب مع المرجع أمبير الصمام الثنائي 1N4148 LT1079 و(⑤ في أرقام 2A-2C). الربح الإجمالي هو 250 والإخراج EAG هي في حدود 0-5 V مع صفر يجري في 2.5 V. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الأقطاب الكهربائية إلى المدخلات التفاضلية EAG (② في أرقام 2A-2C). ربط القطب تسجيل لإدخال قلب من INA121 الحصول EAGs إيجابية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الانتاج EAG (⑥ في أرقام 2A-2C) إلى 12 مدخلات تناظرية مجلس التمديد للروبوت. كما تتم قراءة كل المدخلات بالتتابع كل جزء من الثانية، وتواتر أخذ العينات هو 1 كيلو هيرتز. </li></ol> 4. واجهة البرامج والمواضيع الرئيسية تحتوي على واجهة المستخدم الرسومية (GUI)، وأساليب للكشف عن إشارة وظائف مختلفة للتحكم في الروبوت. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرسال اجهة المستخدم الرسومية (الشكل 2D) في كيو تي-C + + FO<html> التصور البيانات ص، وتصفية الرقمية (20 هرتز النظام 5 عشر بتروورث مرشح تمرير منخفض) وكشف رائحة من EAG. وهذا الأخير لا يمكن أن يؤديها بطريقتين: إما عن طريق deconvolving في EAG مع مرشح المناسب (نهج الهندسة، قسم 4.2)، أو عن طريق نمذجة الآليات العصبية التي تسمح سريعة وموثوق بها الكشف فرمون في A. العث ipsilon (النهج bioinspired، القسم 4.3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرشح Deconvolution. وEAG يوصف بشكل جيد من قبل شلال غير الخطية التي تتكون من 27 لاستقامة ثابتة <img alt="المعادلة 1" fo:content-width="0.3in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq1.jpg" /> والمنخفضة تمرير مرشح 1 شارع أجل مع وظيفة دفعة الأسي <img alt="المعادلة 2" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq2.jpg" /> إلى <img alt="المعادلة 3" fo:content-width="0.3in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq3.jpg" /> ، انظر الشكل 3A. في استجابة لتغير تركيز الرائحةuation 4 &quot;FO: محتوى العرض =&quot; 0.3in &quot;سرك =&quot; / files/ftp_upload/51704/51704eq4.jpg &quot;/&gt;، وتعطى الناتج EAG من الإلتواء لا يتجزأ <img alt="المعادلة 5" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq5.jpg" /> . يتم الحصول على Deconvolution ببساطة عن طريق معكوس النظام؛ وهذا هو <img alt="المعادلة 6" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq6.jpg" /> في مجال التردد. ثم، <img alt="المعادلة 7" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq7.jpg" /> كما تحويل فورييه للاستجابة الدافع هو <img alt="المعادلة 8" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq8.jpg" /> . للكشف عن إشارة، اتبع الخطوات 4.2.1 إلى 4.2.3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ عملية deconvolution في مجال الوقت و <img alt="المعادلة 9" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq9.jpg" /> و <img alt="معادلة 10" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq10.jpg" /> ، الشكل 3B. </lط&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقريب استقامة <img alt="معادلة 11" fo:content-width="0.3in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq11.jpg" /> بواسطة وظيفة متعدد الحدود. تناسب المعلمات متعدد الحدود والوقت ثابت على أزواج بيانات المدخلات والمخرجات لتقليل متوسط ​​مربع الخطأ بين الحقيقي <img alt="المعادلة 4" fo:content-width="0.3in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq4.jpg" /> وإعادة بنائها <img alt="معادلة 12" fo:content-width="0.3in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq12.jpg" /> تركيز الرائحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كشف يضرب فرمون كلما <img alt="معادلة 12" fo:content-width="0.3in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq12.jpg" /> يتجاوز عتبة محددة سلفا. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كشف Neuromorphic. نهج بديل لكشف تتمثل في محاكاة البيولوجيا. في A. العث ipsilon، الخلايا العصبية المركزية تلقي مدخلات من الهوائي الرد على فرمون مع نمط اطلاق النمطية من الإثارة تثبيط 13. A-هودجكين هكسلي رنموذج الخلايا العصبية يب] مع أربعة تيارات الأيونية <img alt="معادلة 13" fo:content-width="0.3in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq13.jpg" /> (المعدل الحالي تأخر K +، + ونا كا 2 + التيارات، وهو تصرف صغيرة كا 2 + K + التي تعتمد الحالية الجهد بوابات) وقد وضعت سابقا لإنتاج الاستجابات الفسيولوجية لاحظ 13. للكشف عن إشارة، اتبع الخطوات 4.3.1 إلى 4.3.3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنفيذ نموذج الخلايا العصبية كما المعادلات التفاضلية. استخدام إشارة EAG كمدخل الحالي <img alt="معادلة 14" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq14.jpg" /> في تطور غشاء المحتملة <img alt="معادلة 15" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq15.jpg" /> . استخدام غشاء السعة C = 22.9 الجبهة الوطنية وتيار تسرب قدمها <img alt="معادلة 16" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq16.jpg" /> مع تصرف ز L = 0.011161 ميكروثانية والانعكاس المحتمل E L = -61.4 بالسيارات. وصفت التيارات الأيونية التي كتبها <img alt="معادلة 17" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq17.jpg" /> مع <img alt="معادلة 18" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq18.jpg" /> من قبل حيث <img alt="معادلة 19" fo:content-width="1.2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq19.jpg" /> وظائف غير الخطية من الاطلاع على الأعمال السابقة V. 13 للحصول على التفاصيل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاكاة نموذج الخلايا العصبية في الزمن الحقيقي مع SIRENE من خلال دمج المعادلات التفاضلية مع نظام ال 4 طريقة رونج كوتا وخطوة الوقت <img alt="معادلة 20" fo:content-width="0.1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq20.jpg" /> = 0.01 ميللي ثانية. تشغيل الاختبار ارتفاع V (ر و)&gt; 0 بالسيارات والخامس (ر و - <img alt="معادلة 20" fo:content-width="0.1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq20.jpg" /> ) &lt;0 بالسيارات عبر الإنترنت للحصول على أضعاف ارتفاع وinterspike فترات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الكشف عنمشاهدات فرمون كلما يتبع موجة من الإثارة (3 فترات متتالية interspike &lt;70 ميللي ثانية) عن طريق تثبيط (interspike الفاصل ≥ 350 ميللي ثانية)، انظر الشكل 3C. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Russel, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=World+Scientific+Series+in+Robotics+and+Intelligent+Systems.">World Scientific Series in Robotics and Intelligent Systems.</a> Odour detection by mobile robots. , 232 (1999).</li><li>Woodfin, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Trace chemical sensing of explosives. , 496 (2006).</li><li>Wyatt, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Pheromones and animal behavior. , (2013).</li><li>Weissburg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fluid+dynamical+context+of+chemosensory+behavior).">The fluid dynamical context of chemosensory behavior).</a> Biol. Bull. 198, 188-202 (2000).</li><li>Angioy, A. M., Desogus, A., Barbarossa, I. T., Anderson, P., Hansson, B. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extreme+Sensitivity+in+an+Olfactory+System.">Extreme Sensitivity in an Olfactory System.</a> Chem. Senses. 28 (4), 279-284 (2003).</li><li>Kaissling, K. -. E., Guti&#233;rrez, , Marco, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Sensitivity+of+the+insect+nose:+the+example+of+Bombyx+mori.">The Sensitivity of the insect nose: the example of Bombyx mori.</a> Biologically inspired signal processing. , 45-52 (2009).</li><li>Sauer, A. E., Karg, G., Koch, U. T., Dekramer, J. J., Milli, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+portable+EAG+system+for+the+measurement+of+pheromone+concentration+in+the+field.">A portable EAG system for the measurement of pheromone concentration in the field.</a> Chem. Senses. 17 (5), 543-553 (1992).</li><li>Strauch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=More+than+apples+and+oranges+-+Detecting+cancer+with+a+fruit+fly's+antenna.">More than apples and oranges - Detecting cancer with a fruit fly's antenna.</a> Scientific reports. 4 (3576), 1-9 (2014).</li><li>Marshall, B., Warr, C. G., de Bruyne, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+Volatile+Indicators+of+Illicit+Substances+by+the+Olfactory+Receptors+of+Drosophila+melanogaster.">Detection of Volatile Indicators of Illicit Substances by the Olfactory Receptors of Drosophila melanogaster.</a> Chem. Senses. 35 (7), 613-625 (2010).