Name: a simple flight mill for the study of tethered flight in insects
Uploaded: 2015-12-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 42 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects at JoVE.com

Alfredo Attisano was supported by a European Social Fund studentship. James T. Murphy is supported by USDA-NIFA Award 2013-34103-21437.

1. Construir o vôo Moinho <ol><li> Construir a estrutura de suporte de plástico acrílico: <ol><li> Cortar folhas de acrílico transparente 3 mm de espessura nas duas paredes verticais externas, uma parede vertical da central e os cinco prateleiras horizontais especificados pelo desenho mostrado na Figura 1. </li><li> Montar inserindo as prateleiras (Figuras 1 e 2; SH) em paredes verticais (Figuras 1 e 2; OW e CW) para formar a estrutura de suporte (Figura 2A). </li><li> Fortalecer a estrutura através da inserção de colunas de poliestireno nos cantos externos na parte traseira do dispositivo (Figura 2A e Figura 2C). Se necessário, cola peças curtas de ponta-protetores em ângulo recto ao longo das junções da parede vertical central para fornecer suporte adicional para as prateleiras horizontais. </li></ol></li><li> Construa a pivoting montagem do braço: <ol><li> Cole um comprimento de 5 cm de um tubo de plástico 1 cm de diâmetro no centro da parte superior de cada célula. Cole um comprimento de 2 centímetros de um centímetro de diâmetro tubo de plástico no centro da parte inferior de cada célula, certificando-se o tubo superior e inferior em cada célula é alinhado. Usando cola quente, apor duas N42 neodímio 10 mm x 4 mm imans para o fim de cada suporte, formando a chumaceira magnética para o braço do moinho. </li><li> Insira um pino entomológica em uma ponteira 20 ul e fixar no lugar com cola quente. Posicionar o pino de tal forma que ambas as extremidades se estendem para fora da ponta da pipeta de modo a formar a armadura do moinho de voo. Nota: Durante os ensaios de vôo, a parte superior do pino é mantido no lugar por o topo conjunto de ímãs. O conjunto de magnetos é inferior para manter a armadura numa posição vertical, permitindo-lhe girar em torno do seu eixo. </li><li> Corte um comprimento de 24 centímetros de 19 gauge tubulação de aço hipodérmica não-magnético. Usando cola quente, apor o ponto central para a parte superior da ponta da pipeta from passo 1.2.2. Curvatura numa extremidade do tubo de 2 cm a partir da extremidade de um ângulo de 95 °, deixando um braço longo de 12 cm a partir do ponto central e um braço curto com um raio de 10 cm a partir do centro para a dobra (Figura 2B). Nota: O comprimento do raio pode ser variada, a fim de acomodar diferentes distâncias revolução. </li></ol></li><li> Configure o sensor de IR e registrador de dados: <ol><li> Fixar os sensores de IR para os lados eterno de cada célula usando massa adesiva reutilizáveis, permitindo que o sensor para estender para dentro da célula através das aberturas cortadas nos suportes verticais de parede externas (Figura 2C). </li><li> Ligue os sensores de infravermelho para um registradores de dados através de um circuito eletrônico muito básico construído sobre uma placa de ensaio solderless (Figura 3). Conectar dois resistores de 180 Ω e 2,2 kW, respectivamente, sobre a entrada e saída da conexão IR sobre a placa de ensaio (Figura 3A, B). Coloque os resistores em alternate linhas ao longo da placa de ensaio para minimizar gotas no sinal de tensão durante a gravação de vários sensores (veja a Figura 3C). </li></ol></li></ol> 2. Os ensaios de vôo <ol><li> Tether insetos para o braço do moinho voo indirectamente através de um pino de inseto: <ol><li> Colocar uma pequena folha de bandeira no final da extremidade não dobrada do braço de articulação para maximizar a interrupção do feixe de infravermelhos no sensor e para actuar como um contrapeso. </li><li> Dependendo do tamanho e área da cutícula do inseto disponível para fixação, fixe o inseto experimental para um pino inseto com massa adesiva reutilizável ou cola de pele não-tóxicas. Se necessário, anestesiar o inseto por qualquer refrigeração ou com CO 2. </li><li> Moldar uma pequena quantidade de massa adesiva ao redor da ponta arredondada de um pino entomológica e cobri-lo com uma gota de cola de pele não-tóxicas. Aplicar suavemente sobre a área do pronoto e esperar 5-10s até que a cola estiver seca. Nota: O proprocedimento na etapa 2.1.3 é adequado para insetos com disco (besouro, bugs) ou moles (vespas, moscas) cutícula. Insetos com cutícula peludo (traças, borboletas) precisará ter o cabelo suavemente removidos com um pincel muito fino antes de tethering. </li><li> Insira o pino com o inseto ligado na extremidade dobrada do conjunto de articulação do braço. </li><li> Após o teste de voo ter terminado, remova o tethering com uma multa forcep. Nota: Os dados logger configurar e aquisição foi otimizado da seguinte forma para o equipamento específico listada na tabela de materiais e deve ser ajustado para uso com o equipamento alternativo. </li></ol></li><li> Iniciar uma sessão de gravação com o software disponível gratuitamente Windaq Lite <ol><li> Baixe e instale o software livre Windaq Lite (veja lista de equipamentos). </li><li> Abra o gerenciador de hardware instrumento, selecione o registrador de dados a partir da lista pop-up e pressione &#39;Start Windaq&#39;. Uma nova janela será aberta e o sinal de entradaal de cada sensor serão mostradas. </li><li> Selecione a frequência de amostragem desejada em que o registrador de dados lê e exibe a saída do sensor. Nota: A frequência de amostragem dependerá da velocidade de voo do inseto, no entanto amostragem freqüências que variam entre 30-45 Hz vai ser rápido o suficiente para capturar o vôo de pequenas e médias insetos porte. </li><li> Pressione Ctrl-F4 para iniciar uma sessão de gravação. Selecione o caminho de destino do arquivo de gravação na primeira janela pop-up. Escolha o período de tempo apropriado para gravar voo para o inseto e experiência particular. Definir o tempo de gravação na segunda janela pop-up. Uma vez que o tempo de gravação é decorrido Pressione Ctrl-S para finalizar o arquivo gravado. </li></ol></li><li> Verificar a qualidade da gravação. <ol><li> Abra a pista de vôo registrado e selecionar um canal de tensão. Pressione Ctrl-T para abrir uma janela pop-up com as estatísticas de tensão para cada canal. </li><li> Certifique-se de que não há grandes quedasem mínimos valor resultou de quedas de tensão através do circuito (Figura 4). Descartar quaisquer canais em que a diferença entre a média do canal e voltagem mínima é maior do que 0,1 V. </li></ol></li><li> Salve o arquivo em um formato CSV *: Vá para Arquivo&gt; Salvar como e, na janela pop-up, selecione &quot;print Spreadsheet (CSV)&quot;. Na janela pop-up &quot;de planilha Comentários&quot; selecionar &quot;Time Relativa&quot; e desmarque todas as outras opções. Clique em OK para salvar o arquivo. </li></ol> 3. Análise de dados de voo utilizando Python 3.4.x <ol><li> Instale a última versão Python 3.4.x. Baixe o arquivo <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/Python_scripts.zip">Python_scripts.zip</a> (Supplemental Files), abri-lo, e salvar standardize_peaks.py e flight_analysis.py para o desktop. </li><li> Padronizar e selecionar os picos no sinal gravadodo seguinte modo <ol><li> Clique com o botão direito no ícone standardize_peaks.py. Selecione &#39;Abrir com IDLE &quot;. Nota: IDLE é o editor padrão para Python, mas qualquer editor de texto pode ser usada para essa finalidade. </li><li> Em linhas 18-19, especificar os valores de limiar da tensão de cerca de média utilizada para realizar a normalização do sinal de tensão para cada canal. Nota: Os valores padrão são definidas para oferecer um bom sinal de normalização melodia, mas o usuário pode definir qualquer limite desejado de acordo com o valor da tensão média para cada canal. Estes podem ser encontrados na janela de estatísticas de tensão (ver passo 2.3). </li><li> Na linha 45, digite o caminho para a pasta em que o arquivo .csv gravado * é salvo. </li><li> Na linha 91, digite o caminho para a pasta na qual deseja gravar o arquivo de pico * .txt. </li><li> Na linha 61 e linha 72, especifique o número de canais necessários. Adicionar ou excluir canais, eliminando o # no início da linha 61-63 e 72-74 até um máximoimo de 8 canais. </li><li> Salve o arquivo e iniciar o script pressionando F5. </li><li> Digite o nome do arquivo * .CSV (com qualquer sub-pastas adicionais) para a janela pop-up e pressione enter para salvar um novo arquivo * .txt com os sinais padronizados na pasta especificada. Nota: Dependendo do número de canais utilizados n, este ficheiro contém N + 1 colunas: a primeira coluna é o tempo relativo do evento de amostragem, as outras colunas n representam a base e os picos de eventos dos canais n utilizados para a gravação. Um valor de 0 representa a tensão de base, enquanto que um valor de 1 pico representa um derivado da passagem da bandeira através do sensor de infravermelhos. </li></ol></li><li> Analisar a trajetória de vôo usando o arquivo padronizado: Edite o script flight_analysis.py para acomodar as condições experimentais de usuário: <ol><li> Botão direito do mouse sobre o ícone flight_analysis.py. Selecione &#39;Abrir com IDLE &quot;. </li><li> Na linha 39 e linha 80 ajustar o comprimentoda trajetória de vôo circular de acordo com o raio do braço. </li><li> Se necessário, ativar um circuito de correção de velocidade opcional, excluindo o # em linhas 50-52. Alterar valor de velocidade em conformidade. </li><li> Na linha 77 e linha 85, edite o limite de velocidade e os valores de intervalo de tempo para corrigir falsas leituras de velocidade na pista de vôo e representam intervalos de tempo muito curtos que ocorrem entre duas longas crises de vôo ininterrupto consecutivos. </li><li> Na linha 198, especifique o tempo total de gravação em segundos. Altere as faixas de valores nas linhas da linha 287 em diante saída. Nota: Os intervalos padrão pode ser modificado de acordo com os requisitos do utilizador experimentais. A fim de fazer isso, todos os valores numéricos dentro da função (incluídos os do nome da variável, por exemplo no &quot;flight_300_900&quot; variável) precisa ser alterado para o valor desejado. </li><li> Na linha 248, digite o caminho para a pasta em que o arquivo * .txt padronizado é salvo. </li><li> Especifique o númerode canais. Adicionar ou excluir canais, adicionando ou excluindo um # no início de linhas 257-259, linhas 270-272 e 279-281 linhas, até um máximo de 8 canais. </li><li> Na linha 304 digite o caminho para a pasta na qual deseja salvar os arquivos de saída. </li><li> Uma