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Barani Raman et ses collègues de l’université de Washington à St. Louis dans le Missouri ont fait appel aux sens olfactifs de la sauterelle américaine pour créer des renifleurs biologiques d’explosifs.

Des sauterelles détectent des explosifs avec leurs antennes

Chez ces insectes, les neurones récepteurs olfactifs des antennes détectent la présence d’odeurs chimiques dans l’air. À leur tour, ils envoient des signaux électriques à une partie du cerveau de l’insecte appelée lobe antennal. Chaque antenne des sauterelles possède environ 50 000 de ces neurones.
L’équipe a soufflé des vapeurs de différents matériaux explosifs sur les antennes des sauterelles, dont des vapeurs de trinitrotoluène (TNT) et de son précurseur le 2,4-dinitrotoluène (DNT). Ils ont utilisé des moyens de contrôle ces explosifs pour qu’ils soient moins puissants, tels que l’air chaud et le benzaldéhyde, le principal composant de l’huile d’amandes amères.
En implantant des électrodes dans les lobes antennaires des sauterelles, l’équipe a découvert que différents groupes de neurones étaient activés lors de l’exposition aux explosifs. Ils ont analysé les signaux électriques et ont été capables de distinguer les vapeurs explosives des autres, ainsi que les unes des autres.
L’équipe a équipé les sauterelles de minuscules sacs à dos légers équipés de capteurs, capables d’enregistrer et de transmettre sans fil l’activité électrique des neurones presque instantanément à un ordinateur.

Un projet financé par l’Office de la recherche navale des États-Unis

Le cerveau des sauterelles a continué à détecter avec succès les explosifs jusqu’à sept heures après que les chercheurs aient implanté les électrodes, avant qu’elles ne se fatiguent et finissent par mourir.
Ce processus a immobilisé les sauterelles, de sorte que les chercheurs les ont ensuite placées sur une plateforme roulante télécommandée pour tester leur capacité à détecter des explosifs à différents endroits. Les sauterelles ont été capables de détecter la plus forte concentration d’explosifs lorsque l’équipe a déplacé cette plateforme à différents endroits.
Ce projet a été financé par l’Office de la recherche navale des États-Unis et les chercheurs pensent que les sauterelles pourraient être utilisées à des fins de sécurité intérieure.

Une précision de 80 % avec sept sauterelles

Ils ont également testé l’effet de la combinaison d’informations sensorielles provenant de plusieurs sauterelles, étant donné que dans le monde réel, les produits chimiques pourraient être dispersés par des facteurs environnementaux, notamment le vent. L’activité neurale de sept sauterelles a permis d’obtenir une précision moyenne de 80 %, contre 60 % pour une seule sauterelle.
Une des limites de cette étude est qu’elle n’a pas testé la capacité de détection des explosifs des sauterelles en présence de plusieurs odeurs en même temps.
Cette recherche a éété prépubliée dans bioRxiv.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay