ABは感謝（1245680）サイバー物理システムプログラム（1239243）の下で、および課学部教育の資金調達のための国立科学財団を承認する。この作業の初期段階を支援するための国防高等研究計画局（DARPA）。この作業の初期段階は、コーネル大学で教授アミット·ラルの研究室でABが実施された。その段階で、実験指導やアイデア生成のためのAB感謝Ayesaシンハ教授ラル。 たばこスズメガ （リンネ1763）はデューク大学、ノースカロライナ州ダラム、米国での生物学教室によって維持コロニーから入手した。蛾は羽化後5日以内に使用した。我々は彼らのNeurowareシステムのその優れた技術支援との使用のためにトライアングルバイオシステムズ·インターナショナル、特にデビッドJuranasとケイティミレーに感謝したいと思います。また、実験中に彼の助けのためにウィル·Caffeyに感謝したいと思います。

注：プロトコルに従うために必要な材料および試薬のソースは、以下の「試薬」の表に記載されている。 1。記録電極接続用のプリント基板（PCB類）の製造 NOTE：実用的な実験手順を提供するために、ワイヤ電極は、FFC（フレキシブルフラットケーブル）コネクタにこれらの電極を挿入するためにPCBに半田付けされている。 <ol><li>銅張積層板の0.5x5センチ2枚を切る。 </li><li>細い先端マーカーを使用して、マスクパターンをエッチングなど3 0.1x5cm 2の長方形パッドを描画します。 </li><li>換気の良い場所やヒュームフードの内側にプリント基板のエッチング液を用いて露光積層板をエッチングする。非反応性テープでラミネートカットアウトの長さの約1cmをカバーしています。 PCBのエッチング剤とテープスコッチテープで卒業したビーカーの内側に銅積層カットアウトの少なくとも100ミリリットルで卒業ビーカーを埋める。銅ラミネートcutouの半分Tは、PCBエッチング液中に沈めなければならない。 </li><li> 20分間の回転台にビーカーを置く。 </li><li>エッチング液からカットアウトを取り外し、10分間水を満たしたビーカーに入れてください。 </li><li>ティッシュペーパーを用いて、イソプロピルアルコールを適用し、非エッチング銅パッドを露出させるためにマーキングを除去する。 </li><li>約1cm、長より小さな正方形にプリント基板をカットします。 </li><li> 3センチメートルそれぞれの長さに鋭い刃を用いてコーティングし、アニーリングし、ステンレス鋼線の2枚（裸0.11 &quot;0.008、コーティングされた」）を切る。ステンレス鋼線のこれらの部分は、昆虫の胸部に挿入される活性電極である。 </li><li>ブレードを使用して、各ワイヤの各端からプラスチックコーティング4-5ミリメートル削除。顕微鏡の使用をお勧めします。 </li><li>接地電極用チップ拡張機能を作成するために絶縁されたステンレス鋼線の1 0.7センチメートルピースをカット。そっと刃で被覆を除去や半田IRの熱でそれを溶かすステップ1.9で実行されるように。 </li><li>アース接続の場合は4.5センチの長さに（リッツまたはインダクタ）可撓性ワイヤの一枚をカット。 </li><li>ステップ1.11で作成接地接続線にステップ1.10で作成ステンレス鋼0.7センチの部分を半田付けします。露出されたステンレス製の先端部は、アース接続の終了時にあるべきである。 </li><li>非反応性のテープを使用してはんだ付けスペースにしっかりと作製した電極板をテープで固定します。電極がハンダ付けされ、ボード上のすべてが、パッド1〜2ミリマスクす​​るテープを使用。パッドのこのマスクされた、はんだフリーエンド、ステップ4.1で説明したFFCコネクタに挿入されます。 </li><li>それぞれの一端が電極基板の対応するパッドにハンダ付けすることができるように、3電極ワイヤの位置を合わせます。簡単にはんだ付け用の電極パッ​​ド間にステンレス鋼用フラックスを適用します。 </li><li>パッド上の露出した電極をそれぞれハンダ付けします。 </li><li> 10分間、アセトン、イソプロピルアルコール中の電極を浸し各はんだ残基をきれいにする。超音波浴の使用は、洗浄性能を向上させる。 </li></ol> マンドゥカセクスタ蛹へ2。外科的挿入注：昆虫は昼と夜の間の遷移時に最も活発になります。そのため、人工的な昼/夜サイクルは自動コンセントタイマーを用いて昆虫チャンバ内に確立されるべきである。これらは、7時間の暗闇と17時間の明サイクルをシミュレートするために設定する必要があります。 <ol><li>適切な挿入時間を決定するために、毎日たばこスズメガの蛹を調べます。蛹は翼がダークスポットを示す約1日後に挿入するための準備が整いました。 </li><li>蛹を麻酔するためには、約6時間、冷蔵庫（4C）に配置します。 </li><li>挿入スペースを準備します。ワークスペースには、イソプロピルアルコール、鋭いピンセット、ブレード、および30 Gの皮下注射針を含む​​べきである。