AB minnetle (1245680) Cyber ​​Fiziksel Sistemleri programı (1239243) altında Bölümü Lisans Eğitim finansmanı için Ulusal Bilim Vakfı kabul eder; ve bu çalışmanın daha erken aşamalarında desteklemek için Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA). Bu çalışmanın daha erken aşamalarında Cornell Üniversitesi&#39;nden Prof Amit Lal laboratuvarında AB tarafından gerçekleştirilmiştir. AB sayesinde bu aşamada deneysel rehberlik ve fikir üretimi için Ayesa Sinha ve Prof Lal. Manduca sexîa (Linnaeus 1763) ABD Duke Üniversitesi Biyoloji Bölümü, Durham, NC, tarafından sürdürülen bir koloniden elde edilmiştir. Güveler eclosion 5 gün içinde kullanılmıştır. Biz onların Neuroware sisteminin mükemmel teknik yardım ve kullanım için Üçgen Biyosistem International, özellikle David Juranas ve Katy Millay teşekkür etmek istiyorum. Biz de deneyler sırasında yaptığı yardım için Will Caffey teşekkür etmek istiyorum.

NOT: protokolü takip için gerekli maddeleri ve kaynağı aşağıda &quot;Reaktifler&quot; Tablo verilmiştir. 1.. Kayıt elektrot bağlantı için Baskılı Devre Kartları (PCB) hazırlanması NOT: pratik bir deneysel prosedür sağlamak amacıyla, tel elektrotlar bir FFC (esnek düz kablo) konektörüne bu elektrotlar eklemek için bir PCB lehimli. <ol><li> Bakır kaplı laminat bir 0.5x5 cm 2 parça kesin. </li><li> Bir ince uçlu bir kalem kullanarak, maske desenleri yakma gibi üç 0.1x5cm 2 dikdörtgen pedleri çizin. </li><li> Havalandırılmış bir alanda veya çeker ocak içinde bir PCB pürüzlendirici kullanarak maruz laminat etch. Reaktif olmayan bant ile laminat izole uzunluğunun yaklaşık 1 cm örtün. PCB asitlenmesi ve bant kapaklar ile mezun beherin içine bakır kesme laminat en az 100 ml dereceli bir beher doldurun. Bakır laminat cutou yarısıt PCB etchant batık olmalıdır. </li><li> 20 dakika için bir döner platform üzerinde beher yerleştirin. </li><li> Asitlenmesi gelen kesme çıkarın ve 10 dakika boyunca su dolu bir kaba yerleştirin. </li><li> Bir kağıt mendil kullanarak, izopropil alkol uygulamak ve oyulmayan bakır pedleri maruz işaretleri kaldırın. </li><li> Yaklaşık 1 cm uzunluğunda küçük kareler halinde baskılı devre kartını kesti. </li><li> 3 cm her uzunlukları keskin bir bıçak kullanılarak kaplanmış, tavlı, paslanmaz çelik tel iki adet (çıplak 0.11 &quot;0.008, kaplanmış&quot;) kesin. Paslanmaz çelik tel Bu parçalar böceğin toraks içine eklenir aktif elektrotlardır. </li><li> Bir bıçak kullanarak, her bir telin her bir ucundan plastik kaplama 4-5 mm çıkarın. Bir mikroskop kullanılması önerilmektedir. </li><li> Toprak elektrot için bir ipucu uzantısı oluşturmak için yalıtımlı paslanmaz çelik tel biri 0.7 cm parça kesin. Hafifçe bir bıçak ile kaplama kaldırmak veya bir lehim ir ısı ile eritingibi adım 1.9 gerçekleştirilen üzerinde. </li><li> Toprak bağlantısı için, 4.5 cm uzunluğunda esnek (fıls veya bobin) tel tek parça kesti. </li><li> Adımda 1.11 hazırlanan topraklama bağlantı teli adım 1.10 hazırlanan paslanmaz çelik 0.7 cm lehim parçası. Bir maruz paslanmaz çelik ucu zemin bağlantısının sonunda olmalıdır. </li><li> Sıkıca reaktif olmayan bir bant ile lehim çalışma alanına hazırlanan elektrot kurulu bantlayın. Elektrotlar lehimli olacak gemide yastıkları tüm ama 1-2 mm maske bandı kullanın. Pedleri Bu maskeli, lehim-serbest uç adım 4.1 &#39;de açıklanan FFC konnektörüne eklenecektir. </li><li> Her birinin bir ucu elektrot kartındaki gelen yastıkları lehimlenmiş olabilir, öyle ki üç elektrot telleri hizalayın. Kolay lehim için elektrot pedleri genelinde paslanmaz çelik akı uygulayın. </li><li> Pedleri maruz elektrotların her lehimleyin. </li><li> 10 dakika boyunca, aseton ve izopropil alkol içinde elektrotlar daldırınHer bir lehim kalıntılarını temizlemek için. Ultrasonik banyosunun kullanılması temizleme performansını artırır. </li></ol> , Manduca sexta Pupa 2.. Cerrahi Ekleme NOT: böcekler gece ve gündüz arasındaki geçişler sırasında en aktif olacaktır. Bu nedenle, yapay bir gündüz / gece döngüsü otomatik çıkış sürelerini kullanarak bir böcek bölme içinde tesis edilmelidir. Bunlar 7 saat karanlık ve 17 saat ışık döngüsü taklit ayarlanmış olmalıdır. <ol><li> Uygun bir ekleme zamanı belirlemek için günlük Manduca sexîa pupa inceleyin. Pupa kanatları koyu lekeler sergilemek sonra yaklaşık bir gün yerleştirilmesi için hazırız. </li><li> Pupa uyutmak için, yaklaşık 6 saat boyunca buzdolabında (4C) koyun. </li><li> Ekleme alanını hazırlayın. Çalışma alanı izopropil alkol, keskin cımbız, bıçaklar, ve 30 G derialtı iğne içermelidir. Bir seçenek olarak, siyanoakrilat yapıştırıcı elektrot tespiti arttırmak için kullanılabilmektedir.