</li><li>Rains, G. C., Tomberlin, J. K., Kulasiri, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+insect+sniffing+devices+for+detection.">Using insect sniffing devices for detection.</a> Trends Biotechnol. 26 (6), 288-294 (2008).</li><li>King, T. L., Horine, F. M., Daly, K. C., Smith, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explosives+detection+with+hard-wired+moths.">Explosives detection with hard-wired moths.</a> IEEE Trans. Instrumentation and Measurement. 53 (4), 1113-1118 (2004).</li><li>Gardner, J., Bartlett, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electronic noses. , (1999).</li><li>Martinez, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiphasic+On/Off+pheromone+signaling+in+moths+as+neural+correlates+of+a+search+strategy.">Multiphasic On/Off pheromone signaling in moths as neural correlates of a search strategy.</a> PLoS ONE. 8 (4), (2013).</li><li>Park, K. C., Ochieng, S. A., Zhu, J., Baker, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odour+discrimination+using+insect+electroantennogram+responses+from+an+insect+antennal+array.">Odour discrimination using insect electroantennogram responses from an insect antennal array.</a> Chem. Senses. 27, 343-352 (2002).</li><li>Spitzer, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-Inspired+Nanostructured+Sensor+for+the+Detection+of+Ultralow+Concentrations+of+Explosives.">Bio-Inspired Nanostructured Sensor for the Detection of Ultralow Concentrations of Explosives.</a> Angewandte Chemie. 51 (22), 5334-5338 (2012).</li><li>Furton, K. G., Myers, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+scientific+foundation+and+efficacy+of+the+use+of+canines+as+chemical+detectors+for+explosives.">The scientific foundation and efficacy of the use of canines as chemical detectors for explosives.</a> Talanta. 54, 487-500 (2001).</li><li>Williams, M., Johnston, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Training+and+maintaining+the+performance+of+dogs+(Canis+familiaris)+on+an+increasing+number+of+odor+discriminations+in+a+controlled+setting.">Training and maintaining the performance of dogs (Canis familiaris) on an increasing number of odor discriminations in a controlled setting.</a> Applied Animal Behaviour Science. 78, 55-65 (2002).</li><li>Murlis, J., Elkinton, J. S., Card&#233;, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odour+plumes+and+how+insects+use+them.">Odour plumes and how insects use them.</a> Annu. Rev. Entomol. 37, 505-532 (1992).</li><li>Kaissling, K. E., Lehler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pheromone-controlled+anemotaxis+in+moths.">Pheromone-controlled anemotaxis in moths.</a> Orientation and communication in Arthropods. , 343-374 (1997).</li><li>Vickers, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+animal+navigation+in+odor+plumes.">Mechanisms of animal navigation in odor plumes.</a> Biol. Bull. 198, 203-212 (2000).</li><li>Martinez, D., Rochel, O., Hugues, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+biomimetic+robot+for+tracking+specific+odors+in+turbulent+plumes.">A biomimetic robot for tracking specific odors in turbulent plumes.</a> Autonomous Robot, Special Issue on Mobile Robot Olfaction. 20, 185-195 (2006).</li><li>Szyszka, P., Stierle, J. S., Biergans, S., Galizia, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Speed+of+Smell:+Odor-Object+Segregation+within+Milliseconds.">The Speed of Smell: Odor-Object Segregation within Milliseconds.</a> PLoS ONE. 7, (2012).</li><li>Bau, J., Justus, K. A., Loudon, C., Card&#233;, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroantennographic+resolution+of+pulsed+pheromone+plumes+in+two+species+of+moths+with+bipectinate+antennae.">Electroantennographic resolution of pulsed pheromone plumes in two species of moths with bipectinate antennae.</a> Chem Senses. 30, 771-780 (2005).</li><li>Barrozo, R. B., Gadenne, C., Anton, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Switching+attraction+to+inhibition:+mating-induced+reversed+role+of+sex+pheromone+in+an+insect.">Switching attraction to inhibition: mating-induced reversed role of sex pheromone in an insect.</a> J. Exp. Biol. 213, 2933-2939 (2010).</li><li>Land, B. R., Wyttenbach, R. A., Johnson, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+for+physiology+labs:+an+inexpensive+high-performance+amplifier+and+electrode+for+extracellular+recording.">Tools for physiology labs: an inexpensive high-performance amplifier and electrode for extracellular recording.</a> J. Neuroscience Methods. 106, 47-55 (2001).</li><li>Ortiz, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mobile+electrophysiology+board+for+autonomous+robotics.">A mobile electrophysiology board for autonomous robotics.</a> Master thesis. , (2006).</li><li>Justus, K. A., Card&#233;, R. T., French, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Properties+of+Antennal+Responses+to+Pheromone+in+Two+Moth+Species.">Dynamic Properties of Antennal Responses to Pheromone in Two Moth Species.</a> J. Neurophysiol. 93, 2233-2239 (2005).</li><li>Martinez, D., Moraud, E. M., Persaud, K. .. C., Marco, S., Gutierrez-Galvez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+and+cognitive+search+strategies+for+olfactory+robots.">Reactive and cognitive search strategies for olfactory robots.</a> Neuromorphic Olfaction, Frontiers in Neuroengineering Series. , (2013).</li><li>Kuwana, Y., Shimoyama, I., Miura, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steering+control+of+a+mobile+robot+using+insect+antennae.">Steering control of a mobile robot using insect antennae.</a> Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. , (1995).</li><li>Kuwana, Y., Nagasawa, S., Shimoyama, I., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+the+pheromone-oriented+behaviour+of+silkworm+moths+by+a+mobile+robot+with+moth+antennae+as+pheromone+sensors.">Synthesis of the pheromone-oriented behaviour of silkworm moths by a mobile robot with moth antennae as pheromone sensors.</a> Biosensors and Bioelectronics. 14, 195-202 (1999).</li><li>Myrick, A. J., Park, K. C., Hetling, J. R., Baker, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+and+discrimination+of+mixed+odor+strands+in+overlapping+plumes+using+an+insect-antenna-based+chemosensor+system.">Detection and discrimination of mixed odor strands in overlapping plumes using an insect-antenna-based chemosensor system.</a> J. Chem. Ecol. 35, 118-130 (2009).</li><li>Myrick, A. J., Park, K. C., Hetling, J. R., Baker, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+odor+discrimination+using+a+bioelectronic+sensor+array+based+on+the+insect+electroantennogram.">Real-time odor discrimination using a bioelectronic sensor array based on the insect electroantennogram.</a> Bioinspiration and Biomimetics. 3, (2008).</li><li>Vickers, N. J., Christensen, T. A., Baker, T. C., Hildebrand, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odour-plume+dynamics+influence+the+brain's+olfactory+code.">Odour-plume dynamics influence the brain's olfactory code.</a> Nature. 410, 466-470 (2001).</li><li>Vergassola, M., Villermaux, E., Shraiman, B. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term='Infotaxis'+as+a+strategy+for+searching+without+gradients.">'Infotaxis' as a strategy for searching without gradients.</a> Nature. 445, 406-409 (2007).</li><li>Martin-Moraud, E., Martinez, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+and+robustness+of+robot+infotaxis+for+searching+in+dilute+conditions.">Effectiveness and robustness of robot infotaxis for searching in dilute conditions.</a> Frontiers in neurorobotics. , (2010).</li><li>Masson, J. -. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+searches+with+limited+space+perception).">Olfactory searches with limited space perception).</a> PNAS. 110, 11261-11266 (2013).</li><li>Masson, J. -. B., Bailly Bechet, M., Vergassola, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chasing+information+to+search+in+random+environments.">Chasing information to search in random environments.</a> J. Phys. A: Math. Theor. 42, (2009).</li></ol>

