Ecco le falene cyborg, il primo passo verso i “BioBots” [VIDEO]

[21 agosto 2014]

I ricercatori della North Carolina State University (Ncsu) hanno sviluppato metodi per manipolare elettronicamente i muscoli usati dalle falene per volare, un lavoro che apre la porta alla realizzazione di falene controllate a distanza, “BioBots” che potrebbero essere utilizzati per controlli ambientali diffusi o impiegati in interventi di emergenza.

Il tutto è illustrato nello studio “Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring” pubblicato sul Journal of Visualized Experiments, nel quale Alper Bozkurt,  Alexander Verderber e Michael McKnight presentano l’Early Metamorphosis Insertion Technology (Emit), una nuova metodologia per integrare strutture neuromuscolari microfabbricate negli insetti durante il loro sviluppo metamorfico.

Bozkurt un assistente professore di ingegneria elettrica e informatica della Ncsu, spiega: «Volevamo sapere se eravamo in grado di controllare il movimento delle falene per utilizzarle in applicazioni quali le operazioni di ricerca e salvataggio. L’idea sarebbe quella di collegare sensori di falene, al fine di creare una flessibile, rete aerea di sensori in grado di identificare i sopravvissuti o i pericoli per la salute pubblica a seguito di un disastro».

Il lavoro presenta una tecnica sviluppata da Bozkurt per collegare gli elettrodi di una falena durante la sua fase di pupa, quando il bruco è nel bozzolo per realizzare la  metamorfosi che lo poreterà a diventare un adulto alato. Questo aspetto del lavoro è stato realizzato  in collaborazione con  Amit Lal della Cornell University.

Ma le nuove scoperte presentate sul Journal of Visualized Experiments riguardano i metodi sviluppati dal team di ricerca di Bozkurt per migliorare la comprensione su come una falena coordina i muscoli durante il volo. Collegando gli elettrodi ai gruppi muscolari responsabili del volo della falena, il team della Ncsu è stato in grado di monitorare i segnali elettromiografici, cioè  i segnali elettrici che il lepidottero utilizza durante il volo per ordinare a quei muscoli cosa fare.

La falena “cyborg” è stata collegato ad una piattaforma wireless che raccoglie i dati elettromiografici mentre il lepidottero muove le ali. Per permettere alla falena per girare liberamente a destra ed a sinistra, , l’intera piattaforma levita, sospesa a mezz’aria da elettromagneti.

Bozkurt spiega ancora: «Osservando come la falena utilizza le sue ali per spostarsi, mentre è in volo, e la congruenza quei movimenti sui loro segnali elettromiografici corrispondenti, stiamo ottenendo una migliore comprensione di come falene manovrino attraverso l’aria. Siamo ottimisti sul fatto che queste informazioni ci aiuteranno a sviluppare tecnologie per controllare in remoto i movimenti delle falene in volo. Questo è essenziale per l’obiettivo generale è quello di creare BioBots che possano far parte di una rete di sensori cyber-fisici».

Ma è lo stesso Bozkurt a sottolineare che resta da fare ancora molto lavoro per trasforare una faòlena in un efficiente BioBot: «Ora abbiamo una piattaforma per la raccolta di dati sul coordinamento del volo. I passaggi successivi includono lo sviluppo di un sistema automatizzato per esplorare e mettere a punto i parametri per il controllo del volo della falena, miniaturizzare ulteriormente la tecnologia e testare la tecnologia sulle  falene che volano liberamente».

Videogallery

  • Early Metamorphic Insertion Technology for Insect Flight Behavior Monitoring