Name: Visuellement Suivi Odeur Mediated Pendant le vol chez la drosophile (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-01-26T00:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
Description: Découvrez comment optimiser l'imagerie vidéo pour l'appareil OMT afin d'étudier le suivi olfactif visuel chez Drosophila. Cette méthode permet d'analyser l'intégration sensorielle lors du vol.

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Financé par une subvention de la National Science Foundation à MF

L&#39;OMT est une adaptation d&#39;un système d&#39;ancrage magnétique 1 conçu pour incorporer un panache de 2 virtuels simulateur. Les protocoles suivants expliquent comment optimiser les images vidéo acquise (Partie 1) et exécuter deux types de base visuo-olfactive expériences (Partie 2 &amp; 3). Partie 1: Acquisition Vidéo Optimisation de l&#39;image vidéo est cruciale pour la qualité des données acquises. Suivez ces étapes pour des images plus nettes. <ol><li> Placez une mouche fraîchement attaché dans l&#39;arène en utilisant une paire de pinces. </li><li> Position de la caméra embarquée firewire (Fire-i 1394store.com) sous la chambre à vide en acrylique transparent de sorte que la vue de la caméra est directement vers le haut dans la chambre, à travers un tube de verre, à la face ventrale de la mouche attachés. Soyez sûr qu&#39;il n&#39;ya pas de revêtement filtre IR sur l&#39;objectif du système vidéo. </li><li> Pour éclairer la volée, utiliser un réseau circulaire de LED infrarouges (petites pièces Inc) placé juste sous les panneaux LED. Accent sur le corps de chaque LED de la mouche individuellement pour un éclairage uniforme. </li><li> Pour réduire l&#39;éblouissement causé par le système de panneaux et de minimiser les repères visuels observés par la mouche, il est utile d&#39;enduire toutes les surfaces réfléchissantes dans la vue caméra avec la peinture noire à plat. Lumières de la pièce doivent être éteints afin de réduire les reflets et la luminosité des modulations détectable par l&#39;œil de la mouche. </li><li> Inspectez l&#39;image de la caméra. La mouche doit être blanche et brillante sur un fond noir. Si l&#39;image est floue de la lentille peut être nécessaire de se concentrer. Si la mouche est sombre, le tableau de LED peut être floue ou insuffisamment alimentés par un éclairage adéquat. Si le fond contient des objets lumineux, monter un disque de papier noir troupeau juste au-dessus de la volée afin de minimiser la réflectance de fond. </li><li> Nous acquérons la vidéo avec sous-routines personnalisées écrites en Matlab utilisant la boîte à outils Image Acquisition. </li></ol> Partie 2: La mouche de trouver le panache d&#39;odeur Une simple expérience dans l&#39;OMT est l&#39;observation d&#39;un affamé (faim) volent localiser et ensuite activement le suivi du panache d&#39;odeur des aliments attrayants. Manipuler les environs visuelle influence la capacité de la mouche de manière robuste suivre une odeur de nourriture appétitive. Notez que les expériences sont généralement exécutées dans un format de bloc aléatoire afin de minimiser tout biais dans l&#39;ordre expérimental. Tout le matériel externe (multiplexeurs à gaz, à l&#39;aréna de LED, de l&#39;acquisition vidéo) sont contrôlés par des routines logicielles personnalisées écrites dans Matlab (Mathworks). <ol><li> Placez une mouche fraîchement attaché dans l&#39;arène en utilisant une paire de pinces. </li><li> Avant chaque expérience, en utilisant l&#39;affichage visuel, faire tourner la volée pour plusieurs tours 3 pour assurer un mouvement fluide autour de l&#39;axe de lacet 360 ensemble. Si la mouche ne tourne pas en douceur le jeter. Si le problème persiste, la cause probable est aimants mal alignées. Remarque: Si la distribution de l&#39;aréna pour la rubrique plusieurs trajectoires au cours du procès de spin montre des pics significatifs (c&#39;est à dire n&#39;est pas plat sur 360 degrés), il ya probablement un biais en raison de l&#39;orientation des aimants mal alignées. </li><li> Présent à la volée avec les conditions de l&#39;échantillon expérimental suivant dans un ordre aléatoire: i) à contraste élevé motif rayé de vapeur d&#39;eau émanant du port d&#39;odeur; ii) à contraste élevé motif rayé à odeur attrayante vapeur; iii) une seule rayure décalage vertical à 90 degrés de la buse vapeur d&#39;eau, et iv) une seule bande de 90 degrés compensé avec de la vapeur d&#39;odeur. Dans notre expérience, des intervalles de 30 secondes fonctionnent bien pour des expériences où les mouches sont mis au défi de localiser la source de l&#39;odeur de leur propre chef. Nous acquérons la vidéo à 30 Hz pour la durée de chaque condition expérimentale et d&#39;analyser les images hors ligne en utilisant des routines logicielles personnalisées écrites dans Matlab (l&#39;un des plus utiles fonctions intégrées Matlab est regionprops.m qui analyse les propriétés géométriques d&#39;une ellipse. </li><li> Lors de l&#39;utilisation des concentrations d&#39;odeur forte, odeur résiduelle peut être libérée à partir du port d&#39;odeur après que l&#39;odeur est éteint. Pour minimiser les effets que cela peut avoir, il est utile de tourner à la volée pendant quelques secondes avec un panorama en rotation pour permettre au système pour débusquer toute odeur résiduelle. </li><li> Il est également bénéfique pour tourner le visuel voler entre les traitements expérimentaux pour (i) tenir les mouches activement engagés dans l&#39;expérimentation et à (ii) empêcher les mouches de rester en un seul endroit. Un exemple d&#39;expérience peut avoir l&#39;ordre suivant: i) vingt secondes centrifugation initiale de diagnostic; ii) cinq seconde vrille intermédiaires; iii) vingt paires deuxième condition n ° 1; iv) cinq seconde vrille intermédiaires; v) vingt paires deuxième condition n ° 2. </li></ol> Partie 3: La mouche en restant dans le panache d&#39;odeur Une deuxième expérience de base dans les OMT est visuellement glisser une mouche dans un panache d&#39;odeur, instantanément changer les conditions visuelles, puis de mesurer sa capacité à rester dans le panache. Là encore, notez que toutes les expériences sont faites dans un bloc aléatoire format pour minimiser les biais dans le but expérimental. <ol><li> Placez une mouche fraîchement attaché dans l&#39;arène en utilisant une paire de pinces. </li><li> Visuellement rotation (spin) des temps volent plusieurs autour de l&#39;arène avant chaque expérience comme un test de diagnostic pour s&#39;assurer que l&#39;animal a la capacité de s&#39;orienter dans toutes les directions (voir partie 2.2). </li><li> Avant chaque condition, tournez sur l&#39;odeur d&#39;expérimentation (de l&#39;eau ou du vinaigre) et visuellement &quot;glisser&quot; à la volée dans le panache en oscillant une petite bande verticale à la position du panache. Cette méthode tire parti du comportement de fixation à bande puissantes observées chez la mouche [4]. </li><li> Maintenant que la mouche est orientée vers le panache, retirez la bande oscillante et présentent les conditions de l&#39;échantillon visuels suivants: i) bandes de contraste élevé panoramique avec la vapeur d&#39;eau (figure 1A), ii) de fond uniforme avec la vapeur d&#39;eau (Fig. 1B); iii) des bandes de contraste élevé panoramique avec une odeur de vapeur (Fig. 1C); fond uniforme iv) avec une odeur de vapeur (Fig. 1D). Acquérir la vidéo comme en 2.3. Un exemple d&#39;expérience peut avoir l&#39;ordre qui coule: i) vingt secondes centrifugation initiale de diagnostic; ii) cinq seconde oscillation piste panache; iii) vingt paires deuxième condition n ° 1; iv) cinq seconde oscillation piste panache; v) vingt paires deuxième condition n ° 2 . </li></ol> Les résultats représentatifs: <img src="/files/ftp_upload/old/1110_2009_1_22_1/Fig 1.png" alt="Figure 1" width="600" height="195" /> Figure 1 La partie 1 explique comment optimiser les images vidéo OMT. L&#39;image vidéo doit avoir une vision claire de la mouche allumé sur un fond noir foncé. Excessivement images lumineuses peut être améliorée en réduisant les interférences de fond, en réduisant l&#39;intensité de la LED IR, ou en éteignant l&#39;éclairage de la pièce. Si la mouche est mal éclairés, en ajustant la mise au point des LED IR ou de moduler l&#39;intensité de la LED IR peut résoudre le problème. Parties 2 et 3 décrivent des expériences simples à effectuer pour vérifier le bon fonctionnement d&#39;un OMT. Dans tous les cas, une mouche doit être visuellement «forcée» (via les réponses optomoteur) pour faire tourner plusieurs révolutions dans l&#39;arène afin d&#39;assurer une gamme complète de douceur et de mouvement. Dans la partie 2 d&#39;une mouche est au défi de trouver un panache d&#39;odeur sur ses propres. Pour garder la volée engagés dans l&#39;expérimentation, afin de réduire l&#39;effet de la libération d&#39;odeur résiduelle, et pour empêcher les mouches de maintenir une seule rubrique tout au long de l&#39;expérience, il est utile de faire pivoter l&#39;avion visuellement pendant quelques secondes entre les essais. Une mouche ne doit jamais localiser un panache de vapeur d&#39;eau à un degré significatif, et doit toujours de localiser un panache odeur en la présence de riches panoramiques des indices visuels. Dans la partie 3 est visuellement une mouche traîné directement dans un panache d&#39;odeurs et mis au défi de maintenir sa position à l&#39;intérieur du panache contre une variété de milieux stationnaires visuelle. Si la mouche est traîné dans un panache de vapeur d&#39;eau, il devrait rapidement se détournent. Si la mouche est traîné dans un panache d&#39;odeur et il ya suffisamment d&#39;indices visuels de médiation suivi robuste, la mouche restera dans le panache.

<ol><li>Bender, J. A., Dickinson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+stimulation+of+saccades+in+magnetically+tethered+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Visual stimulation of saccades in magnetically tethered Drosophila.</a> J Exp Biol. 209, 3170-3182 (2006).</li>
<li>Duistermars, B. J., Frye, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crossmodal+visual+input+for+odor+tracking+during+fly+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Crossmodal visual input for odor tracking during fly flight.</a> Curr Biol. 18, 270-275 (2008).</li>
<li>Reiser, M. B., Dickinson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+modular+display+system+for+insect+behavioral+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A modular display system for insect behavioral neuroscience.</a> J Neurosci Methods. 167, 127-139 (2008).</li>
<li>Götz, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Course-control%2C+metabolism+and+wing+interference+during+ultralong+tethered+flight+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Course-control, metabolism and wing interference during ultralong tethered flight in Drosophila melanogaster.</a> J. Exp. Biol. 128, 35-46 (1987).</li>
</ol>

L&#39;acquisition d&#39;image pour ce système utilise une caméra FireWire coûteux bord et un logiciel écrit en Matlab. Des images claires sont indispensables pour obtenir des informations précises traces de données. Les stratégies décrites ci-dessus sont utiles pour le nettoyage des images dans ce système. Autres procédures de suivi vidéo pour ce système ont été décrits 1. Par ailleurs, ce système pourrait facilement être modifié pour inclure le suivi vidéo en temps réel. Les protocoles expérimentaux décrits ...

<table><tbody><tr><td>Caméra Firewire</td><td>1394store.com</td><td>Caméra embarquée Fire-I N&B</td><td>Objectif 4,3 mm sans revêtement IR</td></tr><tr><td>DEL infrarouges</td><td>Small Parts, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Peinture en aérosol noire</td><td>Rustoleum</td><td></td><td>Noir mat</td></tr><tr><td>Papier floqué noir</td><td>Edmund Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Système de panneaux</td><td>Caltech</td><td></td><td>&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>Matlab 2006a</td><td>Mathworks</td><td></td><td>Boîte à outils d'acquisition d'images</td></tr></tbody></table>

visuellement suivi odeur mediated pendant le vol chez la drosophile

Visually Mediated Odor Tracking During Flight in Drosophila

Les insectes volants utilisent des repères visuels pour stabiliser leur tête dans un flux de vent. Beaucoup d&#39;animaux suivre également les odeurs transportées par le vent. En tant que tel, la stabilisation visuelle de vent suivi directement dans le suivi des aides d&#39;odeur. Mais ne signaux olfactifs influencer directement le comportement de suivi visuel indépendamment de signaux vent? En outre, les progrès récents dans la génétique moléculaire et olfactives neurophysiologie ont motivé de nouvelles analyses comportementales quantitatives pour évaluer l&#39;influence du comportement (par exemple) génétiquement inactivation spécifique d&#39;activation des circuits olfactifs. Nous avons modifié un système d&#39;ancrage magnétiques initialement conçu pour des expériences de la vision en équipant l&#39;arène avec panache laminaire étroites odeur de flux. Ici nous nous concentrons sur des expériences qui peuvent être effectués après une mouche est attaché et est capable de naviguer dans l&#39;arène magnétique. Nous montrons comment acquérir des images vidéo optimisé pour la mesure de l&#39;angle du corps, comment juger de suivi odeurs stable, et nous montrent deux expériences pour étudier l&#39;influence des repères visuels sur le suivi des odeurs.

Nous décrivons ici comment optimiser l&#39;image vidéo acquise pour une olfactives magnétique attache (OMT) des appareils. Nous décrivons également deux protocoles échantillon expérimental pour l&#39;étude de visio-olfactive de fusion.

Visuellement Suivi Odeur Mediated Pendant le vol chez la drosophile

Les insectes volants utilisent des indices visuels pour stabiliser leur cap dans un flux d'air. De nombreux animaux suivent en outre des odeurs transportées par le vent. À ce titre, les indices visuels...

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.

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