Das Ausnutzen der Eigenschaften selbst komplexer Lebensformen zur Überwindung menschlicher Grenzen war schon immer eine gängige Praxis. Kanarienvögel in den Minen. Schweine für Trüffel. Jagd- und Drogenhunde. Sogar Quallen. Die nächste Phase (mit all ihren ethischen Einschränkungen) ist noch invasiver.
Wir nähern uns beispielsweise einer Ära, in der eine Cyborg-Heuschrecke gesteuert wird, um Bomben und Sprengstoff zu erschnüffeln. Es sind noch einige technische Probleme zu überwinden, und ihre Nutzung wird vom Bereich der Science-Fiction in den Bereich der Realität übergehen.
Cyborg Locust: die noch offenen Fragen und die Antworten auf aktuelle Forschungsergebnisse
Gibt es eine Möglichkeit, die Cyborg-Heuschrecke zu dirigieren und ihr zu "sagen", wo sie schnüffeln soll? JA
Und da Heuschrecken (noch) nicht sprechen können, gibt es eine Möglichkeit, das Gehirn dieser Insekten zu lesen und zu wissen, was sie riechen? JA
Können Heuschrecken überhaupt Sprengstoff riechen? Noch Ja.
Die Antwort auf die ersten beiden Fragen stammt aus früheren Forschungen der Washington University. Ich habe dir hier davon erzählt. Untersuchungen haben sowohl die Fähigkeit gezeigt, Heuschrecken zu kontrollieren, als auch die Fähigkeit, ihr Gehirn sozusagen zu lesen, um zu erkennen, was sie riechen.
Die Antwort auf die dritte Frage kommt heute dank neuer Forschungsergebnisse der McKelvey School of Engineering.
Entführen Sie eine Heuschrecke
In einem Vorversuch online veröffentlicht am 6. August in der Zeitschrift Biosensors and Bioelectronics: X.Die Forscher zeigten, wie sie das Riechsystem einer Heuschrecke entführen konnten, um verschiedene explosive Gerüche innerhalb weniger hundert Millisekunden nach der Exposition zu erkennen und zu unterscheiden.
Das Team konnte auch ein zuvor entwickeltes biorobotisches Erkennungssystem optimieren. Ein System, das in der Lage ist, die Neuronen der Cyborg-Heuschrecke zu erkennen und diese Informationen zu übertragen, um die Gerüche zu codieren, die die Heuschrecken wahrnahmen.
„Wir wussten nicht, ob sie den Sprengstoff riechen oder erkennen könnten, weil er keine nennenswerte ökologische Bedeutung hat“, sagt er. Barani Raman, Professor für Biomedizinische Technik. "Möglicherweise war ihnen in diesem speziellen Fall eines der für uns bedeutsamen Signale egal."
Wie man die Nase der Cyborg-Heuschrecke versteht
Il frühere Arbeiten in Ramans Labor führte zu einer Entdeckung: Das Geruchssystem der Heuschrecken konnte als logische „und/oder“-Verknüpfung entschlüsselt werden. Auf diese Weise konnten die Forscher bestimmen, was eine Cyborg-Heuschrecke in verschiedenen Kontexten „schnüffelt“.
Einige explosive Dämpfe wurden durch ein Loch in einer Kiste freigesetzt, in der sich die Heuschrecke befand und die auf einem kleinen Fahrzeug platziert war. Während die Heuschrecke herumgeschubst und an verschiedenen Konzentrationen von Dämpfen gerochen wurde, untersuchten die Forscher ihre geruchsbedingte Gehirnaktivität.
Mit dieser Methode konnten die Forscher die Reaktionen der Heuschrecke auf die Exposition gegenüber TNT-, DNT- und Ammoniumnitrat-Dämpfen katalogisieren, die Verbindung hat leider aufgrund der verheerenden Katastrophe von Beirut kürzlich Schlagzeilen gemacht. „Überraschenderweise“, sagte Raman, „konnten wir deutlich sehen, dass Neuronen unterschiedlich auf verschiedene Sprengstoffe reagierten.“
Mit diesen Daten erstellte das Team ein wahres olfaktorisches „Wörterbuch“ von Sprengstoffen für die Cyborg-Heuschrecke.
Wenn eine einzelne Heuschrecke einen verstreuten Geruch in einer komplexen Umgebung erkennen und lokalisieren kann, kann ein Schwarm noch besser abschneiden. Das Forschungsteam führte spezifische Experimente durch und stellte fest, dass „die Verwendung von mehr Organismen zu einem effizienteren Nachweis verschiedener Chemikalien führen würde“.
Sobald feststeht, dass Heuschrecken verschiedene Sprengstoffe erkennen und unterscheiden können, der schwierigste Teil: die Suche nach einer Bombe. Um nach einer Bombe zu suchen, müsste eine Heuschrecke wissen, aus welcher Richtung der Geruch kommt.
Phase zwei des Experiments
Sie wissen, wenn Sie in der Nähe der Bar sind und der Kaffeegeruch stärker ist, während Sie ihn weniger spüren, wenn Sie weiter weg sind? Hier sind Sie ja. Das ist ungefähr das, was Wissenschaftler bei der Cyborg-Heuschrecke zu ermitteln versuchten.
Wie Sie wissen, wurden die explosiven Dämpfe durch ein Loch in der Kiste freigesetzt, wo sich die Heuschrecke in einem winzigen Fahrzeug befand. Als die Heuschrecke herumgeschoben wurde, berücksichtigte die "Karte" der Gerüche auch Unterschiede in Entfernung und Konzentration.
Der nächste Schritt war, das System für die Übertragung von Heuschreckenhirnaktivität zu optimieren.
Das Team Shantanu Chakrabartty e Srikanth Singamaneni konzentriert sich auf die Breite des Geruchserlebnisses. Ankommen, um jeden Geruch innerhalb von 500 Millisekunden perfekt zu codieren.
„Jetzt können wir die Elektroden implantieren und die Heuschrecken in reale Lebensszenarien transportieren“, sagte Raman.