vez que todas as configurações de usuário são especificados, salve o arquivo e iniciar o script pressionando F5. </li><li> Digite o nome do arquivo * .txt para analisar (com qualquer sub-pastas adicionais) na janela pop-up e pressione enter. </li></ol></li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Um projeto moinho voo acessível, flexível e ajustável. Comportamento de vôo de insetos é do interesse de uma gama de cientistas, de os interessados ​​no comportamento básico de insetos em ambientes variáveis ​​para especialistas em controle biológico que necessitam para compreender como as condições influenciar a propensão de uma espécie de pragas para dispersar. Comportamento de vôo pode ser estudada por vários métodos que vão desde &#39;&#39; esteiras de voo e túneis de vento que as condições de campo aproximados para dispositivos estáticos voos cativos. Moinhos de voos cativos, como a apresentada aqui, são limitados em que certos aspectos do vôo, tais como mudanças de altitude, não pode ser medido 14. No entanto, as usinas de voos cativos que permitem que os insetos de voar sem interrupção e, assim, permitir aos pesquisadores quantificar parâmetros como velocidade, distância e periodicidade de voo e correlacionar estes parâmetros com as condições ambientais, fisiologia e morphology. O moinho de voo apresentado aqui foi projetado para permitir que pesquisadores sem conhecimento especializado de electrónica para construir e usar um moinho de voo tethered, a fim de estudar o comportamento de vôo nos insetos. Uma vantagem deste desenho é que o custo total do moinho de voo é baixo quando comparado com outros modelos. O custo global pode ser mantida bem abaixo de 300 dólares norte-americanos. As chapas acrílicas plásticas são o item mais caro. A segunda vantagem é que o moinho de voo é adaptável para os espaços de trabalho condição controlada limitados disponíveis em muitos laboratórios, em oposição a um túnel de vento especializado. O uso de chapas grossas de plástico transparente de acrílico de 3 mm significa que a estrutura seja transparente, para permitir a fácil observação dos insetos, e também o peso leve, permitindo que a fábrica de voo a ser transferida para o local apropriado para ensaios de vôo. A configuração empilhada das células moinho voo maximiza o número de amostras executado enquanto minimizando o péimprimir do dispositivo. Além disso, o dispositivo pode ser facilmente desmontada para armazenamento. Para além disso, o moinho de voo foi concebido para permitir que um grande número de indivíduos a serem amostrados de forma relativamente fácil. Cada moinho de voo contém 8 células, permitindo aos investigadores para registrar a atividade de vôo de várias pessoas simultaneamente. Colocar insectos indirectamente para o braço de articulação por meio de um pino de insectos permite insectos individuais a serem colocados no interior e removido do moinho de voo rapidamente. Finalmente, a electrónica de registo de dados é simples e fácil de usar, com um software livremente disponível para análise de dados. Uma vez montado, o moinho de vôo usa sensores simples IR para registrar a atividade de vôo. A passagem da folha da bandeira no final do braço através do feixe infravermelho permite que cada rotação do braço a ser gravado. A taxa de revolução permite que dados como velocidade, distância percorrida, tempo total de vôo e os padrões de voo a ser registrado como entrada em um data-logger. O moinho de vooé capaz de ser adaptado para um número de diferentes tipos de insectos. O uso de tubos de aço hipodérmica para o braço de articulação é mais eficaz do que outras opções, tais como varas de madeira ou palhinhas porque, embora mais pesado, o arrasto produzido é reduzida pelo diâmetro estreito, permitindo que até mesmo pequenos insetos para ser testado pelo vôo. Recentemente, pequenos pedaços de fibra óptica têm sido utilizados num moinho de voo para pequenos insectos 25. O final curvada do braço pode ser colado ao induzido em diferentes ângulos em relação ao eixo de suporte, a fim de posicionar o insecto experimental em voo a sua orientação natural. Na concepção apresentada, na qual o raio é de 10 cm de comprimento, a totalidade da distância percorrida numa rotação é de 62,8 cm. Remoção da parede vertical central vai permitir que uma configuração alternativa do moinho de voo em que o raio do braço pode ser dobrada em comprimento para acomodar maiores insetos e revolução distâncias de até 1,20 m. Neste caso, ímãs mais fortes são recoded para acomodar e estabilizar o braço mais longo da usina. Como afirmado por toda parte, o projeto moinho voo é flexível e adaptável para as espécies de insetos de interesse e pesquisadores são capazes de personalizá-lo para suas necessidades particulares. Isso inclui não apenas as necessidades físicas do inseto, incluindo parâmetros, tais como tamanho, poder, estrutura da cutícula, mas também diferenças biológicas entre as espécies. Uma desvantagem potencial para todas as fábricas de vôo é que a falta de &quot;forças&quot; de apoio tarsal os insetos de voar, talvez até a exaustão. Embora isto seja verdade em algumas espécies, por exemplo, observou-se a resposta de voo automático com os nossos ensaios milkweed bug, não é verdade para todos os insetos que testamos (por exemplo vespilloides N.). No entanto, mesmo com a resposta automática, nunca observada insetos voadores à exaustão ou morte, em parte por causa do tempo de gravação que escolheu para acomodar a biologia dos insetos. Assim, é importante para fazerobservações preliminares sobre o inseto de interesse para compreender seu comportamento no moinho de voo, a fim de otimizar a coleta de dados. Uma questão adicional, conhecido com moinhos de vôo, é que a inércia pode manter o movimento mesmo depois de o inseto parou de voar ativamente. O script fornecido contas para as leituras equivocadas devido à inércia do moinho de vôo, caracterizada pela rápida diminuição na velocidade de vôo e aumentando as distâncias entre os picos. O &#39;flight_analysis.py&#39; roteiro descarta estes &quot;falsos picos&quot; e constrói um novo sinal para análise. O usuário pode escolher o limite de velocidade para a correção, como explicado nas notas previstas no roteiro. Uma fonte de alimentação de 5 V é suficiente para obter um sinal de tensão de leitura, no entanto, uma unidade de alimentação com tensão de saída variável pode ser usada como fonte de energia para permitir a entrada de energia para ser variada e, assim, optimizar a tensão de funcionamento para cada sensor. Essa solução também pode ajudar a aumentar a qualidade de visualização of sinais de pico na interface de gravação do software. A saída do sensor é mostrada na interface de software como formado por uma base e de pico tensões em que a tensão de base, seja o menor tensão de saída do sensor em repouso (quando o feixe de infravermelhos não é interrompido), enquanto a tensão de pico é o aumento da tensão de base que ocorre quando o feixe de luz infravermelha é interrompida quando o braço se desloca através do feixe. Uma tensão de entrada de 5 V fornece um aumento de cerca de 100 mV, enquanto aumenta a entrada de 7 V aumenta aumento do pico a 300 mV permitindo uma discriminação mais clara das tensões de base e de pico. O tamanho da placa de ensaio sem solda escolhida determina quantas células aéreas podem ser acomodados. A fim de minimizar gotas no sinal de tensão durante a gravação a partir de vários sensores, recomenda-se colocar os resistores em linhas alternadas ao longo da placa de ensaio (ver a Figura 3C). Padronização sinal customizável e analysis scripts escritos para o acesso aberto linguagem de programação Python. A padronização e análise do sinal de tensão são realizadas usando scripts personalizados escritos em Python, que é uma linguagem livre, amplamente utilizado para uso geral e de alto nível de programação. O usuário final pode facilmente personalizar os scripts para trabalhar com configurações especificadas próprios. A personalização é conseguido simplesmente mudando valores numéricos ou nomes de variáveis. Notas sobre como personalizar os parâmetros podem ser encontradas dentro dos próprios scripts. Os valores padrão nos scripts estão definidas para oferecer um bom sinal de normalização melodia, mas o usuário pode definir qualquer limite desejado de acordo com o valor da tensão média para cada canal. No script de análise de vôo, os flying_bouts função de linha 105 calcula a duração em segundos do mais longo e mais curtos episódios de vôo, a percentagem de tempo gasto em vôo sobre o tempo total de gravação eo número de vôo ataque eventos de uma gama duração especificada. Os intervalos podem ser modificados de acordo com os requisitos do utilizador experimentais. A fim de fazer isso, todos os valores numéricos dentro da função (incluídos os do nome da variável, por exemplo no &quot;flight_300_900&quot; variável) precisa ser alterado para o valor desejado. O número de faixas ea sua duração depende simplesmente especificação do usuário. O script irá imprimir na tela os resultados da análise para cada canal. Estes incluem: velocidade média de vôo, o tempo total de voo, distância percorrida, e mais longos que voam episódios mais curtos e composição vôo. Além disso, o script retorna um arquivo DAT * para cada canal e salva-lo na pasta de saída especificado pelo usuário. Cada ficheiro * .DAT contém duas colunas: a primeira representa o tempo relativo do evento de pico, o segundo é a variação de velocidade entre dois eventos detalhada dos picos sucessivos. Este arquivo pode ser importado no Excel ou R para produzir um gráfico da variação de velocidade ao longotempo e visualizar os padrões de atividade de vôo. Em conclusão, estes resultados demonstram que este projeto moinho de voo pode ser facilmente implementado com sucesso e para coletar dados para estudos comportamentais olhando para voar padrões de atividade em diferentes modelos de insetos. Tais dados podem ser utilizados para investigar a variação individual em padrões de movimento dependentes como por exemplo sobre a fisiologia e morfologia. Isso pode oferecer grandes insights sobre as características fisiológicas e morfológicas subjacentes que determinam a variação individual em padrões de movimento como forrageamento ou atividade migratória, o que acaba afetando a população como um todo. A variação da velocidade detalhado ao longo do tempo pode ser utilizado em combinação com as medições fisiológicas e morfológicas detalhadas, oferecendo uma ferramenta para estudar os padrões de consumo de recursos ou efeitos da variação na parte do corpo sobre a morfologia actividade de voo.

