Visuellement Suivi Odeur Mediated Pendant le vol chez la drosophile

Les insectes volants utilisent des indices visuels pour stabiliser leur cap dans un courant d'air. Ainsi, la stabilisation visuelle du suivi vers l'amont contribue directement à la détection des odeurs. À l'aide d'un dispositif olfactométrique à ancrage magnétique, ou OMT, nous pouvons examiner si les indices visuels influencent directement le comportement de suivi d'odeur indépendamment des indices éoliens.

La procédure commence par l'optimisation de l'éclairage de la mouche en ajustant l'intensité d'une DEL infrarouge afin d'obtenir une image nette de la mouche. Un éclairage insuffisant produira une image sombre, tandis qu'un éclairage excessif entraînera une image sur exposée une fois la mouche correctement imagée. Un logiciel d'analyse mesure l'angle du corps en temps réel ; déplacer visuellement une mouche dans un panache d'odeur alimentaire conduit à une orientation constante vers l'emplacement spatial du panache.

Mais uniquement lorsque le panorama visuel contient des indices visuels marqués. Tester la même mouche dans une arène visuelle de luminance moyenne équivalente, mais sans contours visuels, donne une faible capacité de suivi du panache, car la mouche perd son orientation spatiale. Bonjour, je suis Brian DeMars du laboratoire du Dr Mark Fry, du Département des Sciences physiologiques de l'Université de Californie à Los Angeles.

Aujourd'hui, nous allons vous montrer comment acquérir et optimiser des images vidéo afin d'analyser l'angle corporel dans un dispositif magnétique fixé pour l'olfaction. Nous décrirons également deux expériences permettant d'examiner l'influence des indices visuels sur le suivi d'une odeur. Nous utilisons cette procédure dans notre laboratoire pour étudier le contrôle du vol chez les mouches drosophiles, régulé par les sens visuel et olfactif.

Commençons. L'optimisation de l'image vidéo est cruciale pour la qualité des données acquises afin d'obtenir des images plus nettes. Placez d'abord une mouche fraîchement attachée dans l'arène à l'aide d'une pince.

Ensuite, positionnez la caméra à base de carte feu de fil sous la chambre à vide en acrylique transparente de sorte que la caméra soit orientée directement vers le haut, à travers la chambre et le tube en verre sous vide, vers l'aspect ventral de la mouche fixée. Assurez-vous qu'aucun revêtement de filtre infrarouge ne soit présent sur l'objectif du système vidéo. Pour éclairer la mouche, utilisez un réseau circulaire de DEL infrarouges, positionnées juste sous les panneaux de DEL.

Dirigez chaque LED individuellement sur le corps de la mouche afin d'obtenir un éclairage uniforme, réduire les reflets provenant du système de panneaux et minimiser les indices visuels perçus par la mouche. Il est utile de recouvrir toutes les surfaces réfléchissantes visibles par la caméra avec de la peinture noire mate ; les lumières de la pièce doivent être éteintes pour réduire les reflets et les fluctuations de luminosité détectables par l’œil de la mouche. Ensuite, inspectez visuellement la caméra.

La mouche doit apparaître en blanc brillant sur un fond noir. Si l'image est floue, il se peut que l'objectif doive être mis au point. Si la mouche est sombre, le réseau de LED peut être mal mis au point ou ne pas recevoir suffisamment d'alimentation pour un éclairage adéquat.

Enfin, acquérez la vidéo à l'aide de sous-programmes personnalisés écrits en MATLAB en utilisant la boîte à outils d'acquisition d'images. Une expérience simple réalisée avec le dispositif de mesure optique (OMT) consiste à observer une mouche affamée localisant et suivant activement un panache d'odeur alimentaire attirante. Ces expériences sont généralement menées selon un plan en blocs aléatoires afin de minimiser tout biais lié à l'ordre expérimental.

En modifiant l'environnement visuel, vous pouvez influencer la capacité de la mouche à suivre une odeur. Pour réaliser cette expérience, placez une mouche fraîchement attachée dans l'arène à l'aide d'une pince avant chaque expérience utilisant l'affichage visuel, puis faites pivoter la mouche pendant plusieurs révolutions afin d'assurer un mouvement régulier sur tout l'axe YA de 360 degrés. Écartez la mouche si elle ne tourne pas de manière fluide.

