Étude quantitative de la Locomotion librement Piscine Micro-organismes utilisant la diffraction laser

L’objectif général de cette procédure est de mesurer les fréquences de battement d’organismes microscopiques nageant librement. Ceci est accompli en préparant d’abord un échantillon de vers microscopiques. Ensuite, la configuration optique est préparée.

Ensuite, le motif de diffraction introduit par les organismes vivants est enregistré. Enfin, les données enregistrées sont analysées pour déterminer les fréquences de nage. En fin de compte, l’analyse de diffraction est utilisée pour montrer les changements dans les modèles de locomotion des vers sans contrainte.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes comme la microscopie traditionnelle est que les modèles de nage peuvent être observés lorsque l’espèce se déplace librement dans un espace tridimensionnel. Bien que cette méthode puisse donner un aperçu de l’élégance de la mer nageant librement, elle peut également être appliquée à d’autres organismes transparents, petits et microscopiques exposés à des conditions variables. Pour configurer C elegance pour l’analyse vidéo, commencez par utiliser un pic en fil de platine aplati pour déplacer 10 à 20 nématodes adultes GR vers du NGM frais.

Des plaques de Pétri remplies d’agar contenant de petites taches circulaires d’e coli. Laissez les nématodes pondre des œufs pendant trois à cinq heures, puis retirez les adultes. Ainsi, en établissant une petite culture synchronisée de 50 à 150 nématodes pour faire croître les nématodes jusqu’au début de l’âge adulte, incubez les boîtes de Pétri à 20 degrés Celsius pendant quatre à cinq jours.

Le jour de l’analyse vidéo, utilisez un millilitre d’eau distillée désionisée pour rincer une plaque de jeunes nématodes adultes, recueillant ainsi 50 à 150 vers de la culture synchronisée. Utilisez une micro-centrifugeuse pour faire tourner les vers au fond du tube ou laissez-les se déposer par gravité pendant environ 15 minutes. Il retire la majorité de l’eau du tube et la remplace par un millilitre d’eau distillée déminéralisée pour éliminer les bactéries adhérentes des nématodes.

À l’aide d’une micro-pipette, transférez cinq à 10 nématodes dans l’eau dans un vétérinaire en quartz. Assemblez la configuration optique comme illustré ici, à l’aide d’un laser à hélium néon de 543 nanomètres pour le suréchantillonnage, deux miroirs en aluminium de surface avant utilisés pour diriger le faisceau laser à travers le vete, un support vete, un écran de projection et une caméra haute vitesse capable de filmer à environ 240 images par seconde. Ensuite, utilisez un morceau de paraforme pour couvrir le haut du vétérinaire et retournez-le pour mélanger les nématodes dans la colonne d’eau.

Placez le vete dans un support vete de sorte que les vers soient initialement près du haut du vete. À l’aide des miroirs, dirigez le faisceau laser à travers le centre du vétérinaire. Parce que les nématodes sont plus denses que l’eau, ils tomberont lentement au fond du vétérinaire tout en nageant dans la colonne d’eau sur l’écran de projection, colorez le point correspondant au faisceau laser transmis en noir pour réduire la diffusion lorsque le faisceau transmis rencontre l’écran de projection.

L’élimination ou la réduction de la diffusion du faisceau transmis empêchera le réseau CCD de la caméra de saturer en raison du faisceau transmis. Pour mesurer la taille du motif de diffraction, tracez une ligne d’environ cinq centimètres sur l’écran de projection à côté du faisceau laser transmis sans interférer avec l’image de la lumière diffractée. Éteignez la lumière de la pièce et enregistrez des images de diffraction à l’écran pendant que les vers traversent le faisceau laser.

Pour préparer les données vidéo, installez le programme d’analyse vidéo suivant et importez la vidéo dans le programme. Réglez l’origine pour qu’elle coïncide avec le point laser transmis à l’aide du logiciel. Suivez le déplacement angulaire de l’image de diffraction formée par chaque nématode.