Várias técnicas laboratoriais têm sido desenvolvidas para o estudo do comportamento do inseto 1,2 vôo. Estas vão desde simples 3,4 tethering estático para dispositivos sofisticados que permitem maior liberdade de movimento para o inseto tethered 5. Para câmaras aéreas de data 6-9 representam os dispositivos que permitam o mais alto nível de liberdade de voo em condições controladas. Esta técnica tem dois grandes inconvenientes: é difícil de usar, para o estudo de grandes insectos e o procedimento manual de recolha de dados é demorado. Moinhos aéreas representam uma das técnicas mais comuns e acessíveis para o estudo de voo do inseto em condições de laboratório 10-12. Esta técnica é preferível tethering estática porque oferece em movimento estímulos 13, mas ele difere de um voo gratuito de resposta comportamental 14-16. Alguns aspectos do comportamento de vôo no moinho e na natureza são similar 5,17 assim que apesar de algumas limitações, as usinas aéreas representam uma opção viável para investigar questões relacionadas com a ocorrência de determinadas respostas de comportamento de vôo, como é o caso do tipo de voo migratório. Além disso, as usinas de vôo são mais fáceis de perceber do que túneis de vento ou câmaras de voo e da coleta de dados pode ser facilmente automatizada. Assim, os pesquisadores interessados ​​no comportamento de vôo muitas vezes achamos que as usinas de vôo são a melhor escolha, mas devem estar cientes dos potenciais limitações do método. Aqui, um design flexível e personalizável moinho de voo é apresentada para os pesquisadores que optaram por utilizar as usinas de vôo para investigar o comportamento de vôo. Vários autores descrevem projetos alternativos moinho vôo. Em geral, a parte principal do sistema de moinho de voo, ou seja, o braço do moinho de giro, é bastante simples de realizar. Menos simples é a parte eletrônica do sistema de moinho de voo, que permite a gravação dos dados. Lidar com eldesign de circuitos ectronic pode ser um desafio, especialmente para o entomologista ou o ecologista comportamental com falta de conhecimentos de eletrônica de fundo. Alguns autores descrevem um complicado ou fora do componente de circuito eletrônico data na sua concepção moinho vôo 18-21, ou a descrição da parte eletrônica da fábrica de voo está faltando 22,23. Outros projetos descrever actographs mecanicamente complicados, que são bastante complicado de perceber, mas podem ajudar os investigadores a realizar observações comportamentais mais complexas 5. Neste artigo um projeto para um simples de construir, moinho de voo relativamente barata para o estudo de voo tethered em insetos é descrita. Em conjunto com o componente electrónico extremamente simples, o desenho tem um número de vantagens. O moinho de voo é concebido para ser utilizado em espaços limitados os tipicamente disponíveis no laboratório padrão insectos ecologia. A estrutura é feita de acrílico transparente plastic de modo que uma única fonte de luz pode atingir uniformemente cada indivíduo em câmaras separadas do moinho. Dada a transparência do material e tamanho pequeno, o moinho de voo pode ser utilizado em uma incubadora de luz e temperatura condições padronizadas. Finalmente, a estrutura inteira pode ser montado e desmontado facilmente e, uma vez desmontada, que pode ser armazenado em um pequeno espaço. Outra vantagem da concepção da estrutura é que o moinho de voo pode ser modificado para permitir o estudo de insectos de diferentes tamanhos e utilizando diferentes distâncias revolução. Este moinho de voo foi usado para coletar dados sobre insetos tão diferentes em tamanho e forma como bugs serralha, Oncopeltus fasciatus 24, bugs kudzu, Megacopta cribraria, e besouros Enterrar, vespilloides Nicrophorus. O design moinho de vôo também permite alta through-put necessário para estudos que requerem grandes tamanhos de amostra. Os dados podem ser coletados por meio de 8 canais simultâneos para cada um dos registradores de dados used, de modo que um elevado número de indivíduos que podem ser analisados ​​simultaneamente e um grande número de amostras podem ser tratadas no mesmo dia. Sem o software caro é necessário para gravar e visualizar os dados eo script personalizado escrito para a análise de dados pode ser modificado de acordo com as necessidades específicas do projeto experimental. Fuga resposta é altamente variável em diferentes espécies de insetos. Assim, antes de conduzir um experimento moinho pleno vôo, são recomendados testes preliminares sobre a resposta de voo do inseto modelo focal. Estes irão fornecer uma compreensão da extensão da variação em resposta comportamental voo, que vai ser utilizado para afinar aspectos da análise de voo, tais como tempo de gravação ou gama de velocidades de voo.

