神经探针控制飞行中的机器人蛾


作者:Anil Ananthaswamy政府感到害怕希望机器人昆虫能够窥探他们的敌人生物学家希望利用昆虫的神经系统来了解它们的飞行方式可以植入飞蛾以控制飞行的探测器可以帮助满足双方的需求有一天,它甚至可以帮助有中风的人康复美国国防部高级研究计划局(DARPA)多年来一直在开展一项开发机器 - 昆虫界面的计划,但植入刺激昆虫大脑或翼肌的电极并不够精确现在,麻省理工学院的Joel Voldman及其同事设计了一种独特,灵活的神经探针,它可以直接附着在昆虫的腹侧神经索(VNC)上,后者与大脑一起组成昆虫的中枢神经系统先前尝试尚未完全成功的另一个原因是因为电极的阻抗与昆虫组织的阻抗不匹配该探针由涂有金和碳纳米管的聚酰亚胺聚合物制成,其阻抗更接近神经组织的阻抗探头的一端是一个环绕VNC的环环内部有五个电极,可刺激VNC内不同的神经束连接到探头的是无线刺激器,其包含无线电接收器,以及电池和产生电脉冲的装置该团队将该装置植入烟草天蛾(Manduca sexta)的腹部由于重量不到半克,蛾很容易携带 “他们的翼展是你手的宽度,”沃德曼说 “这些都是大人物”对系留蛾的测试表明,刺激VNC的一侧使得蛾的腹部转向一个方向,反之亦然(Journal of Neuroscience Methods,DOI:10.1016 / j.jneumeth.2011.11.026)腹部转动的量取决于电流的强度,其范围为约1至10微安然后,该团队将设备植入无绳飞蛾并远程发送命令每当发出适当的信号时,飞蛾左转或右转(见newscientist.com/article/dn21431上的视频) “一旦将探头植入腹部,蛾就会向左或向右转动”这是一项重大进展,“俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学的昆虫神经生物学家Roy Ritzmann说 DARPA希望这种控制有一天能让情报机构使用昆虫携带监视设备并监视毫无防备的敌人研究人员还发现控制飞蛾所需的电流相对较低意味着他们能够获取神经信号这应该使他们能够深入了解导致飞蛾飞行的冲动,这是之前电极设计无法实现的低电流对蛾的伤害也较小 Voldman的团队现在正在与神经生物学家交谈,看看探针是否可以用于人体 “事实证明,人类中存在大量相同大小的圆柱形神经,”Voldman说刺激神经束的电极可以帮助恢复中风后失去活动能力的人那么昆虫机器人很快就会变成现实吗 “这是迈向这一目标的一步,但我们还有很长的路要走,”里兹曼说 “为了真正进入一个机器人,我们需要点击行为命令来自哪里,通常是大脑我们刚刚开始了解这些大脑回路“真正的机器人昆虫需要的不仅仅是神经回路它还需要一个电源,电池不会长时间切断位于俄亥俄州克利夫兰的凯斯西储大学的Daniel Scherson及其同事建造了一种能够利用昆虫化学能量的燃料电池燃料电池的阳极涂有两种酶:第一种将昆虫血液中的海藻糖转化为葡萄糖;第二个氧化葡萄糖并提取电子当植入雌性蟑螂的腹部时,燃料电池每平方厘米电极输送约55微瓦(Journal of the American Chemical Society,DOI:
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