Name: מבוסס-פורייה עקיפה ניתוח של חיים Caenorhabditis elegans (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 24 s
Description: למדו ניתוח עקיפה מבוסס פורייה לתיאור תנועת Caenorhabditis elegans בזמן אמת. שיטה זו מאפשרת הבחנה בין פנוטיפים שונים ומספקת בסיס לחקר אורגניזמים מיקרוסקופיים בנוירוביולוגיה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים חואן וואסקז על תרומותיו חישובית עם הפרויקט הזה. אנחנו אסירי תודה על התמיכה של וואסר קולג לתואר ראשון מחקר הקיץ המכון (URSI), קרן מחקר לוסי סלמון מיינארד, את ה-NSF פרס מס 1058385

1-C. elegans צמיחה ותחזוקה <ol><li>הכן תרבות נמטודות מנות.
	<ol><li>למלא את צלחות פטרי עם פתרון אגר ולהשאיר להם לגבש, ואז זרע עם תרבות e. coli של OP50 זן 9 , 10-</li>
	</ol></li> <li>להכין אוכלוסייה ההתחלתי של נמטודות למבוגרים על כל צלחת על-ידי העברת מספר תולעים בוגרות טרי מלא אגר צלחות פטרי עם תיקון e. coli. לשמור על התרבויות נמטודות ב 20 מעלות צלזיוס בתוך אינקובטור. 
	הערה: ניתן להשיג זנים נמטודות מן המרכז הגנום Caenorhabditis elegans. מחקר זה, הסוג הפרוע, N2, המתח, את OH7547 (otls199 [חתול-2::GFP + rgel-1 (F25B3.3):: dsRed + rol-6(su1006)]) זן, אשר מוצגים הפנוטיפ רולר, נוצלו.</li>
	<li>הפצת תולעים על תרבויות בעתיד.
	<ol><li>להסיר פטרי צלחת המכילה C. elegans, גידול בשימוש פטרי מן החממה טמפרטורה מבוקרת. למקם אותם על הבמה של מיקרוסקופ ויבתר.</li>
		<li>להדליק את מבער בונזן ולחטא האיסוף נמטודות פלטינה על-ידי הצבת המתכת הלהבה עד שזה זוהר אדום. אפשר לבחור להתקרר לטמפרטורת החדר. אל תהרוג את עצמך או תן לבחור לבוא במגע עם מזהמים.</li>
		<li>לגעת בעדינות את קצה האיסוף עד לקצה המעגל של חיידקים. חומר זה הוא דביק, יגרום איסוף נמטודות מבוגרים בודדים קל יותר.</li>
		<li>להעביר עד 4 נמטודות gravid צלחת פטרי תולעים נימיות צמיחה בינוני (NGM) מלא אגר, דגירה ב 20 º C. התולעים להטיל ביצים שתתבגרי בעוד ארבעה ימים.</li>
		<li>לחזור נמטודות הנותרים את החממה לאחר המעבר נמטודות למבוגרים ארבע.</li>
	</ol></li></ol> 2. הגדרת אופטי ( איור 1) <ol><li>Secure ההליום-ניאון לייזר בסמוך לפינה השמאלית האחורית של עבודה, שעליו מונחים אופטי וחבר אותו מקור כוח. 
	הערה: הלייזר &#39; קרן s חייב למלא את הדרישות עבור oversampling. C. elegans כ 1 מ מ אורך, לכן קרן הלייזר צריך קוטר גדול מ- 2 מ מ בזמן האירוע על תולעים נימיות, אך יותר מ- 5 מ מ כך תבנית עקיפה לא קשה לאתר.</li>
	<li>מקום דחיסות נייטרלית מסנן בין לייזר הליום-ניאון המדגם כך קרן הלייזר נוסע דרך המסנן לפני שהגיע המדגם.</li>
	<li>שימוש היגוי חזית אלומיניום משטח שתי מראות, לבנות פריסקופ נאבטח את המראה הראשון לאחר המסנן ' דחיסות נייטרלית '. אבטח את המראה השני כ- 10 ס מ מתחת המראה הראשון לתת מרחב כדי לכוון את קרן הלייזר ולהוסיף את cuvette בין המראות. יישר את קרן הלייזר ואת cuvette כך קרן הלייזר אנכית עובר cuvette. 