<table><tbody><tr><td>Data Logger</td><td>DATAQ Instruments, Ohio, USA</td><td>DI-149</td><td>These particular data loggers were chosen because they can be easily connected via USB to a computer and come with free proprietary software (WinDaq/Lite, DATAQ Instruments, Ohio, USA) to visualize and record the sensor&#039;s output, increasing the affordability of the flight mill design.</td></tr><tr><td>Data Logger - potential alternative</td><td></td><td></td><td>A potential alternative to the DATAQ data loggers&amp;nbsp; is an RS232 to USB adaptor, readily available through office or electronic supply stores.&amp;nbsp; These should be able to read data directly from the serial port via the pyserial module.</td></tr><tr><td>Entomological pins</td><td>BioQuip</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hypodermic steel tubing 19 guage</td><td>Small Parts</td><td>B000FN5Q3I</td><td>Available through Amazon.com; other suppliers are available but be sure to purchase austenitic steel tubing to ensure the arm in non-magnetic</td></tr><tr><td>IR Sensors</td><td>Optek Technology Inc., Texas USA</td><td>OPB800W</td><td></td></tr><tr><td>N42 neodymium magnets</td><td></td><td></td><td>Readily available; can be purchased through specialized magnet suppliers, hobby stores or Amazon</td></tr><tr><td>Plexiglass/perspex</td><td></td><td></td><td>Readily available at any hardware store</td></tr><tr><td>Polystyrene columns for support</td><td></td><td></td><td>Any polystyrene or styrofoam packing materials that might otherwise be discarded or recycled can be used to fashion the support columns for the flight mill.&amp;nbsp; Otherwise, styrofoam insulation sheets are available at any hardware store.</td></tr><tr><td>Solderless Breadboard Power Supply Module</td><td>Arrela</td><td>MB102</td><td>The 5V power unit, breadboard and solderless male-male jumper wires can be easily purchased as a kit.</td></tr></tbody></table>

