فبراير 19, 2014
باستخدام كاميرا ويب، ومجموعة من البرامج المجانية وغير مكلفة، وأنماط قاطرة في ذبابة الفاكهة السوداء البطن يمكن تحليلها للكشف عن اختلافات في السرعة والمسافة والوقت من الأنشطة الحركية المختلفة.
الهدف العام من هذا الإجراء هو تحديد التغيرات في السلوكيات الحركية أو النوبات في ذبابة الفاكهة. يتم تحقيق ذلك عن طريق فصل الذباب أولا إلى قوارير فردية باستخدام التخدير. بعد ذلك ، يتم استخدام كاميرا ويب بسيطة لتسجيل حركة الذباب.
ثم يتم استيراد البيانات إلى الصورة J لبدء التحليل. أخيرا ، يتم استخدام برنامج تحليل الذبابة المخصص لتحديد المسافة والسرعة ومدة الحركة خلال فترة التسجيل. في النهاية ، يمكن أن يظهر هذا الاختبار تغيرات في السلوك الحركي أو النوبات المرتبطة بالتلاعب الجيني والدوائي
الآن ، يمكن استخدام تقنية التسجيل منخفضة التكلفة التي سنصفها لتحليل سلوك النوبات والحركة في ذباب الفاكهة. على وجه الخصوص ، استخدمناه لتحديد التلاعب الجيني والدوائي الذي يعدل سلوك النوبات في تلك الذباب. لكن اليوم ، سيوضح كريس بيرنر ، مساعد باحث جامعي في مختبري ، هذه التقنية للبدء في إعداد كاميرا الويب التي ستسجل الذباب أثناء فحوصات الحركة والنوبات.
بمجرد وضع الكاميرا في مكانها ، افتح برنامج VI سهل الاستخدام. لضبط إعدادات التسجيل ، حدد خيار الصور ذات اللقطات المتتابعة ضمن علامة التبويب الالتقاط ، وعند فتح النافذة الجديدة ، حدد كاميرا الويب كجهاز الالتقاط. بالنسبة لمعظم التجارب، يكون حجم إطار الفيديو البالغ ستة 40 × أربعة 80 مناسبا ضمن خيار الضغط، حدد برنامج ترميز Intel IUV واضبط الثواني لكل إطار وفقا للمقايس.
ضمن علامة التبويب خيارات متقدمة ، قم بإنشاء ملف صورة نقطية لكل التقاط وحدد مجلدا للبرنامج لتخزين مكدس الصور بمجرد تسجيله. بعد ذلك ، ضع ذبابة ميتة على ورقة. انقر فوق مربع إعدادات الفيديو ، وضمن علامة التبويب إعدادات الجهاز ، اضبط الإعدادات حتى تصبح الخلفية البيضاء الساطعة في تناقض واضح مع الذبابة الداكنة.
انقر فوق الزر "ابدأ" لبدء التسجيل. بمجرد انتهاء فترة التسجيل ، انقر فوق الزر إيقاف. يجب أن يكون مكدس الصور الآن في المجلد المحدد لبدء مقايسة النشاط الحركي.
انقل الذباب إلى قوارير فردية مغطاة بسدادة قطنية. اسمح للذباب بالجلوس دون إزعاج لمدة 20 إلى 30 دقيقة قبل المتابعة. بعد هذا الوقت ، اضغط برفق على الذبابة ليتم اختبارها خارج القارورة وتحت غطاء طبق بتري.
يجب أن يحتوي الغطاء على شقوق صغيرة للسماح بتدفق الهواء في وضع الذبابة أسفل كاميرا الويب التي تم إعدادها مسبقا. عندما تصبح جاهزا ، اضغط على ابدأ لبدء تسجيل النشاط الحركي. تتمثل الخطوة الأولى في اختبار النوبات في إطعام الذباب الحساس للنوبات البالغ من العمر يومين ، إما وسائط قياسية أو وسائط ممزوجة بالدواء المراد اختباره.
بعد يومين من التغذية ، انقل الذباب عن طريق النقر برفق على قوارير فارغة فردية وقم بتغطية القوارير بسدادة قطنية. اسمح للذباب بالجلوس دون إزعاج لمدة 20 دقيقة قبل المراقبة. عندما تصبح جاهزا ، قم بتدوير قارورة على دوامة المختبر أو باستخدام أعلى الإعدادات لمدة 10 ثوان.
ضع الذبابة المشمولة على الفور على ورقة بيضاء أسفل كاميرا الويب مباشرة. بمجرد وضعه في مكانه ، ابدأ التسجيل. هذا نشاط الذباب.
ستخضع الذبابة لحركات سريعة غير منسقة تتخللها فترات من الشلل. ينتهي التسجيل بمجرد أن تصحح الذبابة نفسها. لبدء تحليل البيانات ، افتح صورة برنامج معالجة الصور المجاني J بمجرد فتحها.
قم باستيراد مكدس الصور المطلوب بالنقر أولا فوق علامة تبويب الملف ثم تحديد استيراد. وأخيرا ، تسلسل الصورة. حدد المجلد الذي يحتوي على مكدس الصور وافتح صورة.
عند فتح مربع الحوار خيارات التسلسل، حدد فرز الأسماء رقميا ثم حدد. حسنًا. سيتم الآن تحميل مكدس الصور في Image J.Next ، حدد علامة تبويب الصورة واضبط نوع القيمة على ثمانية بت. انقر فوق علامة تبويب الصورة مرة أخرى وحدد العتبة ضمن خيار الضبط.