Copiez et collez les données dans une feuille de calcul et ajoutez 180 degrés ou PI pour tous les angles négatifs. Pour produire un graphique continu. À l’aide de la configuration d’analyse vidéo, placez une photodiode avec une petite zone décentrée dans le motif de diffraction directement devant l’écran de projection via un port USB A.

Connectez la photodiode à l’oscilloscope numérique qui se connecte à l’ordinateur. Observez les motifs de battement sur l’écran de l’ordinateur. Enregistrez les ensembles de données au format ASCI ou texte pour analyser les données.

Utilisez la vidéo ou la photo pour importer les données dans un programme d’analyse de données capable d’ajuster les formes d’onde. À l’aide de la minimisation de chiqua, ajustez une courbe sinusoïdale pour déterminer la fréquence de battement. Faites la moyenne des fréquences de nage de divers échantillons et déterminez la variance.

Pour cette étude, les données ont été analysées statistiquement à l’aide d’un seul facteur, Inova, suivi du Bon Ferran. Test de comparaisons multiples Une valeur P inférieure à 0,05 est considérée comme statistiquement significative pour modéliser les modèles de diffraction. Commencez par utiliser un microscope pour prendre des images afin d’obtenir une image.

Faites-le glisser dans Mathematica. Utilisez la commande yeux binaires pour le convertir en noir et blanc. Vous pouvez également utiliser la commande de détection des bords pour créer une image en noir et blanc où les deux derniers chiffres contrôlent la grosseur des bords résultants.

Ensuite, à l’aide de la commande de données d’image, convertissez l’image en une matrice de zéros et de uns. Utilisez la commande forer pour forer, transformer la matrice, puis mettre au carré la valeur absolue de la matrice et afficher l’image résultante, qui est le motif de diffraction correspondant à l’image d’origine. De plus, utilisez la fonction log pour mettre à l’échelle le contraste de l’image.

Enfin, comparez les modèles de diffraction avec les modèles de diffraction obtenus à partir de vers nageant librement. Dans cet exemple, l’élégance de la mer a été étudiée dans un quartz Q vet, d’un centimètre de large, de cinq millimètres d’épaisseur et de quatre centimètres de haut. Échantillonnage d’un seul ver à l’aide de l’analyse vidéo.

La fréquence moyenne de nage obtenue à partir d’une analyse vidéo chez un vétérinaire de cinq millimètres d’épaisseur était d’environ 2,5 hertz. De même, l’échantillonnage d’un seul ver à l’aide de la méthode d’acquisition de données en temps réel et d’un oscilloscope numérique a donné une fréquence de nage d’environ 2,7 hertz. Cette procédure peut être répétée pour de nombreux vers.

Une étude détaillée des vers nageant librement a révélé une fréquence de nage moyenne de 2,37 hertz dans un vete de cinq millimètres. Comme prévu, la fréquence de nage est plus élevée que celle d’un ver rampant. En utilisant cette méthode de diffraction, on a constaté que les fréquences de nage moyennes d’une élégance marine, qui est confinée à une lame de microscope, correspondent à la valeur précédemment publiée de deux hertz.

Suite à la vidéo. La préparation des données et la modélisation des motifs de diffraction démontrés dans cette vidéo permettent de modéliser des motifs de diffraction nageant. À l’aide d’images de vers obtenues avec un microscope conventionnel, les modèles de diffraction modélisés sont utilisés pour simuler un cycle de nage de l’élégance de la mer.

Un modèle réussi consiste en un succès physiquement réalisable des modèles de nage, correspondant aux fréquences de nage. Le ver doit être dans la même forme à la fin du cycle de nage qu’il l’était au début d’un cycle de nage. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en moins d’une minute pour chaque ver en utilisant le régime photo rapide tout en observant les cycles de nage sur l’écran de l’ordinateur.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’évaluer les nématodes nageant librement.