Seguimiento visual mediada olor durante el vuelo en Drosophila

Los insectos voladores utilizan señales visuales para estabilizar su rumbo en una corriente de aire. Por tanto, la estabilización visual del seguimiento contra el viento contribuye directamente al rastreo de olores. Mediante un aparato de sujeción magnética olfativa, o OMT, podemos examinar si las señales visuales influyen directamente en el comportamiento de rastreo de olores, independientemente de las señales del viento.

El procedimiento comienza con la optimización de la iluminación de la mosca ajustando la intensidad de un LED infrarrojo para obtener una imagen clara de la mosca. Una iluminación insuficiente dará como resultado una imagen tenue, mientras que una iluminación excesiva provocará una imagen sobreexpuesta una vez que la mosca se image adecuadamente. El software de análisis mide el ángulo corporal en tiempo real; desplazar visualmente una mosca hacia una nube de olor a alimento resulta en una orientación constante hacia la ubicación espacial de la nube.

Pero solo cuando el panorama visual contiene señales visuales fuertes. Probar la misma mosca en una arena visual de luminancia media igual, pero sin bordes visuales, da como resultado un rastreo deficiente del penacho, ya que la mosca pierde su orientación espacial. Hola, soy Brian DeMars del laboratorio del Dr. Mark Fry en el Departamento de Ciencias Fisiológicas de la Universidad de California en Los Ángeles.

Hoy les mostraremos cómo adquirir y optimizar imágenes de video para analizar el ángulo corporal en un aparato magnético de sujeción olfativo. También describiremos dos experimentos para examinar la influencia de las señales visuales en el seguimiento de olores. Utilizamos este procedimiento en nuestro laboratorio para estudiar el control del vuelo mediado por estímulos visuales y olfativos en moscas de la fruta.

Así que comencemos. Optimizar la imagen de video es crucial para la calidad de los datos adquiridos y obtener imágenes más nítidas. Coloque primero una mosca recién atada en la arena usando un par de pinzas.

A continuación, coloque la cámara con tarjeta de interfaz de fuego bajo la cámara de vacío de acrílico transparente de forma que la cámara apunte directamente hacia arriba a través de la cámara y del tubo de vidrio al vacío, hacia el aspecto ventral de la mosca sujeta. Asegúrese de que no haya ningún recubrimiento de filtro infrarrojo sobre la lente del sistema de video. Para iluminar la mosca, utilice una matriz circular de LED infrarrojos, que se colocan justo debajo de los paneles LED.

Enfoca cada LED individualmente en el cuerpo de la mosca para lograr una iluminación uniforme, reduciendo así el resplandor del sistema de paneles y minimizando las señales visuales percibidas por la mosca. Es útil recubrir todas las superficies reflectantes dentro del campo de visión de la cámara con pintura negra mate; las luces de la habitación deben apagarse para reducir el resplandor y las fluctuaciones de brillo detectables por el ojo de la mosca. A continuación, inspecciona visualmente la cámara.

La mosca debe aparecer blanca brillante sobre un fondo negro. Si la imagen está borrosa, puede ser necesario enfocar la lente. Si la mosca se ve oscura, la matriz de LED podría estar desenfocada o no recibir suficiente potencia para una iluminación adecuada.

Finalmente, adquiera videos con subrutinas personalizadas escritas en MATLAB utilizando la caja de herramientas de adquisición de imágenes. Un experimento sencillo en el OMT consiste en observar una mosca hambrienta localizando y rastreando activamente una columna de olor a alimento atractivo. Estos experimentos suelen realizarse en un formato de bloques aleatorios para minimizar cualquier sesgo en el orden experimental.

Al manipular el entorno visual, puede influir en la capacidad de la mosca para rastrear un olor. Para realizar este experimento, coloque una mosca recién sujeta en la arena utilizando un par de pinzas antes de cada experimento; utilizando la pantalla visual, gire la mosca durante varias revoluciones para asegurar un movimiento suave alrededor de todo el eje YA de 360 grados. Descarte la mosca si no gira de manera uniforme.

