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Verificación experimental del vuelo de dirección de una abeja melífera mediante estimulación eléctrica


Un trabajo de investigación realizado por científicos del Instituto de Tecnología de Beijing verificó el efecto de control de dirección en una abeja mediante la aplicación de estimulación eléctrica en el lóbulo óptico unilateral.


por Prensa del Instituto de Tecnología de Beijing


El nuevo artículo de investigación, publicado el 21 de julio en la revista Cyborg and Bionic Systems , validó la eficacia de la estimulación eléctrica unilateral del lóbulo óptico para el control de la locomoción de dirección de las abejas y exploró los parámetros de control de movimiento con la mayor tasa de éxito.

Como campo emergente, el insecto cyborg abarca un portador de insectos y módulos de control manual, y realiza el preajuste dinámico de su comportamiento perturbando el movimiento de los insectos a través del módulo de control manual. En comparación con las microaeronaves, los insectos cyborg exhiben una superioridad excepcional en apariencia sigilosa, adaptación en entornos no estructurados, bajo consumo de energía y sistemas de detección ricos, debido a que heredan la apariencia biológica, la capacidad atlética y los órganos sensoriales de los insectos. «A excepción de la aplicabilidad en el reconocimiento militar, los insectos cyborg tienen un potencial de aplicación incomparable en la protección de la biodiversidad», dijo el autor del estudio, Jieliang Zhao, profesor del Instituto de Tecnología de Beijing.

«Una estrategia de control de la locomoción altamente eficiente y confiable es un requisito previo para que los insectos cyborg completen las tareas preestablecidas», explicaron los autores del estudio.

De acuerdo con los sitios de estimulación, la estrategia de control de vuelo existente para los insectos se clasifica en estimulación de los músculos del vuelo, estimulación de los órganos sensoriales y estimulación de las neuronas. «La técnica de estimulación eléctrica neural tiene la ventaja de un bajo consumo de energía , es la principal estrategia de control de la locomoción para insectos con músculos de vuelo asíncronos representados por las abejas. Sin embargo, el efecto de la estimulación eléctrica neural en el control del comportamiento de dirección de las abejas no se ha estudiado completamente . verificado», dijo Zhao.

La investigación recientemente publicada optimizó los parámetros de la señal eléctrica del pulso para dirigir el control de vuelo de las abejas basándose en la estimulación eléctrica unilateral del lóbulo óptico. Además, los autores verificaron la efectividad de la acción de dirección inducida al visualizar el par de rotación a través de un sistema experimental de levitación magnética . Se confirmó que la estimulación eléctrica en el lóbulo óptico unilateral es competente para controlar la dirección de las abejas en varios estados de locomoción.

Los autores del estudio exploraron los comportamientos de respuesta efectivos de la abeja melífera bajo estimulación eléctrica, así como la influencia del ciclo de trabajo y la frecuencia de la señal eléctrica en la tasa exitosa de respuesta de dirección. A través de la optimización, los autores lograron una tasa de éxito promedio del 87 % para el control de la dirección de las abejas melíferas en estado inmovilizado. Los autores confirmaron además que la estimulación eléctrica unilateral del lóbulo óptico fue efectiva para controlar el comportamiento de dirección de las abejas melíferas en estado de rastreo, con una tasa de éxito del 50%.

Mirando hacia el futuro, el equipo intentará mejorar la tasa de éxito del control de la locomoción de las abejas y lograr la regulación precisa de diferentes parámetros de locomoción. «Otro desafío importante que enfrenta el desarrollo de la abeja cyborg es la capacidad de carga confinada, que limita el tamaño y el peso del módulo de estimulación artificial «, dijeron los autores del estudio. Por lo tanto, los autores se dedicarán a desarrollar el módulo de regulación de la locomoción inalámbrica que esté más acorde con las características de carga de las abejas.

«Los insectos pequeños representados por las abejas son portadores de insectos cyborg más ideales», dijo Zhao, y explicó que las abejas poseen una mayor capacidad de ocultación y atletismo que las de los insectos grandes. «En realidad, las abejas pueden alcanzar una velocidad de vuelo de 20 a 40 km/h, equivalente a la velocidad de un autobús. Como portadoras de insectos cyborg, las abejas pueden cumplir mejor con los requisitos del reconocimiento militar», dijo Zhao. Su trabajo de investigación ha confirmado la aplicabilidad prometedora de la estimulación eléctrica aplicada al lóbulo óptico unilateral para el control de la dirección y ofrece algunos parámetros de control confiables para la regulación del vuelo artificial de la abeja melífera, promoviendo así la investigación de la estrategia de control de la abeja cyborg.

El artículo, «Verificación experimental del vuelo de dirección de la abeja melífera mediante estimulación eléctrica», se publicó en la revista Cyborg and Bionic Systems el 21 de julio de 2022.


Más información: Li Yu et al, Verificación experimental sobre el vuelo de dirección de la abeja melífera mediante estimulación eléctrica, 

sistemas cyborg y biónicos (2022). DOI: 10.34133/2022/9895837



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