</li><li> Içine daldırma ya da izopropil alkol ile silinerek iğne, cımbız ve elektrotlar sterilize edin. </li><li> Buzdolabından pupa çıkarın ve çalışma alanına transfer. </li><li> Ilgi kas grubuna karşılık Toraks konumunu belirleyin. Bu örnekte çalışmalarının odak noktası kanat yukarı doğru vuruş hareketinden sorumlu dorsoventral kasları. </li><li> Keskin bir bıçak kullanarak, yavaşça exocutical tabakası bir 1x1 cm 2 dikdörtgen çizebilir. Cımbız kullanarak, yavaş yavaş bu parçaları soyulabilir. </li><li> (İsteğe bağlı) toraks maruz bölgesinden kanat saç kaldırmak için bir vakum kullanın. </li><li> Yavaşça kanatlar kas grubunu hedefleyen iki ekleme noktaları oluşturmak için toraks eklemek mesothorax içine 5mm hakkında iğne takın. </li><li> Cımbız kullanarak, iki ekleme noktalarını içine iki kayıt elektrotları kılavuz. </li><li> (İsteğe bağlı) elektrotların etrafında saçı temizlemek, mekanik dayanıklılığı artırmak içinve cömertçe bir tel aplikatör ile toraks her ekleme noktasının çevresinde cyanoacrylate yapıştırıcı uygulanır. </li><li> Böcek çıkması üzerine tırmanmaya böylece duvarlar ve tavan kaplaması uygun malzeme (kaba ve dokulu) ile ortaya çıkması için bir kafes hazırlayın. Delikli karton kutular veya ambalaj kağıt kullanılabilir. </li><li> Yaklaşık 6 cm uzunluğunda ve 2 mm çapı olan bir sert çubuk tespit hazırlayın. Plastik karıştırıcı, bir pamuklu çubuk veya metal teller bu aşama için kullanılabilir. </li><li> Dikkatle çıkıntılı burnumun altındaki delikten bu sopa kaydırın. </li><li> Pupa etrafında rulo olamaz böyle kafes yüzeyinde sopa iki tarafını düzeltmek. Mesothorax yukarı baktığından böyle bir kafesin içinde pupa yerleştirin. Geniş hareket hemolimfin elektrot, kayıp zarar veya ekleme işe yaramaz hale gelebilir. </li></ol> 3.. Manduca Sexta içine toprak elektrot takılması NOT: Zemin (bakınızence) elektrot sinyallerin bağlanmasını önlemek için toraks karın veya distal parçalar takılmalıdır. Bu ekleme pupa gelişme daha sonraki aşamalarında veya böcek çıktıktan sonra da yapılabilir. Toprak elektrotu için bir pencere Pupa ya da yetişkin safha toprak elektrotu sokulması için ya da pupa aşamasında hazırlanmalıdır. <ol><li> Pupa aşama yerleştirilmesi için: aktif elektrot etrafında mesothoracic manikür soyma sonra (adım 2.7), exocutical katmanı aracılığıyla başka bir dikdörtgen çizebilir 30 G hipodermik kullanarak yakın toraks dorsal karın (0.5x0.5 cm civarında 2) iğne. Bölüm 2&#39;de tarif edilen tekniği kullanarak, bu penceresine toprak elektrotu yerleştirin. </li><li> Yetişkin safha toprak elektrotu ekleme için: böcek ortaya sonra, hareketsiz hale getirmek için 6-24 saat boyunca 4 ° C&#39;de buzdolabında saklayın. Geri kalan aşamalar pupa ve yetişkin safha eklemeler her ikisi için de aynıdır. </li><li> Inser hazırlayın<html> izopropil alkol, keskin cımbız, bir 30 G hipodermik iğne, siyanoakrilat yapıştırıcı, tutkal uygulama için bir tel parçasından, bir termal cauterizer (isteğe bağlı) ve bir diş balmumu çubuk (isteğe bağlı) de dahil olmak üzere tion çalışma alanı. </li><li> Yaklaşık 1-2 cm uzakta arka karın boyunca kayıt elektrotlar bir ekleme noktasını bulun. </li><li> Yavaş yavaş karın delinme ve ekleme sitesi sunmak için iğne takın. </li><li> Cımbız kullanarak dikkatlice insersiyona içine toprak elektrodu takın ve derin 3-4 mm kadar basınç uygulayın. Yerinde elektrot tutun ve ekleme sitenin etrafında yapıştırıcı uygulamak için bir tel kullanabilirsiniz. </li><li> (İsteğe bağlı), mekanik gücünü artırmak termal cauterizer kullanın ve ucunda mum küçük (2-3 mm) boncuk toplamak. Insersiyona yakın ucu yerleştirin ve balmumu elektrodu çevreleyen ve yerine sıkıca tuttuğu gibi ısı uygulayın. </li></ol> Adaptör Kurulu 4. Hazırlanması &quot;ontent&gt; NOT:. bir adaptör kurulu bir FFC (Düz Esnek Kablo) konektörü üzerinden kablosuz kayıt Headstage elektrot kurulu bağlamak için gereklidir Bunun için, elektrot kuruluna benzer bir kurul izleyerek hazırlıklı olmak gerekiyor 1,1-1,7 adımları . <ol><li> Hazırlanmış kurulu bir ucuna bir FFC konektörü lehim. </li><li> Diğer ucunda üç yastıkları kanca telleri kadar üç 30 AWG (Amerikan Wire Gauge) lehimleyin. </li><li> Bir sonraki aşamada tarif edildiği gibi osiloskop okumaları için adaptör kartındaki üç yastıkları için üç küçük bağlayıcıları Lehim. </li><li> Headstage konektöre bu üç tellerin diğer ucunu Lehim. </li><li> Levitation çerçevenin üstüne headstage devre kartını sabitleyin. </li></ol> 5. Osiloskop (Opsiyonel) ile Prerecording Not: elektrotların güvenilirliğini değerlendirmek ve gürültü oranı sinyal gözlemlemek için, gergin osiloskop kayıtları kab dağıtmadan önce elde edilebiliress kayıt sistemi. Adaptör kartındaki mini kablolu bağlantı, bu için kullanılmalıdır. <ol><li> Dışı bir nöral kayıt amplifikatör osiloskop bağlayın. 