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22 juin 2012

Le vol de la libellule - Flight of the dragonfly

Les ingénieurs électriciens de l'Université de Duke ont développé un système de télémétrie sans fil, léger mais assez puissant pour permettre aux scientifiques d'étudier l'activité neurologique complexe des libellules lorsqu'elles capturent leurs proies.
Jusqu'à présent, les études passées sur le comportement des insectes ont été limitées par la difficulté de collecter des données et les méthodes sont trop lourdes pour leur permettre d'agir de manière normale, comme ils le font dans la nature. Le nouveau système n'utilise pas de batteries, mais plutôt envoie le courant par rayon à la libellule qui vole.


 Cordulie bronzée, mâle  en observation
  Cordulia aenea - Cordulidae

 Downy emerald

 

En essayant de mieux comprendre le système de commande du vol complexe des libellules, ces ingénieurs collectent leurs informations en attachant des électrodes minuscules aux cellules nerveuses individuelles dans le système nerveux de la libellule et enregistrant l'activité électrique des neurones de la libellule et des muscles. Des systèmes existants pour enregistrer l'activité neurale exigent des batteries beaucoup trop lourdes pour être portées par une libellule; les expériences ont donc jusqu'à présent été effectuées avec des libellules immobilisées.

 Libellule déprimée, femelle  en ponte 
 Libellula depressa - Libellulidae

 The Broad-bodied Chaser

 


Si le nouveau système s'avère fructueux, les chercheurs s'attendent à ce que de nouvelles et passionnantes possibilités dans le comportement de petits animaux s'ouvrent pour la première fois:
Les chercheurs ont développé un système sans fil qui évite la taille et le poids d'une batterie.
Le système fournirait assez de puissance à la puce attachée à une libellule volante pour qu'il puisse transmettre en temps réel les signaux électriques d'un grand nombre de ses neurones.

Libellule fauve mâle en observation
Libellula fulva - Libellulidae

 Scarce Chaser

 


Le système pourrait envoyer assez d'énergie depuis la puce pour permettre de renvoyer des masses de données à plus de cinq mégabits par seconde, ce qui est comparable à une connexion à Internet privée moyenne. Les scientifiques cherchent à synchroniser les données neuronales et les réunir par le biais de la puce à une vidéo haut débit alors que l'insecte est en  vol.
La puce, avec deux antennes fines comme des cheveux sera fixée sous l'insecte pour ne pas gêner le mouvement de ses ailes, la puce devant avoir un contact radio ininterrompu avec l'émetteur.

Orthetrum réticulé femelle en ponte 

Orthetrum cancellatum - Libellulidae

Black-tailed Skimmer
  


  
Flight of the dragonfly:
Past studies of insect behavior have been limited by the fact that today's remote data collection, or telemetry, systems are too heavy to allow the insects to act naturally, as they would in the wild. The new system uses no batteries, but rather beams power wirelessly to the flying dragonfly.
Duke electrical engineer Matt Reynolds, working with Reid Harrison at Intan Technologies, developed the chip for scientists at the Howard Hughes Medical Institute (HHMI), who are trying to better understand the complex flight control system of dragonflies. They gather their information by attaching tiny electrodes to individual nerve cells in the dragonfly’s nerve cord and recording the electrical activity of the dragonfly's neurons and muscles. Existing systems for recording neural activity require large batteries that are far too heavy to be carried by a dragonfly, so experiments to date have been carried out with immobilized dragonflies.
If the new system proves successful, the researchers expect that broad new avenues into studying behavior of small animals remotely will become available for the first time.
“We developed a wireless power system that avoids the need altogether for the size and weight of a battery,” said Reynolds, assistant professor of electrical and computer engineering at Duke’s Pratt School of Engineering. He presented the results of his work today at the annual Biomedical Circuits and Systems Conference, held by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) in San Diego.
“The system provides enough power to the chip attached to a flying dragonfly that it can transmit in real time the electrical signals from many dragonfly neurons,” Reynolds said.
The chip receives power wirelessly from a transmitter within the flight arena in which the experiments are carried out. The system can send enough power to the chip to enable it to send back reams of data at over five megabits per second, which is comparable to a typical home internet connection. This is important, the scientists said, because they plan to sync the neuronal data gathered from the chip with high-speed video taken while the insect is in flight and preying on fruit flies.
“Capturing this kind of data in the past has been exceedingly challenging,” said Anthony Leonardo, a neuroscientist who studies the neural basis of insect behavior at HHMI’s Janelia Farm Research Campus in Virginia. “In past studies of insect neurons the animal is alert, but restrained, and observing scenarios on a projection screen. A huge goal for a lot of researchers has been to get data from live animals who are acting naturally.”
The average weight of the dragonfly species involved in these studies is about 400 milligrams, and Leonardo estimates that an individual dragonfly can carry about one-third of its weight without negatively impacting its ability to fly and hunt. Currently, most multi-channel wireless telemetry systems weigh between 75 and 150 times more than a dragonfly, not counting the weight of the battery, which rules them out for most insect studies, he said. A battery-powered version of the insect , previously developed by Harrison and Leonardo, weighs 130 milligrams -- liftable by a foraging dragonfly but with difficulty.
The weight of the chip that Reynolds and his team developed is just 38 milligrams, or less than half of a typical postage stamp. It is also one-fifth the weight and has 15 times greater bandwidth of the previous generation system, Reynolds said.
The researchers expect to begin flight experiments with dragonflies over the next few months. The testing will take place in a specially designed flight arena at HHMI's Janelia Farm complex equipped with nature scenes on the walls, a pond and plenty of fruit flies for the dragonflies to eat.
The chip, with two hair-thin antennae projecting from the back, will be attached to the belly of the insect so as not to interfere with the wings. Since the chip must have uninterrupted radio contact with the power transmitter on the ground, the is carried much like the backup parachute on the underside of the animal.