Authors have nothing to disclose.

منذ ما يقرب من عشرين عاما، رائدة كانزاكي وزملاؤه فكرة استخدام الروبوتات EAGs على حاسة الشم 29-30. واستند في الأصل على تقنيتهم ​​هوائيات رفعه. هنا، سجلنا من هوائيات سليمة لتحسين حساسية وعمر الإعداد. لاحظت دراسات أخرى أيضا 31-32 تفوق الاستعدادات كامل الجسم أكثر من هوائيات معزولة. في التجارب الروبوتية لدينا، ونحن من ذوي الخبرة التسجيلات مستقرة خلال يوم واحد. في المقابل، سجلت EAGs على هوائيات معزولة يكون عمر من 2 ساعة (الشكل 5). لدينا منصة EAG الروبوتية وضعت أساسا لاختبار الفرضيات البيولوجية حول الترميز حاسة الشم واستراتيجيات البحث في الحشرات 13. مماثلة إلى الخلايا العصبية المركزية تلقي مدخلات من الهوائيات الحشرات، ونحن على اتصال نموذج الخلايا العصبية إلى هوائي فراشة حقيقية على الروبوت، وأجرى الكشف فرمون استنادا إلى نمط إطلاق النار فيها. كان الكشف وعدم الكشف عن الأحداثثم تستخدم لدفع الروبوت نحو مصدر فرمون. استلهم استراتيجية البحث على رد الفعل يعتبر هنا من الأنماط السلوكية من العث الذكور تجذبهم فرمون الجنس. فإنه أداء جيدا في الظروف المختبرية (الشكل 6)، والسماح للتوطين مصدر الانبعاثات المنخفضة (جرعة فرمون من 10 ميكروغرام في حالتنا مقابل 10 ملغ في العمل السابق 24) في مساحة كبيرة نسبيا البحث (المسافة الأولية من مصدر 2 م مقابل 10 سم في التجارب السابقة 20-21). وينبغي النظر في هذه التجارب الروبوتية كدليل على مفهوم تبين أن الهوائيات الحشرات هي مناسبة لعمليات البحث حاسة الشم الروبوتية. على الرغم من أن المعروف هوائيات الحشرات للرد على الغازات السامة والمخدرات والمتفجرات 9-11، وهناك حاجة إلى العديد من ملحقات للتعامل مع تطبيقات العالم الحقيقي. أولا، طريقة بحث أكثر تطورا 34-36 قد يكون أكثر فعالية على مسافات أبعد من 10 م، عندما إعادة اكتسابهامن المستبعد جدا يصبح عمود. الثاني، فإنه قد يكون من الضروري الجمع بين EAGs من الأنواع المختلفة في تكوين الأنف الحيوية الإلكترونية 14 من أجل الكشف عن عطر المصالح. الثالثة، وقدرات الاستشعار ستيريو التي حصلت عليها من تسجيل اثنين من الهوائيات من نفس الحشرات قد تكون مفيدة من حيث الفعالية. اثنين من أجهزة الاستشعار المستخدمة في موازية قد تزيد في الواقع الاتجاهية. الرابعة، وتمديد استراتيجية البحث للتفتيش الروبوتية الجماعية هي 37 يجب أن يتم النظر في التطبيقات العملية حتى لو أنها ليست ذات الصلة من الناحية البيولوجية في حالة العث.