1 Hz, 20 kHz&#39;lik bir düşük-geçiş kesme frekansı ve 100 bir kazancı bir yüksek geçirgen bir kesme frekansına amplifikatör parametreleri ayarlayın. </li><li> Amplifikatör giriş kanalı için adaptör gemide kadın, mini tel konnektörleri her bağlayın. </li><li> (Ve buna şafak süre boyunca) aktif halde olduğunda kafesten implante elektrot kurulu ile böcek çıkarın. Ölçümler alınır önce dinlenmek için böceğin altında doku bir parça kağıt yerleştirin. </li><li> Cımbız kullanarak, adaptör gemide FFC reseptörün içine elektrot kartını kaydırın. Böcek dururken düz ve alçak gerilim temel gözlemlemek ve böcek kanat çırpıyor gibi elektromiyogramın (EMG) nesil ani. NOT: representat için Kablosuz Kayıt Sistemi ile izlenmesi böcek uçuş: Bölüm 6&#39;ya bakınosiloskop sonuçları ive. </li><li> Gerektiği gibi osiloskop izleme parametrelerini ayarlayın. Osiloskop veri yakalama ve verileri kaydetmek. </li></ol> Kablosuz Kayıt Sistemi ile 6.. Gözlem Böcek Uçuş NOT: Bir elektromanyetik kaldırma platformu gergin Manduca sexîa uçuş sırasında EMG sinyallerinin kablosuz kayıt için inşa edilebilir. Levitation platformu bir bağlama mekanizmasını dengelemek için tasarlanmış bir çerçeve oluşur. Kaldırma çerçevesi ve bu yüzden böcek, bağlama tellerinin kısıtlama olmadan test sırasında yaw sağlar. Çerçeve erimiş birikimi modelleme (FDM) makine kullanılarak hızlı örneklenmekte olabilir. Bir mıknatıs baz platformu mıknatıslar bir dizi levitated bu çerçevenin alt kısmına monte edilmesi gerekmektedir. Böcek çerçevenin üstten asılı FFC konektöre bağlanmıştır. Bu levitating platformu usin inşa edilmiş LED Arena içinde yer almaktadır5x7 bireysel LED&#39;ler bir dizi oluşan 60 gr panelleri. Bu sistem 15, 16, 17, uçan meyve görsel uyarılması için bir ortam geliştirmek için bilinen yöntemlere göre oldu. Arena saat yönünde ve saat yönünün tersine dönüş hem de dönme hızının kontrol hem de bir mikro izin simülasyonu ile kontrol edilir. <ol><li> Levitation platformda adaptör kartı konnektörüne headstage bağlayarak kablosuz kayıt sistemi kurun. </li><li> Onun şafak süre boyunca, tercihen aktif halde olduğunda kafesten böcek çıkarın. </li><li> Cımbız kullanarak dikkatli bir şekilde böcek kurulum içinde sıkı bir şekilde süspansiyon haline getirilir, öyle ki levitating çerçeve üzerinde FFC reseptörü içine elektrot kartını yerleştirin. </li><li> Kablosuz veri iletimini etkinleştirmek için headstage manyetik anahtarı yanında manyetik çubuk yerleştirin. Mavi ışık headstage aktif olduğunu gösteren gelecektir. </li><li> Işıkları kapatıntam karanlık oda. Kırmızı lamba odaya ışık eklemek için kullanılabilir. Bir bilgisayarda telemetri veri toplama yazılımı açın ve eğer varsa uygun önceden yüklenmiş yapılandırma dosyasını seçin. Izleme sinyalleri başlamak için veri toplama başlatın. </li><li> Güvenilir kablosuz bağlantı ve elektrot çalışmasını sağlamak için kablosuz kayıt sistemi üzerinde EMG sinyallerinin gözlem için ilgili kullanıcı arabirimi seçin. </li><li> Düzenlenmiş DC güç kaynağı ve mikro: tüm LED Arena bileşenleri açın. Mikro-kontrol birimi, siklik ışık deseninin dakikada dönüşleri ayarlayabilir ve ayrıca, hafif dönme yönünü kontrol edebilir. </li><li> Yavaşça arenada kaldırma platformu dengelemek. Dikkatli bir şekilde asma tabanın merkezine üzerinde çerçeve, aksi halde çerçeve muhtemelen böcek zarar toprağa hızlı bir şekilde çekilmiş olacak hizalayın. </li><li> Video kayıt sistemini başlatın. </li><li> Yazılımın ilgili kayıt sekmesini seçinarayüzü. Kayıt süresini tayin ve hedefe kaydetmek dosya. Verileri kaydetmek için uygun çıkış ayarlarını seçin. Yazılım içinde bir kayıt oturumu başlatmak için start düğmesine tıklayın. Bu sayısal bilgisayar ortamları içine alınabilir veri dosyasını kaydeder. </li><li> Böcek LED&#39;lerin hareketine karşılık yönünde uçan olarak dikkate alınmalıdır. LED&#39;lerin yönünü tersine çevirmek ve böcek yönünü tersine onaylayın. Istediğiniz gibi bu kadar çok kez gerçekleştirin. </li></ol>