Si el problema persiste, es posible que los imanes estén desalineados. A continuación, presente a la mosca las siguientes condiciones experimentales. En orden aleatorio, un patrón rayado de alto contraste con vapor de agua que emana del puerto de olor.

Un patrón rayado de alto contraste con vapor de un olor atractivo. Una sola raya vertical desplazada 90 grados respecto al puerto de olor, con vapor de agua, y una sola raya desplazada 90 grados con vapor de olor en intervalos de 32º funciona bien en experimentos en los que se desafía a las moscas a localizar la fuente de olor por sí solas. Adquiera videos a 30 hercios durante toda la duración de cada condición experimental y utilice MATLAB para analizar las imágenes fuera de línea. Al usar concentraciones altas de olor, puede liberarse olor residual desde el puerto de olor después de que el olor se apague; para minimizar cualquier efecto.

Esto puede hacer girar a la mosca durante unos segundos con un panorama rotatorio para permitir que el sistema elimine cualquier olor residual. También ayuda a rotar visualmente a la mosca entre tratamientos experimentales. Esto mantiene a las moscas activamente involucradas en el experimento y evita que permanezcan en un mismo lugar.

Un segundo experimento básico en el OMT consiste en arrastrar visualmente una mosca hacia una pluma de olor, cambiar instantáneamente las condiciones visuales y luego medir su capacidad para permanecer dentro de la pluma. Los experimentos se realizan en un formato de bloques aleatorios para minimizar cualquier sesgo en el orden experimental. Utilizando pinzas, coloque una mosca recién inmovilizada en la arena.

A continuación, como verificación diagnóstica, gire visualmente la mosca varias veces alrededor de la arena. Esto asegura que el animal tenga la capacidad de orientarse en todas las direcciones. Antes de cada condición, encienda el olor experimental, ya sea agua o vinagre, y arrastre visualmente la mosca hacia la estela oscilando una pequeña franja vertical en la posición de la estela.

Ahora que la mosca está orientada hacia la pluma, retire la franja oscilante. Luego presente las siguientes condiciones visuales: franjas panorámicas de alto contraste con vapor de agua, fondo uniforme con vapor de agua, franjas panorámicas de alto contraste con vapor de olor y fondo uniforme con vapor de olor.

Adquiera el video a 30 hercios durante toda la duración de cada condición experimental. Luego utilice rutinas de software personalizadas escritas en MATLAB para analizar las imágenes fuera de línea. Al optimizar la imagen de video de OMT, recuerde que debe tener una vista clara de la mosca iluminada sobre un fondo negro oscuro.

Las imágenes demasiado brillantes pueden mejorarse reduciendo la interferencia de fondo, disminuyendo la intensidad de los LED infrarrojos o apagando las luces de la habitación. Si la mosca está adecuadamente iluminada, ajustar el enfoque de los LED infrarrojos o modular su intensidad puede solucionar el problema.

Cuando se desafía a una mosca a encontrar una pluma de olor por sí sola, nunca debería localizar una pluma de vapor de agua en grado significativo, pero siempre debería localizar una pluma de olor en presencia de ricas señales visuales panorámicas. Una segunda prueba consiste en arrastrar visualmente a la mosca directamente hacia una pluma de olor y desafiarla a mantener su rumbo dentro de la pluma frente a una variedad de fondos visuales estacionarios. Si la mosca es arrastrada hacia una pluma de vapor de agua, debería girar rápidamente para alejarse.

Si la mosca es arrastrada hacia una nube de olor y existen suficientes señales visuales para mediar un rastreo robusto, la mosca permanecerá dentro de la nube. Acabamos de mostrarle cómo optimizar la imagen de video adquirida para un aparato de sujeción magnética olfativa. También hemos descrito dos protocolos experimentales para examinar la influencia de las señales visuales en el seguimiento del olor.

Al realizar estos experimentos, es importante recordar que optimizar la imagen de video es crucial para la calidad de los datos adquiridos. Además, independientemente del protocolo experimental, es fundamental mantener a las moscas contentas y activamente involucradas. Eso es todo.

Gracias por ver este video y buena suerte con sus experimentos.