a simple flight mill for the study of tethered flight in insects

Flight in insects can be long-range migratory flights, intermediate-range dispersal flights, or short-range host-seeking flights. Previous studies have shown that flight mills are valuable tools for the experimental study of insect flight behavior, allowing researchers to examine how factors such as age, host plants, or population source can influence an insects' propensity to disperse. Flight mills allow researchers to measure components of flight such as speed and distance flown. Lack of detailed information about how to build such a device can make their construction appear to be prohibitively complex. We present a simple and relatively inexpensive flight mill for the study of tethered flight in insects. Experimental insects can be tethered with non-toxic adhesives and revolve around an axis by means of a very low friction magnetic bearing. The mill is designed for the study of flight in controlled conditions as it can be used inside an incubator or environmental chamber. The strongest points are the very simple electronic circuitry, the design that allows sixteen insects to fly simultaneously allowing the collection and analysis of a large number of samples in a short time and the potential to use the device in a very limited workspace. This design is extremely flexible, and we have adjusted the mill to accommodate different species of insects of various sizes.

A Figura 5 mostra exemplos representativos do tipo de gráficos que podem ser obtidos usando os scripts descritas na secção anterior. Dados de voo foram obtidas de trabalho experimental realizado no Departamento de Zoologia da Universidade de Cambridge usando o besouro enterrando Nicrophorus vespilloides como modelo (Attisano, dados não publicados). Dois jovens do sexo masculino não acasalados de cerca de 20 dias de idade foram amarrados aos moinhos de voo e colocadas em condições ambientais controladas de 14:10 G: D e 21 ° C. Os besouros foram deixados no moinho de voos 8 horas consecutivas ea atividade de vôo foi registrado. A análise sobre tela ea saída gráfica torná-lo possível para resolver as diferenças individuais nos padrões de atividade de vôo. Por exemplo, o primeiro macho (Figura 5A) mostrou uma forte actividade de voo durante a primeira hora de gravação, caracterizado por uma elevada velocidade de voo e contínua, que durou cerca de três horas. ºestá fase actividade prolongada é caracterizada por um decréscimo gradual na velocidade de cerca de 1,6 m / s a ​​cerca de 1 m / s que. Após o ataque inicial de vôo, o indivíduo mostrou um padrão quase periódica de voo relativamente curto bouts cerca de 10-15 minutos de duração cada. O segundo homem mostrou um padrão de vôo muito diferente com ataques voadores que nunca excedeu a duração de 15-20 minutos (Figura 5B). Neste indivíduo a atividade de vôo caracteriza-se por um vasto leque de lutas que voam nas primeiras 4 horas de gravação, após o que a sua actividade se torna quase periódico. Este indivíduo também foi de muito baixo velocidade de vôo que apenas ocasionalmente ultrapassado 0,4 m / s. Outro exemplo representativo foi obtido utilizando um inseto modelo diferente, o milkweed bug Oncopeltus fasciatus. Os dados foram coletados durante um estudo sobre o comportamento migratório e da resposta fisiológica ao estresse alimentar em mulheres milkweed bug 24. Neste estudo, atempo de gravação foi ajustado para uma hora, a fim de caracterizar as mulheres como os migrantes ou residentes. Estes tipos de comportamento são caracterizadas por uma resposta &quot;tudo ou nada&quot;. Fêmeas migratórias se envolver em voos sustentado e contínuo geralmente com duração de algumas horas, enquanto as fêmeas residentes nunca mostram a atividade de vôo mais longo do que alguns minutos. Assim, uma fêmea migrante mostrará um padrão de voo como na figura 6A, quando uma fêmea residente será caracterizada por um padrão de movimento como o mostrado na Figura 6B. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig1.jpg" /> Figura 1. Projeto de configuração para a estrutura de suporte de plástico acrílico. A estrutura de suporte de plástico acrílico para as usinas de vôo é construída a partir de três componentes diferentes. Há duas paredes verticais exteriores (OW) contendo ambos os slots para as prateleiras e uma abertura para acomodar os sens IRRUP (A). Há uma única parede vertical central (CW) com os entalhes para as prateleiras. E há 5 prateleiras horizontais (SH) com slots para as paredes. O pivô magnética é colada para as prateleiras horizontais na posição B. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig1large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig2.jpg" /> Figura 2. Montado moinho de vôo. (A) a estrutura de suporte de plástico acrílico é montado fazendo deslizar as cinco prateleiras horizontais (SH) nas ranhuras nas duas paredes exteriores (ow) e a parede central (CW), o que resulta em uma estrutura com 8 células individuais, contendo cada um uma magnética pivô e um sensor de infravermelhos, permitindo a 8 indivíduos a ser levado ao mesmo tempo. (B) O braço pivô à qual os insectos são amarrados pode ser construído de modo a Accomm<html> Odate uma variedade de tamanhos e morfologias de insectos. (C) Como o inseto tethered move o braço pivô suspenso entre os ímãs, a bandeira da folha na outra extremidade do braço ativa o sensor IR (seta). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig3.jpg" /> Figura 3. desenho do circuito conectando os sensores IR para o registrador de dados. (A) Um circuito simples conecta entrada do sensor de IR para o registrador de dados. (B) Cada registrador de dados pode ser alimentado e conectado ao coletor de dados através de uma placa de ensaio solderless usando o diagrama. (C) Vários sensores pode ser ligado ao registador de dados único utilizando a mesma placa de ensaio.&quot;target =&quot; _ blank large.jpg &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig4.jpg" /> Figura 4. Exemplos de eventos de voo gravados. Os picos de energia representam voltas completas do braço do moinho de vôo. (A) A gravação de alta qualidade de um evento de voo sem quedas de tensão no sinal gravado. (B) Um evento de vôo com uma queda de tensão no sinal gravado. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig5.jpg" /> Figura 5. Os dados de vôo representante do nicrophorus vespilloides Nicrophorus. Variação individual em vôocomportamento é facilmente reconhecida nas gravações de voo. (A) Um indivíduo voou continuamente por cerca de três horas após o início do julgamento e depois voou periodicamente em alta velocidade em todo o resto do julgamento. (B) O comportamento do indivíduo é diferente, já que este besouro voou apenas esporadicamente durante todo o julgamento e nunca voou com as altas velocidades observadas no indivíduo no painel A (note a diferença de escala no eixo Y). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig5large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53377/53377fig6.jpg" /> Figura 6. dados de voo representativas do milkweed bug Oncopeltus fasciatus. Dois diferentes padrões de comportamento são claramente observada entre as gravações de dados de voo. (A </strong&gt;) Este registo é típico do tipo de voo comportamento observado em indivíduos migratórias. Indivíduos migratórias voam a uma velocidade relativamente constante ao longo de grandes períodos de tempo. (B) O comportamento no Painel A é contrastado com o comportamento típico de um indivíduo residente vôo. Moradores voar a velocidades mais baixas e lutas aéreas duram apenas um curto período de tempo (note a diferença de escala no eixo X para A e B). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53377/53377fig6large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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A Simple Flight Mill for the Study of Tethered Flight in Insects

