يصف البروتوكول هنا قياس التنظيم المكاني للمحاور البصرية لعيون الذبابة المنزلية ، التي تم تعيينها بواسطة جهاز أوتوماتيكي ، باستخدام ظاهرة التلميذ الزائف وآلية التلميذ لخلايا المستقبلات الضوئية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الرسم الآلي للفضاء البصري للعيون المركبة الذبابة المنزلية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
تصف هذه الورقة القياس التلقائي للتنظيم المكاني للمحاور البصرية للعيون المركبة الحشرية ، والتي تتكون من عدة آلاف من الوحدات البصرية تسمى ommatidia. يقوم كل أوماتيديوم بأخذ عينات من المعلومات البصرية من زاوية صلبة صغيرة ، مع حساسية تقريبية موزعة على Gaussian (نصف عرض بترتيب 1 درجة) تتمحور حول محور بصري. معا ، تجمع ommatidia المعلومات المرئية من مجال رؤية بانورامي تقريبا. وبالتالي فإن التوزيع المكاني للمحاور البصرية يحدد الدقة المكانية للعين. تعد معرفة التنظيم البصري للعين المركبة وحدة البصر أمرا بالغ الأهمية للدراسات الكمية للمعالجة العصبية للمعلومات البصرية. نقدم هنا إجراء آليا لرسم خرائط للمحاور البصرية للعين المركبة ، باستخدام ظاهرة بصرية جوهرية في الجسم الحي ، والبؤبؤ الكاذب ، وآلية البؤبؤ للخلايا المستقبلة للضوء. نحن نحدد الإعداد البصري الميكانيكي لمسح عيون الحشرات ونستخدم النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها من ذبابة منزلية ، Musca domestica ، لتوضيح الخطوات في إجراء القياس.
المقدمة
إن انضغاط الأنظمة البصرية للحشرات وخفة حركة أصحابها ، مما يدل على معالجة المعلومات البصرية المتطورة للغاية ، قد أثار اهتمام الناس من خلفيات علمية وغير علمية. تم التعرف على العيون المركبة الحشرية كأجهزة بصرية قوية تتيح قدرات بصرية حادة ومتعددة الاستخدامات 1,2. الذباب ، على سبيل المثال ، معروف جيدا باستجاباته السريعة للأجسام المتحركة ، ويشتهر النحل بامتلاكه رؤية الألوان ورؤية الاستقطاب2.
تتكون العيون المركبة للمفصليات من العديد من الوحدات المتشابهة تشريحيا ، وهي ommatidia ، كل منها مغطى بعدسة وجهية. في Diptera (الذباب) ، غالبا ما يقترب تجميع العدسات الوجهية ، و....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
البروتوكول يتوافق مع إرشادات رعاية الحشرات في الجامعة.
1. إعداد ذبابة منزلية ، Musca domestica
- جمع الذبابة من السكان الذين تربوا في المختبر. ضع الذبابة في حامل النحاس (الشكل 1).
- قطع 6 مم من الجزء العلوي من أنبوب التقييد (انظر جدول المواد). يبلغ قطر الجزء العلوي الجديد من الأنبوب الخارجي 4 مم وقطره الداخلي 2.5 مم (الشكل 1A). ضع الذبابة الحية داخل الأنبوب ، وأغلق الأنبوب بالقطن لمنع إتلاف الذبابة ، وادفع الذبابة بحيث يبرز الرأس من الأنبوب ويتم تقييد جسمه (الشكل 1B). شل حركة الرأس بشمع العسل بحي....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
الحيوانات والتحفيز البصري
يتم إجراء التجارب على الذباب المنزلي (Musca domestica) التي تم الحصول عليها من ثقافة يحتفظ بها قسم علم الوراثة التطوري في جامعة جرونينجن. قبل القياسات ، يتم تجميد الذبابة عن طريق لصقها بشمع منخفض درجة الانصهار في أنبوب مناسب جيدا. يتم تركيب الذبابة لاحقا على مرحلة مقياس goniometer بمحرك. يتزامن مركز المرحلتين الدوارتين مع النقطة البؤرية للإعداد المجهري24. يتم توفير شعاع ضوء الإضاءة epi-lumination بواسطة مصدر ضوء ، والذي يركز الضوء على الحجاب ا.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