في الوقت الحاضر، وكثيرا ما تستخدم الحيوانات مثل الكلاب في تطبيقات السلامة والأمن التي تنطوي على توطين التسريبات الكيميائية والمخدرات والمتفجرات لما لها من ممتازة قدرات الكشف رائحة 16. حتى الآن، وأنها تظهر الاختلافات السلوكية، بالتعب بعد العمل المكثف، وتتطلب إعادة تدريب متكررة، ويقلل أدائها مع مرور الوقت 17. طريقة واحدة للتحايل على هذه القيود هو استبدال الكلاب المدربة من قبل الروبوتات حاسة الشم. مع ذلك، وتتبع الروائح ومصادر الرائحة يشكل تحديا كبيرا في مجال الروبوتات. في بيئات مضطربة، والمناظر الطبيعية من عمود رائحة غير متجانسة للغاية وغير مستقرة، ويتكون من بقع تقع بشكل متقطع 4. حتى على مسافات متوسطة من المصدر، قصيرة قدر بضعة أمتار، المكتشفة تصبح متقطعة وتقديم العظة فقط بشكل متقطع. علاوة على ذلك، التدرجات تركيز المحلية خلال المكتشفة لا تشير عموما نحو المصدر. قرص معينتدفق ontinuous المعلومات والمعلومات المحلية محدودة عندما تتم اكتشافات كيفية التنقل روبوت نحو مصدر؟ ومن المعروف جيدا أن الحشرات مثل العث الذكور استخدام الاتصالات الكيميائية لتحديد أقرانهم بنجاح لمسافات طويلة (مئات الأمتار). للقيام بذلك، فإنها تبني السلوك النمطية 18-20: أنها ترتفع عكس الريح على استشعار رائحة التصحيح وإجراء بحث موسع دعا الصب عندما تختفي الرائحة المعلومات. هذه الاستراتيجية الصب تصاعد رد الفعل هو محض، ويتم تحديد الإجراءات تماما من أي تصورات الحالية (الكشف وعدم الكشف عن الأحداث). حتى الآن، وتنفيذه على الروبوتات حاسة الشم قد النجاح في الماضي محدودة بسبب الكشف عن بقع رائحة يعوقه بطء أجهزة الاستشعار الغاز الاصطناعي. أجهزة الاستشعار أكسيد المعدن الذي يستخدم في معظم الروبوتات حاسة الشم لديهم الاستجابة والإنعاش مرات عدة عشرات ثانية بحيث تصفية عموما خارجتقلبات تركيز اجه في أعمدة مضطربة 21. في المقابل، فإن زمن الاستجابة من المستقبلات الكيميائية للحشرات هو أقصر من ذلك بكثير، على سبيل المثال، في الوقت صعود electroantennograms الحشرات (EAGs) هو أقل من 50 ميللي ثانية 22. بالتالي، باستخدام EAGs الحشرات، ويتم حل البقول رائحة بترددات عدة هيرتز 23. هذه الخاصية يجعل أجهزة الاستشعار EAG مناسبة تماما للكشف عن خيوط رائحة في أعمدة الطبيعية. نحن هنا وصف بروتوكول لتضمين EAGs الحشرات على الروبوتات السماح لعمليات البحث باستخدام حاسة الشم كفاءة وزيادة الصب الاستراتيجيات.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="681">
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:179px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="85" rowspan="2" style="height:85px;width:216px;">Agrotis ipsilon&#160;</td>
			<td style="width:179px;">PISC&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">moth</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:179px;">http://www-physiologie-insecte.versailles.inra.fr/indexenglish.php</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:216px;">Robot Khepera III&#160;</td>
			<td style="width:179px;">K-team&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Khe3Base + KorBotLE + KorWifi</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">www.k-team.com</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">KoreIOLE</td>
			<td style="width:179px;">K-team</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Input/output extension board</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="43" rowspan="2" style="height:43px;width:216px;">EAG-robot interface</td>
			<td style="width:179px;">LORIA&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Custom-made hardware and software</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:179px;">www.loria.fr</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="42" rowspan="2" style="height:42px;width:216px;">Sirene</td>
			<td rowspan="2" style="width:179px;">LORIA&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">neuronal simulator sirene.gforge.inria.fr</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:216px;">Eagle</td>
			<td rowspan="2" style="width:179px;">CadSoft www.cadsoftusa.com</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">PCB design software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Micromanipulator</td>
			<td style="width:179px;">Narishige / Bio-logic</td>
			<td style="width:119px;">UN-3C</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Magnet base</td>
			<td style="width:179px;">Narishige/ Bio-logic</td>
			<td style="width:119px;">USM-6</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Adapter</td>
			<td style="width:179px;">Narishige/ Bio-logic</td>
			<td style="width:119px;">UX-6-6</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Rotule</td>
			<td style="width:179px;">Narishige/ Bio-logic</td>
			<td style="width:119px;">UPN-B</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Micro scisors</td>
			<td style="width:179px;">MORIA / Phymep</td>
			<td style="width:119px;">15371-92</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Stereo microscope Zeiss St&#233;mi 2000</td>
			<td style="width:179px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">B19961</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Light source 20W KL200</td>
			<td style="width:179px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">W41745</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Narishige PC-10 Na PC-1</td>
			<td style="width:179px;">Narishige</td>
			<td style="width:119px;">Narishige PC-10</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Capillaries Na PC-1</td>
			<td style="width:179px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:119px;">C01065</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Pheromone cis-7-Dodecenyl acetate(Z7-12:OAc)</td>
			<td style="width:179px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">259829</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Pack of 3 pipettes&#160;</td>
			<td rowspan="2" style="width:179px;">Eppendorf</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">4910000514</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">For pheromone dilution and deposition on paper filter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">2-20 &#181;l/ 50-200 &#181;l/ 100-1000 &#181;l&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:216px;">Gas sensor TGS2620&#160;</td>
			<td style="width:179px;">Figaro www.figarosensor.com</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Optional, for comparison with EAG</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">electrode puller&#160;</td>
			<td style="width:179px;">Narishige&#160;</td>
			<td style="width:119px;">PC-10</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using insect electroantennogram sensors on autonomous robots for olfactory searches

الروبوتات المصممة لتتبع التسريبات الكيميائية الخطرة في المنشآت الصناعية 1 أو آثار المتفجرات في حقول الألغام الأرضية 2 وجه نفس المشكلة كما الحشرات تبحث عن الطعام أو البحث عن الاصحاب 3: يتم تقييد البحث حاسة الشم من قبل الفيزياء النقل المضطرب 4. المشهد تركيز الرياح تنقلها الروائح غير متقطع ويتكون من بقع تقع بشكل متقطع. وهناك شرط مسبق إلى البحث حاسة الشم هو أن يتم الكشف عن بقع رائحة متقطعة. بسبب سرعتها العالية وحساسية 5-6، الجهاز الشمي من الحشرات يوفر فرصة فريدة من نوعها للكشف. وقد استخدمت هوائيات الحشرات في الماضي للكشف ليس فقط الفيرومونات الجنس 7 ولكن أيضا المواد الكيميائية التي هي ذات الصلة إلى البشر، على سبيل المثال، مركبات طيارة الصادرة عن الخلايا السرطانية 8 أو المواد السامة وغير المشروعة 9-11. نحن هنا وصف بروتوكول لاستخدام هوائيات الحشرات على الروبوتات المستقلة ود تقديم إثبات المفهوم لتتبع رائحة أعمدة إلى مصدرها. يتم تسجيل استجابة عالمية من الخلايا العصبية الشمية في الموقع في شكل electroantennograms (EAGs). لدينا التصميم التجريبي، استنادا إلى إعداد الحشرات كله، يسمح التسجيلات مستقرة خلال يوم العمل. في المقارنة، EAGs على هوائيات رفعه يكون عمر من 2 ساعة. وقد تم تطوير واجهة الجهاز مخصص / برنامج بين الأقطاب EAG والروبوت. نظام القياس يحل بقع رائحة الفردية تصل إلى 10 هرتز، وهو ما يتجاوز النطاق الزمني لأجهزة استشعار كيميائية اصطناعية 12. وكذلك أثبتت كفاءة من أجهزة الاستشعار EAG لعمليات البحث حاسة الشم في قيادة الروبوت نحو مصدر فرمون. باستخدام المحفزات وأجهزة الاستشعار حاسة الشم متطابقة كما في الحيوانات الحقيقية، ويوفر منصة لدينا الروبوتية وسيلة مباشرة لاختبار الفرضيات البيولوجية حول الترميز حاسة الشم واستراتيجيات البحث 13. فإنه قد يثبت أيضا مفيدة للكشف عن عطر أخرى من المصالح من قبلالجمع بين EAGs من أنواع الحشرات المختلفة في تكوين الأنف bioelectronic 14 أو باستخدام أجهزة الاستشعار الغاز ذات البنية النانومترية التي تحاكي الحشرات هوائيات 15.

