Цивилизация
Следить за позициями врага, вести экологический мониторинг и даже участвовать в поисково-спасательных операциях скоро смогут летающие насекомые, которых биоинженеры поставят на службу людям. Для этого исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали специальный метод. Он проводился в рамках спонсируемой правительством США программы HI-MEMS (Hybrid Insect Micro-Electro-Mechanical Systems).
Метод позволяет контролировать движение мускул мотылька и управлять им на расстоянии.
Этот метод открывает путь широкому применению ползающих и летающих насекомых при решении целого спектра задач.
«В целом мы хотим узнать, удастся ли нам контролировать движения мотылька и использовать это, например, в поисковых или спасательных операциях, — говорит доктор Альпер Бозкерт. — Идея заключается в том, чтобы прикрепить сенсоры к мотыльку, чтобы создать гибкую, летающую систему для поиска пострадавших при природных бедствиях и катаклизмах».
Эксперименты по внедрению в организм насекомых электродов и управлению их движениями не новы. Новаторство американских инженеров заключается в том, что они впервые предложили вживлять тонкие электроды в организм насекомого еще на стадии куколки.
Именно тогда гусеница бабочки в состоянии метаморфозы превращается в имаго.
Эта часть работы была проделана в сотрудничестве с учеными Корнельского университета.
Однако главным достижением группы Бозкерта стала расшифровка электрических сигналов, которые мозг мотылька посылает мускулам для ровного полета, — именно это знание в будущем должно облегчить создание биокиборгов, которые станут летать по команде людей. Присоединив электроды к группе мышц, ответственных за полет, ученые смогли снять электромиографические сигналы, благодаря которым мотылек «говорит» мышцам, что делать.
Чтобы снимать эти сигналы, биологи придумали замысловатый прибор — платформу, свободно летающую на электромагнитах. Помещенный в нее мотылек с вживленными в мышцы электродами мог свободно махать крыльями, а ученые — следить за поворотом платформы и создаваемыми мотыльком сигналами. Кроме того, можно посмотреть видеозапись этого эксперимента.
«Наблюдая за тем, как бабочка использует свои крылья для управления в полете, и сравнивая эти движения с соответствующими электромиографическими сигналами, мы стали лучше понимать, как мотылек ведет себя в воздухе. Мы надеемся, что эта информация позволит нам разработать технологии для беспроводного контроля движений мотылька в полете», — считает Бозкерт, соавтор работы, опубликованной в журнале Journal of Visualized Experiments.
Следующими шагами для исследователей станут создание автоматической системы, позволяющей настраивать параметры полета, миниатюризация управляющей системы и первые управляемые полеты живых мотыльков. Пока что ученые работали только с бражником табачным (Manduca sexta), но в будущем они намерены взять для исследований и другие виды насекомых.