Estudio cuantitativo de Locomotion libremente Piscina microorganismos utilizando la difracción láser

El objetivo general de este procedimiento es medir las frecuencias de agitación de organismos microscópicos que nadan libremente. Esto se logra preparando primero una muestra de gusanos microscópicos. A continuación, se prepara la configuración óptica.

A continuación, se registra el patrón de difracción introducido por los organismos vivos. Finalmente, se analizan los datos registrados para determinar las frecuencias de nado. En última instancia, el análisis de difracción se utiliza para mostrar los cambios en los patrones de locomoción de los gusanos sin restricciones.

La principal ventaja de esta técnica sobre los métodos existentes, como la microscopía tradicional, es que se pueden observar patrones de natación a medida que la especie se mueve libremente en un espacio tridimensional. Aunque este método puede proporcionar información sobre la elegancia del mar que nada libremente, también se puede aplicar a otros organismos transparentes, pequeños y microscópicos expuestos a condiciones variables. Para configurar C elegance para el análisis de video, comience usando una púa de alambre de platino aplanada para mover de 10 a 20 nematodos adultos GR a NGM frescos.

Placas de Petri rellenas de agar que contienen pequeñas manchas circulares de E. coli. Deje que los nematodos pongan huevos durante tres a cinco horas y luego retire los adultos. Estableciendo así un pequeño cultivo sincronizado con el desarrollo de 50 a 150 nematodos para cultivar los nematodos hasta la edad adulta temprana, incubar las placas de Petri a 20 grados Celsius durante cuatro o cinco días.

El día del análisis de video, use un mililitro de agua destilada desionizada para enjuagar una placa de nematodos adultos jóvenes, recolectando así de 50 a 150 gusanos del cultivo sincronizado. Use una microcentrífuga para hacer girar los gusanos hasta el fondo del tubo o deje que se asienten por gravedad durante unos 15 minutos. Elimina la mayor parte del agua del tubo y la reemplaza con un mililitro de agua destilada desionizada para lavar las bacterias adheridas de los nematodos.

Con una micropipeta, transfiera de cinco a 10 nematodos en agua a una veta de cuarzo. Ensamble la configuración óptica como se muestra aquí, utilizando un láser de neón de helio de 543 nanómetros para sobremuestrear dos espejos de aluminio de superficie frontal utilizados para dirigir el rayo láser a través del vete, un soporte de vete, una pantalla de proyección y una cámara de alta velocidad capaz de filmar a aproximadamente 240 cuadros por segundo. A continuación, use un trozo de paraforma para cubrir la parte superior de la veta e inviértala para mezclar los nematodos en la columna de agua.

Coloque el vete en un soporte de vete de modo que los gusanos estén inicialmente cerca de la parte superior del vete. Usando los espejos, dirija el rayo láser a través del centro de la veta. Debido a que los nematodos son más densos que el agua, caerán lentamente al fondo del vete mientras nadan dentro de la columna de agua en la pantalla de proyección, coloreará el punto correspondiente al rayo láser transmitido de negro para reducir la dispersión a medida que el haz transmitido se encuentra con la pantalla de proyección.

Eliminar o reducir la dispersión del haz transmitido evitará que la matriz CCD de la cámara se sature debido al haz transmitido. Para capturar una medida del tamaño del patrón de difracción, dibuje una línea de unos cinco centímetros en la pantalla de proyección junto al punto del rayo láser transmitido sin interferir con la imagen de luz difractada. Apague la luz de la habitación y grabe imágenes de difracción en la pantalla a medida que los gusanos pasan a través del rayo láser.

Para preparar los datos de vídeo, instale el siguiente programa de análisis de vídeo e importe el vídeo en el programa. Configure el origen para que coincida con el punto láser transmitido mediante el software. Rastree el desplazamiento angular de la imagen de difracción formada por cada nematodo.

Copie y pegue los datos en una hoja de cálculo y agregue 180 grados o PI para todos los ángulos negativos. Para producir un gráfico continuo. Usando la configuración de análisis de video, coloque un fotodiodo con un área pequeña descentrada en el patrón de difracción directamente frente a la pantalla de proyección a través de un puerto USB.

Conecte el fotodiodo al osciloscopio digital que se conecta a la computadora. Observe los patrones de agitación en la pantalla de la computadora. Guarde conjuntos de datos en formato ASCI o de texto para analizar los datos.

Utilice el vídeo o la foto para importar los datos a un programa de análisis de datos capaz de ajustar formas de onda. Usando la minimización de chiqua ajuste una curva sinusoidal para determinar la frecuencia de golpeteo. Promedie las frecuencias de natación de varias muestras y determine la varianza.

Para este estudio los datos se analizaron estadísticamente utilizando un solo factor Inova, seguido del Bon Ferran. Prueba de comparaciones múltiples: Un valor de P inferior a 0,05 se considera estadísticamente significativo para modelar patrones de difracción. Comience usando un microscopio para tomar imágenes y obtener una imagen.

Arrástralo a Mathematica. Utilice el comando de ojos binarios para convertirlo en blanco y negro. Como alternativa, utilice el comando de detección de bordes para crear una imagen en blanco y negro en la que los dos números finales controlen la aspereza de los bordes resultantes.

A continuación, utilizando el comando de datos de imagen, convierta la imagen en una matriz de ceros y unos. Utilice el comando forer para forer, transformar la matriz, luego elevar al cuadrado el valor absoluto de la matriz y ver la imagen resultante, que es el patrón de difracción correspondiente a la imagen original. Además, utilice la función de registro para escalar el contraste de la imagen.

Finalmente, compare los patrones de difracción del modelo con los patrones de difracción obtenidos de gusanos que nadan libremente. En este ejemplo, se estudió la elegancia del mar en un cuarzo Q vet, de un centímetro de ancho, cinco milímetros de grosor y cuatro centímetros de alto. Muestreo de un solo gusano mediante análisis de vídeo.

La frecuencia media de natación obtenida a partir del análisis de vídeo en un veterinario de cinco milímetros de grosor fue de unos 2,5 hercios. Del mismo modo, el muestreo de un solo gusano utilizando el método de adquisición de datos en tiempo real y un osciloscopio digital dio como resultado una frecuencia de natación de unos 2,7 hercios. Este procedimiento se puede repetir para muchos gusanos.

Un estudio detallado de gusanos que nadan libremente reveló una frecuencia media de natación de 2,37 hercios en un vetete de cinco milímetros. Como era de esperar, la frecuencia de natación es mayor que la de un gusano rastrero. Utilizando este método de difracción, se ha encontrado que las frecuencias medias de natación de un mar elegance, que está confinado a un portaobjetos de microscopio, coinciden con el valor publicado anteriormente de dos hercios.

Siguiendo el video. La preparación de datos y el modelado de los patrones de difracción demostrados en este video permiten el modelado de los patrones de difracción de natación. Con la ayuda de imágenes de gusanos obtenidas con un microscopio convencional, los patrones de difracción modelados se utilizan para simular un ciclo de natación de la elegancia del mar.

Un modelo exitoso consiste en el éxito físicamente factible de los patrones de natación, coincidiendo con las frecuencias de natación. El gusano debe tener la misma forma al final del ciclo de natación que al comienzo de un ciclo de natación. Una vez dominada, esta técnica se puede hacer en menos de un minuto para cada lombriz utilizando la fotodieta rápida mientras se observan los ciclos de natación en la pantalla del ordenador.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo evaluar los nematodos que nadan libremente.