Forscher steuern Cyborg-Kakerlaken über winzige UV-Brillen
Bisherige Verfahren, Cyborg-Kakerlaken zu steuern, sind aufwendig. Es geht aber auch einfacher, indem die Augen der Insekten gezielt UV-Licht ausgesetzt werden.
Die Cyborg-Kakerlake wird durch UV-LEDs gesteuert, die sich in einem winzigen Helm befinden.
(Bild: Chowdhury Mohammad Masum Refat)
Ein Wissenschaftsteam der University of Osaka hat einen winzigen Helm für Cyborg-Kakerlaken entwickelt, über den die Insekten mit UV-Licht stimuliert werden können, um einen Richtungswechsel vorzunehmen. Bisherige Ansätze, bei denen die Insekten Elektroden zur Stimulation eingepflanzt werden müssen, entfallen dadurch.
Die Steuerung von Cyborg-Kakerlaken ist gemeinhin mit viel Aufwand verbunden, denn dazu muss zwischen der Steuerungselektronik und dem biologischen System des Insektes eine (meist) physische Verbindung zum Gehirn oder den Fühlern hergestellt werden. Das wird durch eine Operation erreicht. Zwar gibt es bereits Roboter, die das automatisiert erledigen können, allerdings ist das noch nicht massenhaft erfolgt. Zudem bleibt der Eingriff eine Belastung für das Insekt.
Forscher der University of Osaka verfolgen einen anderen Ansatz, der ohne eine Operation am Insekt auskommt, wie sie in der Studie "Autonomous Navigation of Bio-Intelligent Cyborg Insect Based on Insect Visual Perception“ schreiben, die in Advanced Intelligence Systems veröffentlicht ist. Anstatt das Gehirn des Insekts zu übersteuern, werden die Sinne des Tieres angesprochen. Konkret sind das die Augen.
Richtungswechsel durch UV-Licht
Dazu haben die Forscher winzige Helme gebaut, in denen UV-LEDs untergebracht sind. Das Licht wird über einen kleinen Rucksack gesteuert, der Sensoren, Steuerungselektronik und Batterien enthält. Helm und Rucksack werden den Cyborg-Kakerlaken übergestülpt. Das Insekt wird dabei UV-Licht ausgesetzt. Dabei nutzen die Forscher negative Photoaxis aus, ein Verhalten, bei dem sich die Insekten von UV-Licht entfernen. Je nach gewünschter Richtung wird das linke oder rechte Auge beleuchtet. Eine Beleuchtung des linken Auges bewirkt, dass die Cyborg-Kakerlake nach rechts läuft, eine rechte Augenbeleuchtung sorgt für eine Bewegung nach links.
In über 150 Versuchen in einem Labyrinth konnten die Forscher nachweisen, dass das von ihnen entwickelte Verfahren funktioniert. Die Cyborg-Kakerlake ließ sich mit den UV-Lichtern steuern. 94 Prozent der Insekten konnten so erfolgreich durch das Labyrinth manövriert werden. Ohne den UV-Helm schafften es lediglich 24 Prozent der Kakerlaken.
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Die Technik soll auch dauerhaft anwendbar sein, heißt es von den Wissenschaftlern. Im Gegensatz zu den Gehirn- und Muskelstimulationen bisheriger Verfahren treten dabei keinerlei Gewöhnungseffekte auf. Diese verhindern, dass sich die Insekten dann weiter lenken lassen.
Das Einsatzgebiet für Cyborg-Kakerlaken sind Such- und Rettungsmissionen in Katastrophengebieten, um mit ihrer Hilfe etwa Verschüttete aufzufinden. Die Kakerlaken könnten mit der UV-Licht-Methode von Menschen aus der Ferne oder über autonome Systeme gesteuert werden.
(olb)
