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Saltamontes ‘cyborg’, diseñados para la detección de explosivos

Universidad de Washington en San Louis
Saltamontes cyborg en busca de explosivos. Imagen: NewScientist

Adiós perros rastreadores: ahora hay saltamontes capaces de ‘olfatear’ explosivos.

Barani Raman y sus colegas de la Universidad de Washington en St. Louis crearon estos ‘cyborgs saltamontes’ al aprovechar los sentidos olfativos del saltamontes Schistocerca americana, para crear rastreadores biológicos de bombas.

Los intentos de desarrollar máquinas, a veces llamadas «narices electrónicas», para imitar las capacidades sensoriales de los animales han tenido dificultades o falta de precisión, dijeron los investigadores.

Pero estos insectos, poseen neuronas receptoras olfativas en sus antenas capaces de detectar químicos en el aire, como diferentes sustancias explosivas. A su vez, estas neuronas envían señales eléctricas a una parte del cerebro del insecto conocida como lóbulo antenal. Cada antena de saltamontes tiene aproximadamente 50,000 de estas neuronas.

Los investigadores implantaron electrodos directamente en los cerebros de los insectos para detectar las señales provocadas por el olor a explosivos químicos. Estas señales se transmitieron de forma inalámbrica a una computadora, una «mochila de sensores» conectada al saltamontes, que podía grabar y transmitir de forma inalámbrica la actividad eléctrica de sus lóbulos antenales casi instantáneamente a una computadora, según un informe publicado en bioRxiv.

Al implantar electrodos en los lóbulos antenales de los saltamontes, 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 y viceversa.

Para probar la capacidad de detección de bombas, el equipo ‘sopló’ vapores de diferentes materiales explosivos sobre las antenas de los saltamontes, incluidos los vapores de trinitrotolueno (TNT) y su precursor 2,4-dinitrotolueno (DNT). Como control, utilizaron sustancias no explosivas como aire caliente y benzaldehído, el componente principal en el aceite de almendras amargas.

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.

El proceso inmovilizó a los saltamontes, por lo que los investigadores los colocaron en una plataforma con ruedas y control remoto para probar su capacidad de detectar explosivos en diferentes lugares. Los saltamontes pudieron detectar dónde estaba la mayor concentración de explosivos cuando el equipo movió la plataforma a diferentes lugares.

También observaron que, tomar actividad neuronal de siete saltamontes arrojó una precisión promedio de detección del 80%, en comparación con el 60% para un solo saltamontes.

Una limitación del estudio fue que no probó la capacidad de detección de explosivos de los saltamontes cuando había olores múltiples al mismo tiempo, dado que en el mundo real los químicos pueden estar dispersos por factores ambientales, incluido el viento.

Fuente: Universidad de Washington en San Louis

Artículo: Saha, D., Mehta, D., Altan, E., Chandak, R., Traner, M., Lo, R., et al. (2020). Explosive sensing with insect-based biorobots. bioRxiv.

 

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