AB는 기꺼이 (1245680) 사이버 물리 ​​시스템 프로그램 (1239243)에서와 부문 학부 교육의 자금 조달을 위해 국립 과학 재단 (National Science Foundation)을 인정합니다; 이 작업의 초기 단계 지원을위한 방위 고등 연구 프로젝트 기관 (DARPA). 이 작품의 초기 단계는 코넬 대학에서 교수 미트 랄의 실험실에서 AB에 의해 수행되었다. AB 덕분에 그 단계에서 실험 지침과 아이디어 생성을위한 Ayesa 신하 교수 랄. 만두 카 sexta (린네 1763)는 미국 듀크 대학에서 생물학과, 더럼, 노스 캐롤라이나에 의해 유지되는 식민지에서 얻을 수 있었다. 나방은 우화 후 5 일 이내에 사용되었다. 우리는 그들의 Neuroware 시스템의 그​​들의 우수한 기술 지원 및 사용을위한 삼각형 생물계 국제, 특히 데이비드 Juranas와 케이티 Millay에게 감사의 말씀을 전합니다. 우리는 또한 실험을하는 동안 그의 도움에 의지 Caffey에게 감사의 말씀을 전합니다.

참고 : 프로토콜을 수행하는 데 필요한 재료 및 시약의 출처는 아래의 &quot;시약&quot;표에 나와 있습니다. 1. 기록 전극의 연결을 위해 인쇄 회로 기판 (PCB)을 준비 주 : 실제 실험 절차를 제공하기 위해, 와이어 전극은 FFC (유연한 플랫 케이블) 커넥터에이 전극을 삽입하는 PCB에 납땜되어 있습니다. <ol><li> 동박 적층 필름의 0.5x5의 cm 2 조각을 잘라. </li><li> 좋은 팁 마커를 사용하여 마스크 패턴을 에칭으로 세 0.1x5cm 2 사각형 패드를 그립니다. </li><li> 통풍 또는 흄 후드 내부의 PCB 에칭 제를 사용하여 노출 된 라미네이트 에칭. 비 반응성 테이프로 라미네이트 컷 아웃의 길이 약 1 ㎝를 커버. PCB 에칭 및 테이프 스카치 테이프로 졸업 비커 내부에 구리 라미네이트 컷 아웃의 최소 100 ㎖로 졸업 비커를 입력합니다. 구리 라미네이트 cutou의 절반t는 PCB 에칭에 빠져들해야합니다. </li><li> 20 분 동안 회전 플랫폼에서 비커를 놓습니다. </li><li> 에칭에서 컷 아웃을 제거하고 10 분 동안 물이 가득 비커에 넣습니다. </li><li> 티슈 페이퍼를 사용하여, 이소 프로필 알코올을 적용하고 비 에칭 된 구리 패드를 노출하는 표시를 제거한다. </li><li> 약 1cm 긴 작은 사각형으로 인쇄 회로 기판을 잘라. </li><li> 3cm 각각의 길이에 날카로운 칼날을 사용하여 코팅, 어닐링, 스테인레스 스틸 와이어의 두 조각 (베어 0.11 &quot;0.008, 코팅&quot;)를 잘라. 스테인레스 스틸 와이어의이 조각은 곤충의 흉부에 삽입됩니다 활성 전극이다. </li><li> 블레이드를 사용하여 각 와이어의 양쪽 끝에서 플라스틱 코팅 4 ~ 5 밀리미터를 제거합니다. 현미경의 사용을 권장합니다. </li><li> 접지 전극을위한 팁 확장을 만들 절연 스테인레스 스틸 와이어의 한 0.7 cm의 조각을 잘라. 부드럽게 블레이드 코팅을 제거하거나 납땜 적외선의 열로 녹여같은 단계 1.9에서 수행에. </li><li> 접지 연결의 경우, 4.5 cm의 길이로 유연한 (리츠 또는 인덕터) 와이어의 한 조각을 잘라. </li><li> 단계 1.11에서 제조 된 접지 와이어에 단계 1.10에서 제조 된 스테인레스 스틸의 0.7 cm 조각을 납땜. 노출 스텐레스 팁은 접지 연결의 끝에 있어야한다. </li><li> 단단히 비 반응성 테이프를 사용하여 납땜 작업 영역에 준비된 전극 기판을 테이프입니다. 전극은 납땜됩니다위원회에 패드를 제외한 모든 1-2mm을 마스크 테이프를 사용합니다. 