17 commentaires :

  1. Brilliant flying Dragonflies, and superb photos as well.

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  2. bravo ! Je te souhaite une agréable journée
    JP

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  3. Wonderful photos of Dragonflies.It is so difficult to do. Interesting information about the new chip of the Telemetry system.

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  4. bonsoir,

    bravo pour cet exercice pas facile du tout et bien réussi
    bonne soirée

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  5. Bonsoir Nouhka
    superbe vol que dire de plus
    J'aime ces photos et toutes tes couleurs
    je ne sais pas combien d'heures tu peux passer avec ces
    beautés mais surement pas mal
    Bravo encore et encore

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  6. Ah oui ces scientifiques sont des roboticiens, le but est de comprendre puis de développer des modèles de vol inédits et proches de l'évolution biologique des libellules.
    Bien bien je vais pouvoir envoyer des libellules-caméras-robots pour chopper toutes les astuces photos de Noushka ouééé haaa hé hé gnarf gnarf. :D

    Bravo, belles photos de vol, jamais simples à réaliser.

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  7. Les photos sont top mais le texte est vraiment une belle découverte, certains scientifiques ont des métiers passionnants !!!
    bisous

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  8. Fantastic Noushka
    like a flying Dutchman
    Very nice
    Have a nice weekend
    Greetings Janny

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  9. Je me suis essayée à les prendre en vol, mais ils sont toujours trop loin. Une belle réussite ces photos.
    Bises.

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  10. Si j'avais 20 ans! Quel domaine d'études passionnant. Les insectes que nous ne regardons souvent que de loin ont tant à nous apprendre. Ce n'est pas rien qu'ils occupent la planète depuis bien plus longtemps que nous et qu'ils aient survécu à tous les cataclysmes qu'elle a connu.
    Superbes les photos en vol!
    Bonne fin de semaine à vous!

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  11. Bravo pour ces belles en vol, et pour les infos ! On doit s'attendre à des drones-libellules ? Cdlt, M.

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  12. Excellent ; tu m'épates avec tes clichés ; BRAVO Noushka !
    Bon WE à toi :) Grosses Bises

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  13. Super reportage et belles photos :-)
    C'est marrant, je suis en train de monter un article sur le caloptéryx vierge...
    Pour répondre à Morikan, l'Onera a réalisé un drone libellule.
    Bon dimanche Noushka
    Ici beau soleil !
    Patrick

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  14. Des photos de haut vol (oui, je sais, c'est facile comme jeu de mots !) ...

    Cdlt,
    Jma

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  15. Je me demande combien de libellules vont souffrir de leurs expériences à la noix pour prouver une fois de plus que l'Homme est c..!

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  16. What a stuff of un-ambiguity and pгeserveness of valuable familiarity conceгning unexρected еmotions.


    Also νisit my web blοg: Get more These

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