مقالة منهجية

مقايسة مقياس الشم رباعي الاتجاهات: طريقة لتقييم الاستجابات ذات الرائحة الكريهة في ذبابة الفاكهة

أبريل 30, 2023

في هذه المقالة

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المصدر: Lin، C.C.، et al. السلوكيات الشمية التي تم فحصها بواسطة تتبع الكمبيوتر لذبابة الفاكهة في مقياس الشم المكون من أربعة أرباع. J. Vis. Exp. (2016).

ذباب الفاكهة لديه نظام شمي معقد ، ويمكنه التمييز بين مئات الروائح ، واستخدام حاسة الشم لتوجيه القرارات السلوكية. يصف هذا الفيديو مقايسة مقياس الشم رباعي الاتجاهات ، وهي طريقة لدراسة الاستجابات السلوكية الشمية في الذباب. يوضح مقطع البروتوكول المميز كيفية التعامل مع ذباب الاختبار وما هي الخطوات الحاسمة أثناء إجراء الفحص.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذا البروتوكول هو مقتطف من Lin et al. ، السلوكيات الشمية التي تم فحصها بواسطة تتبع الكمبيوتر لذبابة الفاكهة في مقياس الرائحة المكون من أربعة أرباع ، J. Vis. Exp. (2016).

< p class = "jove_title" >1. الاستجابات السلوكية للروائح الجذابة والطاردة
  1. قم بتشغيل وحدة التحكم في درجة الحرارة واضبطها على 25 درجة مئوية.
  2. قم بتوصيل غرف الرائحة (التحكم والاختبار في الروائح) عن طريق إدخال الأنبوب في مخرج غرفة الرائحة وتركيب الضغط للتوصيل في صندوق السلوك.
  3. تحقق من معدل التدفق في كل ربع باستخدام مقياس تدفق الهواء للتأكد من أن تيارات هواء التحكم والرائحة تساوي 100 مل / دقيقة.
  4. قم بتنظيف ساحة ذبابة PTFE والألواح الزجاجية بنسبة 70٪ من الإيثانول 2-3 مرات واتركها تجف تماما في الهواء (~ 3-4 دقائق).
  5. قم بلصق الألواح الزجاجية على الساحة باستخدام المشابك.
  6. انقل الذباب بدون تخدير ثاني أكسيد الكربون 2 إلى الساحة من خلال الفتحة الموجودة في إحدى الألواح الزجاجية. بعد النقل ، ضع شبكة دائرية على الفتحة لمنع الذباب من الهروب.
    <فئة قوية = "ملاحظة">ملاحظة: ثبت أن تخدير ثاني أكسيد الكربون2 يؤثر على سلوك ذبابة الفاكهة ويجب عدم استخدامه في غضون 24 ساعة من التجربة السلوكية.
  7. ضع الساحة مع الذباب في الغرفة محكمة الغلق ، وقم بتوصيل تيارات هواء التحكم الأربعة عن طريق توصيل الأنبوب المتصل بتركيب الدفع للتوصيل في صندوق السلوك بزوايا الساحة ، وأغلق باب الغرفة وانتظر 10-15 دقيقة للسماح للذباب بالتأقلم مع البيئة الجديدة. إذا أمكن ، أطفئ الأنوار في الغرفة التي يتم فيها إجراء التجارب ، لتجنب الحد الأدنى من تسرب الضوء المحتمل الذي قد يؤدي إلى تحيز النتيجة التجريبية.