패드의이 마스크, 솔더없는 최종 단계 4.1에 설명 된 FFC 커넥터에 삽입됩니다. </li><li> 각각의 일단이 전극 기판상의 대응하는 패드들에 납땜 될 수 있도록 세 개의 전극 와이어를 정렬. 쉽게 납땜 전극 패드를 통해 스테인리스 플럭스를 적용합니다. </li><li> 패드에 노출 된 전극의 각 납땜. </li><li> 10 분 동안 아세톤, 이소 프로필 알코올에 전극을 담가각 솔더 잔류 물을 청소합니다. 초음파 욕의 사용은 청소 성능을 향상시킨다. </li></ol> 만두 카 Sexta 번데기 2. 외과 삽입 주 : 곤충은 낮과 밤 사이의 전환시 가장 활성화됩니다. 따라서 인공 주 / 야 사이클은 자동 배출 타이머를 사용하여 곤충 챔버 내에 설치되어야한다. 이들은 7 시간의 어두운 17 시간 조명주기를 시뮬레이션하도록 설정해야합니다. <ol><li> 적절한 삽입 시간을 결정하기 위해 매일 만두 카의 sexta 번데기를 검사합니다. 번데기가 날개는 어두운 점이 전시 후 약 1 일 삽입을위한 준비가되어 있습니다. </li><li> 번데기를 마취하기 위해 약 6 시간 동안 냉장고 (4C)에 배치합니다. </li><li> 삽입 작업 공간을 준비합니다. 작업 공간은 이소 프로필 알코올, 날카로운 핀셋, 블레이드 및 30 G 피하 주사 바늘을 포함해야합니다. 옵션으로, 시아 노 아크릴 레이트 접착제는 전극 고정을 보강하기 위해 사용될 수있다.</li><li> 으로 그들을 찍기 또는 이소 프로필 알코올로 닦아 바늘, 핀셋, 그리고 전극을 소독. </li><li> 냉장고에서 번데기를 제거하고 작업 영역에 전송할 수 있습니다. </li><li> 관심의 근육 그룹에 해당하는 가슴의 위치를​​ 결정합니다. 이 예에서 작업의 초점은 날개 업 스트로크 운동을 담당하는 dorsoventral 근육이다. </li><li> 날카로운 칼날을 사용하여 부드럽게 exocutical 층을 1 × 1 cm 2 사각형에 상처. 핀셋을 사용하여, 천천히이 조각을 벗긴다. </li><li> (선택 사항) 가슴의 노출 된 지역에서 날개 머리를 제거하기 위해 진공을 사용합니다. </li><li> 천천히 날개 근육 그룹을 대상으로 두 삽입 지점을 생성하기 위해 가슴에 부착를 mesothorax에 약 5mm 바늘을 삽입합니다. </li><li> 핀셋을 사용하여,이 삽입 점에 개의 기록 전극을 안내. </li><li> (선택 사항) 전극 주위에 머리를 청소, 기계적인 내구성을 향상시키기 위해아낌없이 와이어 도포와 흉부에 각각 삽입 지점 주변에 시아 노 아크릴 레이트 접착제를 적용합니다. </li><li> 곤충 출현에 오를 수 있도록 벽과 천장을 덮고 적절한 재료 (거친 질감)와 함께 출현 케이지를 준비합니다. 천공 된 골판지 상자 또는 포장지를 사용할 수있다. </li><li> 약 6 cm 길이 2 ㎜의 단단한 고정 스틱을 준비합니다. 성형 교반기, 면봉 또는 금속선이 단계에 사용될 수있다. </li><li> 조심스럽게 튀어 나온 코 아래에있는 구멍을 통해이 막대기를 밀어 넣습니다. </li><li> 번데기가 굴러 할 수 있도록 케이지의 표면에 스틱의 양쪽을 고정합니다. 를 mesothorax이 위를 향하도록 케이지 내부의 번데기를 배치합니다. 광범위한 운동은 체액의 전극에 손상을 야기하거나 삽입 쓸모 없게있다. </li></ol> 3. 만두 카 Sexta에 접지 전극을 삽입 참고 : 접지 (참조줬어) 전극은, 신호 결합을 방지하기 위해 흉부 나 복부 원위 부분에 삽입되어야한다. 이 삽입 번데기 개발의 나중 단계에서 또는 곤충이 출현 한 후 하나를 수행 할 수 있습니다. 