وصف بروتوكول أعلاه تم اختباره الأول مع قصيرة 20 ميللي ثانية البقول من فرمون (جرعة 1 ميكروغرام و 10 ميكروغرام) ينفخ مباشرة على هوائي. ويبين الشكل 4A في EAGs ردا على البقول فرمون. فهي إيجابية لأنه تم توصيل القطب تسجيل لإدخال قلب من مكبر للصوت، كما هو موضح في الخطوة 3.3. كما يتبين من طيف الطاقة، ونظام القياس هو قادرة على حل البقول فرمون تصل إلى 10 هرتز. للمقارنة، ونحن أيضا اختبار جهاز استشعار الغاز المتاحة تجاريا. وTGS2620 هو استشعار أكسيد المعادن المصنعة للكشف عن أبخرة المذيبات. على الرغم من أن أجهزة الاستشعار يمثل حساسية عالية للإيثانول، وكان غير قادر على متابعة التغيرات في تركيز (انظر منحنى متقطع في الشكل 4B). جاءت المشكلة من السكن الاستشعار. يتم تسويقها في TGS2620 مع غطاء يحتوي على الفولاذ المقاوم للصدأ شاش واقية من اللهب. وقت استجابة بطيئة لأنه، من الناحية العملية، فإنه يأخذ ووقت معين للغاز على الانتشار عبر الشاش وتصل إلى سطح أكسيد المعادن. التعافي بطيئة أيضا لأن الأمر يتطلب بعض الوقت لتنظيف جهاز الاستشعار عندما يتم المحاصرين الغاز داخل الغطاء. لذا فإننا إزالة الغطاء وتحسن ديناميات هذا التعديل بشكل كبير (انظر المنحنى العادي في الشكل 4B). ومع ذلك، كان هناك عامل عشرة بين EAG وTGS2620 (10 هرتز مقابل 1 هرتز). هذه المقارنة هي مع ذلك النوعية كما EAG وTGS2620 لم يتم اختبار في نفس الظروف. نحن بعد ذلك بتقييم الاستقرار مع مرور الوقت لدينا إعداد كامل للحشرات (ن = 12 العث) بالمقارنة مع الهوائيات رفعه (ن = 7 هوائيات). تم تسجيل EAG دوري ردا على التحفيز فرمون (مدة 500 ميللي ثانية، جرعة 1 ميكروغرام). تم تحويل EAGs الخام (في السيارات) لEAGs النسبية (النسبة المئوية من القيمة الأولية التي تم الحصول عليها في الوقت t = 0). الشكل 5 يظهر الاستقرار جيدة جدا لدينا الإعدادية كله للحشراتaration خلال يوم العمل. في المقابل، سجلت EAGs على انخفاض هوائيات معزولة بسرعة مع مرور الوقت بحيث يقع إشارة إلى نصف قيمته الأولية بعد 1.5 ساعة فقط. يوصف هذا الاعتماد الوقت بشكل جيد من قبل الاضمحلال الأسي مع عمر من 2 ساعة. أخيرا، اختبرنا قدرة plateform الروبوتية EAG للبحث عن مصدر الرائحة (مجمع فرمون Z7-12: شنو) باستخدام استراتيجية البحث على رد الفعل (الشكل 6A). استراتيجية البحث يجمع بين الطفرة عكس الريح في كل مرة يتم الكشف عن فرمون مع الصب دوامة في غياب المكتشفة 28. تم الكشف عن وجود فرمون من EAG بواسطة كاشف neuromorphic، كما هو موضح في الخطوة 4.3. وترد مثالين من EAG سجلت خلال البحث في الشكل 6B. دون مصدر الرائحة، وEAG يبقى حول الصفر (أي 2.5 V) مع عدد قليل جدا أو معدومة المكتشفة. الروبوت ينفذ الصب دوامة ويترك فرنكا فضاء البحث بشكل عامخام الوصول إلى الموقع المستهدف (في 92٪ من المحاكمات، ن = 26 المحاكمات، الشكل 6C اليمين). مع مصدر الرائحة (الشكل 6C اليسار)، وEAG يقدم رشقات نارية من النشاط (المكتشفة) تتشابك مع فترات من الصمت (لا المكتشفة). يحدث الصب دوامة أساسا في محيط عمود (الشكل 6C اليسار، خط أحمر) ويبدو أن استراتيجية فعالة لنقل محور عمود عند فقدان الرائحة. في هذه الحالة، يتم العثور على مصدر عموما (= نسبة نجاح 96٪، ن = 44 المحاكمات). <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51704/51704fig1highres.jpg" width="500" /> الشكل 1. الجامع للحشرات إعداد EAG والإعداد الروبوتية. أ) يتم تسجيل electroantennogram (EAG) من إعداد كامل للحشرات (انظر النص للحصول على التفاصيل). B) هي التي شنت على إعداد سرقةبعد التمديد. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51704/51704fig1highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51704/51704fig2highres.jpg" width="500" /> الشكل 2. الأجهزة واجهة البرمجيات. A) النسر التخطيطي من الأجهزة. تتكون الدائرة من ستة أقسام (انظر النص للحصول على التفاصيل). لأنها تتيح تصفية (نطاق التردد ،1-500 هرتز، من الدرجة الأولى في 50 هرتز)، والتضخيم (مجموع مكاسب 250X) وتكييف إشارة في نطاق 0-5 V. B) تخطيط النسر تظهر خطوط من النحاس (الأعلى باللون الأحمر و السفلي باللون الأزرق) والثقوب (باللون الأخضر). C) لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تظهر عناصر منفصلة. D) واجهة المستخدم الرسومية (GUI) مكتوب في كيو تي-C + + لتصور البيانات (التتبع الحمراء = EAG المدخلات، والتتبع الخضراء= الناتج نموذج الخلايا العصبية)، تصميم فلتر وكشف الإشارة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51704/51704fig2highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51704/51704fig3highres.jpg" width="500" /> الرقم 3. الكشف عن إشارة من EAG. A) Electroantennogram (EAG) نموذج. وعلى غرار لEAG بواسطة شلال 27 غير الخطية التي تتكون من استقامة ثابتة تليها 1 شارع الترتيب المنخفض تمرير مرشح مع وظيفة دفعة الأسي <img alt="معادلة 21" fo:content-width=".2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq21.jpg" /> . وبالنظر إلى الناتج EAG لا يتجزأ من الإلتواء مع <img alt="معادلة 22" fo:content-width="2in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq22.jpg" /> باء) نهج الهندسة. وFILT deconvolutionإيه يكتب <img alt="معادلة 23" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq23.jpg" /> و <img alt="معادلة 24" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq24.jpg" /> ، انظر النص للحصول على التفاصيل. تم الكشف عن لقاءات رائحة (زيارة) كلما <img alt="معادلة 12" src="/files/ftp_upload/51704/51704eq12.jpg" /> يتجاوز عتبة محددة سلفا. C) نهج مستوحاة الحيوية. يتم استخدام نوع هودجكين هكسلي نموذج الخلايا العصبية مع خمسة التيارات الداخلية (تسرب، K +، + نا، كا 2 + وSK) لإعادة إنتاج نمط اطلاق المرصودة من الإثارة تثبيط (EI) لوحظ تجريبيا 13. للكشف عن إشارة، يتم استخدام إشارة EAG كما يتم الكشف عن المدخلات الحالية ويضرب كلما تبعتها موجة من الإثارة عن طريق تثبيط النشاط في اطلاق النار. <img alt="الرقم 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51704/51704fig4highres.jpg" width="500" /> &lt;<html> ر /&gt; الشكل 4. وقت استجابة EAG. A) تسجيلات EAG ردا على 20 ميللي ثانية البقول فرمون (جرعة 1 ميكروغرام و 10 ميكروغرام) تسليم بمعدلات مختلفة (1، 2، 4، 6، 8، و 10 نبضات / ثانية). يظهر تطبيع EAG طيف الطاقة لتحفيز نابض في 1 و 10 هرتز (جرعة 1 ميكروغرام و 10 ميكروغرام). وEAG يحل البقول الفردية تصل إلى 10 هرتز. ب) تسجيلات من أجهزة الاستشعار الغاز TGS2620 ردا على الإيثانول (تذبذب تركيز). منحنيات متقطع وسهل هي استجابة الاستشعار مع وبدون غطاء، على التوالي. أجهزة الاستشعار مع غطاء لديه الوقت للاستجابة لعشرات ثانية، وبالتالي لا يمكن أن يتبع التقلبات في تركيز الغاز. وTGS2620 دون غطاء يحل تقلبات الفردية تصل إلى 1 هرتز. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51704/51704fig4highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> دائما &quot;&gt; <img alt="الرقم 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51704/51704fig5highres.jpg" width="500" /> الرقم 5. الاستقرار EAG (كامل إعداد الحشرات مقابل الهوائي رفعه). تم تسجيل EAG كل ساعة خلال 8 ساعات لإعداد كامل للحشرات (ن = 12 العث) وكل 20 دقيقة خلال 3.2 ساعة للهوائيات رفعه (ن = 7 هوائيات). يوضح الشكل EAGs النسبية (النسبة المئوية من القيمة الأولية التي تم الحصول عليها في الوقت t = 0). الاعتماد الوقت لرفعه هوائيات يتم تركيبها بشكل جيد من قبل الاضمحلال الأسي مع عمر من 2 ساعة (نصف عمر قدره 1.5 ساعة). <img alt="الرقم 6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51704/51704fig6highres.jpg" width="500" /> الرقم 6. التجارب الروبوتية. أ) استراتيجية الصب زيادة يجمع بين زيادة في عكس الريحوجود رائحة مع الصب في دوامة عدم وجوده 28. B) EAG النموذجية سجلت خلال البحث في حين أن الروبوت يتحرك (مع وبدون رائحة). C) مسارات روبوت مع رائحة (ن = 44 تجارب) وبدون رائحة (ن = 26 المحاكمات). خط متقطع أحمر يمثل كفاف عمود حيث وقعت 90٪ من جميع المكتشفة أثناء المحاكمات. الظروف التجريبية: فضاء البحث = 4 متر x 2.5 متر، وسرعة الروبوت = 5.6 سم / ثانية، الهدف = 10 ميكروغرام من فرمون المودعة على ورق الترشيح واستبدال كل 2 المحاكمات، الروبوت المكان الأول = 2 متر من الهدف، سرعة الرياح = 0.9 ± 0.2 م / ثانية في الموقع المستهدف. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51704/51704fig6highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Using Insect Electroantennogram Sensors on Autonomous Robots for Olfactory Searches at JoVE.com

Using Insect Electroantennogram Sensors on Autonomous Robots for Olfactory Searches

We describe a protocol for using insect antennae in the form of electroantennograms (EAGs) on autonomous robots. Our experimental design allows stable recordings within a day and resolves individual odor patches up to 10 Hz. The efficiency of EAG sensors for olfactory searches is demonstrated in driving a robot toward an odor source.

باستخدام الحشرات Electroantennogram مجسات على الحكم الذاتي الروبوتات لبحث الشم

Robots designed to track chemical leaks in hazardous industrial facilities1 or explosive traces in landmine fields2 face the same problem as insects ...

using-insect-electroantennogram-sensors-on-autonomous-robots-for

Research

JoVE Journal

Neuroscience

22.8K Views.  Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). We describe a protocol for using insect antennae in the form of electroantennograms (EAGs) on autonomous robots. Our experimental design allows stable recordings within a day and resolves individual odor patches up to 10 Hz. The efficiency of EAG sensors for olfactory searches is demonstrated in driving a robot toward an odor source.

Video: Using Insect Electroantennogram Sensors on Autonomous Robots for Olfactory Searches

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of interest. This allows for examination of synaptic transmission under conditions where the extracellular and postsynaptic intracellular environments can be well controlled. A vibration-based technique without the use of proteases, known as vibrodissociation, is the most popular technique for mechanical isolation. A micropipette, with the tip fire-polished to the shape of a small ball, is placed into a brain slice made from a P1-P21 rodent. The micropipette is vibrated parallel to the slice surface and lowered through the slice thickness resulting in the liberation of isolated neurons. The isolated neurons are ready for study within a few minutes of vibrodissociation. This technique has advantages over the use of primary neuronal cultures, brain slices and enzymatically isolated neurons including: rapid production of viable, relatively mature neurons suitable for electrophysiological and imaging studies; superior control of the extracellular environment free from the influence of neighboring cells; suitability for well-controlled pharmacological experiments using rapid drug application and total cell superfusion; and improved space-clamp in whole-cell recordings relative to neurons in slice or cell culture preparations. This preparation can be used to examine synaptic physiology, pharmacology, modulation and plasticity. Real-time imaging of both pre- and postsynaptic elements in the living cells and boutons is also possible using vibrodissociated neurons. Characterization of the molecular constituents of pre- and postsynaptic elements can also be achieved with immunological and imaging-based approaches.

This report demonstrates a technique for mechanical isolation of individual viable neurons retaining attached presynaptic boutons. Vibrodissociated neurons have the advantages of rapid production, excellent pharmacological control and improved space-clamp without influence from neighboring cells. This method can be used for imaging of synaptic elements and patch-clamp recording.

Vibrodissociation من الخلايا العصبية من الدماغ القوارض شرائح لدراسة نقل صورة متشابك ومحطات قبل المشبكي

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Odorant-induced Responses Recorded from Olfactory Receptor Neurons using the Suction Pipette Technique

Animals sample the odorous environment around them through the chemosensory systems located in the nasal cavity. Chemosensory signals affect complex behaviors such as food choice, predator, conspecific and mate recognition and other socially relevant cues. Olfactory receptor neurons (ORNs) are located in the dorsal part of the nasal cavity embedded in the olfactory epithelium. These bipolar neurons send an axon to the olfactory bulb (see Fig. 1, Reisert &amp; Zhao1, originally published in the Journal of General Physiology) and extend a single dendrite to the epithelial border from where cilia radiate into the mucus that covers the olfactory epithelium. The cilia contain the signal transduction machinery that ultimately leads to excitatory current influx through the ciliary transduction channels, a cyclic nucleotide-gated (CNG) channel and a Ca2+-activated Cl- channel (Fig. 1). The ensuing depolarization triggers action potential generation at the cell body2-4.
In this video we describe the use of the "suction pipette technique" to record odorant-induced responses from ORNs. This method was originally developed to record from rod photoreceptors5 and a variant of this method can be found at jove.com modified to record from mouse cone photoreceptors6. The suction pipette technique was later adapted to also record from ORNs7,8. Briefly, following dissociation of the olfactory epithelium and cell isolation, the entire cell body of an ORN is sucked into the tip of a recording pipette. The dendrite and the cilia remain exposed to the bath solution and thus accessible to solution changes to enable e.g. odorant or pharmacological blocker application. In this configuration, no access to the intracellular environment is gained (no whole-cell voltage clamp) and the intracellular voltage remains free to vary. This allows the simultaneous recording of the slow receptor current that originates at the cilia and fast action potentials fired by the cell body9. The difference in kinetics between these two signals allows them to be separated using different filter settings. This technique can be used on any wild type or knockout mouse or to record selectively from ORNs that also express GFP to label specific subsets of ORNs, e.g. expressing a given odorant receptor or ion channel.

