Forscher hacken sich ins Insekten-Nervensystem Libelle wird zur Hybrid-Drohne

Bisherige Kleinst-Drohnen imitieren Insekten in vielerlei Hinsicht, doch keine kann mit der Effizienz und Manövrierfähigkeit einer Libelle mithalten. Jetzt entwickeln Ingenieure bei Draper eine neue Art - die Hybrid-Drohne - indem sie miniaturisierte Navigation, synthetische Biologie und Neurotechnologie kombinieren. Das System sieht aus wie ein Rucksack für die Libelle.

Rucksack sendet Neuronen in die Nervenbahn der Libelle

Einer der Arbeitsschritte war es, neue optogenetische Werkzeuge zu entwickeln, die Führungskommandos vom Rucksack zu speziellen Lenkungs-Neuronen in die Nervenbahn der Libelle senden. Draper entwickelt winzige optische Strukturen, sogenannte Optroden, die diese speziellen Neuronen mit Lichtimpulsen aus dem Libellenrucksack in die Nervenbahn einführen. Traditionelle optische Fasern sind zu steif, um sie um die kleine Libellen-Nervenstränge zu wickeln. So entwickelte Draper flexible Optroden, die Licht biegen können. Diese Optroden ermöglichen eine präzise und zielgerichtete neuronale Aktivierung, ohne die Tausenden der nahe gelegenen Neuronen des Tieres zu stören.

Die Libelle fremdbestimmt lenken

Potenzielle Anwendungen für den sogenannten DragonflEye sind: geführte Bestäubung, Payload-Lieferung, Aufklärung und sogar Präzisionsmedizin und Diagnostik. „DragonflEye ist eine völlig neue Art von Mikro-Luftfahrzeug, das kleiner und leichter ist als alles andere, was künstlich ist“, sagte Jesse J. Wheeler, Biomedizinischer Ingenieur bei Draper.

„Eines Tages könnten diese Werkzeuge medizinische Behandlungen beim Menschen voranbringen, was zu effektiveren Therapien mit weniger Nebenwirkungen führte“, sagte Wheeler. „Unsere flexible Optrode-Technologie bietet eine neue Lösung, um eine miniaturisierte Diagnostik zu ermöglichen, sicher auf kleinere neuronale Ziele zuzugreifen und höhere Präzisionstherapien zu liefern.“

Bestäuben wie die Biene

Das Unternehmen hat noch mehr potentielle Anwendungen im Sinn. Zum Beispiel könnten Honigbienen, deren Bevölkerung in den letzten 25 Jahren um die Hälfte zusammengebrochen ist, mit der Technologie von Draper ausgestattet werden, um die Bestäubung zu unterstützen. Einer der größten Bestäuber der Natur, die Honigbienen tragen jährlich mehr als 15 Milliarden Dollar zum Wert der US-Landwirtschaft bei. Draper's winziges Leitsystem könnte dazu beitragen, den Verlust von Bestäubern durch die Überwachung ihrer Flugmuster, Migration und allgemeinen Gesundheit gering zu halten.