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Investigadores usan chapulines para detectar vapores químicos explosivos

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Era el año 2016 cunado los periódicos y la prensa especializada lanzaron grandes titulares dando a conocer algo denominando “Insectos Cyborg”, resultado de una nueva rama de la tecnología llamada biorrobótica. Relativo a este campo, un estimado colega, ingeniero mecatrónico, nos comparte un artículo escrito por Nancy Cohen y publicado en el boletín digital de Tech Xplore el 18 de febrero, donde se informa que la Washington University (WU) en St. Louis ha sido noticia por sus esfuerzos de investigación utilizando los insectos cyborg como máquinas de detección biorrobóticas. En otras palabras, estos ingenieros universitarios querían ver si podían aprovechar el sentido del olfato en los chapulines (también conocidos como saltamontes o langostas) para detectar explosivos y que podrían ser utilizados por áreas como la de seguridad nacional.

Barani Raman, profesor asociado de ingeniería biomédica de la WU, y su equipo han estado estudiando cómo se reciben y procesan las señales sensoriales en los cerebros de los saltamontes. El procesamiento olfativo fundamental en los chapulines fueron su centro de atención; Raman se enfocó en identificar cómo se reciben y procesan las señales sensoriales en sus cerebros relativamente simples, y con este conocimiento, su equipo diseñó un cyborg olfativo .
Dando un avance rápido pasamos de 2016 al pasado lunes 17 de febrero cuando la revista New Scientist informa que los chapulines cyborg han sido diseñados para olfatear explosivos.

¿Cómo funciona el sistema? Los chapulines detectores de bombas están equipados con mochilas. Están diseñados para transmitir datos para identificar productos químicos explosivos. Las señales se transmiten de forma inalámbrica a una computadora desde sus mochilas.

Una vez más, fue el profesor Raman y sus colegas de la WU en St. Louis quienes destacaron esta vez por haber aprovechado "los sentidos olfativos del “Schistocerca americana”, para crear rastreadores de bombas, uniendo sensores de un saltamontes con la electrónica", informó Donna Lu en New Scientist, donde escribe que estas pequeñas mochilas de sensores livianos instalados en los saltamontes "pudieron grabar y transmitir de forma inalámbrica la actividad eléctrica casi instantáneamente a una computadora".
¿Qué le da a los insectos una ventaja especial en la detección de sistemas peligrosos?

 

Ver video relativo al artículo: https://youtu.be/mpz9Nq-Ud8c


En el New Scientist se describe: En los insectos, las neuronas receptoras olfativas en sus antenas detectan olores químicos en el aire. A su vez, estas neuronas envían señales eléctricas a una parte del cerebro del insecto conocida como lóbulo antenal. Cada antena del chapulín tiene aproximadamente 50,000 de estas neuronas.

 

Para probar la capacidad de detección de bombas, el equipo expuso vapores de diferentes materiales explosivos a las antenas de saltamontes, incluidos los vapores de trinitrotolueno (TNT) y su precursor 2.4-dinitrotolueno (DNT). Como controles, utilizaron no explosivos como aire caliente y benzaldehído, el componente principal en el aceite de almendras amargas.

El último paso fue equipar a los chapulines con una 'mochila' que contenía sensores que registrarían y transmitirían su actividad neuronal en tiempo real a una computadora, donde sería interpretada.

 

Al implantar electrodos en los lóbulos antenales de los chapulines, los investigadores descubrieron que diferentes grupos de neuronas se activaban tras la exposición a los explosivos. Analizaron las señales eléctricas y pudieron distinguir los vapores explosivos de los no explosivos, así como entre sí.
¿Cuáles fueron los resultados de la prueba?

Las grabaciones de la actividad neuronal de siete chapulines fueron precisas en un 80 por ciento.

"Los cerebros de los saltamontes continuaron detectando explosivos con éxito hasta siete horas después de que los investigadores implantaron los electrodos, antes de que se fatigaran y finalmente murieran", dijo Lu.

 

No solo eso, sino también en forma impresionante: "Los saltamontes pudieron detectar dónde estaba la mayor concentración de explosivos cuando el equipo trasladó la plataforma a diferentes lugares", dijo el “New Scientist.”

El documento " Explosive sensing with insect-based biorobots" está en el servidor de preimpresión “bioRxiv”. Los autores declaran allí: "demostramos un enfoque de detección química bio-robótica donde las señales del cerebro de un insecto se utilizan directamente para detectar y distinguir varios vapores químicos explosivos".

Finalmente en su artículo comentaron que creían que su enfoque no era tan diferente del enfoque de 'canario en una mina de carbón', "donde la viabilidad de todo el organismo se usa como un indicador de ausencia / presencia de gases tóxicos".

 

Fuentes:

https://techxplore.com/news/2020-02-grasshoppers-explosive-chemical-vapors

https://www.newscientist.com/article/2233645-cyborg-grasshoppers-have-been-engineered-to-sniff-out-explosives/

 

 

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