يمكن رسم التوزيع المكاني للمحاور البصرية لعيون الذبابة المنزلية باستخدام ظاهرة البؤبؤ الكاذب للعيون المركبة وتغيرات الانعكاس الناجمة عن آلية حدقة العين المعتمدة على الضوء. لذلك ، يتم تركيب ذبابة تم التحقيق فيها في نظام goniometric ، والذي يسمح بفحص نمط الوجه المحلي باستخدام إعداد مجهر مجهز بكاميرا رقمية ، وكلها تحت سيطرة الكمبيوتر. تحليل الصور ينتج خرائط العين. تتمثل إحدى الصعوبات الأساسية التي تواجهها في أنه بدون تحديد دقيق للعين في بداية القياسات ، يمكن أن تتغير المواضع المرئية لكل من العين والبؤبؤ الكاذب بشكل كبير حتى.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإبلاغ عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذه الدراسة ماليا من قبل مكتب البحث العلمي للقوات الجوية / المكتب الأوروبي لأبحاث وتطوير الفضاء الجوي AFOSR / EOARD (منحة FA9550-15-1-0068 ، إلى D.G.S.). نشكر الدكتور بريموز بيريه على العديد من المناقشات المفيدة وكيهان ساتو وهاين ليرتور وأوسكار رينكون كاردينو على المساعدة.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| نقطة الكاميرا الرقميةرمادي | BFLY-U3-23S6C-C | الحصول على الصور المضخمة والاتصال الرقمي مع الكمبيوتر الشخصي | |
| عالي الطاقة النجم LED | Velleman | LH3WW | مصدر الضوء للمراقبة والتصوير حامل العين المركب |
| للذبابة التي تم فحصها | جامعة جرونينجن | تم تصنيع تصميمات مختلفة من قبل ورشة الجامعة | |
| المحرك | الخطيELERO ELERO | Junior 1 ، الإصدار C | يشغل المجهر العلوي لأعلى ولأسفل. (الحمل 300N ، سرعة السكتة الدماغية 15 مم / ثانية ، التيار الاسمي 1.2A) |
| شمع ذوبان درجة حرارة | منخفضة يعمل | شمع نقطة الانصهار ذو درجة الحرارة المنخفضة على شل حركة الذبابة وتثبيتها على الحامل | |
| مجهر | زايس | أي علامة تجارية بديلة للمجهر ستفعل ؛ الهدف المفضل هو محرك 5x | |
| ووحدة تحكم LED | جامعة جرونينجن | Z-o1 | تم تصميمها وبناؤها من قبل جامعة جرونينجن واستنادا إلى تقنيات Arduino و Adafruit. |
| الآلية | ستاندا (فيلنيوس ، ليتوانيا) | 8MT175-50XYZ-8MR191-28 | مرحلة آلية ذات 6 محاور معدلة للحصول على 5 درجات من الحرية. |
| المكونات البصرية | LINUS | العديد من الرسوم البيانية والعدسات التي تشكل نظام إضاءة epi (انظر Stavenga ، Journal of Experimental Biology 205 ، 1077-1085 ، 2002) | |
| جهاز كمبيوتر يعمل بجامعة MATLAB | في جرونينجن | الكمبيوتر قادر على معالجة صور كاميرا PointGrey ، والتحكم في شدة LED ، وإرسال اتصالات التحكم إلى أدوات التحكم في | |
| مصدر الطاقة (36 فولت ، 3.34A) | Standa (فيلنيوس ، ليتوانيا) | PUP120-17 | مصدر طاقة مخصص لوحدات التحكم في المحرك STANDA |
| مكواة | مختلفة | تستخدم لإذابة الشمع | |
| السائر ووحدة التحكم في محرك التيار المستمر | ستاندا (فيلنيوس ، ليتوانيا) | 8SMC4-USB-B9-B9 | تحكم مخصصة لمرحلة STANDA الآلية قادرة على التواصل مع MATLAB |
| Finntip-61 | Finnpipette Ky ، هلسنكي | FINNTIP-61 ، 200-1000 مو ؛ L | أطراف ماصة للفينيبيتات، 400/صندوق. يتم استخدامه لكبح جماح الذبابة |
| نحت القلم / أداة حرق الخيط | ماكس الشمع | تم تصميم طرف قلم النحت لنقل الشمع إلى رأس الذبابة | |
| MATLAB | Mathworks و Natick و MA والبرنامج الرئيسي للولايات المتحدة الأمريكية | بالإضافة إلى الحصول على الصور وتحليل الصور وصناديق أدوات التحكم في الأداة. | لغة البرمجة المستخدمة لتنفيذ الخوارزميات |
المراجع
- Land, M. F., Nilsson, D. Animal Eyes. , Oxford University Press. (2012).
- Cronin, T. W., Johnsen, S., Marshall, N. J., Warrant, E. J. Visual Ecology. , Princeton University Press. (2014).
- Horridge, G. A.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