  8. قم بإجراء تجربة تحكم لمدة 5-10 دقائق ، حيث يتعرض الذباب ل 4 تيارات هواء للتحكم.
  9. قم بتحليل البيانات على الفور (انظر قسم تحليل البيانات أدناه) للتأكد من توزيع الذباب بشكل موحد في الساحة ، وأن مؤشر الجذب قريب من 0. هذه الخطوة ضرورية ، لأنها تتحقق من عدم وجود مصادر غير خاضعة للرقابة للتفضيل أو التجنب داخل الساحة (مثل تسرب الضوء من الخارج ، والتوزيع غير المتكافئ لدرجة الحرارة ، والساحة غير المتساوية ، وتلوث الرائحة ، وما إلى ذلك). إذا تم توزيع الذباب بشكل غير متساو أو كان نشاطه الحركي منخفضا ، فتخلص من الذباب ، ونظف الساحة مرة أخرى (الخطوة 1.4) واستخدم مجموعة جديدة من الذباب لتكرار التجربة.
  10. قم بتوصيل غرفة رائحة الاختبار بالإعداد عن طريق تشغيل الصمامات ثلاثية الاتجاهات أو إعادة توصيل أنابيب الموصل.
  11. قم بتشغيل تجربة الاختبار لمدة 5-10 دقائق وقم بتحليل البيانات كما تمت مناقشتها في القسم 2 أدناه (<فئة قوية = "xfig">الشكل 1). يمكن أن تؤدي التسجيلات التي تزيد مدتها عن 20 دقيقة إلى ملفات بيانات قد يصعب معالجتها حسابيا. إذا كانت التسجيلات التجريبية الأطول مطلوبة، فقم بإيقاف برنامج التتبع وإعادة تشغيله بسرعة. ينتج عن هذا فجوة ~ 10 ثوان بين التسجيلات التجريبية.
  12. تجاهل الذباب.
  13. نظف الساحة والألواح الزجاجية بنسبة 70٪ من الإيثانول (الخطوة 1.4) واستبدل أنابيب الموصل داخل الحاوية محكمة الإحكام. لتسريع التجارب ، يمكن استخدام ساحة نظيفة جديدة ، وتنظيف الساحة المتسخة أثناء إجراء عمليات التشغيل التجريبية.
  14. قم بإجراء تجربة أخرى مع مجموعة جديدة من الذباب ، إذا لزم الأمر. إذا تم إجراء العديد من التجارب في نفس اليوم ، فاحرص على التأكد من عدم ترك رائحة في النظام من اختبار سابق. هذه ليست مشكلة عادة مع تركيزات منخفضة من الروائح أو مع ثاني أكسيد الكربون2 ، ولكن بالنسبة للمنبهات عالية التركيز ، قد تكون هناك حاجة إلى فجوة تصل إلى 24 ساعة بين عمليات التشغيل التجريبية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استبدال جميع الأنابيب بعد أنابيب التدفق في حالة الاشتباه في تلوث الرائحة أثناء تجارب التحكم. اترك الهواء الجاف دائما بين التجارب لغسل النظام باستمرار.