<ol>
	<li>Taubes, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologists+and+engineers+create+a+new+generation+of+robotics+that+imitate+life.">Biologists and engineers create a new generation of robotics that imitate life.</a> Science. 288 (7), 80-83 (2000).</li><li>Duch, C., Bayline, R. J., Levine, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postembryonic+development+of+the+dorsal+longitudinal+flight+muscle+and+its+innervation+in+Manduca+sexta.">Postembryonic development of the dorsal longitudinal flight muscle and its innervation in Manduca sexta.</a> Journal of Comparative Neurology. 422 (1), 1-17 (2000).</li><li>Levine, R. B., Morton, D. B., Restifo, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remodeling+of+the+insect+nervous+system.">Remodeling of the insect nervous system.</a> Current opinion in neurobiology. 5 (1), 28-35 (1995).</li><li>Williams, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiology+of+insect+diapause:+the+role+of+the+brain+in+the+production+and+termination+of+pupal+dormancy+in+the+giant+silkworm+Platysamia+cecropia.">Physiology of insect diapause: the role of the brain in the production and termination of pupal dormancy in the giant silkworm Platysamia cecropia.</a> Bio. Bull. 90, 234-243 (1946).</li><li>Williams, C. 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+juvenile+hormone.+II.+Its+role+in+the+endocrine+control+of+molting,+pupation,+and+adult+development+in+the+Cecropia+silkworm.">The juvenile hormone. II. Its role in the endocrine control of molting, pupation, and adult development in the Cecropia silkworm.</a> Bio. Bull. 121, 572-585 (1961).</li><li>Bozkurt, A., Lal, A., Gilmour, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radio+control+of+insects+for+biobotic+domestication.">Radio control of insects for biobotic domestication.</a> 4th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering. , 215-218 (2009).</li><li>Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+electrochemical+characterization+of+a+tissue&#8211;electrode+interface+during+metamorphic+growth.">In vivo electrochemical characterization of a tissue&#8211;electrode interface during metamorphic growth.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 58 (8), 2401-2406 (2011).</li><li>Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insect&#8211;machine+interface+based+neurocybernetics.">Insect&#8211;machine interface based neurocybernetics.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (6), 1727-1733 (2009).</li><li>Chapman, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Insects: Structure and Function. , (1998).</li><li>Eaton, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+of+the+head+and+thorax+of+the+adult+tobacco+hornworm,+Manduca+sexta+(Lepidoptera:Sphingidae).+I.+Skeleton+and+muscles.">Morphology of the head and thorax of the adult tobacco hornworm, Manduca sexta (Lepidoptera:Sphingidae). I. Skeleton and muscles.</a> Annals of the Entomological Society of America. 64, 437-445 (1971).</li><li>Resier, M. B., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modular+display+system+for+insect+behavioral+neuroscience.">A modular display system for insect behavioral neuroscience.</a> Journal of Neuroscience Methods. 167 (2), 127-139 (2008).</li><li>Dombeck, D. A., Reiser, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+neuroscience+in+virtual+worlds.">Real neuroscience in virtual worlds.</a> Current opinion in neurobiology. 22 (1), 3-10 (2011).</li><li>Weir, P. T., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flying+drosophila+orient+to+sky+polarization.">Flying drosophila orient to sky polarization.</a> Current Biology. 22 (1), 21-27 (2012).</li><li>Ristroph, L., Bergou, A. J., 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=Discovering+the+flight+autostabilizer+of+fruit+flies+by+inducing+aerial+stumbles.">Discovering the flight autostabilizer of fruit flies by inducing aerial stumbles.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (11), 4820-4824 (2010).</li><li>Strauss, R., Schuster, S., G&#246;tz, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+of+artificial+visual+feedback+in+the+walking+fruit+fly+Drosophila+melanogaster.">Processing of artificial visual feedback in the walking fruit fly Drosophila melanogaster.</a> The Journal of experimental biology. 20 (9), 1281-1296 (1997).</li><li>Lindemann, J., Kern, R., Michaelis, C., Meyer, P., van Hateren, J., Egelhaaf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FliMax,+a+novel+stimulus+device+for+panoramic+and+highspeed+presentation+of+behaviourally+generated+optic+flow.">FliMax, a novel stimulus device for panoramic and highspeed presentation of behaviourally generated optic flow.</a> Vision Research. 43 (7), 779-791 (2003).</li><li>Reiser, M. B., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modular+display+system+for+insect+behavioral+neuroscience.">A modular display system for insect behavioral neuroscience.</a> Journal of neuroscience methods. 167 (2), 127-139 (2008).</li><li>Bozkurt, A., Gilmour, R. F., Lal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balloon-assisted+flight+of+radio-controlled+insect+biobots.">Balloon-assisted flight of radio-controlled insect biobots.</a> IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 56 (9), 2304-2307 (2009).</li></ol>