オプションとして、シアノアクリレート接着剤は、電極固定を強化するために使用することができる。</li><li>にそれらを浸漬またはイソプロピルアルコールで拭いて、針、ピンセット、電極を殺菌。 </li><li>冷蔵庫から蛹を削除し、ワークスペースに移す。 </li><li>興味のある筋肉群に対応している胸部上の位置を決定します。この例では、研究の焦点は、翼のアップストロークの動きに責任背腹の筋肉です。 </li><li>鋭い刃を使用して、そっとexocutical層を介して1x1のCM 2の長方形を傷つける。ピンセットを使用して、徐々にこれらの作品をはがす。 </li><li> （オプション）胸部の露出領域から翼の髪を除去するために真空を使用してください。 </li><li>ゆっくりと羽を筋群を対象とした2つの挿入ポイントを作成するために胸部に取り付ける中胸に約5mmの針を挿入します。 </li><li>ピンセットを用いて、2つの挿入ポイントに二つの記録電極を案内する。 </li><li> （オプション）、電極の周りの毛をきれいに、機械的耐久性を向上させるために、そして寛大にワイヤアプリケータで胸郭上の各挿入点を中心にシアノアクリレート接着剤を適用します。 </li><li>虫が出現すると登ることができるように、壁や​​天井をカバーする適切な材料（ラフやテクスチャ）との出現のためのケージを準備します。穿孔された段ボール箱または包装紙を使用してもよい。 </li><li>約6センチ、長さ2ミリメートル径の強​​固な固定スティックを準備します。プラスチック製撹拌機、綿棒、又は金属ワイヤは、この工程のために使用することができる。 </li><li>慎重に突き出た口吻の下穴から、このスティックをスライドさせます。 </li><li>蛹の周りにロールバックできないようなケージ表面にスティックの両サイドを固定します。中胸が上を向いているように、ケージの中に蛹を置きます。豊富な運動は、血リンパの電極、ロスに損傷を与える、または挿入は無用なる可能性があります。 </li></ol> 3。 マンドゥカセクスタに粉砕電極を挿入する注：グランド（参照リファレンス）電極は信号結合を回避するために胸部の腹部または遠位部分に挿入する必要があります。この挿入は、蛹の開発の後期段階の間または昆虫が出現した後のいずれかで行うことができる。接地電極用のウィンドウは蛹または成体段階接地電極挿入のいずれかに蛹中で調製しなければならない。 <ol><li>蛹の挿入のために：（ステップ2.7を参照）、アクティブ電極の周囲mesothoracicキューティクルの剥離した後、30 Gの皮下注射を使用して近くに胸部への背側腹部（0.5x0.5センチ2程度）exocutical層を介して別の四角形を傷つける針。セクション2に記載された技術を使用して、このウィンドウに接地電極を挿入する。 </li><li>大人のステージ接地電極の挿入のために：昆虫が出現した後、固定する6から24時間、4℃の冷蔵庫に入れてください。 残りのステップは蛹と成虫の挿入で同じです。 </li><li> inserを準備します<html>イソプロピルアルコール、鋭いピンセット、30 Gの皮下注射針、シアノアクリレート系接着剤、接着剤を適用するための配線の一部、熱焼灼器（オプション）、歯科用ワックススティック（オプション）を含むのTiONのワークスペース。 </li><li>約1〜2センチメートル離れて後方腹部に沿って記録電極からの挿入ポイントの位置を確認します。 </li><li>ゆっくりと腹部を穿刺し、挿入部位を提供するために、針を挿入します。 </li><li>ピンセットを使用して、慎重に挿入部位に接地電極を挿入し、それが深い3〜4ミリメートルになるまで圧力を加える。所定の位置に電極を保持し、挿入部位周辺に接着剤を適用するために、ワイヤを使用しています。 </li><li> （省略可能）、機械的強度を高める熱焼灼器を使用し、先端にワックスを少量（2〜3 mm）のビーズを収集します。挿入部位の近くにチップを置き、ワックスは、電極を包囲し、所定の位置にしっかりと保持しているような熱を加える。 </li></ol>アダプタボードの4。準備「ontent&gt;注：アダプタボードは、FFC（平フレックスケーブル）コネクタを介して無線記録ヘッドステージに電極板を接続するために必要なこのために、電極板に似ボードは、以下のことにより製造される必要がある1.7に1.1ステップ。 <ol><li>準備されたボードの一端にFFCコネクタをハンダ付けします。 </li><li>もう一方の端にある3つのパッドにワイヤーをフック3 30 AWG（米国ワイヤゲージ）はんだ。 </li><li>次の段階で説明したように、オシロスコープの測定値のためのアダプタボード上の3つのパッドに3のミニコネクタをハンダ付けします。 </li><li>ヘッドステージコネクタに、これら3本のワイヤのもう一方の端を半田付けします。 </li><li>浮上フレームの上にヘッドステージ回路基板を固定します。 </li></ol>オシロスコープで5。プリレコード（オプション） NOTE：電極の信頼性を評価し、信号対雑音比を観察するために、係留オシロスコープ記録がwirelを展開する前に得ることができるESS記録システム。アダプタボード上のミニワイヤコネクタは、このために使用されるべきである。 <ol><li>細胞外の神経記録アンプにオシロスコープを接続します。 1Hzで、20kHzのローパスカットオフ周波数、および100の利得のハイパスカットオフ周波数増幅器のパラメータを設定する。 </li><li>アンプの入力チャンネルにアダプタボード上のメスのミニワイヤコネクタをそれぞれ接続してください。 </li><li>それは（その夜明け時間中に）アクティブ状態にあるときにケージから注入された電極板で昆虫を削除します。測定が行われる前に、それが上に置かれるために昆虫の下にティッシュ一枚の紙を置きます。 </li><li>ピンセットを使用して、アダプタボード上のFFC受容体に電極板をスライドさせます。虫が休んでいるとき、フラット、低電圧のベースラインを観察し、虫が羽をフラップとして電図（EMG）の生成は、スパイク。 注：representatワイヤレス記録システムで観察した昆虫飛翔：第6章を参照してくださいIVEオシロスコープ結果。 </li><li>必要に応じて、オシロスコープの表示パラメータを調整します。オシロスコープ上のデータをキャプチャし、データを保存します。 </li></ol>無線記録システムと6。観測昆虫飛翔注：電磁浮遊プラットフォームはつながマンドゥカsextaの飛行中のEMG信号の無線記録のために構築することができます。浮上プラットフォームは、テザリングメカニズムのバランスをとるように設計されたフレームで構成されています。浮上は、フレーム、従って昆虫は、テザリング配線の制約なしに、テスト中にヨーすることができます。フレームは、溶融堆積モデリング（FDM）のマシンを使用して迅速プロトタイプ化することができます。磁石は、基本プラットフォームの一連の磁石によって浮上するために、このフレームの下部に取り付けられている必要があります。昆虫は、フレームの頂部から吊り下げFFCコネクタに接続されている。この浮上プラットフォームは、資料を使を構築した、LEDアリーナの内側に位置していますG 5×7個々のLEDのアレイで構成される60のパネル。このシステムは、15、16、17飛ぶ果実の視覚刺激のための環境を開発するための確立された方法に基づいた。アリーナは、マイクロコントローラ可能時計方向及び反時計回りの両方のシミュレーションと同様に回転速度を制御することによって制御される。 <ol><li>浮上プラットフォーム上のアダプタボードコネクタにヘッドステージを接続することで無線記録システムをセットアップします。 </li><li>それは、その夜明け時間中に、好ましくは、活性状態にあるときにケージから昆虫を削除します。 </li><li>ピンセットを使って、慎重に昆虫がしっかりとセットアップ内に吊り下げられるように浮上フレームにFFC受容体に電極板を挿入します。 </li><li>無線データ伝送を活性化するためにヘッドステージに磁気スイッチの近くに磁気杖を置く。青色光はヘッドステージがアクティブであることを示す点灯します。 </li><li>内のライトをオフにする完全な暗闇の余地。赤いランプが部屋に照明を追加するために使用することができます。コンピュータ上のテレメトリデータ収集ソフトウェアを開き、提供された場合、適切なプリロードの設定ファイルを選択します。視野信号を開始するためにデータ収集を開始する。 </li><li>信頼性の高い無線接続及び電極の動作を保証するために、無線記録システム上のEMG信号の観測に関連するユーザインタフェースを選択する。 </li><li>直流安定化電源とマイコン：全てのLEDアリーナのコンポーネントをオンにします。マイクロコントローラは、周期的な光パターンの毎分回転数を調整することができ、また、光の回転方向を制御することができる。 </li><li>ゆっくりとアリーナ内で浮上プラットフォームのバランスをとる。そうでなければ、フレームはおそらく昆虫を負傷地面に迅速に引っ張られ、慎重に浮上ベースの中央より上のフレームの位置を合わせます。 </li><li>ビデオ記録システムを開始する。 </li><li>ソフトウェアの関連記録]タブを選択しますインターフェイス。録画時間を指定し、ファイル保存先。データを保存するために適切な出力設定を選択します。ソフトウェア内の記録セッションを開始するために[スタート]ボタンをクリックします。これは、数値コンピューティング環境にインポートできるデータファイルが保存されます。 </li><li>虫がLEDの動きに対応している方向に飛ぶように観察します。 LEDの方向を逆にし、虫が方向を逆転させることを確認してください。必要に応じてこの回数だけを実行します。 </li></ol>