يؤدي هذا إلى تعيين العتبة في جميع الصور بحيث يتكون كل منها من خلفية بيضاء مع تحويل الذبابة إلى نقطة سوداء. يؤدي هذا أيضا إلى فتح مربع حوار العتبة حيث يمكن ضبط نقاط القطع. امسح الصور ضوئيا لمعرفة ما إذا كان أي منها يحتوي على نقاط سوداء إضافية أو إذا كانت البقعة مفقودة.
إذا لزم الأمر ، اضبط العتبة للتخفيف من أي مشاكل. بمجرد إجراء التعديلات، حدد تطبيق في مربع حوار الحد. عند فتح مربع الحوار تحويل إلى قناع، انقر فوق موافق لعتبة مكدس الصور.
لقياس حركة الذبابة بالبكسل ، حدد المكون الإضافي متعدد التعقب ضمن علامة التبويب المكونات الإضافية. عندما يظهر مربع حوار تعقب الكائنات، انقر فوق جميع الخيارات الأربعة المعطاة وحددها. حسنًا. سيقوم المكون الإضافي متعدد التعقب بعد ذلك بإرفاق الإحداثيات باللون الأسود.
في كل شريحة ، وقم بإدراجها في نافذة النتائج ، بالإضافة إلى الطول الإجمالي بالبكسل. توفر نافذة المسارات عرضا رسوميا للمسار الذي سلكته الذبابة. انسخ قائمة إحداثيات X و Y من نافذة النتائج والصق البيانات في جدول بيانات Excel.
إذا كانت أي شريحة في المكدس لا تحتوي على أسود. في ذلك ، سيتوقف برنامج Multi Tracker عند تلك الشريحة. إذا حدث هذا ، فقم بإعادة عتبة المكدس للتأكد من أن الذبابة تسجل على أنها سوداء.
في الشريحة المعنية. لتحويل أطوال المسار من وحدات البكسل إلى السنتيمترات، التقط صورة لنقطتين متباعدة بمسافة معروفة على قطعة بيضاء فارغة. حدد إحداثيات البكسل XY للنقطتين، واستخدم هذه المعلومات لتحديد عدد وحدات البكسل المقابلة لسنتيمتر واحد للحصول على نتائج أكثر دقة.
قم بإزالة الضوضاء من الصور عن طريق استيراد إحداثيات XY إلى برنامج تحليل ذبابة مخصص. بمجرد الفتح ، قم باستيراد البيانات من كل نمط جيني أو معالجة إلى جداول بيانات منفصلة. بعد ذلك ، حدد علامة تبويب ورقة الملخص وانقر فوق الزر انقر فوقي.
حدد قيمة عتبة وفقا لنوع التحليل ، وانقر فوق موافق ، وسيقوم البرنامج بحساب سرعة الحركة والوقت والمسافة. تظهر هذه المسارات التمثيلية نشاطا شبيها بالنوبات في الذباب المتحور مع وبدون علاج الميتفورمين. انخفض نشاط النوبات مع العلاج في الطفرتين اللتين تم اختبارهما.
قلل الميتفورمين بشكل كبير من المسافة التي تم قطعها أثناء فحص النوبة والمدة الإجمالية للنشاط الشبيه بالنوبات. في المقابل ، لم يكن هناك تغيير في متوسط السرعة في هذه المسارات الحركية الفردية. يظهر مسار ذبابة CS من النوع البري تركيزا حول محيط الساحة الدائرية.
بينما يظهر مسار ذبابة BSS المتحولة نفس التركيز ، ولكن بحركة أقل بشكل عام. عند اختبار الحركة في بيئة جديدة ، أظهرت طفرات BSS انخفاضا كبيرا في طول المسار مقارنة بذباب CS. اكتشف الاختبار أيضا التغيرات في سرعة الحركة أثناء استكشاف ذبابة CS أثناء الفحص الحركي.
ظلت ذبابة BSS غير نشطة نسبيا طوال التجربة باستثناء بضع رشقات نارية من النشاط. من أهم الأشياء التي يجب وضعها في الاعتبار عند إجراء أي من هذه المقايسات السلوكية باستخدام هذه التقنية التأكد من عدم تخدير الذباب قبل إجراء التسجيلات. اتضح أن التخدير سيؤثر على كل من سلوك النوبات وسلوك القاطرة ويمكن أن يغير نتائجك بشكل كبير.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
توضح هذه الدراسة طريقة لتحليل أنماط الحركة في ذبابة Drosophila melanogaster باستخدام كاميرا ويب وأدوات برمجية. ويتيح هذا النهج الكشف عن الاختلافات في السرعة، والمسافة، ومدة الأنشطة الحركية المختلفة.
يتيح التحليل السلوكي الكمي في ذبابة Drosophila التحقق من الأهداف في المراحل المبكرة وتقليل المخاطر الميكانيكية لاكتشاف المركبات النشطة عصبياً والمركبات التي تستهدف الجهاز العصبي المركزي. ويدعم هذا المقايسة منخفضة التكلفة والقابلة للتوسع الاختبار السريع للفرضيات والمقارنات بين الأنماط الجينية المختلفة، مما يعزز الثقة التنبؤية في اختيار النماذج قبل السريرية. كما تساهم سهولة الوصول إلى هذه الطريقة في توسيع نطاق فرز المحافظ الدوائية وتسريع الفرز الوظيفي في مسارات العلوم العصبية الانتقالية.
يتكامل هذا المقايسة ضمن تسلسل عملية الاكتشاف، بدءاً من التحقق المبكر من الهدف وصولاً إلى تحديد المركبات الرائدة واختيار المرشحين لمرحلة الدراسات قبل السريرية، لا سيما بالنسبة لمجموعات الأدوية التي تستهدف الجهاز العصبي المركزي والمواد ذات النشاط العصبي.