Drahtloser Chip: Der Libelle auf den Flügel geschaut

Ein US-Wissenschaftler hat einen Chip entwickelt, der mit den Nervenzellen einer Libelle verbunden wird. Der Chip, der drahtlos mit Strom versorgt wird, soll im Flug und bei der Jagd elektrische Signale aufzeichnen und an einen Computer übertragen.

Artikel veröffentlicht am 16. November 2011, 18:10 Uhr, Werner Pluta

Matt Reynolds mit Chip und Libelle: Keine Behinderung beim Flug (Bild: Duke University)

Was passiert bei einer Libelle, während sie fliegt? Wie steuert sie in der Luft? Was geht in ihr vor, wenn sie Jagd auf kleinere Insekten macht? Diesen Fragen gehen seit einiger Zeit Forscher am Howard Hughes Medical Institute (HHMI) in Chevy Chase im US-Bundesstaat Maryland nach. Ein neuer Chip soll ihnen dabei helfen, wertvolle Daten zu sammeln.

Daten von Nervenzellen

Der Chip wird an dem Insekt befestigt und mit 16 seiner Nervenzellen verbunden. Wenn die Libelle fliegt, zeichnet der Chip die elektrischen Aktivitäten der Nervenzellen auf. Die Daten überträgt er mit einer Geschwindigkeit von rund 5 MBit/s an einen Computer.

Damit die Libelle im Flug nicht behindert wird, darf der Chip nicht schwer sein. Bisherige Systeme wiegen zum Teil das Vielfache des Insekts selbst. Tests konnten deshalb nur an bewegungsunfähigen Libellen durchgeführt werden. Der neue Chip, den Matt Reynolds von der Duke-Universität in Durham im US-Bundesstaat North Carolina zusammen mit Reid Harrison von dem US-Unternehmen Intan Technologies entwickelt hat, wiegt nur 38 Milligramm - weniger etwa als ein Zehntel dessen, was eine der Libellen, mit denen die Studien am HHMI durchgeführt werden, auf die Waage bringt. Diese Art wiegt etwa 400 Milligramm.

Drahtlose Stromversorgung

Der Grund für das geringe Gewicht des Chips sei das entwickelte System zur Energieversorgung, erklärt Reynolds. Statt wie bisher den Chip mit Akkus auszustatten, versorgen sie ihn drahtlos mit Strom. Der kann dadurch die Daten direkt an den Computer funken, während die Libelle in einem abgegrenzten Testgelände herumfliegt.

Der Chip wird der Libelle unter den Bauch gebunden, um die Flügel nicht zu behindern. Für den Funkkontakt verfügt er über zwei lange, haarfeine Antennen, die aus dem Chip herausragen. Die Energiequelle befindet sich im Boden der Testflugarena.

Synchronisation mit Videoaufnahmen

"Das System liefert dem an der fliegenden Libelle befestigten Chip genug Energie, damit dieser in Echtzeit die elektrischen Signale von den Libellenneuronen übertragen kann", sagt Reynolds. Der Chip soll es den Wissenschaftlern ermöglichen, mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnete Bilder von der Libelle im Flug und bei der Jagd auf Fruchtfliegen mit den Daten der Nervenzellen zu synchronisieren.

Die Wissenschaftler wollen auf diese Weise den Flug der Libelle entschlüsseln und herausfinden, wie sie es schafft, ihre senkrechten und waagerechten Flugbewegungen zu koordinieren, um ihre Beute zu greifen. Davon erhoffen sie sich Erkenntnisse für künftige Flugroboter.