접지 전극 용 창 번데기 또는 성인 스테이지 접지 전극 삽입을 위해 어느 번데기 단계에서 제조되어야한다. <ol><li> 번데기를 삽입하는 경우 : 활성 전극 주위에 mesothoracic 표피의 박리 후 (단계 2.7 참조), exocutical 층을 통해 또 다른 사각형을 긁지 30 G의 피하 주사를 사용하여 가까운 가슴의 등쪽 복부에 (0.5x0.5 약 cm 2) 바늘. 섹션 2에 기재된 기술을 이용하여이 윈도우에 접지 전극을 삽입한다. </li><li> 성인 무대 접지 전극 삽입 : 곤충이 등장했다하면 0108 6-24 시간 동안 4 ° C의 냉장고에 넣습니다. 나머지 단계는 번데기 성인 스테이지 삽입 모두 동일하다. </li><li> inser 준비<html> 이소 프로필 알코올, 날카로운 핀셋, 30 G 피하 주사 바늘, 시아 노 아크릴 레이트 접착제, 접착제의 응용 프로그램에 대한 와이어의 조각, 열 cauterizer (선택), 그리고 치과 왁스 스틱 (선택 사양) 등의 기의 작업 공간. </li><li> 약 1-2cm 멀리 뒤 복부를 따라 기록 전극에서 삽입 지점을 찾습니다. </li><li> 천천히 복부를 찔린 삽입 사이트를 제공하기 위해 바늘을 삽입합니다. </li><li> 핀셋을 사용하여주의 깊게 삽입 부위에 접지 전극을 삽입하고 깊은 3-4mm 때까지 압력을 적용한다. 장소에 전극을 잡고 삽입 부위 주변에 접착제를 적용하기 위해 와이어를 사용합니다. </li><li> (선택 사항), 기계적 강도를 향상 cauterizer 열을 사용하고 끝 부분에 왁스의 작은 (2-3 ㎜) 비드를 수집한다. 삽입 부위에 가까운 팁을 놓고 왁스 전극을 둘러싸고 자리에 단단하게 보유하고 있음을 열는 적용됩니다. </li></ol> 어댑터 보드의 4. 준비 &quot;ontent&gt; NOTE :. 어댑터 보드는 FFC (평면 연성 케이블) 커넥터를 통해 무선 기록 headstage으로 전극 기판을 연결하는 데 필요한이 경우, 전극 기판과 유사한 판 다음에 의해 제조 될 필요가 1.7 1.1 단계 . <ol><li> 제조 된 기판의 일단에 FFC 커넥터 납땜. </li><li> 다른 쪽 끝에서 세 패드에 와이어를 연결 세 30 AWG (미국 전선 게이지) 납땜. </li><li> 다음 단계에 설명 된대로 오실로스코프 판독 용 어댑터 보드에있는 세 개의 패드에 세 미니 커넥터를 납땜한다. </li><li> headstage 커넥터에 이들 3 개의 와이어의 다른 쪽 끝을 납땜한다. </li><li> 부상 프레임의 상단에 headstage 회로 기판을 고정합니다. </li></ol> 5. 오실로스코프 (선택 사항)와 패스트 촬영 NOTE : 전극의 신뢰성을 평가하고, 신호 대 잡음비를 관찰하기 위해, 테더 오실로스코프 녹음 wirel를 배포하기 전에 획득 될 수있다ESS 기록 시스템. 어댑터 보드의 미니 와이어 커넥터이 사용되어야합니다. <ol><li> 세포 신경 기록 앰프 오실로스코프를 연결합니다. 1 Hz에서 20 kHz의 저역 통과 차단 주파수, 및 (100)의 이득의 고역 통과 차단 주파수 증폭기 매개 변수를 설정. </li><li> 증폭기 입력 채널 어댑터 보드 여성 소형 와이어 커넥터의 각각을 연결한다. </li><li> 그것은 (그 새벽 시간 동안) 활성 상태에있을 때 케이지에서 주입 전극 판으로 곤충을 제거한다. 측정을 수행하기 이전에 휴식을 위해 곤충에서 조직 종이를 놓습니다. </li><li> 핀셋을 사용하여, 어댑터 보드에 FFC 수용체에 전극 판을 밀어. 