Authors have no conflict of interest in this study.

Protokol sonraki adımda verileri kaydetmek yeteneğini etkileyebilir kayıt elektrotların cerrahi yerleştirilmesi sırasında birkaç önemli adım vardır. Kayıt elektrotları, sırt tarafında kanat noktalar sergileyen sonra pupa bir gün içine sokulmalıdır. Ekleme iki ya da daha fazla gün, bu saatten sonra yapılırsa, böceğin doku takılan elektrotlar etrafında geliştirmek ve dengelemek için yeterli zaman olmayacaktır. Bu da yetişkin safhasında implante elektrotlar ve güvenilmez kayıtları hareketine neden olabilir. Bu fazla 5 mm derinlikte pupa uçuş kas içine kayıt elektrotlar eklemek için önemlidir. Aksi takdirde, hemolimf ekleme noktalarını çıkmak ve daha zayıf bir uçuş kaslarının gelişmesi ile sonuçlanır. Hemolimf ortaya yaramazsa, işlemi durur ve pupa 24 saat tekrar elektrotlar eklemek için denemeden önce kurtarmak için izin verir. Yerleştirme sahası inci temizlenmelidiroroughly her kanat saç elektrotlar pupa eklenir önce. Bu durum, ekleme delikleri giren ve elektrot doku arayüzü ile müdahale saç engeller. Yetişkin güve optimum kanat sağlığını sağlamak için, ekleme sitesi cımbız kullanarak kanat saç eclosion önceki gün yeniden temizlenmesi gerekir. Buna ek olarak, bir sonraki gün meydana Eclosion yardımcı olmak için hipodermik iğne ile insizyon kütikül pencerenin kenarları gevşetmek için cımbız kullanılması önerilir. Herhangi bir yapıştırıcı veya hemolenfin manikür pencere kenarlarına yakın kurudu ise, güve eclosion sonra kanatlarını şişirmek mümkün olmayacak ve bu numune deneyleri için yararlı olmayacaktır. Ekleme kez gün verilmiştir, ancak metamorfik gelişiminin çizelgesi poikilotherms için yetiştirme sıcaklıklarının bir fonksiyonu olduğu için, bu biraz değişebilir. Resim gün oda sıcaklığında yetiştirilen böcekler içindir. Bir standart 25 ° ise; Insectary C kuluçka makinesi kullanıldığında, gelişme, yaklaşık% 10-20 daha hızlı olacak ve ekleme süresi de buna göre ayarlanması gerekir. Bu çalışmanın bir sınırlılığı hızlı örneklenmekte ABS plastik asma çerçevesi tarafından kurulum tanıtıldı dönme atalet olacaktır. Bir güve kütlesi yaklaşık 4 gram iken, çerçevenin kütlesi kadar 200 gram olabilir. Bir elektromanyetik olarak kaldırılan çerçeve kullanmanın yararı çerçevesi ve bir destek yapısı arasında sürtünme teması kaybıdır. Bununla birlikte, nispeten ağır bir çerçevenin kullanılması, böcek döner LED modeline yanıt olarak sapma manevralar tamamlamak için daha fazla enerji tüketmek neden olur. Bu çalışmada kullanılan birleştirme çerçevesine bir değişiklik daha az yoğun bir malzeme ve / veya eylemsiz yüklemesini azaltmak için daha ince bir çerçeve yapı kullanılması olabilir. Başkalaşım sırasında gelişimsel değişimler böcekler uçmak öğrenmek için sinir mühendislik yöntemlerine yeni yetenekleri getirmek.Bu, dikkate değer bir gözlem ise, yetişkin safha eklemeleri ile ilgili hafifletilen doku reaksiyonlarında pupa aşamaları sonuçları sırasında elektrot yerleştirme. Böcek ettirici davranışları üzerinde en az kısa vadeli etkisi öngörülebilir bir nöromüsküler arayüzü gerçekleştirirken nedenle, esaslı Emit girmeler, ya da bir böcek sentetik sistemlerinin mekanik eki sağlamak. Son iki yılda, çok küçük ölçekli insansız hava araçları üzerinde çalışan robotists böcek uçuşu ile ilham kaynağı olmuştur. Yeni bir elektrofizyolojik bir teknik sağlayarak ötesinde, EMIT prosedür de duyusal ve davranış fizyolojisi 8 kontrol etmek için elektriksel olarak böceğin uyarılabilir hücrelerin nöral mühendisler için erişim sağlayabilir böcek-makine arayüzleri (IMI) sağlar. Bu &quot;biobotically&quot; ehlileştirmek ve böcek lokomosyonu kontrol etmek için bir potansiyele sahiptir. Bu nedenle, bu makalede sunulan belirli metodoloji böcek uçuşunu inceleyerek için yararlı değil, aynı zamanda için değil sadecemelez santimetre çaplı uçan böcekler evcilleştirerek 18 BioBots. Böyle bir melez platformun bir uygulama mobil çevre algılama sistemleri içine böcekler dönüştürülmesidir. Bu çalışma hayvanlar potansiyel çevresel bilgi toplama ve depolama ile ortak paylaşılan ekosistemleri izleme insanlara yardımcı olabilir.