2. تحليل البيانات

< strong class = "note" >ملاحظة: برنامج اقتناء تتبع الذباب المقترح (مفصل في المواد) ، يتتبع الذباب في الوقت الفعلي أثناء الاستحواذ ، ويحفظ الطابع الزمني والإحداثيات لجميع الذباب المكتشف بتنسيق * .dat. لقد قمنا بتطوير روتين Matlab مخصص لتحويل البيانات إلى تنسيق Matlab ، وتحليل البيانات. يتم توفير أمثلة على التعليمات البرمجية في المواد التكميلية، ولكن ستعتمد تفاصيل التنفيذ على البرنامج المستخدم للحصول على البيانات.

  1. قم بتحميل البيانات الأولية. قم بإنشاء قناع مكاني يتبع ملامح الساحة وقم بتطبيق القناع على البيانات الأولية لإزالة جميع نقاط البيانات التي تقع خارج الساحة لأنها تمثل ضوضاء ( الشكل 2أ ، قناع الكود التكميلي SpatialFiltering.m ، Score.m ، DrawCircularMask.m).
  2. قم بإزالة جميع نقاط البيانات التي تتحرك بسرعة أقل من 0.163 سم / ثانية لمدة تزيد عن 3 ثوان ، حيث من المحتمل أن تكون هذه البيانات ضوضاء أو ناتجة عن ذباب غير متحرك (<فئة قوية = "xfig" > الشكل 2ب ، الكود التكميلي TemporalFiltering.m).
  3. تصور نقاط البيانات المتبقية عن طريق رسمها كلها مرة واحدة أو كمسارات فردية (الشكل 1 ، الكود التكميلي SingleTrajectoryViewer.m).
    <فئة قوية = "ملاحظة">ملاحظة: من المحتمل أن يعتمد موقع حدود الرائحة في المجالات الأربعة على عدد من العوامل ، مثل خصائص كل رائحة ومعدلات تدفق الهواء المستخدمة. على سبيل المثال ، من المحتمل أن تملأ الروائح شديدة التقلب ربع الرائحة بشكل كامل أكثر من الروائح الأقل تقلابا. وبالتالي ، فمن المحتمل أن تظهر كل رائحة حدود رائحة مختلفة قليلا. يمكن أن يكون استخدام كاشف التأين الضوئي لقياس حدود الرائحة مشكلة لأنه يستخدم فراغا لأخذ عينات من الهواء من بقعة معينة ، وبالتالي يعطل تركيز الرائحة في تلك البقعة. ومع ذلك ، يمكن تقدير حدود الرائحة بسرعة بناء على البيانات السلوكية للذبابة. على سبيل المثال ، يمكن ملاحظة حدود الرائحة القائمة على مسارات الذباب المتراكمة استجابة للروائح المختلفة بوضوح في <فئة قوية = "xfig" > الشكل 1C و 1D.
  4. احسب مؤشر الجذب لتحديد ما إذا كانت تجارب التحكم لا تولد أي استجابة تفضيلية ، وأيضا للوصول إلى الاستجابة لمحفز الرائحة (أو البصري). لحساب مؤشر الجذب (الذكاء الاصطناعي)، استخدم آخر 5 دقائق من تسجيل عنصر التحكم أو الاختبار. للحصول على مقياس جذب يقع بين +1 (الجاذبية المطلقة) و -1 (التنافر المطلق) ، يتم استخدام الصيغة التالية لحساب الذكاء الاصطناعي:
    figure-protocol-1
    حيث الاختبار N هو عدد نقاط البيانات في ربع الاختبار ، فإن التحكم N هو متوسط عدد نقاط البيانات في أرباع التحكم الثلاثة. هذا المقياس بديهي حيث لن يشار إلى أي تفضيل بقيم قريبة من الصفر. ومع ذلك ، فإنه لا يشير بشكل صحيح إلى نسبة العدد الإجمالي للذباب الموجود في ربع الرائحة. للحصول على هذا المقياس ، يمكن استخدام مؤشر النسبة المئوية (PI):
    figure-protocol-2
    حيث N test هو عدد نقاط البيانات في ربع الاختبار ، و N المجموع هو العدد الإجمالي لنقاط البيانات في جميع الأرباع الأربعة. توفر هذه الصيغة مقياسا يتراوح بين 0 و 1 ، مع 0.25 يتوافق مع عدم وجود تفضيل سلوكي (<فئة قوية = "xfig" >الشكل 1E و 2C ، الكود التكميلي AttractionIndex.m).
  5. قم بتشغيل 5-10 تكرارات لكل حالة تجريبية ، باستخدام مجموعة جديدة من الذباب لكل تكرار. قارن مؤشرات الجذب بين الشروط أو مقابل عناصر التحكم باستخدام اختبار Kolmogorov-Smirnov غير المعلمي (<فئة قوية = "xfig">الشكل 1F ، وظيفة kstest2 في Matlab).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

figure-results-1
الشكل 1: مثال على البيانات التي تم إنشاؤها باستخدام اختبار حاسة الشم رباعي المجالات. (أ) تخطيطي للساحة ذات الحقول الأربعة. (ب) لوحظت الاستجابات المحايدة عندما تحتوي الأرباع الأربعة على تروية الهواء الجاف فقط. (ج) استجابات الجذب لتخفيف 6.25٪ من خل التفاح المبتعثر من الربع العلوي الأيسر. (د) سلوكيات التنافر التي يسببها بروبيونات الإيثيل بنسبة 10٪. في الشكل ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