곤충은 휴식 때 평평하고 낮은 전압 기준을 관찰하고 곤충이 날개를 펄럭로 근전도 (EMG)의 생성 스파이크. 참고 : representat의 무선 녹음 시스템을 관찰 곤충 비행 : 6 절오실로스코프 결과를 필자. </li><li> 필요한 오실로스코프의 뷰잉 파라미터를 조정한다. 오실로스코프의 데이터를 캡처하고 데이터를 저장합니다. </li></ol> 무선 녹음 시스템 6. 관측 곤충 비행 참고 : 전자 공중 부양 플랫폼이 닿는 만두 카의 sexta 비행하는 동안 EMG 신호의 무선 기록에 구축 할 수 있습니다. 공중 부양 플랫폼은 테 더링 메커니즘의 균형을 위해 설계된 프레임으로 구성되어 있습니다. 부상은 프레임, 따라서 곤충, 테 더링 와이어의 제약없이 테스트 기간 동안 침로 할 수 있습니다. 프레임은 융착 모델링 (FDM) 시스템을 사용하여 신속한 프로토 타입이 될 수 있습니다. 자석베이스 플랫폼 마그넷 일련 부양 될 수이 프레임의 바닥에 부착 될 필요가있다. 곤충은 프레임의 상부에서 중단 FFC 커넥터에 접속된다. 이 공중에 뜨게하는 플랫폼은저기서 건설 된 LED 경기장의 내부에 위치5X7 개개의 LED의 어레이로 구성된 60 g 패널. 이 시스템은 15, 16, 17 파리 과일의 시각적 자극을위한 환경을 개발하기위한 설정 방법을 기반으로했다. 아레나는 시계 방향과 반 시계 방향의 회전뿐만 아니라, 회전 속도의 제어의 양쪽 마이크로 있도록 시뮬레이션에 의해 제어된다. <ol><li> 공중 부양 플랫폼에서 어댑터 보드 커넥터에 headstage를 연결하여 무선 녹음 시스템을 설정합니다. </li><li> 그것 새벽 시간 동안 바람직하게는 활성 상태에있을 때 케이지에서 곤충을 제거한다. </li><li> 핀셋을 사용하여 조심스럽게 곤충이 설정 내에서 확실하게 정지되도록 공중에 뜨게 프레임 FFC 수용체에 전극 판을 삽입합니다. </li><li> 무선 데이터 전송을 활성화 headstage에 자석 스위치 근처에 자기 지팡이를 놓습니다. 푸른 빛이 headstage가 활성화되었다는 것을 의미에 올 것이다. </li><li> 의 불을 끄고완전한 어둠에 대 한 방입니다. 적색 램프 방에 조명을 추가하는데 사용될 수있다. 컴퓨터에서 원격 측정 데이터 수집 소프트웨어를 열고 제공되는 경우 적절한 사전로드 된 구성 파일을 선택합니다. 시각 신호를 시작하기 위하여 데이터 수집을 시작합니다. </li><li> 신뢰할 수있는 무선 연결 및 전극 작동을 보장하기 위해 무선 녹음 시스템에 EMG 신호의 관찰에 대한 관련 사용자 인터페이스를 선택합니다. </li><li> 규제 DC 전원 공급 장치 및 마이크로 컨트롤러 : 모든 LED 아레나 구성 요소의 전원을 켭니다. 마이크로 컨트롤러는 환상 빛 패턴의 분당 회전 수를 조절할 수 있고, 또한 광 회전 방향을 제어 할 수있다. </li><li> 천천히 경기장 내에서 공중 부양 플랫폼을 균형. 주의 부상베이스의 중심 위의 프레임, 그렇지 않으면 프레임이 가능 곤충을 손상 땅에 신속하게 뽑아됩니다 맞 춥니 다. </li><li> 비디오 레코딩 시스템을 시작합니다. </li><li> 소프트웨어의 관련 기록 탭을 선택합니다인터페이스를 제공합니다. 녹화 시간을 지정하고 대상 저장 파일. 데이터를 저장하기 위해 적절한 출력 설정을 선택합니다. 소프트웨어 내에서 기록 세션을 시작하려면 시작 버튼을 클릭합니다. 이 수치 컴퓨팅 환경으로 가져올 수있는 데이터 파일을 저장합니다. </li><li> 곤충 LED의 움직임에 대응하는 방향으로 날아간로 관찰한다. LED의 방향을 반대로하고 벌레가 방향을 반대로 확인합니다. 원하는대로이에게 여러 번 수행합니다. </li></ol>