Elektrotlar takma, hatta telemetrik kayıt uygulamaları için böceklere bağlı elektronik sistemler ile, doğal uçuş 1. sırasında nasıl sinir sistemleri işlevini anlamak için önemli bir yöntem olmuştur. Böceklerde yapay sistemleri takılması veya implante böceğin doğal uçuş rahatsız potansiyelini içeren birçok zorluklar ortaya etti. Yüzeysel bağlanma ya da yetişkin böcek yapay platformlar cerrahi ekleme dolayı vücut kaynaklı atalet ve stres kuvvetlerin neden sokulan cihazların olası kayması için güvenilir değildir. Yüzeysel bağlı ya da cerrahi olarak yerleştirilen elektrotlar da bir yabancı cisim gibi böcekler tarafından reddedilmesi yatkındır. Ayrıca, implantasyon operasyonu dış iskelet etrafında pul ve kazık çıkarılmasını gerektirir. Kalın kütikül tabakası aynı zamanda, böylece böceğin doğal uçuş ile müdahale, teminat doku hasarına neden olabilir cerrahi innervasyon için nüfuz edilmesi gerekmektedir. Tüm tHese faktörler cerrahi ya da yüzeysel implantasyon işlemi zor ve hassas bir görev yapabilir. Harici olarak böcekler için kontrol ve algılama sistemlerinin bağlanması ile ilgili endişeleri bu hafifletmek amacıyla, metamorfik büyümesi içeren yeni bir metodoloji bu makalede tarif edilecektir. Holometabolic böceklerin metamorfik gelişimi bir ara pupa evresinde (Şekil 1) ile bir yetişkin haline larva (veya perisi) dönüşümü ile başlar. Başkalaşım süreci yeniden izledi dejenerasyonu dahil geniş bir doku yeniden programlama gerektirir. Bu dönüşüm çok karmaşık davranışlarını 2,3 gösteren böcek bir yetişkin için bir karasal larva döner. Ameliyatları erken aşamalarında metamorfik 4,5 sırasında gerçekleştirilen nerede aşırı Parabiyotik ameliyat sonrası böceklerin sağkalım gösterilmiştir. Bu ameliyatlarda, gelişimsel histogenezi Caused cerrahi yaralar daha kısa süre içinde tamir edilecek. Elektriksel olarak iletken elektrot implantasyon metamorfik büyümenin erken dönemlerinde (Şekil 1) sırasında gerçekleştirilen nerede Bu gözlemler sonra, yeni bir teknik geliştirilmiştir. Bu böcek 6, biyomekanik güvenli bir şekilde takılmasını mümkün kılar. Son derece güvenilir bir arabirim de böceğin nöral ve nöromüsküler sistemleri 7 ile sabitlenir. Bu teknik, &quot;Early metamorfoz Insertion of Technology&quot; (EMIT) 8 olarak da bilinir. Tüm doku sisteminin yeniden inşası sonra, pupa takılı yapılar yetişkin böcek ile ortaya. Uçuş kas grupları, toplam göğüs vücut kütlesinin% 65 oluşturan ve böylece, EMIT prosedür 9 için nispeten uygun bir hedeftir. Temel kanat vuruşu sırasında, dorsolongitudinal dl () güç uçuş morfolojisi ve dorsoventral değişiklikler (dv) kaslar kanat articulat nedenkaldırma 10 oluşturmak için iyonu geometri. Bu nedenle dl ve dv kasların fonksiyonel koordinasyon uçuş nörofizyolojinin altında aktif bir araştırma konusu olmuştur. Elektronik programlı görsel ortamlarda Bağ böcekler karmaşık ettirici davranışları 11,12 nörofizyolojisi çalışmak için en yaygın yöntem olmuştur. Işık yayan diyot panellerden oluşan silindirik arenalarda uçan böcekler ortada gergin ve hareketli dinamik çevreleyen panoramik görsel ekran güncelleyerek simüle edilir, bu sanal-gerçeklik ortamları için kullanılmıştır. Bu tür meyve sineği Drosophila gibi küçük böcekler, durumunda, bağlama böceğin dorsal toraksa bir metal pim ekleme ve bir sürekli mıknatıs 13,14 altında pimin yerleştirilmesiyle elde edilir. Bu yöntem, yalnızca herhangi bir elektrofizyolojik analizi olmadan yüksek hızlı kameralar ile görsel gözlemler yoluyla motor yanıtların ölçümü sağlar. Ayrıca, bu method Manduca sexta daha büyük ve daha ağır vücut askıya verimsiz olmuştur. Bu sorunu çözmek için, biz onların tabanına bağlı mıknatıslar elektromanyetik güçleri aracılığıyla kaldırılan ile hafif çerçeveleri manyetik levitating kare yararlandı. Piyasada mevcut nöral amplifikatör ve LED dizileri ile kombine edildiğinde, bu uçuşu-motor çıkışını kontrol ve Manduca sexta&#39;nın ilgili elektrofizyolojiyi kaydetmek için bir platform sağlar.

