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《生物传感器和生物电子学:X》
2020年12月02日    阅读量:2231     新闻来源:中国风格网 stylechina.com    |  投稿

如果您想增强蝗虫作为炸弹嗅虫的用途,在将其运入现场之前,需要解决一些技术难题。


《生物传感器和生物电子学:X》 中网时尚,stylechina.com


有什么方法可以引导蝗虫-告诉蝗虫去哪里嗅闻?而且由于蝗虫还不会说话(还可以),有没有办法读取这些电子人的大脑来了解它们的气味?


因此,蝗虫甚至还能闻到爆炸物吗?


是的,是前两个问题。圣路易斯华盛顿大学的先前研究表明,控制蝗虫的能力和读取大脑的能力(可以这么说)都可以辨别出它们在闻什么。现在,由于麦凯维工程学院的最新研究,第三个问题已经解决。


答案再次是:“是”。


在8月6日在线发表在《生物传感器和生物电子学:X》上的预验证中,研究人员展示了他们如何能够劫持蝗虫的嗅觉系统,以检测和区分不同的爆炸性气味-全部都在几百毫秒的暴露时间内完成。


他们还能够优化以前开发的生物机器人传感系统,该系统可以检测蝗虫的发射神经元,并以告知研究人员蝗虫嗅觉的方式传达信息。


生物医学工程学教授巴拉尼·拉曼(Barani Raman)说:“我们不知道它们是否能够闻到或指出爆炸物,因为它们没有任何有意义的生态意义。” “在这种特殊情况下,他们可能不关心任何对我们有意义的线索。”


拉曼实验室的先前工作导致发现蝗虫嗅觉系统可以被解码为“或非”逻辑运算。这使研究人员能够确定蝗虫在不同环境中的气味。


爆炸性蒸气通过一个洞注入到一个盒子中,蝗虫坐在那辆微型汽车上。由于刺槐被驱赶并闻到不同浓度的蒸气,研究人员研究了与气味有关的大脑活动。


有了这些知识,当研究人员将蝗虫暴露于TNT,DNT,RDX,PETN和硝酸铵(一种化学性质多样的炸药)的蒸气中时,他们能够找到相似的模式。拉曼说:“最令人惊讶的是,我们可以清楚地看到神经元对TNT和DNT以及其他爆炸性化学蒸气的反应不同。”

 

有了这些关键数据,拉曼说:“我们已经准备好开始工作。我们已经进行了优化。”


现在他们知道蝗虫可以检测和区分不同的爆炸物,但是为了找到炸弹,蝗虫必须知道气味从哪个方向散发。输入“气味盒和蝗虫移动”。


拉曼说:“你知道当你靠近咖啡店时,咖啡的气味更浓,而当你离咖啡店较远时,你的气味就更少了。这就是我们正在寻找的东西。” 爆炸性蒸气通过蝗虫坐在小型车辆上的盒子中的一个孔注入。由于刺槐被驱赶并闻到不同浓度的蒸气,研究人员研究了与气味有关的大脑活动。


虫子大脑中的信号反映出蒸气浓度的差异。


下一步是优化传输蝗虫大脑活动的系统。团队成员包括了普雷斯顿M.Green电气与系统工程系的Clifford W.墨菲教授Shantanu Chakrabartty和机械工程与材料科学系的Lilyan&E.Lisle Hughes教授Srikanth Singamaneni他们在小蝗虫上的专业知识广度。


为了尽可能减少对蝗虫的伤害并使其稳定以准确记录其神经活动,研究小组提出了一种新的外科手术程序,即安装不会阻碍蝗虫运动的电极。有了它们的新仪器,暴露在爆炸性气味中的刺槐的神经元活动在500毫秒内分解为可识别的气味特定模式。


拉曼说:“现在我们可以植入电极,密封刺槐并将其运输到移动环境中。” 有一天,美国国土安全部正在寻找爆炸物的环境。


拉曼说,这个想法并不像最初听起来的那么奇怪。


他说:“这与过去煤矿工人使用金丝雀的日子没什么不同。” “人们用猪来寻找松露。这是一种类似的方法,即利用生物体,这要复杂得多。”



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