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Le protocole décrit ci-dessus a d'abord été testé avec de courtes impulsions de 20 ms de la phéromone (dose de 1 pg et 10 pg) directement soufflé sur l'antenne. Figure 4A montre les EAG en réponse aux impulsions de phéromone. Ils sont positifs, car l'électrode d'enregistrement est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur, comme il est décrit dans l'étape 3.3. Comme indiqué par le spectre de puissance, le système de mesure est capable de résoudre les impulsions de phéromone jusqu'à 10 Hz. A titre de comparaison, nous avons également testé un capteur de gaz disponible dans le commerce. Le TGS2620 est un capteur d'oxyde métallique fabriquée pour la détection de vapeurs de solvant. Bien que le capteur présente une grande sensibilité à l'éthanol, il a été incapable de suivre les variations de concentration (voir la courbe en pointillés sur la figure 4B). Le problème est venue du boîtier de capteur. Le TGS2620 est commercialisé avec un capuchon qui a une toile d'acier inoxydable ignifuge. Le temps de réponse est lent parce que, dans la pratique, il faut unecertain temps pour que le gaz de diffuser à travers la toile métallique et d'atteindre la surface de l'oxyde métallique. La récupération est aussi lent car il faut du temps pour nettoyer le capteur lorsque le gaz est piégé à l'intérieur du capuchon. Nous avons donc retiré le capuchon et cette modification amélioré la dynamique de manière significative (voir la courbe plaine à la figure 4B). Pourtant, il a été un facteur dix entre le GCE et le TGS2620 (10 Hz par rapport à 1 Hz). Cette comparaison est néanmoins qualitative que l'EAG et le TGS2620 n'ont pas été testé dans les mêmes conditions.
Nous avons ensuite évalué la stabilité dans le temps de notre préparation tout-insecte (n = 12 papillons) par rapport aux antennes excisée (n = 7 antennes). L'EAG a été enregistré périodiquement en réponse à des stimulations phéromones (durée 500 ms, la dose 1 ug). EAG premières (en mV) ont été converties en EAG relatives (pourcentages de la valeur initiale obtenue au temps t = 0). Figure 5 montre une très bonne stabilité de notre préparation tout-insectearation dans une journée de travail. En revanche, EAG enregistrés sur isolé diminution antennes rapidement au fil du temps de sorte que le signal tombe à la moitié de sa valeur initiale après seulement 1,5 heures. Cette dépendance temporelle est bien décrite par une décroissance exponentielle avec une durée de vie de 2 heures.
Enfin, nous avons testé la capacité de la plateforme robotisée EAG pour trouver une source de l'odeur (composé de phéromone Z7-12: OAc) en utilisant une stratégie de recherche réactive (Figure 6A). La stratégie de recherche combine surtension au vent chaque fois que le phéromone est détectée par coulée en spirale en l'absence de détection 28. La présence de phéromones est détectée à partir de l'EAG par le détecteur neuromorphique, comme décrit dans l'étape 4.3. Deux exemples de EAG enregistrées au cours de la recherche sont présentés dans la figure 6B. Sans la source de l'odeur, l'EAG reste autour de zéro (2,5 V) avec très peu ou pas de détections. Le robot effectue coulée spirale et laisse le BEF espace de recherche généraleminerai atteindre l'emplacement cible (dans 92% des essais, n = 26 essais, la figure 6C droite). Avec la source de l'odeur (figure 6C gauche), l'EAG présente éclats de l'activité (détection) entrelacés avec des périodes de silence (aucune détection). Coulée spirale se produit principalement sur le contour du panache (Figure 6C gauche, ligne rouge) et semble être une stratégie efficace pour la relocalisation de l'axe du panache lorsque l'odeur est perdu. Dans cet état, la source se trouve généralement (taux de réussite = 96%, n = 44 essais).