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Authors have no conflict of interest in this study.

프로토콜의 나중 단계에서 데이터를 기록 할 수있는 능력에 영향을주는 기록 전극 외과 삽입하는 동안 몇개의 중요한 단계가있다. 기록 전극은 등쪽에 날개 반점을 나타내는 후 번데기 일일에 삽입해야합니다. 삽입이 두 개 이상의 일이 시간 이후에 수행하면, 곤충의 조직에 삽입 된 전극의 주위에 개발하고 안정화 할 수있는 충분한 시간이 없습니다. 이는 성인 무대에 전극을 이식하고 신뢰할 ?...

전극을 삽입, 심지어 원격 측정 기록 애플리케이션을위한 곤충에 부착 된 전자 시스템으로, 자연 항공 1 동안 얼마나 신경 시스템의 기능을 이해하는 중요한 방법이다. 곤충에 인공 시스템을 연결하거나 이식하는 것은 곤충의 자연 비행을 방해 할 가능성을 포함하는 많은 도전을 제기하고있다. 표면 부착 또는 성인 곤충에 인공 플랫폼의 수술 삽입으로 인해 몸에 의한 관성과 스트레스의 힘에 의해 발생하는 삽입 장치의 가능한 이동에 신뢰할 수없는 것입니다. 표면적으로 부착 또는 외과 적 삽입 전극은 이물질과 곤충에 의해 거부하는 경향이 있습니다. 또한, 주입 작업이 외골격 주위 비늘 및 더미의 제거를 필요로한다. 두꺼운 표피 층은 또한하여 곤충의 자연 비행을 방해하는, 부수적 인 조직 손상을 일으킬 수 외과 신경 분포에 침투해야합니다. 모든 THESE 요인은 수술 또는 피상적 인 주입 작업 도전하고 섬세한 작업을 할 수 있습니다. 외부에서 곤충을 제어 및 감지 시스템을 부착에 관련된 이러한 문제를 완화하기 위해, 변성 성장을 포함하는 새로운 방법이 문서에서 설명한다. holometabolic 곤충의 변성 개발 중간 번데기 (그림 1)를 가진 성인으로 유충 (또는 님프)의 변화에서 시작한다. 변태 과정은 리모델링 다음에 변성을 포함하는 광범위한 조직의 프로그래밍을 포함한다. 이 변환은 여러 가지 복잡한 행동에게 2,3을 보여주는 곤충 어른까지 지상파 유충을집니다. 수술이 초기 변성 단계 4,5 중에 수행 된 위치를 극단적 parabiotic 수술 후 곤충의 생존이 입증되었습니다. 이 수술에서 개발 histogenesis의 caus에드 수술 상처가 짧은 기간에 복구 할 수 있습니다. 도전성 전극의 매입이 변성 성장의 초기 단계 (도 1) 동안 수행 된 위치 이러한 관찰에 이어, 새로운 기법이 개발되었다. 이 곤충 6 생체 역학적 보안 첨부 할 수 있습니다. 신뢰성이 높은 인터페이스는 곤충의 신경 및 신경 근육 시스템 7로 고정됩니다. 이 기술은 &quot;초기 변성 삽입 기술&quot;(EMIT) 8로 알려져있다. 전체 조직 시스템의 재 구축 후, 번데기에 삽입 구조는 성충으로 등장. 비행 근육 그룹은 전체 흉부 신체 질량의 65 %를 구성하고, 따라서, EMIT 절차 9 상대적으로 편리 대상입니다. 기본 날개 비트 동안 dorsolongitudinal (DL)을 강화하는 비행의 형태와 dorsoventral의 변화는 (DV) 근육 날개 articulat 원인리프트 10을 생성하는 이온 형상. 따라서 DL 및 DV 근육의 기능 조정 비행 신경 생리학에서 활발한 연구 주제이다. 전자 프로그램 비주얼 환경에서 테 더링 곤충 복잡한 locomotory 행동 11, 12의 신경 생리학을 공부하는 가장 일반적인 방법이다. 발광 다이오드의 패널로 구성된 원통형 경기장은 비행 곤충이 중간에 닿는하고 움직임이 동적으로 주변의 탁 트인 시각적 표시를 업데이트하여 시뮬레이션이 가상 현실 환경에서 사용되어왔다. 이러한 초파리 초파리 작아 곤충의 경우, 테 더링은 곤충의 등쪽 흉부에 금속 핀을 부착하고, 영구 자석 (13, 14) 아래에 핀을 배치함으로써 달성된다. 이 방법은 모든 전기 생리학 분석없이 고속 카메라와 시각적 인 관찰을 통해 모터 응답을 정량화 할 수 있습니다. 또한,이 메타OD는 만두 카의 sexta의 크고 무거운 몸을 중단하는 것은 비효율적이다. 이 문제를 해결하기 위해, 우리는 바닥에 부착 된 자석은 전자기력을 통해 공중에 뜨게됩니다와 경량 프레임 자석으로 공중에 뜨게 프레임에서 혜택을. 상업적으로 이용 가능한 신경 증폭기 및 LED 어레이와 함께 사용하면,이 비행 모터 출력을 제어하고 만두 카의 sexta의 관련 전기 생리학을 기록 할 수있는 플랫폼을 제공합니다.

