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Quantitative Locomotion Study of Freely Swimming Micro-organisms Using Laser Diffraction

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in ...

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Single Wavelength Shadow Imaging of Caenorhabditis elegans Locomotion Including Force Estimates

This study demonstrates an inexpensive and straightforward technique that allows the measurement of physical properties such as position, velocity, ...

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Fourier-Based Diffraction Analysis of Live Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to classify nematodes using temporal far-field diffraction signatures. A single C. elegans is suspended in a water column ...

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Age-dependent Dynamics of Locomotion in Caenorhabditis elegans: A Lyapunov Exponent Analysis

This study investigates the influence of age on the mobility of Caenorhabditis elegans (C. elegans) by employing Dynamic Optical Diffraction (DOD) to ...

Vassar College

Presentamos, por primera vez a nuestro conocimiento, un m&eacute;todo de integraci&oacute;n optomec&aacute;nicos para funciones finitos. Esta t&eacute;cnica permite la integraci&oacute;n de cualquier funci&oacute;n finita combinando principios &oacute;pticos y mec&aacute;nicos. La funci&oacute;n integrada entonces puede ser determinada mediante m&eacute;todos de ajuste de curva. Adem&aacute;s, la funci&oacute;n original se puede reproducir a trav&eacute;s de la integraci&oacute;n num&eacute;rica o anal&iacute;tica.

M&eacute;todo de integraci&oacute;n optomec&aacute;nicos para finitos integrales.

&#x6211;&#x4EEC;&#x76EE;&#x524D;&#x7684;&#x60C5;&#x51B5;&#x4E0B;&#xFF0C;&#x7B2C;&#x4E00;&#x6B21;&#x5C31;&#x6211;&#x4EEC;&#x6240;&#x77E5;&#x6709;&#x9650;&#x529F;&#x80FD;&#x5149;&#x5B66;&#x673A;&#x68B0;&#x4E00;&#x4F53;&#x5316;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;&#x8FD9;&#x79CD;&#x6280;&#x672F;&#x901A;&#x8FC7;&#x7ED3;&#x5408;&#x5149;&#x5B66;&#x548C;&#x673A;&#x68B0;&#x6821;&#x957F;&#x5141;&#x8BB8;&#x4EFB;&#x4F55;&#x6709;&#x9650;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x6574;&#x5408;&#x3002;&#x7136;&#x540E;&#x53EF;&#x4EE5;&#x4F7F;&#x7528;&#x66F2;&#x7EBF;&#x62DF;&#x5408;&#x65B9;&#x6CD5;&#x786E;&#x5B9A;&#x7684;&#x7EFC;&#x5408;&#x7684;&#x529F;&#x80FD;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x901A;&#x8FC7;&#x6570;&#x503C;&#x6216;&#x5206;&#x6790;&#x4E00;&#x4F53;&#x5316;&#x91CD;&#x73B0;&#x539F;&#x59CB;&#x51FD;&#x6570;&#x3002;

&#x5149;&#x5B66;&#x673A;&#x68B0;&#x6709;&#x9650;&#x79EF;&#x5206;&#x7684;&#x96C6;&#x6210;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;

We present, for the first time to our knowledge, an optomechanical integration method for finite functions. This technique allows for the integration of any finite function by combining optical and mechanical principals. The integrated function can then be determined using curve fitting methods. Furthermore, the original function can be reproduced through numerical or analytical integration.

Optomechanical integration method for finite integrals.

Nous pr&eacute;sentons, pour la premi&egrave;re fois &agrave; notre connaissance, une m&eacute;thode d&#39;int&eacute;gration opto-m&eacute;caniques pour des fonctions limit&eacute;es. Cette technique permet l&#39;int&eacute;gration d&#39;une fonction finie en combinant les principes optiques et m&eacute;caniques. La fonction int&eacute;gr&eacute;e peut d&eacute;cider &agrave; l&#39;aide de m&eacute;thodes d&#39;ajustement de courbe. En outre, la fonction d&#39;origine peut &ecirc;tre reproduite gr&acirc;ce &agrave; l&#39;int&eacute;gration analytique ou num&eacute;rique.

M&eacute;thode d&#39;int&eacute;gration opto-m&eacute;caniques pour les int&eacute;grales finies.