<ol>
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Authors have no conflict of interest in this study.

プロトコルの後の手順でデータを記録する能力に影響を与える記録電極の外科的挿入中のいくつかの重要なステップがあります。記録電極は、その背側の翼スポットを発揮した後に蛹1日の中に挿入する必要があります。挿入が2日以上、この時間が経過した後に実行されている場合は、昆虫の組織は周りの開発および挿入された電極を安定させるのに十分な時間がありません。これは、成人?...

でも、遠隔測定記録用途のための昆虫に取り付けられた電子システムと、電極を挿入する、自然の飛行1の間にどのように神経系の機能を理解するための主要な方法であった。昆虫人工システムを取り付けるか、注入する昆虫の自然な飛行を邪魔する可能性が関与する多くの課題を提起しました。大人の昆虫に表面的な添付ファイルまたは人工的なプラットフォームの外科的挿入は、体内に誘導される慣性やストレス力によって引き起こさ挿入デバイスの可能性のあるシフトに信頼性がない。表面的に取り付けられるか、または外科的に挿入された電極は、異物などの昆虫によって拒否されやすい。さらに、注入作業は、外骨格の周りのスケールと杭の除去を必要とする。厚いクチクラ層はまた、それにより、昆虫の自然な飛行を妨害する、側副組織損傷を引き起こす可能性の外科神経支配のために貫通する必要がある。すべてのTヘセ要因は、外科的または表面的な移植手術に挑戦し、繊細なタスクにすることができます。外部から昆虫への制御およびセンシングシステムを取り付けるに関わるこれらの懸念を緩和するために、変成成長が関与する新たな方法論は、この資料に記載されます。 完全変態の昆虫の変成岩開発は中間蛹（ 図1）を有する成人に幼虫（またはニンフ）の転換から始まります。変態プロセスは改造が続く変性症を含む広範な組織再プログラミングを必要とする。この変換は、いくつかの複雑な動作を2,3を実証昆虫大人まで地上波幼虫をオンにします。 手術が早期変成段階4,5の間に実行された場所、極端並体結合手術後の昆虫の生存が実証されている。これらの手術では、発達組織発生のコーエド外科的創傷は、より短い期間で修復することができる。導電性電極の注入は変成成長の初期段階（図1）中に実行された場合、これらの観​​察に続いて、新たな技術が開発されている。これは昆虫の6に生体力学的に確実な取り付けを可能にします。信頼性の高いインタフェースは、昆虫の神経および神経筋システム7で固定されています。この技術は「早期変態挿入技術」（EMIT）8として知られています。 全体組織系の再構築後、蛹に挿入された構造は、大人の昆虫で出現する。飛翔筋群は、総胸部体重の65％を構成すると、このように、EMIT手順9には比較的便利なターゲットである。基本的なウイングビートの間に、dorsolongitudinal（DL）を給電する飛行形態の変化と背腹は（DV）の筋肉は翼articulatを引き起こすリフト10を生成するイオンのジオメトリ。したがって、DLとDVの筋肉の機能調整は飛行神経生理学の下で活発な研究話題となっている。電子的にプログラムされた視覚的な環境でのテザリングの昆虫は、複雑な運動器官の行動11,12の神経生理学を研究するための最も一般的な方法であった。発光ダイオードパネルからなる円筒状の競技場は、フライング昆虫が真ん中に係留され、動きが動的に周囲のパノラマの視覚表示を更新することによってシミュレートされ、これらの仮想現実環境のために使用されてきた。このような果実ショウジョウバエフライ小さく昆虫の場合、テザリングは、昆虫の背側胸部に金属ピンを装着すると、永久磁石13,14の下にピンを配置することによって達成される。この方法は、任意の電気生理学的解析することなく、高速カメラで目視観察を介してモータ応答の定量を可能にする。また、このメタODはたばこスズメガの大きく重い身体を一時停止するのは非効率となっている。この問題を解決するために、我々はそれらの底部に取り付けられた磁石を備えた軽量フレームは、電磁力によって浮上される磁気浮上フレームから恩恵。市販の神経アンプとLEDアレイと組み合わせると、これは飛行モータ出力を制御し、 たばこスズメガの関連電気生理学を記録するためのプラットフォームを提供します。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="579">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Coated stainless steel wire</td>
			<td style="width:113px;">A-M Systems</td>
			<td style="width:137px;">791900</td>
			<td style="width:135px;">0.008&#8217;&#8217; bare, 0.011&#8217;&#8217; coated, annealed</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Flexible electrode wire</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:135px;">Litz or inductor wire can be used.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:195px;">Surface-mount FFC connector</td>
			<td style="width:113px;">Hirose Connector</td>
			<td style="width:137px;">FH28E-20S-0.5SH(05)</td>
			<td style="width:135px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Tweezers</td>
			<td style="width:113px;">Grobet USA</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">Clean with 70% alcohol before use on the insect.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">Kim-Wipes</td>
			<td style="width:113px;">Kimberly-Clark Worldwide</td>
			<td style="width:137px;">34155</td>
			<td style="width:135px;">Any size delicate-wipe tissues can be used.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Teflon tape</td>
			<td style="width:113px;">N/A</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">5 mm width Teflon tape.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:195px;">Hypodermic Needle</td>
			<td style="width:113px;">Becton Dickinson &#38; Co.</td>
			<td style="width:137px;">30511</td>
			<td style="width:135px;">20-30 gauge hypodermic needle can be used. Video showed 30 gauge.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:195px;">Rigid Fixation Stick</td>
			<td style="width:113px;">N/A</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">Variety of materials can be used (e.g. coffee stirrers)</td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:195px;">Insect Emergence Cage</td>
			<td style="width:113px;">N/A</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">Plastic pet cage lined with packing paper or similar padding. Ventilation holes are needed.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:195px;">Thermal Cauterizer</td>
			<td style="width:113px;">Advanced Meditech International</td>
			<td style="width:137px;">CH-HI CT2103 (tip)</td>
			<td style="width:135px;">Optional equipment used for application of dental wax.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:195px;">Dental Wax</td>
			<td style="width:113px;">Orthomechanics LC., Broken Arrow, Oklahoma</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">Optional material used for stabilizing the electrodes on the insect.</td>
		</tr>
		<tr height="80">
			<td height="80" style="height:80px;width:195px;">Magnetic Levitation Platform</td>
			<td style="width:113px;">N/A</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">Custom designed frame fabricated in-house with 3D prototyping</td>
		</tr>
		<tr height="80">
			<td height="80" style="height:80px;width:195px;">CA40 Instant Adhesive</td>
			<td style="width:113px;">3M</td>
			<td style="width:137px;">62-3803-0330-5</td>
			<td style="width:135px;">Avoid skin contact. Use gloves when handling.</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:195px;">70% Isopropyl alcohol</td>
			<td style="width:113px;">store brand</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:135px;">Commercially available from many suppliers.</td>
		</tr>
		<tr height="80">
			<td height="80" style="height:80px;width:195px;">PCB Etchant</td>
			<td style="width:113px;">RadioShack</td>
			<td style="width:137px;">276-1535</td>
			<td style="width:135px;">Toxic if swallowed or ingested, skin irritant&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:195px;"></td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:135px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EQUIPMENT:</td>
			<td style="width:113px;"></td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:135px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:195px;">Name of Reagent/Material</td>
			<td style="width:113px;">Company</td>
			<td style="width:137px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr height="231">
			<td height="231" style="height:231px;width:195px;">TBSI Neuroware Software</td>
			<td style="width:113px;">Triangle Biosystems International</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">NeuroWare v1.4. Software for importing .nex files obtained at Technologies, N. NeuroExplorer Code and Scripts. (2012).at http://www.neuroexplorer.com/code.html</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:195px;">TBSI Wireless Recording System</td>
			<td style="width:113px;">Triangle Biosystems International</td>
			<td style="width:137px;">W5 FI</td>
			<td style="width:135px;">USB Base station, headstage unit, charger</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">16 Channel Amplifier A-C Amplifier</td>
			<td style="width:113px;">A-M Systems&#160;</td>
			<td style="width:137px;">950000</td>
			<td style="width:135px;">Model 3500 (110 V)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:195px;">Oscilloscope&#160;</td>
			<td style="width:113px;">Agilent Technologies&#160;</td>
			<td style="width:137px;">DSO1014A</td>
			<td style="width:135px;">Oscilloscope, 100 MHz, 4 channel</td>
		</tr>
		<tr height="120">
			<td height="120" style="height:120px;width:195px;">Microscope</td>
			<td style="width:113px;">N/A</td>
			<td style="width:137px;">N/A</td>
			<td style="width:135px;">5x magnification microscope to assist visualization during electronics construction.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:195px;">Ultrasonic Cleaner</td>
			<td style="width:113px;">ColeParmer</td>
			<td style="width:137px;">EW-08848-10</td>
			<td style="width:135px;">Ultrasonic Cleaner with Timer,&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