Olfactory receptor neurons (ORNs) convert odor signals first into a receptor current that in turn triggers action potentials that are conveyed to second order neurons in the olfactory bulb. Here we describe the suction pipette technique to record simultaneously the odorant-induced receptor current and action potentials from mouse ORNs.

الرائحة التي يسببها الردود المسجلة من الخلايا العصبية مستقبلات الشم باستخدام تقنية شفط الماصة

Animals sample the odorous environment around them through the chemosensory systems located in the nasal cavity. Chemosensory signals affect complex ...

Identification of Olfactory Volatiles using Gas Chromatography-Multi-unit Recordings (GCMR) in the Insect Antennal Lobe

All organisms inhabit a world full of sensory stimuli that determine their behavioral and physiological response to their environment. Olfaction is especially important in insects, which use their olfactory systems to respond to, and discriminate amongst, complex odor stimuli. These odors elicit behaviors that mediate processes such as reproduction and habitat selection1-3. Additionally, chemical sensing by insects mediates behaviors that are highly significant for agriculture and human health, including pollination4-6, herbivory of food crops7, and transmission of disease8,9. Identification of olfactory signals and their role in insect behavior is thus important for understanding both ecological processes and human food resources and well-being.
	To date, the identification of volatiles that drive insect behavior has been difficult and often tedious. Current techniques include gas chromatography-coupled electroantennogram recording (GC-EAG), and gas chromatography-coupled single sensillum recordings (GC-SSR)10-12. These techniques proved to be vital in the identification of bioactive compounds. We have developed a method that uses gas chromatography coupled to multi-channel electrophysiological recordings (termed 'GCMR') from neurons in the antennal lobe (AL; the insect's primary olfactory center)13,14. This state-of-the-art technique allows us to probe how odor information is represented in the insect brain. Moreover, because neural responses to odors at this level of olfactory processing are highly sensitive owing to the degree of convergence of the antenna's receptor neurons into AL neurons, AL recordings will allow the detection of active constituents of natural odors efficiently and with high sensitivity. Here we describe GCMR and give an example of its use.
	Several general steps are involved in the detection of bioactive volatiles and insect response. Volatiles first need to be collected from sources of interest (in this example we use flowers from the genus Mimulus (Phyrmaceae)) and characterized as needed using standard GC-MS techniques14-16. Insects are prepared for study using minimal dissection, after which a recording electrode is inserted into the antennal lobe and multi-channel neural recording begins. Post-processing of the neural data then reveals which particular odorants cause significant neural responses by the insect nervous system.
	Although the example we present here is specific to pollination studies, GCMR can be expanded to a wide range of study organisms and volatile sources. For instance, this method can be used in the identification of odorants attracting or repelling vector insects and crop pests. Moreover, GCMR can also be used to identify attractants for beneficial insects, such as pollinators. The technique may be expanded to non-insect subjects as well.

Identification of Olfactory Volatiles using Gas Chromatography-Multi-unit Recordings GCMR in the Insect Antennal Lobe

Olfactory cues mediate many different behaviors in insects, and are often complex mixtures comprised of tens to hundreds of volatile compounds. Using gas chromatography with multi-channel recording in the insect antennal lobe, we describe a method for the identification of bioactive compounds.

تحديد مواد متطايرة الشم باستخدام الغاز اللوني موضوع وحدة تسجيلات (GCMR) في الفص Antennal الحشرات

All  organisms inhabit a world full of sensory stimuli that determine their  behavioral and physiological response to their environment. Olfaction is ...

Designing and Implementing Nervous System Simulations on LEGO Robots

We present a method to use the commercially available LEGO Mindstorms NXT robotics platform to test systems level neuroscience hypotheses. The first step of the method is to develop a nervous system simulation of specific reflexive behaviors of an appropriate model organism; here we use the American Lobster. Exteroceptive reflexes mediated by decussating (crossing) neural connections can explain an animal's taxis towards or away from a stimulus as described by Braitenberg and are particularly well suited for investigation using the NXT platform.1 The nervous system simulation is programmed using LabVIEW software on the LEGO Mindstorms platform. Once the nervous system is tuned properly, behavioral experiments are run on the robot and on the animal under identical environmental conditions. By controlling the sensory milieu experienced by the specimens, differences in behavioral outputs can be observed. These differences may point to specific deficiencies in the nervous system model and serve to inform the iteration of the model for the particular behavior under study. This method allows for the experimental manipulation of electronic nervous systems and serves as a way to explore neuroscience hypotheses specifically regarding the neurophysiological basis of simple innate reflexive behaviors. The LEGO Mindstorms NXT kit provides an affordable and efficient platform on which to test preliminary biomimetic robot control schemes. The approach is also well suited for the high school classroom to serve as the foundation for a hands-on inquiry-based biorobotics curriculum.

An approach to neural network modeling on the LEGO Mindstorms robotics platform is presented. The method provides a simulation tool for invertebrate neuroscience research in both the research lab and the classroom. This technique enables the investigation of biomimetic robot control principles.

تصميم وتنفيذ المحاكاة الجهاز العصبي على LEGO الروبوتات

We present a method to use the commercially available LEGO Mindstorms NXT robotics platform to test systems level neuroscience hypotheses. The first step ...

Whole Mount Immunolabeling of Olfactory Receptor Neurons in the Drosophila Antenna

Odorant molecules bind to their target receptors in a precise and coordinated manner. Each receptor recognizes a specific signal and relays this information to the brain. As such, determining how olfactory information is transferred to the brain, modifying both perception and behavior, merits investigation. Interestingly, there is emerging evidence that cellular transduction and transcriptional factors are involved in the diversification of olfactory receptor neuron. Here we provide a robust whole mount immunological labeling method to assay in vivo olfactory receptor neuron organization. Using this method, we identified all olfactory receptor neurons with anti-ELAV antibody, a known pan-neural marker and Or49a-mCD8::GFP, an olfactory receptor neuron specifically expressed in Nba neuron using anti-GFP antibody.

Whole Mount Immunolabeling of Olfactory Receptor Neurons in the Drosophila Antenna

Herein we describe the process of whole mount immunostaining of Drosophila antennae, which enables us to better understand the molecular mechanisms involved in the diversification of olfactory receptor neurons (ORN)s.

كله من جبل Immunolabeling الشم مستقبلات الخلايا العصبية في<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; الهوائي

Odorant molecules bind to their target receptors in a precise and coordinated manner. Each receptor recognizes a specific signal and relays this ...