Wir, die vorhanden ist, zum ersten Mal nach unserem Wissen eine Integrationsmethode Mikroskope f&uuml;r begrenzte Funktionen. Diese Technik erm&ouml;glicht die Integration von jede endliche Funktion durch die Kombination von optischer und mechanischer Prinzipien. Die integrierte Funktion kann dann mit Kurve passende Methoden bestimmt werden. Dar&uuml;ber hinaus kann die urspr&uuml;ngliche Funktion durch numerische oder analytische Integration reproduziert werden.

Mikroskope-Integrationsmethode f&uuml;r endliche integrale.

Vi presentiamo, per la prima volta a nostra conoscenza, un metodo di integrazione optomechanical per funzioni finite. Questa tecnica permette l&#39;integrazione di qualsiasi funzione finiti mediante la combinazione di principi ottici e meccanici. La funzione integrata quindi pu&ograve; essere determinata utilizzando metodi di montaggio di curva. Inoltre, la funzione originale pu&ograve; essere riprodotti mediante integrazione numerica o analitico.

Optomechanical metodo di integrazione per gli integrali finiti.

&#x6211;&#x3005; &#x306F;&#x6211;&#x3005; &#x306E;&#x77E5;&#x8B58;&#x3001;&#x30AA;&#x30D7;&#x30C8;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30AB;&#x30EB;&#x7D71;&#x5408;&#x6CD5;&#x6709;&#x9650;&#x306E;&#x95A2;&#x6570;&#x3092;&#x521D;&#x3081;&#x3066;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x5B58;&#x5728;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x624B;&#x6CD5;&#x306F;&#x4EFB;&#x610F;&#x6709;&#x9650;&#x95A2;&#x6570;&#x306E;&#x7D71;&#x5408;&#x306E;&#x5149;&#x5B66;&#x7684;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x6A5F;&#x68B0;&#x7684;&#x30D7;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B7;&#x30D1;&#x30EB;&#x3092;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x7D71;&#x5408;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306F;&#x3001;[&#x66F2;&#x7DDA;&#x5F53;&#x3066;&#x306F;&#x3081;&#x30E1;&#x30BD;&#x30C3;&#x30C9;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x6C7A;&#x5B9A;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x5143;&#x306E;&#x95A2;&#x6570;&#x306F;&#x3001;&#x6570;&#x5024;&#x307E;&#x305F;&#x306F;&#x5206;&#x6790;&#x306E;&#x7D71;&#x5408;&#x3092;&#x901A;&#x3058;&#x3066;&#x518D;&#x73FE;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x30AA;&#x30D7;&#x30C8;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30AB;&#x30EB;&#x7D71;&#x5408;&#x65B9;&#x5F0F;&#x306E;&#x6709;&#x9650;&#x7A4D;&#x5206;

&#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xCC98;&#xC74C;&#xC73C;&#xB85C; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xC9C0;&#xC2DD;, &#xD55C;&#xC815; &#xB41C; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; optomechanical &#xD1B5;&#xD569; &#xBC29;&#xBC95; &#xC81C;&#xC2DC;. &#xC774; &#xAE30;&#xC220;&#xC740; &#xAD11;&#xD559; &#xBC0F; &#xAE30;&#xACC4; &#xC8FC;&#xCCB4;&#xB97C; &#xACB0;&#xD569; &#xD558; &#xC5EC; &#xC5B4;&#xB5A4; &#xD55C;&#xC815; &#xB41C; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC758; &#xD1B5;&#xD569;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB0B4;&#xC7A5;&#xB41C; &#xD568;&#xC218; &#xB2E4;&#xC74C; &#xCEE4;&#xBE0C; &#xD53C;&#xD305; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xD655;&#xC778;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB610;&#xD55C;, &#xC6D0;&#xB798;&#xC758; &#xD568;&#xC218;&#xB294; &#xC22B;&#xC790; &#xB610;&#xB294; &#xBD84;&#xC11D; &#xD1B5;&#xD569;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xC7AC;&#xC0DD; &#xB420; &#xC218; &#xC788;&#xB2E4;.