early metamorphic insertion technology for insect flight behavior monitoring

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on insects during their metamorphic development. Here, the implants are fused within the structure and function of the neuromuscular system as a result of metamorphic tissue remaking. The implants emerge with the insect where the development of tissue around the electronics during pupal development results in a bioelectrically and biomechanically enhanced tissue interface. This relatively more reliable and stable interface would be beneficial for many researchers exploring the neural basis of the insect locomotion with alleviated traumatic effects caused during adult stage insertions. In this article, we implant our electrodes into the indirect flight muscles of Manduca sexta. Located in the dorsal-thorax, these main flight powering dorsoventral and dorsolongitudinal muscles actuate the wings and supply the mechanical power for up and down strokes. Relative contraction of these two muscle groups has been under investigation to explore how the yaw maneuver is neurophysiologically coordinated. To characterize the flight dynamics, insects are often tethered with wires and their flight is recorded with digital cameras. We also developed a novel way to tether Manduca sexta on a magnetically levitating frame where the insect is connected to a commercially available wireless neural amplifier. This set up can be used to limit the degree of freedom to yawing &#8220;only&#8221; while transmitting the related electromyography signals from dorsoventral and dorsolongitudinal muscle groups.

全体的なEMIT手順の概略を、スズメガの変成サイクルにおける主要な段階及び対応する電極挿入工程を示す、 図1に示されている。電極挿入は、4〜7日羽化前後半蛹の段階で実行する必要があります。これは筋線維は、電極の周りに開発し、昆虫にインプラントを固定することができます。 二つの活性電極および接地電極が挿入された完成した後期蛹挿入の典?...

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Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring

We present a novel surgical procedure to implant electrodes in Manduca sexta during its early metamorphic stages. This technique allows mechanically stable and electrically reliable coupling with the neuromuscular tissue to study flight neurophysiology dynamics. We also present a novel magnetic levitation platform for tethered studies of insect yaw.

昆虫飛翔挙動監視のための早期変成挿入技術

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on ...

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Research

JoVE Journal

Behavior

14.4K ビュー.  North Carolina State University. We present a novel surgical procedure to implant electrodes in Manduca sexta during its early metamorphic stages. This technique allows mechanically stable and electrically reliable coupling with the neuromuscular tissue to study flight neurophysiology dynamics. We also present a novel magnetic levitation platform for tethered studies of insect yaw.

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Examining Recall Memory in Infancy and Early Childhood Using the Elicited Imitation Paradigm

The ability to recall the past allows us to report on details of previous experiences, from the everyday to the significant. Because recall memory is commonly assessed using verbal report paradigms in adults, studying the development of this ability in preverbal infants and children proved challenging. Over the past 30 years, researchers have developed a non-verbal means of assessing recall memory known as the elicited or deferred imitation paradigm. In one variant of the procedure, participants are presented with novel three-dimensional stimuli for a brief baseline period before a researcher demonstrates a series of actions that culminate in an end- or goal-state. The participant is allowed to imitate the demonstrated actions immediately, after a delay, or both. Recall performance is then compared to baseline or to performance on novel control sequences presented at the same session; memory can be assessed for the individual target actions and the order in which they were completed. This procedure is an accepted analogue to the verbal report techniques used with adults, and it has served to establish a solid foundation of the nature of recall memory in infancy and early childhood. In addition, the elicited or deferred imitation procedure has been modified and adapted to answer questions relevant to other aspects of cognitive functioning. The broad utility and application of imitation paradigms is discussed, along with limitations of the approach and directions for future research.