Flight in insects is influenced by a number of factors and the propensity to disperse is an important variable in understanding insect ecology and biological control strategies. We describe the construction and use of a simple, relatively inexpensive, and flexible flight mill for measuring parameters of tethered flight in insects.

Um simples vôo Mill para o Estudo da Amarrados no vôo Insetos

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Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

16.9K visualizações.  Polish Academy of Sciences. Flight in insects is influenced by a number of factors and the propensity to disperse is an important variable in understanding insect ecology and biological control strategies. We describe the construction and use of a simple, relatively inexpensive, and flexible flight mill for measuring parameters of tethered flight in insects.

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A Simple Composite Phenotype Scoring System for Evaluating Mouse Models of Cerebellar Ataxia

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously published phenotype assessments in several disease models, including spinocerebellar ataxias, Huntington s disease and spinobulbar muscular atrophy. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. Each measure is recorded on a scale of 0-3, with a combined total of 0-12 for all four measures. The results effectively discriminate between affected and non-affected individuals, while also quantifying the temporal progression of neurodegenerative disease phenotypes. Measures may be analyzed individually or combined into a composite phenotype score for greater statistical power. The ideal combination of the four described measures will depend upon the disorder in question. We present an example of the protocol used to assess disease severity in a transgenic mouse model of spinocerebellar ataxia type 7 (SCA7).
Albert R. La Spada and Gwenn A. Garden contributed to this manuscript equally.

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebellar ataxia. Measures include hind limb clasping, ledge test, gait and kyphosis. This protocol effectively discriminates between affected and non-affected individuals, and detects the progression of affected individuals over time.

Um sistema simples de pontuação Composite Fenótipo para avaliar modelos de ratos de ataxia cerebelar

We describe a protocol for the rapid and sensitive quantification of disease severity in mouse models of cerebella ataxia. It is derived from previously ...

Neurociência

Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on insects during their metamorphic development. Here, the implants are fused within the structure and function of the neuromuscular system as a result of metamorphic tissue remaking. The implants emerge with the insect where the development of tissue around the electronics during pupal development results in a bioelectrically and biomechanically enhanced tissue interface. This relatively more reliable and stable interface would be beneficial for many researchers exploring the neural basis of the insect locomotion with alleviated traumatic effects caused during adult stage insertions. In this article, we implant our electrodes into the indirect flight muscles of Manduca sexta. Located in the dorsal-thorax, these main flight powering dorsoventral and dorsolongitudinal muscles actuate the wings and supply the mechanical power for up and down strokes. Relative contraction of these two muscle groups has been under investigation to explore how the yaw maneuver is neurophysiologically coordinated. To characterize the flight dynamics, insects are often tethered with wires and their flight is recorded with digital cameras. We also developed a novel way to tether Manduca sexta on a magnetically levitating frame where the insect is connected to a commercially available wireless neural amplifier. This set up can be used to limit the degree of freedom to yawing &#8220;only&#8221; while transmitting the related electromyography signals from dorsoventral and dorsolongitudinal muscle groups.

We present a novel surgical procedure to implant electrodes in Manduca sexta during its early metamorphic stages. This technique allows mechanically stable and electrically reliable coupling with the neuromuscular tissue to study flight neurophysiology dynamics. We also present a novel magnetic levitation platform for tethered studies of insect yaw.

Cedo metamórfica de Inclusão Tecnologia para o Comportamento de Monitoramento de insetos de vôo

Early Metamorphosis Insertion Technology (EMIT) is a novel methodology for integrating microfabricated neuromuscular recording and actuation platforms on ...

Comportamento

Studying the Neural Basis of Adaptive Locomotor Behavior in Insects

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those leg movements that result from passive forces and interactions with other legs through the common contact with the substrate. If we want to understand, which part of a given movement is produced by nervous system motor output, kinematic analysis of stepping movements, therefore, needs to be complemented with electrophysiological recordings of motor activity. The recording of neuronal or muscular activity in a behaving animal is often limited by the electrophysiological equipment which can constrain the animal in its ability to move with as many degrees of freedom as possible. This can either be avoided by using implantable electrodes and then having the animal move on a long tether (i.e. Clarac et al., 1987; Duch &amp; Pfl&uuml;ger, 1995; B&ouml;hm et al., 1997; Gruhn &amp; Rathmayer, 2002) or by transmitting the data using telemetric devices (Kutsch et al, 1993; Fischer et al., 1996; Tsuchida et al. 2004; Hama et al., 2007; Wang et al., 2008). Both of these elegant methods, which are successfully used in larger arthropods, often prove difficult to apply in smaller walking insects which either easily get entangled in the long tether or are hindered by the weight of the telemetric device and its batteries. In addition, in all these cases, it is still impossible to distinguish between the purely neuronal basis of locomotion and the effects exerted by mechanical coupling between the walking legs through the substrate. One solution for this problem is to conduct the experiments in a tethered animal that is free to walk in place and that is locally suspended, for example over a slippery surface, which effectively removes most ground contact mechanics. This has been used to study escape responses (Camhi and Nolen, 1981; Camhi and Levy, 1988), turning (Tryba and Ritzman, 2000a,b; Gruhn et al., 2009a), backward walking (Graham and Epstein, 1985) or changes in velocity (Gruhn et al., 2009b) and it allows the experimenter easily to combine intra- and extracellular physiology with kinematic analyses (Gruhn et al., 2006).
We use a slippery surface setup to investigate the timing of leg muscles in the behaving stick insect with respect to touch-down and lift-off under different behavioral paradigms such as straight forward and curved walking in intact and reduced preparations.

We describe a method to record motor activity, timed to the electrically recorded tarsal contact signal in a tethered insect, walking on a slippery surface. This is used to study the neural basis of adaptive behavior under reduced influence of mechanical interaction between legs through the substrate.

Estudando a base neural do Comportamento Locomotor Adaptive em Insetos

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those ...

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). Therefore, knowing the dispersal capacity may help inform trapping/tree removal efforts to prevent this disease more effectively. In this study, we measured the flight velocity and duration and estimated the flight distance of the beetle using a newly developed flight mill. The flight mill is low cost, small, and constructed using commonly available items. Both the flight mill arm and its vertical axis comprise a thin needle. A beetle specimen is glued to one tip of the arm using instant glue. The other tip is thick due to being covered with plastic, thus it facilitates the detection of rotations of the arm. The revolution of the arm is detected by a photo sensor mounted on an infrared LED, and is indicated by a change in the output voltage when the arm passed above the LED. The photo sensor is connected to a personal computer and the output voltage data are stored at a sampling rate of 1 kHz. By conducting experiments using this flight mill, we found that P. quercivorus can fly at least 27 km. Because our flight mill comprises cheap and small ordinary items, many flight mills can be prepared and used simultaneously in a small laboratory space. This enables experimenters to obtain a sufficient amount of data within a short period.

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

We developed a low cost and small flight mill, constructed with commonly available items and easily used in experimentation. Using this apparatus, we measured the flight ability of an ambrosia beetle, Platypus quercivorus.

Medir a capacidade de voo do besouro Ambrosia, ornitorrinco Quercivorus (Murayama), usando um baixo custo, pequeno e voo facilmente construído moinho

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

Ambiente

A Magnetic Tether System to Investigate Visual and Olfactory Mediated Flight Control in Drosophila

It has been clear for many years that insects use visual cues to stabilize their heading in a wind stream. Many animals track odors carried in the wind. As such, visual stabilization of upwind tracking directly aids in odor tracking. But do olfactory signals directly influence visual tracking behavior independently from wind cues? Also, the recent deluge of research on the neurophysiology and neurobehavioral genetics of olfaction in Drosophila has motivated ever more technically sophisticated and quantitative behavioral assays. Here, we modified a magnetic tether system originally devised for vision experiments by equipping the arena with narrow laminar flow odor plumes. A fly is glued to a small steel pin and suspended in a magnetic field that enables it to yaw freely. Small diameter food odor plumes are directed downward over the fly s head, eliciting stable tracking by a hungry fly. Here we focus on the critical mechanics of tethering, aligning the magnets, devising the odor plume, and confirming stable odor tracking.

Here we describe how to tether a fly in an olfactory magnetic-tether (OMT) apparatus. We describe how to align the rare-earth magnets and odor ports, and how to set mass flow rates for both the stimulus delivery and vacuum suction to achieve optimal odor tracking.

Um sistema de acoplamento magnético para Investigar controle de vôo visual e olfativo Mediated em Drosophila

It has been clear for many years that insects use visual cues to stabilize their heading in a wind stream. Many animals track odors carried in the wind. ...

Biologia

A Wind Tunnel for Odor Mediated Insect Behavioural Assays

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study insect chemical ecology. Insects can locate point sources in a three-dimensional environment through the sensory interaction and sophisticated behavior. The quantification of this behavior is a key element in the development of new tools for pest control and decision support. A wind tunnel with a suitable flight section with laminar air flow, visual cues for in-flight feedback and a variety of options for the application of odors can be used to measure complex behaviour which subsequently may allow the identification of attractive or repellent odors, insect flight characteristics, visual-odor interactions and interactions between attractants and odors lingering as background odors in the environment. A wind tunnel holds the advantage of studying the odor mediated behavioural repertoire of an insect in a laboratory setting. Behavioural measures in a controlled setting provide the link between the insect physiology and field application. A wind tunnel must be a flexible tool and should easily support the changes to setup and hardware to fit different research questions. The major disadvantage to the wind tunnel setup described here, is the clean odor background which necessitates special attention when developing a synthetic volatile blend for field application.

Here, we describe the construction and use of a wind tunnel for odor mediated behavioural assays with insects. The wind tunnel design facilitates the release of odor sources by several methods, with and without visual stimuli. Wind tunnel experiments are important methods to identify behaviorally active volatile chemicals.

Um túnel de vento para Odor mediada insetos ensaios comportamentais

Olfaction is the most important sensory mechanism by which many insects interact with their environment and a wind tunnel is an excellent tool to study ...