Figure 1. Tout-insecte préparation de l'EAG et installation robotique. A) Le électroantennogramme (EAG) est enregistré à partir d'une préparation toute-insectes (voir le texte pour plus de détails). B) La préparation est monté sur la robot. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2. L'interface matériel-logiciel. A) schématique Aigle du matériel. Le circuit se compose de six sections (voir texte pour les détails). Il permet de filtrer (bande de fréquence 0,1-500 Hz, entaille à 50 Hz), amplification (250X totale de gain) et le conditionnement de signaux dans la gamme 0-5 V. B) Aigle disposition montrant les lignes de cuivre (la partie supérieure est en rouge et le fond en bleu) et les trous (en vert). C) Carte de circuit imprimé (PCB) montrant les éléments discrets. D) de l'interface utilisateur graphique (GUI) écrit en Qt C + + pour la visualisation des données (trace rouge = entrée EAG, trace verte= Sortie du modèle de neurone), conception de filtre et la détection du signal. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Détection Figure 3. Signal de l'EAG. A) électroantennogramme (EAG) modèle. L'EAG est modélisé par une cascade non linéaire 27 qui se compose d'une non-linéarité statique suivi d'un filtre passe-bas 1er ordre avec la fonction impulsion exponentielle
. La sortie EAG est donnée par l'intégrale de convolution avec
. B) approche d'ingénierie. Le filt de déconvolutioner écrit
et
, Voir le texte pour plus de détails. rencontres d'odeur (hits) sont détectés chaque fois
dépasse un. C) approche de seuil prédéfinie bio-inspirée. Un modèle de neurone de type Hodgkin-Huxley avec cinq courants internes (de fuites, K +, Na +, Ca 2 + et SK) est utilisée pour reproduire le motif de mise à feu observé de l'excitation-inhibition (EI) observée expérimentalement 13. Pour la détection du signal, le signal EAG est utilisé comme courant d'entrée et de résultats sont détectées à chaque fois une salve d'excitation est suivie d'une inhibition de l'activité de mise à feu.
< br /> Figure 4. EAG temps de réponse. A) Des enregistrements d'EAG en réponse à 20 impulsions de phéromones ms (dose 1 pg et 10 pg) livrées à des taux différents (1, 2, 4, 6, 8 et 10 impulsions / sec). Le spectre de puissance EAG normalisée est indiquée pour un stimulus pulsé à 1 et 10 Hz (dose 1 pg et 10 pg). L'EAG décide impulsions individuelles jusqu'à 10 Hz. B) Les enregistrements de capteur de gaz TGS2620 en réponse à l'éthanol (concentration fluctuante). Les courbes en pointillés sont lisses et la réponse du capteur, avec ou sans le bouchon, respectivement. Le capteur avec le bouchon a un temps de plusieurs dizaines de secondes de réponse et ne peut donc pas suit les fluctuations de la concentration de gaz. Le TGS2620 sans capuchon décide fluctuations individuelles jusqu'à 1 Hz. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
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Figure 5. Stabilité EAG (préparation des insectes tout vs antenne excisée). L'EAG a été enregistrée toutes les heures pendant 8 heures pour la préparation tout-insecte
(n = 12 mites) et toutes les 20 minutes pendant 3,2 h pour les antennes excisée
(n = 7 antennes). La figure montre EAG relatives (pourcentages de la valeur initiale obtenue au temps t = 0). La dépendance du temps pour antennes excisée est bien équipée par une décroissance exponentielle avec une durée de vie de 2 heures (demi-vie de 1,5 heures).

Figure 6. Des expériences robotiques. A) La stratégie de montée-casting combine montée au près dans laprésence de l'odeur de coulée spirale en son absence 28. B) EAG typique enregistrée au cours de la recherche tandis que le robot se déplace (avec et sans l'odeur). C) trajectoires de robot avec une odeur (n = 44 essais) et sans odeur (n = 26 essais). La ligne en pointillés rouge représente le contour de panache où 90% de toutes les détections eu lieu pendant les essais. Les conditions expérimentales: l'espace de recherche = 4 mx 2,5 m, la vitesse de robot = 5,6 cm / s, cible = 10 pg de phéromone déposée sur un filtre en papier et remplacé tous les 2 essais, robot emplacement initial = 2 m de la cible, la vitesse du vent = 0,9 ± 0,2 m / s à l'emplacement cible. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.