<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.

전체적인 EMIT 절차의 개략은 hawkmoth의 변성 사이클 및 대응 전극 삽입 단계에서 주요 단계를 보여주는,도 1에 제시된다. 전극 삽입 4~7일 우화하기 전에 후반 번데기 단계에서 수행해야합니다. 이 근육 섬유 전극 주위에 개발하고 곤충에 임플란트를 고정 할 수 있습니다. 이 활성 전극과 접지 전극이 삽입 된 완성 늦은 번데기 삽입의 전형적인 결과는도 2에</s...

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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.

곤충 비행 동작 모니터링에 대한 초기 변성 삽입 기술

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 조회수.  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.

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 ...

연구

행동분석학

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.

관능 평가를위한 데이터 수집 및 자동화 표정 분석 기술에 대한 분석 응용 및 시간적 분석을위한 프로토콜

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.

3 차원 센서를 사용 하 여 팔 기능의 객관적이 고 아동 친화적인 평가

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.

곤충 연구 또는 모니터링 프로그램에 대 한 사진 매력 생물의 핵심 요소

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.

냄새에 대 한 바람 터널 중재 곤충 행동 분석 실험

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.

비행 밀스를 사용하여 서부 옥수수 뿌리 벌레의 비행 성향과 성능을 측정하기 위해, 디아브로티카 버기페라 버기페라 (LeConte)

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.

마우스의 행동 적자의 초기 지표로 둥지 건물 행동

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.

동결 및 비행 행동을 연구하는 새로운 파블로비안 공포 컨디셔닝 패러다임

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.

참가자가 보고한 구현 업데이트 및 점수(PRIUS): 시간이 지남에 따라 구현 관련 데이터를 캡처하는 새로운 방법

"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 게놈 편집 헬리코파 아르미게라 의 배아 미세 주입 및 녹아웃 돌연변이 식별 (휘브너)

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