Olfactory Assays for Mouse Models of Neurodegenerative Disease

In many neurodegenerative diseases and particularly in Parkinson&#8217;s disease, deficits in olfaction are reported to occur early in the disease process and may be a useful behavioral marker for early detection. Earlier detection in neurodegenerative disease is a major goal in the field because this is when neuroprotective therapies have the best potential to be effective. Therefore, in preclinical studies testing novel neuroprotective strategies in rodent models of neurodegenerative disease, olfactory assessment could be highly useful in determining therapeutic potential of compounds and translation to the clinic. In the present study we describe a battery of olfactory assays that are useful in measuring olfactory function in mice. The tests presented in this study were chosen because they measure olfaction abilities in mice related to food odors, social odors, and non-social odors. These tests have proven useful in characterizing novel genetic mouse models of Parkinson&#8217;s disease as well as in testing potential disease-modifying therapies.

Impairment in olfactory function is a common feature in many neurodegenerative disorders including Parkinson, Alzheimer, and Huntington diseases. In the present article, we describe a set of tests for assessing olfaction discrimination and detection in mice that can be used to measure olfactory abilities in mouse models of neurodegenerative diseases.

فحوصات حاسة الشم لنماذج من الماوس مرض الاعصاب

In many neurodegenerative diseases and particularly in Parkinson&#8217;s disease, deficits in olfaction are reported to occur early in the disease process ...

Using Single Sensillum Recording to Detect Olfactory Neuron Responses of Bed Bugs to Semiochemicals

The insect olfactory system plays an important role in detecting semiochemicals in the environment. In particular, the antennal sensilla which house single or multiple neurons inside, are considered to make the major contribution in responding to the chemical stimuli. By directly recording action potential in the olfactory sensillum after exposure to stimuli, single sensillum recording (SSR) technique provides a powerful approach for investigating the neural responses of insects to chemical stimuli. For the bed bug, which is a notorious human parasite, multiple types of olfactory sensillum have been characterized. In this study, we demonstrated neural responses of bed bug olfactory sensilla to two chemical stimuli and the dose-dependent responses to one of them using the SSR method. This approach enables researchers to conduct early screening for individual chemical stimuli on the bed bug olfactory sensilla, which would provide valuable information for the development of new bed bug attractants or repellents and benefits the bed bug control efforts.

Bed bugs rely on olfactory receptor neurons housed in their antennal olfactory sensilla to detect semiochemicals in the environment. Utilizing single sensillum recording, we demonstrate a method to evaluate bed bug response to semiochemicals and explore the coding process involved.

باستخدام Sensillum واحدة تسجيل لكشف الردود الشم العصبية من بق الفراش لSemiochemicals

The insect olfactory system plays an important role in detecting semiochemicals in the environment. In particular, the antennal sensilla which house ...

Imaging Membrane Potential with Two Types of Genetically Encoded Fluorescent Voltage Sensors

Genetically encoded voltage indicators (GEVIs) have improved to the point where they are beginning to be useful for in vivo recordings. While the ultimate goal is to image neuronal activity in vivo, one must be able to image activity of a single cell to ensure successful in vivo preparations. This procedure will describe how to image membrane potential in a single cell to provide a foundation to eventually image in vivo. Here we describe methods for imaging GEVIs consisting of a voltage-sensing domain fused to either a single fluorescent protein (FP) or two fluorescent proteins capable of F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) in vitro. Using an image splitter enables the projection of images created by two different wavelengths onto the same charge-coupled device (CCD) camera simultaneously. The image splitter positions a second filter cube in the light path. This second filter cube consists of a dichroic and two emission filters to separate the donor and acceptor fluorescent wavelengths depending on the FPs of the GEVI. This setup enables the simultaneous recording of both the acceptor and donor fluorescent partners while the membrane potential is manipulated via whole cell patch clamp configuration. When using a GEVI consisting of a single FP, the second filter cube can be removed allowing the mirrors in the image splitter to project a single image onto the CCD camera.

A method for imaging changes in membrane potential using genetically encoded voltage indicators is described.

التصوير غشاء المحتملة مع اثنين من أنواع مشفرة وراثيا نيون الجهد مجسات

Genetically encoded voltage indicators (GEVIs) have improved to the point where they are beginning to be useful for in vivo recordings. While the ultimate ...

Insect-controlled Robot: A Mobile Robot Platform to Evaluate the Odor-tracking Capability of an Insect

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor sources is an essential task for organism survival. Insects are well-studied organisms with regard to odor tracking, and their behavioral strategies have been applied to mobile robots for evaluation. This "bottom-up" approach is a fundamental way to develop biomimetic robots; however, the biological analyses and the modeling of behavioral mechanisms are still ongoing. Therefore, it is still unknown how such a biological system actually works as the controller of a robotic platform. To answer this question, we have developed an insect-controlled robot in which a male adult silkmoth (Bombyx mori) drives a robot car in response to odor stimuli; this can be regarded as a prototype of a future insect-mimetic robot. In the cockpit of the robot, a tethered silkmoth walked on an air-supported ball and an optical sensor measured the ball rotations. These rotations were translated into the movement of the two-wheeled robot. The advantage of this "hybrid" approach is that experimenters can manipulate any parameter of the robot, which enables the evaluation of the odor-tracking capability of insects and provides useful suggestions for robotic odor-tracking. Furthermore, these manipulations are non-invasive ways to alter the sensory-motor relationship of a pilot insect and will be a useful technique for understanding adaptive behaviors.

The capability to localize an odor source is necessary for insect survival and is expected to be applicable to artificial odor-tracking. The insect-controlled robot is driven by an actual silkmoth and enables us to evaluate the odor-tracking capability of insects through a robotic platform.

روبوت تسيطر عليها الحشرات: منصة موبايل روبوت لتقييم الرائحة تتبع القدرة من الحشرات

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor ...

Quadruple Immunostaining of the Olfactory Bulb for Visualization of Olfactory Sensory Axon Molecular Identity Codes

The mouse olfactory system is often used to study mechanisms of neural circuit formation&#12288;because of its simple anatomical structure. An Olfactory Sensory Neuron (OSN) is a bipolar cell with a single dendrite and a single unbranched axon. An OSN expresses only one Olfactory Receptor (OR) gene, OSNs expressing a given type of OR converge their axons to a few sets of invariant glomeruli in the Olfactory Bulb (OB). A remarkable feature of OSN projection is that the expressed ORs play instructive roles in axonal projection. ORs regulate the expression of multiple axon-sorting molecules and generate the combinatorial molecular code of axon-sorting molecules at the OSN axon termini. Thus, to understand the molecular mechanisms of OR-specific axon guidance mechanisms, it is vital to characterize their expression profiles at the OSN axon termini within the same glomerulus. The aim of this article was to introduce methods for collecting as many glomeruli as possible on a single OB section and for performing immunostaining using multiple antibodies. This would allow the comparison and analysis of the expression patterns of axon-sorting molecules without staining variation between OB sections.

Olfactory sensory neurons express a wide variety of axon-sorting molecules to establish proper neural circuitry. This protocol describes an immunohistochemical staining method to visualize combinatorial expressions of axon-sorting molecules at the axon termini of olfactory sensory neurons.

رباعية المناعية من لمبة الشمية لتصور رموز حسية أكسون الجزيئية الحسية

The mouse olfactory system is often used to study mechanisms of neural circuit formation&#12288;because of its simple anatomical structure. An Olfactory ...