<جدول fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="دائما"> قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة الاسم الشركة رقم فهرسي التعليقات نظام توصيل الهواء (الكمية المطلوبة) الأنابيب والموصلات مشعبات NPT (F) بالحرارة كول بارمر ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية R-31522-31 1 حلمة مختزلة سداسية (1/4MNPT->1/8MNPT) ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5232T314 1 الأنابيب (المعرف: 1/8) ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5108 ك43 50 قدم الأنابيب (المعرف:1/16) ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 52355 ك41 100 قدم تجهيزات الأنابيب الشائكة ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5117ك71 1 عبوة تركيبات الأنابيب بالدفع للتوصيل ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5779 ك 102 4 تركيبات الأنابيب الشائكة (1 / 4MNPT->1 / 8BF) ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5463 ك439 1 عبوة (10) تركيبات الأنابيب الشائكة (1/8MNPT->1/8BF) ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5463 ك438 2 عبوة (10) تركيبات الأنابيب الشائكة (1/8MNPT->1/16BF) ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5463 ك4 2 عبوة (10) تركيبات الأنابيب الشائكة (1 / 4MNPT->1 / 4BF) ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 5670 كيلو 84 1 قابس رأس سداسي ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية هاتف: 48335 ك152 1 منظم ضغط الهواء وفلتر الهواء ومقاييس التدفق (الكمية المطلوبة) وحدة تجفيف الغاز المختبري W A HAMMOND DRIERITE CO LTD ، OH ، الولايات المتحدة الأمريكية الموديل: L68-NP-303 ؛ مخزون # 26840 1 إطارات متعددة الأنابيب لأنابيب التدفق 150 مم كول بارمر ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية R03215-30 1 إطارات متعددة الأنابيب لأنابيب التدفق 150 مم كول بارمر ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية R03215-76 1 أنابيب تدفق 150 مم كول بارمر ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية R-03217-15 9 خرطوشة صمام كول بارمر ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية R-03218-72 9 منظم الهواء الدقيق ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 6162ك 13 1 صمامات الملف اللولبي أتمتة العلمية ، بيركلي ، كاليفورنيا 02-10 ط 4 تحكم صمام الملف اللولبي ValveLink 8.2 ، أتمتة علمية ، بيركلي ، كاليفورنيا 18-يناير 1 مقياس التدفق الإلكتروني هانيويل AWM3100V 1 DAQ (NI USB-6009 ، الأدوات الوطنية) و A الصكوك الوطنية NI USB-6009 1 مزود الطاقة أدوات إكستك 382200 1 غرف الرائحة برطمان بولي بروبلين واسع الفم 2 أونصة ؛ 60 مل نالجين هاتف: 562118-0002 مطلوب ما لا يقل عن 5 لكل تجربة ، ولكن يلزم وجود غرفة منفصلة لكل تخفيف لكل رائحة. متوفر في متجر الحاويات ، الجزء # 635114) حجرة رائحة الزجاج ، 0.25 أونصة زجاجة Sunburst رطل 4 ب مطلوب ما لا يقل عن 5 لكل تجربة صمام "في" لغرفة الرائحة المنتجات الذكية ، وشركة كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية هاتف: 214224PB-0011S000-4074 يتم استخدام 1 من هذه الأجزاء لكل غرفة رائحة ولكن يجب استبدالها بشكل متكرر صمام "خارج" لغرفة الرائحة المنتجات الذكية ، وشركة كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية هاتف: 224214PB-0011S000-4074 يتم استخدام 1 من هذه الأجزاء لكل غرفة رائحة ولكن يجب استبدالها بشكل متكرر يا الدائري RT Dygert International ، مينيسوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية AS568-029 Buna-N O-R 1 عبوة (100) ساحة الطيران والكاميرا وصناديق السلوك (الكمية المطلوبة) مادة صندوق السلوك والكاميرا بلاستيك بين الولايات ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ABS أسود مقذوف (https://www.interstateplastics.com/Abs-Black-Extruded-Sheet-ABSBE~~ST.php) 1803 بوصة مربعة تفلون لساحة الذباب وإدراج غرفة الرائحة ، 3/8 بوصة سميكة ، 12 بوصة × 12 بوصة ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 8545ك27 1 ألواح زجاجية ، 1/8 بوصة سميكة ، 9 × 9 بوصة ماكماستر كار ، إلينوي ، الولايات المتحدة الأمريكية 8476ك 191 2 وحدة تحكم كهروحرارية مزدوجة العمل شركة واترونيكس ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية DA12V-K-0 1 مصفوفة LED بالأشعة تحت الحمراء الإضاءة المتقدمة ، روتشستر ، فاتو ، الولايات المتحدة الأمريكية AL4554-88024 ، PS24-TL 2 مصفوفات LED ومصدر طاقة واحد وحدة مكيفات الهواء متجر ميلكور MAA280T-12 1 نظام التصوير (الكمية المطلوبة) Cosmicar/Pentax C21211TH (12.5 مم F/1.4) عدسة C-mount شركة B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية PEC21211 KP 1 كابل التوصيل البيني CCXC-12P05N شركة B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية SOCCXC12P05N 1 محول الكاميرا DC-700 شركة B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية SODC700 1 B + W 40,5 093 مرشح الأشعة تحت الحمراء شركة B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية 65-072442 1 TiFFEN 40.5 مم مستقطب دائري الامازون 1 كاميرا فيديو الأشعة تحت الحمراء مصدر الرؤية الصناعية ، فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية سوني XC-EI50 (SY-XC-E150) 1 محول فيديو USB The Imagingsource ، نورث كارولاينا ، الولايات المتحدة الأمريكية DFG / USB2-IT 1 iFlySpy2 (برنامج تتبع الذباب) جوليان براون ، ستانفورد ، كالفورنيا: julianrbrown@gmail.com iFlySpy2 1 برنامج التقاط IC The Imagingsource ، نورث كارولاينا ، الولايات المتحدة الأمريكية (http://www.theimagingsource.com/) متنوعه (الكمية المطلوبة) أداة Dremel الدوارة دريميل ، راسين ، ويسكونسن ، الولايات المتحدة الأمريكية دريميل 8000-03 1 لقم الثقب المطلية بالماس لقطع الزجاج متاح من مختلف الموردين ؛ شركة MSC للتوريد الصناعي ، ميلفيل ، نيويورك 90606328 1

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Drosophila

مقالات ذات صلة