Optomechanical &#xC720;&#xD55C; &#xC801;&#xBD84;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xD1B5;&#xD569; &#xBC29;&#xBC95;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Descriviamo una tecnica optomechanical usando un coltello, che viene analizzato spazialmente attraverso un fascio di luce per identificare irradianza basati su forma. Gruppi di simmetria sono identificati attraverso firme scansione lineari e di rotazione di forme illuminate. La firma di scansione &egrave; utilizzata per classificare la forma in un gruppo di simmetria. Per dimostrare la tecnica di analisi in forma, abbiamo classificato forme geometriche di base, che appartengono ai gruppi di simmetria ortogonale e diedro apparato, D(2), D(3) e detto.

Analisi di forma Optomechanical utilizzando la teoria dei gruppi.

&#x6211;&#x4EEC;&#x5C06;&#x4ECB;&#x7ECD;&#x4F7F;&#x7528;&#x7684;&#x5203;&#x53E3;&#xFF0C;&#x4E00;&#x675F;&#x5149;&#x6765;&#x6807;&#x8BC6;&#x57FA;&#x4E8E;&#x5F62;&#x72B6;&#x7684;&#x8F90;&#x7167;&#x5EA6;&#x8DE8;&#x7A7A;&#x95F4;&#x626B;&#x63CF;&#x5149;&#x5B66;&#x673A;&#x68B0;&#x6280;&#x672F;&#x3002;&#x5BF9;&#x79F0;&#x7EC4;&#x6807;&#x8BC6;&#x901A;&#x8FC7;&#x7EBF;&#x6027;&#x548C;&#x65CB;&#x8F6C;&#x626B;&#x63CF;&#x7B7E;&#x540D;&#x7684;&#x4EAE;&#x706F;&#x7684;&#x5F62;&#x72B6;&#x3002;&#x626B;&#x63CF;&#x7B7E;&#x540D;&#x7528;&#x4E8E;&#x5C06;&#x5F62;&#x72B6;&#x5206;&#x4E3A;&#x5BF9;&#x79F0;&#x7FA4;&#x3002;&#x4E3A;&#x4E86;&#x6F14;&#x793A;&#x7684;&#x5F62;&#x72B6;&#x5206;&#x6790;&#x6280;&#x672F;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x6709;&#x5206;&#x7C7B;&#x5C5E;&#x4E8E;&#x7684;&#x6B63;&#x4EA4;&#x548C;&#x4E8C;&#x9762;&#x89D2;&#x7684;&#x5BF9;&#x79F0;&#x7FA4; O(2)&#x3001; D(2)&#x3001; D(3)&#x3001; D(6) &#x7684;&#x57FA;&#x672C;&#x51E0;&#x4F55;&#x5F62;&#x72B6;&#x3002;

&#x7528;&#x7FA4;&#x8BBA;&#x7684;&#x5149;&#x5B66;&#x673A;&#x68B0;&#x5F62;&#x72B6;&#x5206;&#x6790;&#x3002;

We describe an optomechanical technique using a knife-edge, which is scanned spatially across a beam of light to identify shape-based irradiance. Symmetry groups are identified through linear and rotational scanning signatures of illuminated shapes. The scanning signature is used to classify the shape into a symmetry group. To demonstrate the shape analysis technique, we have classified basic geometric shapes, which belong to the orthogonal and dihedral symmetry groups O(2), D(2), D(3), and D(6).

Optomechanical shape analysis using group theory.

Les auteurs d&eacute;crivent une technique d&#39;opto-m&eacute;caniques &agrave; l&#39;aide d&#39;une lame de couteau, ce qui est analys&eacute; dans l&#39;espace &agrave; travers un faisceau de lumi&egrave;re pour identifier l&#39;&eacute;clairement &eacute;nerg&eacute;tique ax&eacute;e sur la forme. Groupes de sym&eacute;trie sont identifi&eacute;s par le biais de signatures de balayage lin&eacute;aires et de rotationnels des formes lumineuses. La signature de balayage est utilis&eacute;e pour classer la forme dans un groupe de sym&eacute;trie. Pour illustrer la technique d&#39;analyse de forme, nous avons class&eacute; les formes g&eacute;om&eacute;triques de base, qui appartiennent &agrave; des groupes de sym&eacute;trie orthogonale et di&egrave;dre o (2), d 2, d&eacute;missionnaire et d, paragraphe 6.