Si le problème persiste, les aimants peuvent être mal alignés. Présentez ensuite à la drosophile les conditions expérimentales suivantes. Dans un ordre aléatoire, un motif rayé à fort contraste avec de la vapeur d'eau émanant du port d'odeur.

Un motif rayé à fort contraste accompagné d'une vapeur d'odeur attirante. Une seule bande verticale décalée de 90 degrés par rapport au port d'odeur, avec de la vapeur d'eau, et une seule bande décalée de 90 degrés avec de la vapeur d'odeur, espacées de 32 intervalles, fonctionnent bien pour les expériences où les mouches doivent localiser la source d'odeur par elles-mêmes. Enregistrez la vidéo à 30 hertz pendant toute la durée de chaque condition expérimentale et utilisez MATLAB pour analyser les images hors ligne. Lorsque des concentrations élevées d'odeur sont utilisées, une odeur résiduelle peut être libérée par le port d'odeur après l'arrêt de l'odeur ; prenez des mesures pour minimiser les effets éventuels.

Cela peut faire tourner la drosophile pendant quelques secondes selon un panorama rotatif, permettant ainsi au système d'éliminer tout résidu d'odeur. Cela aide également à faire tourner visuellement la drosophile entre les différents traitements expérimentaux. Ceci maintient les drosophiles activement engagées dans l'expérience et les empêche de rester en un seul endroit.

Une deuxième expérience de base dans l'OMT consiste à faire glisser visuellement une mouche dans un panache d'odeur, à modifier instantanément les conditions visuelles, puis à mesurer sa capacité à rester dans le panache. Les expériences sont réalisées selon un plan en blocs aléatoires afin de minimiser tout biais lié à l'ordre expérimental. À l’aide de pinces, placez une mouche fraîchement attachée dans l’arène.

Ensuite, à titre de vérification diagnostique, faites pivoter visuellement la drosophile plusieurs fois autour de l'arène. Cela garantit que l'animal est capable de s'orienter dans toutes les directions. Avant chaque condition, activez l'odeur expérimentale, soit l'eau soit le vinaigre, et faites glisser visuellement la drosophile dans le panache en oscillant une petite bande verticale à l'emplacement du panache.

Maintenant que la mouche est orientée vers le panache, retirez la bande oscillante. Présentez ensuite les conditions visuelles suivantes : bandes panoramiques à fort contraste avec de la vapeur d'eau, fond uniforme avec de la vapeur d'eau, bandes panoramiques à fort contraste avec de la vapeur d'odeur et fond uniforme avec de la vapeur d'odeur.

Acquérez la vidéo à 30 hertz pendant toute la durée de chaque condition expérimentale. Ensuite, utilisez des programmes personnalisés écrits en MATLAB pour analyser les images hors ligne. Lors de l'optimisation de l'image vidéo de l'OMT, souvenez-vous qu'elle doit offrir une vue nette de la drosophile éclairée sur un fond noir foncé.

Les images trop lumineuses peuvent être améliorées en réduisant les interférences de fond, en diminuant l'intensité des DEL infrarouges ou en éteignant les lumières de la pièce. Si la mouche est correctement éclairée, régler la mise au point des DEL infrarouges ou moduler leur intensité peut résoudre le problème.

Lorsqu'une mouche est mise au défi de localiser seule un panache d'odeur, elle ne devrait jamais localiser de manière significative un panache de vapeur d'eau, mais elle devrait toujours localiser un panache odorant en présence d'indices visuels panoramiques riches. Un deuxième test consiste à déplacer visuellement une mouche directement dans un panache d'odeur et à la mettre au défi de maintenir son cap à l'intérieur du panache face à divers fonds visuels stationnaires. Si la mouche est entraînée dans un panache de vapeur d'eau, elle devrait rapidement s'en détourner.

Si la mouche est entraînée dans un panache d'odeur et que des indices visuels suffisants sont présents pour permettre un suivi robuste, la mouche reste dans le panache. Nous venons de vous montrer comment optimiser l'image vidéo acquise pour un dispositif olfactif à attache magnétique. Nous avons également décrit deux protocoles expérimentaux permettant d'examiner l'influence des indices visuels sur le suivi d'un odorat.

Lorsque vous réalisez ces expériences, il est important de garder à l'esprit que l'optimisation de l'image vidéo est cruciale pour la qualité des données acquises. De plus, quel que soit le protocole expérimental, il est essentiel de maintenir vos mouches en bonne santé et activement engagées. Voilà tout.

Merci d'avoir regardé et bonne chance avec vos expériences.