<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.

EMIT genel prosedürün şematik hawkmoth metamorfik döngüsü ve karşılık gelen elektrot yerleştirme adımda ana aşamaları gösteren, Şekil 1 &#39;de sunulmuştur. Elektrot ekleme 4-7 gün önce, son eclosion pupa aşamasında yapılmalıdır. Bu, kas lifleri elektrotların etrafında yer geliştirmek ve böcek implantı güvenliğini sağlar. İki aktif elektrotlar ve topraklama elektrotları sokulduktan tamamlanmış bir pupa geç evre sokulma tipik sonucu, Şekil 2&#39;de gösterilmiştir. İki aktif elektrotlar ve topraklama elektrodu sokulduktan tamamlanmış bir yetişkin safha sokulma tipik bir sonucu Şekil 3&#39;te gösterilmiştir. LED arena, Şekil 4 &#39;de gösterilmiştir Manduca sexta için uçuş sırasında dönme meydana getirmek için kullanılabilir. Bir mikro wLED dizisi dikey desenin dönme hızı kontrolünü sağlamak için programlanabilir olarak. LED Desenin açısal hızı saniyede 7.3 dereceye ayarlandı. Bir manyetik kaldırma platformu böcek serbestçe LED dizisinin karşılık olarak açmak için izin vermek için LED arena ortasına yerleştirildi. Şekil 5 kanat çırparak önce ve sonra osiloskop ile dorsoventral kasların alınan kas potansiyeli sinyalini gösterir. Sinyal 100 kez amplifikasyon ve 1 Hz, bir yüksek geçiren filtre ve 20 kHz arasında bir düşük geçiş filtresi ile işlenmiştir. Hareketsiz süreden, herhangi bir kas potansiyelleri gözlenir. Kanat çırpma esnasında kas potansiyelleri yaklaşık 15 Hz-20Hz meydana gelir. Şekil 6 kanat çırparak önce ve sonra kablosuz enstrümantasyon ile elde kas potansiyeli sinyalini gösterir. Hareketsiz süreden, herhangi bir kas potansiyelleri gözlenir. Kas potansiyelleri durkanat çırparak ing yaklaşık 15Hz-20 Hz oluşur. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50901/50901fig1highres.jpg" width="500" /> Şekil 1. Prosedürü EMIT. Manduca sexta gerçekleştirilen EMIT prosedürün şematik bir diyagramını, protokolde tarif edildiği gibi. <img alt="Şekil 2," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50901/50901fig2highres.jpg" width="500" /> Şekil 2.. Pupa Yerleştirme. Kayıt elektrotları yayarlar kullanılarak yerleştirildi hemen sonra bir geç evre pupa Fotoğraf. <img alt="Şekil 3," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50901/50901fig3highres.jpg" width="500" /> Şekil 3.. Güve Doğuşu. Implante kayıt ile bir yetişkin güve Fotoğraf bir elektrotlarürkiye&#39;de eclosion. <img alt="Şekil 4," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50901/50901fig4highres.jpg" width="500" /> Şekil 4. Kayıt Ayarı. Manyetik kaldırma platformu ve LED arena Manduca sexîa uçuş kaslarının EMG sinyalleri kaydetmek için kullanılır. Burada Manduca sexta döner LE modeline yanıt olarak bir sapma manevra gerçekleştiriyor. <img alt="Şekil 5," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50901/50901fig5highres.jpg" width="500" /> Şekil 5. Osiloskop EMG. Bir amplifikatör ve bir osiloskop kullanarak dorsoventral kasın 2.5 sn EMG kaydı. <img alt="Şekil 6," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50901/50901fig6highres.jpg" width="500" /> Şekil 6.. Kablosuz EMG. 1,9Kablosuz headstage kayıt ünitesi ve veri toplama yazılımı kullanarak dorsoventral kas sn EMG kaydı.

Watch this Scientific Journal Video about Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring at JoVE.com

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.

Böcek Uçuş Behavior Monitoring için erken Metamorfik Yerleştirme Teknoloji

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

early-metamorphic-insertion-technology-for-insect-flight-behavior

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

14.5K Görüntüleme.  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.