Using Flight Mills to Measure Flight Propensity and Performance of Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte)

The western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), is an economically important pest of corn in the northern United States. Some populations have developed resistance to management strategies including transgenic corn that produces insecticidal toxins derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt). Knowledge of western corn rootworm dispersal is of critical importance for models of resistance evolution, spread, and mitigation. Flight behavior of an insect, especially over a long distance, is inherently difficult to observe and characterize. Flight mills provide a means to directly test developmental and physiological impacts and consequences of flight in the laboratory that cannot be obtained in field studies. In this study, flight mills were used to measure the timing of flight activity, total number of flights, and the distance, duration, and speed of flights taken by female rootworms during a 22-h test period. Sixteen flight mills were housed in an environmental chamber with programmable lighting, temperature, and humidity control. The flight mill described is of a typical design, where a flight arm is free to rotate about a central pivot. Rotation is caused by flight of an insect tethered to one end of the flight arm, and each rotation is recorded by a sensor with a time-stamp. Raw data are compiled by software, which are subsequently processed to provide summary statistics for flight parameters of interest. The most difficult task for any flight mill study is attachment of the tether to the insect with an adhesive, and the method used must be tailored to each species. The attachment must be strong enough to hold the insect in a rigid orientation and to prevent detachment during movement, while not interfering with natural wing motion during flight. The attachment process requires dexterity, finesse, and speed, making video footage of the process for rootworms of value.

Using Flight Mills to Measure Flight Propensity and Performance of Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera LeConte

Flight mills are important tools for comparing how age, sex, mating status, temperature, or various other factors may influence an insect&#8217;s flight behavior. Here we describe protocols to tether and measure the flight propensity and performance of western corn rootworm under different treatments.

Usando flight mills para medir a propensão de vôo e desempenho do west corn rootworm, diabrotica virgifera virgifera (LeConte)

The western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), is an economically important pest of corn in the northern ...

Building an Enhanced Flight Mill for the Study of Tethered Insect Flight

Makerspaces have a high potential of enabling researchers to develop new techniques and to work with novel species in ecological research. This protocol demonstrates how to take advantage of the technology found in makerspaces in order to build a more versatile flight mill for a relatively low cost. Given that this study extracted its&#160;prototype from flight mills built in the last decade, this protocol focuses more on outlining divergences made from the simple, modern flight mill. Previous studies have already shown how advantageous flight mills are to measuring flight parameters such as speed, distance, or periodicity. Such mills have allowed researchers to associate these parameters with morphological, physiological, or genetic factors. In addition to these advantages, this study discusses the benefits of using the technology in makerspaces, like 3D printers and laser cutters, in order to build a more flexible, sturdy, and collapsible flight mill design. Most notably, the 3D printed components of this design allow the user to test insects of various sizes by making the heights of the mill arm and infrared (IR) sensors adjustable. The 3D prints also enable the user to easily disassemble the machine for quick storage or transportation to the field. Moreover, this study makes greater use of magnets and magnetic paint to tether insects with minimal stress. Lastly, this protocol details a versatile analysis of flight data through computer scripts that efficiently separate and analyze differentiable flight trials within a single recording. Although more labor-intensive, applying the tools available in makerspaces and on online 3D modeling programs facilitates multidisciplinary and process-orientated practices and helps researchers avoid costly, premade products with narrowly adjustable dimensions. By taking advantage of the flexibility and reproducibility of technology in makerspaces, this protocol promotes creative flight mill design and inspires open science.

This protocol uses three-dimensional (3D) printers and laser cutters found in makerspaces in order to create a more flexible flight mill design. By using this technology, researchers can reduce costs, enhance design flexibility, and generate reproducible work when constructing their flight mills for tethered insect flight studies.

Construindo uma usina de voo aprimorada para o estudo do voo de insetos amarrados

Makerspaces have a high potential of enabling researchers to develop new techniques and to work with novel species in ecological research. This protocol ...

Engenharia

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle (Mercynorrhina torquata)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight insect behavior. This technology enables the development of an insect-machine hybrid system using a living insect platform described in this protocol. Moreover, this protocol presents the system configuration and free flight experimental procedures for evaluating the function of the flight muscles in an untethered insect. For demonstration, we targeted the third axillary sclerite (3Ax) muscle to control and achieve left or right turning of a flying beetle. A thin silver wire electrode was implanted on the 3Ax muscle on each side of the beetle. These were connected to the outputs of a wireless backpack (i.e., a neuromuscular electrical stimulator) mounted on the pronotum of the beetle. The muscle was stimulated in free flight by alternating the stimulation side (left or right) or varying the stimulation frequency. The beetle turned to the ipsilateral side when the muscle was stimulated and exhibited a graded response to an increasing frequency. The implantation process and volume calibration of the 3 dimensional motion capture camera system need to be carried out with care to avoid damaging the muscle and losing track of the marker, respectively. This method is highly beneficial to study insect flight, as it helps to reveal the functions of the flight muscle of interest in free flight.

Insect-machine Hybrid System: Remote Radio Control of a Freely Flying Beetle Mercynorrhina torquata

This protocol describes the process of constructing an insect-machine hybrid system and carrying out wireless electrical stimulation of the flight muscles required to control the turning motion of a flying insect.

Insect-máquina Sistema Híbrido: Controle de rádio remoto de um Beetle Livremente Aeronáutica (<em&gt; Torquata Mercynorrhina</em&gt;)

The rise of radio-enabled digital electronic devices has prompted the use of small wireless neuromuscular recorders and stimulators for studying in-flight ...

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an oil-coated graduated cylinder; landing height provided a measure of flight performance by assessing how far flies will fall before producing enough thrust to make contact with the wall of the cylinder. Here we describe an updated version of the flight tester with four major improvements. First, we added a &#34;drop tube&#34; to ensure that all flies enter the flight cylinder at a similar velocity between trials, eliminating variability between users. Second, we replaced the oil coating with removable plastic sheets coated in Tangle-Trap, an adhesive designed to capture live insects. Third, we use a longer cylinder to enable more accurate discrimination of flight ability. Fourth we use a digital camera and imaging software to automate the scoring of flight performance. These improvements allow for the rapid, quantitative assessment of flight behavior, useful for large datasets and large-scale genetic screens.

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Here we describe a method for rapid and accurate measurement of flight performance in Drosophila, enabling high-throughput screening.

Um método melhorado para rápido e preciso de medição de desempenho em vôo<em&gt; Drosophila</em

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an ...

Um simples vôo Mill para o Estudo da Amarrados no vôo Insetos

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