Optom&eacute;canique analyse de la forme &agrave; l&#39;aide de la th&eacute;orie des groupes.

Wir beschreiben eine Mikroskope-Technik unter Verwendung eines Messers, die r&auml;umlich &uuml;ber einen Lichtstrahl Form-basierte Bestrahlungsst&auml;rke identifizieren gescannt wird. Symmetrie Gruppen werden durch lineare und rotatorische Scan Signaturen von beleuchteten Formen identifiziert. Die Scan Signatur wird verwendet, um die Form in eine Symmetriegruppe zu klassifizieren. Zur Veranschaulichung der Form-Analyse-Technik haben wir grundlegende geometrische Formen, klassifiziert die orthogonale und Abweichwinkel Symmetrie Gruppen O(2), Vorschu&szlig;, D(3) und 9d angeh&ouml;ren.

Mikroskope-Formanalyse mit Gruppentheorie.

&#x7A7A;&#x9593;&#x7684;&#x5F62;&#x72B6;&#x306B;&#x57FA;&#x3065;&#x304F;&#x653E;&#x5C04;&#x7167;&#x5EA6;&#x3092;&#x8B58;&#x5225;&#x3059;&#x308B;&#x5149;&#x306E;&#x30D3;&#x30FC;&#x30E0;&#x3092;&#x6A2A;&#x5207;&#x3063;&#x3066;&#x304C;&#x30B9;&#x30AD;&#x30E3;&#x30F3;&#x3055;&#x308C;&#x306E;&#x30CA;&#x30A4;&#x30D5;&#x30A8;&#x30C3;&#x30B8;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x30AA;&#x30D7;&#x30C8;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30AB;&#x30EB;&#x624B;&#x6CD5;&#x3092;&#x8AAC;&#x660E;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5BFE;&#x79F0;&#x6027;&#x30B0;&#x30EB;&#x30FC;&#x30D7;&#x306F;&#x3001;&#x7167;&#x3089;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x56F3;&#x5F62;&#x306E;&#x7DDA;&#x5F62;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x56DE;&#x8EE2;&#x8D70;&#x67FB;&#x578B;&#x7F72;&#x540D;&#x3092;&#x901A;&#x3057;&#x3066;&#x8B58;&#x5225;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30B9;&#x30AD;&#x30E3;&#x30F3;&#x306E;&#x7F72;&#x540D;&#x306F;&#x3001;&#x5F62;&#x72B6;&#x3092;&#x5BFE;&#x79F0;&#x6027;&#x306E;&#x30B0;&#x30EB;&#x30FC;&#x30D7;&#x306B;&#x5206;&#x985E;&#x3059;&#x308B;&#x4F7F;&#x7528;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5F62;&#x72B6;&#x89E3;&#x6790;&#x6280;&#x8853;&#x306E;&#x30C7;&#x30E2;&#x30F3;&#x30B9;&#x30C8;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x3092;&#x3059;&#x308B;&#x306B;&#x306F;&#x3001;O(2)&#x3001;D(2)&#x3001;D(3)&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073; D(6) &#x76F4;&#x4EA4;&#x3068;&#x4E8C;&#x9762;&#x4F53;&#x306E;&#x5BFE;&#x79F0;&#x6027;&#x306E;&#x30B0;&#x30EB;&#x30FC;&#x30D7;&#x306B;&#x5C5E;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x57FA;&#x672C;&#x7684;&#x306A;&#x5E7E;&#x4F55;&#x5B66;&#x56F3;&#x5F62;&#x3092;&#x5206;&#x985E;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x7FA4;&#x8AD6;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x30AA;&#x30D7;&#x30C8;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30AB;&#x30EB;&#x5F62;&#x72B6;&#x89E3;&#x6790;&#x3002;