The elicited imitation procedure was established to examine the development of recall memory in infancy and early childhood. This procedure has been widely used to establish a solid foundation of the nature of recall memory in infancy and early childhood.

誘発された模倣パラダイムを使用して乳児期や幼児期にリコールメモリを調べます

The ability to recall the past allows us to report on details of previous experiences, from the everyday to the significant. Because recall memory is ...

行動学

Protocol for Data Collection and Analysis Applied to Automated Facial Expression Analysis Technology and Temporal Analysis for Sensory Evaluation

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis (AFEA) software. Additionally, we demonstrate a method for extracting relevant emotional data output and plotting the emotional response of a population over a specified time frame. By time pairing each participant's treatment response to a control stimulus (baseline), the overall emotional response over time and across multiple participants can be quantified. AFEA is a prospective analytical tool for assessing unbiased response to food and beverages. At present, most research has mainly focused on beverages. Methodologies and analyses have not yet been standardized for the application of AFEA to beverages and foods; however, a consistent standard methodology is needed. Optimizing video capture procedures and resulting video quality aids in a successful collection of emotional response to foods. Furthermore, the methodology of data analysis is novel for extracting the pertinent data relevant to the emotional response. The combinations of video capture optimization and data analysis will aid in standardizing the protocol for automated facial expression analysis and interpretation of emotional response data.

A protocol for capturing and statistically analyzing emotional response of a population to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial expression analysis software is described.

官能評価のための自動化された表情解析技術と時間的分析へのデータの収集と分析応用のためのプロトコル

We demonstrate a method for capturing emotional response to beverages and liquefied foods in a sensory evaluation laboratory using automated facial ...

An Objective and Child-friendly Assessment of Arm Function by Using a 3-D Sensor

Progressive and irreversible muscle atrophy characterizes Spinal Muscular Atrophy (SMA) and other similar muscle disorder diseases. Objective assessment of muscle functions is an essential and important, although challenging, prerequisite for successful clinical trials. Current clinical rating scales restrain the movement abnormalities to certain predefined coarse-grained individual items. The Kinect 3-D sensor has emerged as a low-cost and portable motion sensing technology used to capture and track people&#39;s movement in many medical and research fields. A novel approach using this 3-D sensor was developed and a game-like test was designed to objectively measure the upper limb function of patients with SMA. The prototype test targeted joint movement capability. While sitting in a virtual scene, the patient was instructed to extend, flex, and lift the whole arm in order to reach and place some objects. Both kinematic and spatiotemporal characteristics of upper limb movement were extracted and analyzed, e.g., elbow extension and flexion angles, hand velocity, and acceleration. The first study included a small cohort of 18 ambulant SMA patients and 19 age- and gender-matched healthy controls. A comprehensive analysis of arm movement was achieved; however, no significant difference between the groups were found due to the mismatch of patient&#39;s capability and the test difficulty. Based on this experience, a second version of the test consisting of a modified version of the first game with increased difficulties and a second game targeting muscle endurance were designed and implemented. The new test has not been conducted in any patient groups yet. Our work has demonstrated the potential capability of the 3-D sensor in assessing such muscle function and suggested an objective approach to complement the clinical rating scales.

An objective measure of muscle functions is challenging especially in children. Based on a commercially available digital 3-D sensor, a child-friendly gaming test was developed to assess upper limb function for clinical trials.

客観的かつ子供向け 3次元センサーを用いた上肢機能の評価

Progressive and irreversible muscle atrophy characterizes Spinal Muscular Atrophy (SMA) and other similar muscle disorder diseases. Objective assessment ...

Key Elements of Photo Attraction Bioassay for Insect Studies or Monitoring Programs

Optimized visual attractants will increase insect trapping efficiency by using the target insect&#39;s innate behaviors (positive photo-taxis) as a means to lure the insect into a population control or monitoring trap. Light emitting diodes (LEDs) have created customizable lighting options with specific wavelengths (colors), intensities, and bandwidths, all of which can be customized to the target insects. Photo-attraction behavioral bioassays can use LEDs to optimize the attractive color(s) for an insect species down to specific life history stages or behaviors (mating, feeding, or seeking shelter). Researchers must then confirm the bioassay results in the field and understand the limited attractive distance of the visual attractants.
The cloverleaf bioassay arena is a flexible method to assess photo attraction while also assessing a range of natural insect behaviors such as escape and feeding responses. The arena can be used for terrestrial or aerial insect experiments, as well as diurnal, and nocturnal insects. Data collection techniques with the arena are videotaping, counting contact with the lights, or physically collecting the insects as they are attracted towards the lights. The assay accounts for insects that make no-choice and the arenas can be single (noncompetitive) color or multiple (competitive) colors. The cloverleaf design causes insects with strong thigmotaxis to return to the center of the arena where they can view all the options in a competitive LED tests. The cloverleaf arena presented here has been used with mosquitoes, bed bugs, Hessian fly, house flies, biting midges, red flour beetles, and psocids. Bioassays are used to develop accurate and effective insect traps to guide the development and optimization of insect traps used to monitor pest population fluctuations for disease vector risk assessments, the introduction of invasive species, and/or be used for population suppression.