Video: Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring

Contextual and Cued Fear Conditioning Test Using a Video Analyzing System in Mice

The contextual and cued fear conditioning test is one of the behavioral tests that assesses the ability of mice to learn and remember an association between environmental cues and aversive experiences. In this test, mice are placed into a conditioning chamber and are given parings of a conditioned stimulus (an auditory cue) and an aversive unconditioned stimulus (an electric footshock). After a delay time, the mice are exposed to the same conditioning chamber and a differently shaped chamber with presentation of the auditory cue. Freezing behavior during the test is measured as an index of fear memory. To analyze the behavior automatically, we have developed a video analyzing system using the ImageFZ application software program, which is available as a free download at http://www.mouse-phenotype.org/. Here, to show the details of our protocol, we demonstrate our procedure for the contextual and cued fear conditioning test in C57BL/6J mice using the ImageFZ system. In addition, we validated our protocol and the video analyzing system performance by comparing freezing time measured by the ImageFZ system or a photobeam-based computer measurement system with that scored by a human observer. As shown in our representative results, the data obtained by ImageFZ were similar to those analyzed by a human observer, indicating that the behavioral analysis using the ImageFZ system is highly reliable. The present movie article provides detailed information regarding the test procedures and will promote understanding of the experimental situation.

This article presents a protocol for a contextual and cued fear conditioning test using a video analyzing system to assess fear learning and memory in mice.

Farelerde Video Analiz Sistemi kullanma ve bağlamsal cued Korku Klima Testi

The contextual and cued fear conditioning test is one of the behavioral tests that assesses the ability of mice to learn and remember an association ...

Davranış

Behavioral and Locomotor Measurements Using an Open Field Activity Monitoring System for Skeletal Muscle Diseases

The open field activity monitoring system comprehensively assesses locomotor and behavioral activity levels of mice. It is a useful tool for assessing locomotive impairment in animal models of neuromuscular disease and efficacy of therapeutic drugs that may improve locomotion and/or muscle function. The open field activity measurement provides a different measure than muscle strength, which is commonly assessed by grip strength measurements. It can also show how drugs may affect other body systems as well when used with additional outcome measures. In addition, measures such as total distance traveled mirror the 6 min walk test, a clinical trial outcome measure. However, open field activity monitoring is also associated with significant challenges: Open field activity measurements vary according to animal strain, age, sex, and circadian rhythm. In addition, room temperature, humidity, lighting, noise, and even odor can affect assessment outcomes. Overall, this manuscript provides a well-tested and standardized open field activity SOP for preclinical trials in animal models of neuromuscular diseases. We provide a discussion of important considerations, typical results, data analysis, and detail the strengths and weaknesses of open field testing. In addition, we provide recommendations for optimal study design when using open field activity in a preclinical trial.

Open field activity levels are used to assess locomotive and behavioral activity levels. This protocol provides a well-designed, standardized protocol to use in preclinical trials for neuromuscular disorders.

İskelet Kası Hastalıkları Açık Saha Aktivite İzleme Sisteminin Kullanılması Davranış ve Hareket Ölçümleri

The open field activity monitoring system comprehensively assesses locomotor and behavioral activity levels of mice. It is a useful tool for assessing ...

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.

Ortaya çıkarılan İmitasyon Paradigm&#39;i kullanma Bebeklik ve Erken Çocuklukta hatırlayın Belleği incelenmesi

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 ...

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.

Duyusal için Veri Toplama ve Otomatik Yüz İfade Analizi Teknoloji Analizi Uygulamalı ve Geçici Analiz Protokolü

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

Large Volume, Behaviorally-relevant Illumination for Optogenetics in Non-human Primates

This protocol describes a large-volume illuminator, which was developed for optogenetic manipulations in the non-human primate brain. The illuminator is a modified plastic optical fiber with etched tip, such that the light emitting surface area is &#62; 100x that of a conventional fiber. In addition to describing the construction of the large-volume illuminator, this protocol details the quality-control calibration used to ensure even light distribution. Further, this protocol describes techniques for inserting and removing the large volume illuminator. Both superficial and deep structures may be illuminated. This large volume illuminator does not need to be physically coupled to an electrode, and because the illuminator is made of plastic, not glass, it will simply bend in circumstances when traditional optical fibers would shatter. Because this illuminator delivers light over behaviorally-relevant tissue volumes (&#8776; 10 mm3) with no greater penetration damage than a conventional optical fiber, it facilitates behavioral studies using optogenetics in non-human primates.

A protocol to build a tissue penetrating illuminator for delivering light over large volumes with minimal diameter is presented.

Büyük hacimli, insan dışı primatlar Optogenetics için davranışsal ilgili aydınlatma

This protocol describes a large-volume illuminator, which was developed for optogenetic manipulations in the non-human primate brain. The illuminator is a ...

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-b bir sensör kullanarak kol işlevi objektif ve çocuklara değerlendirilmesi

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.

Fotoğraf çekim Bioassay böcek çalışmalar veya izleme programları için temel unsurları

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.

Koku için bir rüzgar tüneli böcek davranış deneyleri aracılı

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.

Batı Mısır Rootworm, Diabrotica virgifera (LeConte) Uçuş Eğilimi ve Performansını Ölçmek için Flight Mills kullanma

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

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.

Donma ve Uçuş Davranışını İncelemek İçin Yeni Bir Pavlovian Korku Şartlandırma Paradigması

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