&#xC6B0;&#xB9AC; knife-edge irradiance &#xBAA8;&#xC591; &#xAE30;&#xBC18;&#xC744; &#xC2DD;&#xBCC4; &#xD558;&#xB294; &#xBE5B;&#xC758; &#xBE54;&#xC5D0; &#xAC78;&#xCCD0; &#xACF5;&#xAC04;&#xC801; &#xC2A4;&#xCE94;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; optomechanical &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xC124;&#xBA85; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB300;&#xCE6D; &#xADF8;&#xB8F9; &#xC870;&#xBA85; &#xBAA8;&#xC591;&#xC758; &#xC120;&#xD615; &#xBC0F; &#xD68C;&#xC804; &#xAC80;&#xC0AC; &#xC11C;&#xBA85;&#xC744; &#xD1B5;&#xD574; &#xC2DD;&#xBCC4; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC2A4;&#xCE90;&#xB2DD; &#xC11C;&#xBA85;&#xC758; &#xB3C4;&#xD615;&#xC744; &#xB300;&#xCE6D; &#xADF8;&#xB8F9;&#xC73C;&#xB85C; &#xBD84;&#xB958; &#xD558;&#xB294; &#xB370; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBAA8;&#xC591; &#xBD84;&#xC11D; &#xAE30;&#xBC95;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC; &#xC8FC;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xAE30;&#xBCF8; &#xB3C4;&#xD615;, O(2), D(2), D(3), &#xBC0F; D(6) &#xC9C1;&#xAD50; dihedral &#xB300;&#xCE6D; &#xADF8;&#xB8F9;&#xC5D0; &#xC18D;&#xD558;&#xB294; &#xBD84;&#xB958;&#xB294; &#xC6B0;&#xB9AC;.

Optomechanical &#xB3C4;&#xD615; &#xBD84;&#xC11D; &#xADF8;&#xB8F9; &#xC774;&#xB860;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

Describimos una t&eacute;cnica optomec&aacute;nicos usando la navaja, que se escanea espacial a trav&eacute;s de un haz de luz para identificar basadas en forma radiaci&oacute;n. Grupos de simetr&iacute;a se identifican a trav&eacute;s de firmas de an&aacute;lisis lineales y rotacionales de formas iluminadas. La firma de an&aacute;lisis se utiliza para clasificar la forma dentro de un grupo de simetr&iacute;a. Para demostrar la t&eacute;cnica de an&aacute;lisis de forma, hemos clasificado las formas geom&eacute;tricas b&aacute;sicas, que pertenecen a los grupos de simetr&iacute;a ortogonal y diedro, O(2), D(2), D(3) y D(6).

An&aacute;lisis de forma de optomec&aacute;nicos usando teor&iacute;a de grupos.

We describe the locomotion of Caenorhabditis elegans (C. elegans) using nonlinear dynamics. C. elegans is a commonly studied model organism based on ease of maintenance and simple neurological structure. In contrast to traditional microscopic techniques, which require constraining motion to a 2D microscope slide, dynamic diffraction allows the observation of locomotion in 3D as a time series of the intensity at a single point in the diffraction pattern. The electric field at any point in the far-field diffraction pattern is the result of a superposition of the electric fields bending around the worm. As a result, key features of the motion can be recovered by analyzing the intensity time series. One can now apply modern nonlinear techniques; embedding and recurrence plots, providing valuable insight for visualizing and comparing data sets. We found significant markers of low-dimensional chaos. Next, we implemented a minimal biomimetic simulation of the central pattern generator of C. elegans with FitzHugh-Nagumo neurons, which exhibits undulatory oscillations similar to those of the real C. elegans. Finally, we briefly describe the construction of a biomimetic version of the Izquierdo and Beer robotic worm using Keener's implementation of the Nagumo et al. circuit.

ArticleTotal : 4	Year
$Quantitative Locomotion Study of Freely Swimming Micro-organisms Using Laser Diffraction$ Publication title Cited by 10	2012
Publication title Cited by 2	2014
$Fourier-Based Diffraction Analysis of Live <em>Caenorhabditis elegans</em>$ Publication title Cited by 4	2017
Publication title	2025

Article	Year
Optomechanical integration method for finite integrals. Applied optics\| PubMed ID: 17906719	2007
Optomechanical shape analysis using group theory. Applied optics\| PubMed ID: 20676172	2010
Dynamic Markers for Chaotic Motion in C. elegans. Nonlinear dynamics, psychology, and life sciences\| PubMed ID: 34973159	2022

Jenny Magnes

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