Photo-attraction bioassay arenas are used to determine the optimal light color(s) to maximize insect attraction; however bioassays and methods are specific to target insect behaviors and habitats. Customizable equipment and modifications are explained for nocturnal or diurnal and terrestrial or aerial insects.

写真魅力バイオアッセイ昆虫研究の監視プログラムの重要な要素

Optimized visual attractants will increase insect trapping efficiency by using the target insect&#39;s innate behaviors (positive photo-taxis) as a means ...

A Wind Tunnel for Odor Mediated Insect Behavioural Assays

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study insect chemical ecology. Insects can locate point sources in a three-dimensional environment through the sensory interaction and sophisticated behavior. The quantification of this behavior is a key element in the development of new tools for pest control and decision support. A wind tunnel with a suitable flight section with laminar air flow, visual cues for in-flight feedback and a variety of options for the application of odors can be used to measure complex behaviour which subsequently may allow the identification of attractive or repellent odors, insect flight characteristics, visual-odor interactions and interactions between attractants and odors lingering as background odors in the environment. A wind tunnel holds the advantage of studying the odor mediated behavioural repertoire of an insect in a laboratory setting. Behavioural measures in a controlled setting provide the link between the insect physiology and field application. A wind tunnel must be a flexible tool and should easily support the changes to setup and hardware to fit different research questions. The major disadvantage to the wind tunnel setup described here, is the clean odor background which necessitates special attention when developing a synthetic volatile blend for field application.

Here, we describe the construction and use of a wind tunnel for odor mediated behavioural assays with insects. The wind tunnel design facilitates the release of odor sources by several methods, with and without visual stimuli. Wind tunnel experiments are important methods to identify behaviorally active volatile chemicals.

においの風洞媒介昆虫行動アッセイ

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study ...

Using Flight Mills to Measure Flight Propensity and Performance of Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte)

The western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), is an economically important pest of corn in the northern United States. Some populations have developed resistance to management strategies including transgenic corn that produces insecticidal toxins derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt). Knowledge of western corn rootworm dispersal is of critical importance for models of resistance evolution, spread, and mitigation. Flight behavior of an insect, especially over a long distance, is inherently difficult to observe and characterize. Flight mills provide a means to directly test developmental and physiological impacts and consequences of flight in the laboratory that cannot be obtained in field studies. In this study, flight mills were used to measure the timing of flight activity, total number of flights, and the distance, duration, and speed of flights taken by female rootworms during a 22-h test period. Sixteen flight mills were housed in an environmental chamber with programmable lighting, temperature, and humidity control. The flight mill described is of a typical design, where a flight arm is free to rotate about a central pivot. Rotation is caused by flight of an insect tethered to one end of the flight arm, and each rotation is recorded by a sensor with a time-stamp. Raw data are compiled by software, which are subsequently processed to provide summary statistics for flight parameters of interest. The most difficult task for any flight mill study is attachment of the tether to the insect with an adhesive, and the method used must be tailored to each species. The attachment must be strong enough to hold the insect in a rigid orientation and to prevent detachment during movement, while not interfering with natural wing motion during flight. The attachment process requires dexterity, finesse, and speed, making video footage of the process for rootworms of value.

Using Flight Mills to Measure Flight Propensity and Performance of Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera LeConte

Flight mills are important tools for comparing how age, sex, mating status, temperature, or various other factors may influence an insect&#8217;s flight behavior. Here we describe protocols to tether and measure the flight propensity and performance of western corn rootworm under different treatments.

フライトミルを使用してウエスタンコーンルートワーム、ディアブロティカ・ビルギフェラ(LeConte)の飛行傾向と性能を測定

The western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), is an economically important pest of corn in the northern ...

Nest Building Behavior as an Early Indicator of Behavioral Deficits in Mice

Nest building is an innate behavior in male and female rodents, even when raised in laboratory settings. As such, many researchers provide rodents synthetic and/or natural materials (such as twine, tissue, cotton, paper, and hay) as a gauge of their overall well-being and as an ancillary assessment to predict the possible decline in cognition. Typically, changes in nesting behaviors, such as failure to create a nest, indicate a change in health or welfare. In addition, nesting behavior is sensitive to many environmental and physiological challenges, as well as many genetic mutations underlying pathological disease states. The following protocol describes a nesting behavior paradigm that explores the usage of four types of nesting material. In addition, the protocol utilizes intraclass correlations to demonstrate that inter-rater reliability is higher when nests are constructed out of shredded paper compared to other common nesting materials such as cotton squares, paper twists, and soft cob bedding. The chosen methodology and statistical considerations (i.e., intraclass correlation) for this assay may be of interest for those conducting experiments assessing the quality of living of mice.&#160;

Here, we present a protocol to quantify nest building behavior in mice, which is known to be impaired in several neurological disorders and diseases. This protocol examines the utility of four materials and offers the opportunity to quantify the rater agreement in scoring, improving the validity and reliability of the assay.

マウスの行動赤字の初期指標としての巣作り行動

Nest building is an innate behavior in male and female rodents, even when raised in laboratory settings. As such, many researchers provide rodents ...

