Langostas como biorobots rastreadores de explosivos

Un estudio encontró que las langostas pueden discriminar rápidamente entre diferentes olores de explosivo



Si desea convertir una langosta para usarla como un detector de bombas, hay algunos desafíos técnicos que deben resolverse antes de enviarla al campo.


¿Hay alguna forma de dirigir a la langosta, de decirle a dónde ir para olfatear? ¿hay alguna manera de leer el cerebro de estos insectos robots para saber qué están oliendo?


De hecho, sí, pero ¿pueden las langostas incluso oler explosivos?


Sí y sí a las dos primeras preguntas. Investigaciones del 2016 de la Universidad de Washington en St. Louis han demostrado tanto la capacidad de controlar las langostas como la capacidad de leer sus cerebros, por así decirlo, para discernir qué es lo que están oliendo. Y ahora, gracias a una nueva investigación de la Escuela de Ingeniería McKelvey, se ha resuelto la tercera pregunta.


La respuesta a la tercera pregunta, de nuevo: 'sí'.


En una prueba preliminar publicada en la revista Biosensors and Bioelectronics: X , los investigadores demostraron cómo podían secuestrar el sistema olfativo de una langosta para usarlo en detectar y discriminar entre diferentes aromas explosivos, todo en unos pocos cientos de milisegundos de exposición.


También pudieron optimizar un sistema de detección biorobótico desarrollado previamente que podría detectar las neuronas de disparo de las langostas y transmitir esa información de una manera que les dijera a los investigadores sobre los olores que las langostas estaban sintiendo.


"No sabíamos si serían capaces de oler o localizar los explosivos porque no tienen ningún significado ecológico significativo para ellas", dijo Barani Raman, profesor de ingeniería biomédica. "Era posible que no les importara ninguna de las señales que para nosotros eran significativas en este caso en particular".


El trabajo anterior en el laboratorio de Raman condujo al descubrimiento de que el sistema olfativo de la langosta podía decodificarse como una operación lógica forma normal disyuntiva. Esto permitió a los investigadores determinar qué olía una langosta en diferentes contextos.


Con este conocimiento, los investigadores pudieron buscar patrones similares cuando expusieron langostas a vapores de TNT, DNT, RDX, PETN y nitrato de amonio, un conjunto de explosivos químicamente diverso. "Lo más sorprendente", dijo Raman, "pudimos ver claramente que las neuronas respondían de manera diferente a TNT y DNT, así como a estos otros vapores químicos explosivos".


Con ese dato crucial, Raman dijo: “Estábamos listos para empezar a trabajar.


Ahora sabían que las langostas podían detectar y discriminar entre distintos explosivos, pero para buscar una bomba, una langosta tendría que saber de qué dirección emanaba el olor. Entra en acción la "caja de olores y movimiento de langostas".


“¿Sabes que cuando estás cerca de la cafetería, el olor a café es más fuerte y cuando estás más lejos lo hueles menos? Eso es lo que estábamos viendo”, dijo Raman. Los vapores explosivos se inyectaron a través de un orificio en la caja donde la langosta se encontraba en un vehículo diminuto. Mientras la langosta era conducida y olía diferentes concentraciones de vapores, los investigadores estudiaron su actividad cerebral relacionada con el olor.


Las señales en los cerebros de los insectos reflejaron esas diferencias en la concentración de vapor.


El siguiente paso fue optimizar el sistema para transmitir la actividad cerebral de las langostas. El equipo, que incluía a Shantanu Chakrabartty, profesor de Clifford W. Murphy en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas de Preston M. Green, y Srikanth Singamaneni , profesor de Lilyan & E. Lisle Hughes en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales, se centraron su amplia experiencia en la langosta.


Para evitar el menor daño a las langostas y mantenerlas estables para registrar con precisión su actividad neuronal, el equipo ideó un nuevo procedimiento quirúrgico para colocar electrodos que no obstaculizaran el movimiento de las langostas. Con su nueva instrumentación en su lugar, la actividad neuronal de una langosta expuesta a un olor explosivo se resolvió en un patrón específico de olor discernible en 500 milisegundos.


"Ahora podemos implantar los electrodos, sellar la langosta y transportarlos a entornos móviles", dijo Raman. Un día, ese entorno podría ser uno en el que se esté buscando explosivos.


La idea no es tan extraña como podría parecer a primera vista, dijo Raman.


“Esto no es tan diferente de antes, cuando los mineros del carbón usaban canarios”, dijo. “La gente usa cerdos para encontrar trufas. Es un enfoque similar, utilizando un organismo biológico, esto es un poco más sofisticado ".





Fuente: technology.org, Universidad de Washington en St. Louis

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