Op afstand bestuurbare kakkerlak

Kakkerlakken zijn op afstand te besturen, zo blijkt uit onderzoek dat deze week verscheen. In de toekomst kunnen de insecten worden gebruikt voor inlichtingenwerk en zoekacties.

foto’s Texas A& M University

Een kakkerlak is op afstand te besturen door twee elektroden in zijn kop te plaatsen. Dat demonstreren fijnmechanici en insectenkundigen van Texas A&M University deze week in het wetenschappelijk tijdschrift Interface.

Verschillende onderzoeksgroepen experimenteren met ‘cyborg’-insecten, vooral in de VS, vaak met defensiegeld. De groep rond Hong Liang uit Texas schrijft dat de kakkerlakken in de toekomst gebruikt kunnen worden voor inlichtingenwerk, bij zoekacties en bij troepen- of wapeninzet. Anders dan robots hebben ze zintuigen om zich te oriënteren en voeden ze zichzelf. Liangs kakkerlakkenonderzoek wordt ook deels door het leger betaald.

Haar kakkerlakken kunnen met afstandsbediening ruwweg naar een doel op 36 cm afstand gestuurd worden dat schuin voor ze ligt. Dat lukte bij 60 procent van de pogingen. De andere keren bleven de dieren stilstaan of liepen ze de verkeerde kant op – dan was de elektrode verschoven, het dier moe of raakte de batterij leeg.

Dit zijn niet de eerste op afstand bestuurbare kakkerlakken. In 2012 liet een team van Alper Bozkurt van North Carolina State University cyborgkakkerlakken over een slingerende lijn lopen. Op internet circuleert een spectaculair filmpje – maar hoe goed de tests precies gingen, is nooit gepubliceerd. Bozkurt bestuurde de kakkerlakken door hun antennes en voelharen te prikkelen, zodat ze links of rechts een niet-bestaand obstakel waarnamen en omliepen.

En ze houden het twee uur vol

De Texaanse onderzoekers stimuleren juist het centrale zenuwstelsel. Ze prikten bij de insecten twee elektroden in de voorste zenuwknoop, net achter de hersenen, die de voorpoten aanstuurt. Door de rechterkant ervan onder spanning te zetten, draaide het rechterpootje een beetje naar links – en daarmee de kakkerlak.

Behalve met een elektrode werden de dieren uitgerust met een chip en een batterij. De apparatuur weegt 3 gram; het insect zelf 7,5 gram. De kakkerlakken (de forse, makkelijk te kweken Blaberus discoidalis) hielden de experimenten anderhalf à twee uur vol, inclusief korte pauzes.

Is deze aanpak beter dan die van Bozkurt? Liang ervoer in eerder onderzoek dat insecten een prikkel van hun antennes leerden negeren. Zij denkt dat kakkerlakken niet wennen aan elektroden in het centrale zenuwstelsel, zodat ze langer bestuurbaar zullen blijven. Niet dat de kakkerlakken maandenlang hoeven mee te gaan: „Er zijn er genoeg en ze planten zich nogal snel voort”, mailt ze.

Liang noemt wel andere nodige verbeteringen: lichtere apparatuur, minder irriterende elektroden (deze waren van koperdraad) en sensoren voor plaatsbepaling (zoals GPS) zodat de kakkerlak zelf zijn richting kan bepalen.

Het meeste recente cyborginsecten-onderzoek richt zich op vliegende insecten. Bozkurt liet al in 2009 grote nachtvlinders (Manduca sexta) van richting veranderen door via een draadje hun vliegspieren te prikkelen. In 2012 werden die vlinders voor het eerst op afstand bestuurd via stimulatie van het centraal zenuwstelsel, door een groep van het Massachusetts Institute of Technology. En Chinese onderzoekers publiceerden vorig jaar hun eerste artikel over bestuurbare bijen. Vooralsnog kunnen die vliegende insecten alleen van richting veranderd worden, niet naar een doel geleid, zoals de Texaanse kakkerlakken.