A Novel Pavlovian Fear Conditioning Paradigm to Study Freezing and Flight Behavior

Fear- and anxiety-related behaviors significantly contribute to an organism&#8217;s survival. However, exaggerated defensive responses to perceived threat are characteristic of various anxiety disorders, which are the most prevalent form of mental illness in the United States. Discovering the neurobiological mechanisms responsible for defensive behaviors will aid in the development of novel therapeutic interventions. Pavlovian fear conditioning is a widely used laboratory paradigm to study fear-related learning and memory. A major limitation of traditional Pavlovian fear conditioning paradigms is that freezing is the only defensive behavior monitored. We recently developed a modified Pavlovian fear conditioning paradigm that allows us to study both conditioned freezing and flight (also known as escape) behavior within individual subjects. This model employs higher intensity footshocks and a greater number of pairings between the conditioned stimulus and unconditioned stimulus. Additionally, this conditioned flight paradigm utilizes serial presentation of pure tone and white noise auditory stimuli as the conditioned stimulus. Following conditioning in this paradigm, mice exhibit freezing behavior in response to the tone stimulus, and flight responses during the white noise. This conditioning model can be applied to the study of rapid and flexible transitions between behavioral responses necessary for survival.

Defensive behavioral responses are contingent upon threat intensity, proximity, and context of exposure. Based on these factors, we developed a classical conditioning paradigm that elicits clear transitions between conditioned freezing and flight behavior within individual subjects. This model is crucial for the understanding the pathologies involved in anxiety, panic, and post-traumatic stress disorders.

凍結と飛行行動を研究する新しいパブロビアン恐怖コンディショニングパラダイム

Fear- and anxiety-related behaviors significantly contribute to an organism&#8217;s survival. However, exaggerated defensive responses to perceived threat ...

The Participant-Reported Implementation Update and Score (PRIUS): A Novel Method for Capturing Implementation-Related Data Over Time

"Implementation" of new initiatives in healthcare settings typically encompasses two distinct components: a "clinical intervention" plus accompanying "implementation strategies" that support putting the clinical intervention into day-to-day practice. A novel clinical intervention, for example, might consist of a new medication, a new protocol, a new device, or a new program. As clinical interventions are not self-implementing, however, they nearly always require effective implementation strategies in order to succeed. Implementation strategies set out to engage healthcare providers, staff and patients in ways that increase the likelihood of the new initiative being successfully adopted, a process that often involves behavior change and new ways of thinking by participants. One of the challenges in studying implementation is that it can be difficult to collect data about the status and progress of implementation, including participants' own perspectives and experiences concerning implementation to date. This protocol describes a novel method for collecting and analyzing data related to ongoing implementation called the Participant-Reported Implementation Update and Score, or PRIUS. The PRIUS method allows for the efficient and systematic capture of qualitative and quantitative data that can provide a detailed and nuanced account of implementation over time and from multiple viewpoints. This longitudinal method can enable researchers, as well as implementation leaders and organizational stakeholders, to monitor implementation progress more closely, conduct formative evaluation, identify improvement opportunities, and gauge the effect of any implementation changes on a rolling basis.

The Participant-Reported Implementation Update and Score PRIUS: A Novel Method for Capturing Implementation-Related Data Over Time

This protocol describes a novel method for collecting and analyzing data related to ongoing implementation called the Participant-Reported Implementation Update and Score (PRIUS). The PRIUS method allows for the efficient and systematic capture of data over time and from multiple viewpoints in healthcare settings.

参加者報告の実装の更新とスコア(PRIUS):実装関連データを経時的にキャプチャするための新しい方法

"Implementation" of new initiatives in healthcare settings typically encompasses two distinct components: a "clinical intervention" plus accompanying ...

Embryo Microinjection and Knockout Mutant Identification of CRISPR/Cas9 Genome-Edited Helicoverpa Armigera (H&#252;bner)

The cotton bollworm, Helicoverpa armigera, is one of the most destructive pests in the world. A combination of molecular genetics, physiology, functional genomics, and behavioral studies has made H. armigera a model species in Lepidoptera Noctuidae. To study the in vivo functions of and interactions between different genes, clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/ associated protein 9 (Cas9) genome editing technology is a convenient and effective method used for performing functional genomic studies. In this study, we provide a step-by-step systematic method to complete gene knockout in H. armigera using the CRISPR/Cas9 system. The design and synthesis of guide RNA (gRNA) are described in detail. Then, the subsequent steps consisting of gene-specific primer design for guide RNA (gRNA) creation, embryo collection, microinjection, insect rearing, and mutant detection are summarized. Finally, troubleshooting advice and notes are provided to improve the efficiency of gene editing. Our method will serve as a reference for the application of CRISPR/Cas9 genome editing in H. armigera as well as other Lepidopteran moths.

Embryo Microinjection and Knockout Mutant Identification of CRISPR/Cas9 Genome-Edited Helicoverpa Armigera H&amp;#252;bner

Presented here is a protocol of Helicoverpa armigera (H&#252;bner) embryo microinjection and knockout mutant identification created by CRISPR/Cas9 genome editing. Mutant insects enable further research of gene function and interaction among different genes in vivo.

CRISPR/Cas9ゲノム編集 ヘリコベルパ・アルミゲラ (Hübner)の胚マイクロインジェクションとノックアウト変異体の同定

The cotton bollworm, Helicoverpa armigera, is one of the most destructive pests in the world. A combination of molecular genetics, physiology, functional ...