Integrative study on the insect flight control systems employing wireless transmission of electromyograms and optical measurements of wing kinematics

肌电无线传输与机翼运动光学测量的昆虫飞行控制系统综合研究

• 批准号: 19770055
• 负责人: ANDO Noriyasu
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19770055/
• 关键词: 昆虫; 飛行; 羽ばたき; 筋肉; テレメトリ; 感覚フィードバック; 機械感覚; 翅; スズメガ; 自己受容器; 視覚; 筋電位; レーザ

To understand neuronal mechanisms for flight control in the hawkmoth, we developed an experimental system comprising wireless telemetry of muscle activities and optical measurements of insect movements. The system allowed us to analyze both flight muscle activities and wing kinematics simultaneously during free flight. Our results indicated that hawkmoths can change wing stroke amplitude and stroke plane widely by slight changes of activity timings in the flight muscles (within 3 ms). We also did neurophysiological analyses of command signals from the brain and neuroanatomical analyses of central projections of peripheral mechanoreceptors located on the wings. The sensory afferents from both the fore- and hindwing spread widely in the thoracic ganglia and the suboesophageal ganglion, which indicated that the sensory afferents are involved in both flight motor pattern generations and head control for stabilizing visual field during brisk flight maneuvers of the hawkmoth.

为了了解飞蛾飞行控制的神经元机制，我们开发了一个实验系统，包括肌肉活动的无线遥测和昆虫运动的光学测量。该系统允许我们在自由飞行时同时分析飞行肌肉活动和机翼运动学。结果表明，飞蛾可以通过飞行肌肉活动时间的微小变化（在3 ms内）广泛地改变翅膀的拍击幅度和拍击平面。我们还对来自大脑的指令信号进行了神经生理学分析，并对位于翅膀上的外周机械感受器的中央投影进行了神经解剖学分析。来自前翅和后翅的感觉传入信号在胸神经节和食道下神经节中广泛分布，这表明感觉传入信号既参与飞行运动模式的生成，也参与了飞蛾快速飞行过程中稳定视野的头部控制。

项目成果

昆虫飛行の神経系と筋肉系. 「昆虫ミメティクス～昆虫の設計に学ぶ～」

昆虫飞行的神经和肌肉系统。“昆虫模仿——从昆虫设计中学习”。

• 发表时间: 2008
• 作者: 安藤規泰;王浩;神崎亮平;安藤規泰;安藤規泰
• 通讯作者: 安藤規泰

Flight control of a freely flying hawkmoth : flight muscle activites and wing kinematics.

自由飞行天蛾的飞行控制：飞行肌肉活动和翅膀运动学。

• 发表时间: 2007
• 作者: Ando N;Wang H;Kanzaki R
• 通讯作者: Kanzaki R

昆虫の翅の静的・動的計測手法. 「昆虫ミメティクス～昆虫の設計に学ぶ～」

昆虫翅膀的静态和动态测量方法“昆虫模仿-从昆虫设计中学习”。

• 发表时间: 2008
• 作者: 王浩;安藤規泰(訳)
• 通讯作者: 安藤規泰(訳)

An optical-physiological combined approach for studying insect flight and developing insect-mimetic flyable robots.

用于研究昆虫飞行和开发模仿昆虫的可飞行机器人的光学生理学组合方法。

• 发表时间: 2008
• 作者: Hao Wang;Noriyasu Ando;Ryohei Kanzaki
• 通讯作者: Ryohei Kanzaki

マルハナバチの視覚情報による衝突回避行動の解析

利用视觉信息分析熊蜂避碰行为

• 发表时间: 2009
• 作者: 安藤規泰;佐野泰仁;安藤敏之;高橋宏知;神崎亮平
• 通讯作者: 神崎亮平