Кибер-кузнечики против терроризма

19 февраля 2020 15:28
249

Собаки-ищейки это уже прошлый век. Ученые смогли «взломать» кузнечиков способных различать взрывчатку.

Барани Раман и его коллеги из Вашингтонского университета в Миссури использовали обонятельные органы чувств американского кузнечика Schistocerca americana для создания нюхателей биологических бомб.

У насекомых нейроны обонятельных рецепторов в их антеннах улавливают химические запахи в воздухе. В свою очередь, эти нейроны посылают электрические сигналы в часть мозга насекомого, известную как антенная доля. Каждая антенна кузнечика содержит приблизительно 50 000 таких нейронов.

Чтобы проверить способность к обнюхиванию бомб, команда распылила пары различных взрывчатых веществ на антенны кузнечиков, включая пары тринитротолуола (ТНТ) и его предшественника 2,4-динитротолуола (ДНТ). В качестве средств контроля они использовали невзрывчатые вещества, такие как горячий воздух и бензальдегид, основной компонент масла горького миндаля.

Имплантируя электроды в антенные доли кузнечиков, исследователи обнаружили, что при воздействии взрывчатки активируются различные группы нейронов. Они проанализировали электрические сигналы и смогли отличить взрывчатые пары от невзрывчатых, а также друг от друга.

Команда снабдила кузнечиков крошечными, легкими сенсорными рюкзачками, которые были способны записывать и передавать электрическую активность их антенн почти мгновенно на компьютер.

Кузнечики продолжали успешно обнаруживать взрывчатку до семи часов после того, как исследователи имплантировали электроды, прежде чем они устали и в конечном счете умерли.

Процесс обездвижил кузнечиков, поэтому исследователи поместили их на колесную платформу с дистанционным управлением, чтобы проверить их способность чувствовать взрывчатку в разных местах. Кузнечики смогли обнаружить, где была самая высокая концентрация взрывчатки, когда команда переместила платформу в разные места.

Группа также проверила эффект объединения сенсорной информации от нескольких кузнечиков, учитывая, что в реальном мире химические вещества могут быть рассеяны факторами окружающей среды, включая ветер.

Взятие нейронной активности у семи кузнечиков дало среднюю точность обнаружения 80%, по сравнению с 60% для одного кузнечика.

Проект финансировался Управлением военно-морских исследований США, и исследователи полагают, что кузнечики могут быть использованы в целях национальной безопасности.

Ограничением исследования было то, что оно не проверяло способность кузнечиков обнаруживать взрывчатку, когда одновременно присутствовало несколько запахов.