	הערה: המרחק האורגניזם diffracting פוטודיודה חייב להיות הרבה יותר גדול מאשר האורגניזם עצמו כדי להשיג את שדה רחוק עקיפה. בניסוי זה, המרחק cuvette פוטודיודה הוא 20 ס מ.</li>
	<li>לאבטח את פוטודיודה ישירות מול המראה השני עם חיישן שלה מול המראה. 
	הערה: cuvette המכיל את תולעים נימיות יוצב בין שתי מראות באמצעות מלחציים כימיה. עיין בסעיפים 4 ו-5.</li>
	<li>במקום cuvette מלא מים על הדוכן. להתאים את הגובה של העמדה. להתאים את הגולן ואת זוויות של מראה 1, ראי 2 כך קרן הלייזר עובר cuvette מכוון ליד אבל לא ישירות את פוטודיודה.</li>
	<li>להשתמש רמה כדי להבטיח הטופס דוכני משטח מפולס עבור cuvette. התאם את מראות נוספות במידת הצורך.</li>
	<li>להתחבר פוטודיודה את אוסצילוסקופ דיגיטלית באמצעות כבל ה-USB סיפק את אוסצילוסקופ דיגיטלי. להתחבר למחשב זה ישמש כדי להקליט ולשמור את הנתונים אוסצילוסקופ דיגיטלי.</li>
</ol> 3. אוסצילוסקופ ההתקנה <ol><li>באמצעות התוכנה אוסצילוסקופ במחשב, להגדיר את קצב דגימה לפחות 8 הרץ כדי לפתור את מעגל בהלקאה התולעת מספיק. 
	הערה: בקצב הדגימה צריך להיות יותר מפעמיים התדרים בהלקאה הצפוי של המין כך מתקיים משפט נייקוויסט 11.</li>
</ol> 4. מכין את התולעת ואת Cuvette עבור איסוף נתונים <ol><li>להעביר ארבע נמטודות בוגרים טריים NGM 10 מלא אגר פטרי צלחת באמצעות איסוף חוט דק, שעברו שיטוח פלטינה (ראה סעיף 1.3).</li>
	<li>אחד cuvette פלסטיק חד פעמיות להסיר את החבילה שלו, נזהר רק לגעת את cuvette על הדפנות מחורץ.</li>
	<li>שימוש micropipette כדי פיפטה מים מזוקקים לתוך cuvette עד cuvette כ-80% מלא עם מים מזוקקים. 
	הערה: חשוב רק מים מזוקקים או מאגרי מיונן כגון M9 10 או באגירה פוספט תמיסת מלח (PBS) בעת טיפול של נמטודות, כמו מי ברז מכיל תרכובות מיקרואורגניזם-הרג.</li>
	<li>למקם את צלחת פטרי המכילות את C. elegans כדי לשמש תחת טווח ויבתר.</li>
	<li>משתמש האיסוף פלטינה, הסר אחד בוגר C. elegans הפטרי ויציפו האיסוף לתוך cuvette, נעים האיסוף במעגלים במידת הצורך לנתק את תולעים נימיות.</li>
	<li>כדי למנוע בועות ב cuvette, למלא את cuvette עם מים עד שהוא מתנפח מעט מעל cuvette &#39; s העליון. למלא את cuvette &#39; s כובע לחלוטין עם מים ואז שמים במהירות את הכובע על גבי cuvette.</li>
	<li>להשתמש מטלית ניקוי אופטי כדי להסיר טיפות מים זה ייתכן שפכתי מעל ואופטית ניקוי נייר לניקוי כל תרסיס הנותרים.</li>
</ol> 5. נתונים בזמן אמת-רכישת עקיפה דפוס עוצמת השינויים <ol><li>להפעיל ההליום-ניאון לייזר ולהתאים את הגדרת תדירות/צבע כך שהוא מייצר קרן אדומה. הפעל את החיישן. 
	התראה: השתמש קרן אנרגיה נמוכה ב- 632 nm, כמו C. elegans להימנע אור בתדירות גבוהה (כחול) 12-</li>
	<li>אתר התולעת cuvette. מחזיק את cuvette על הדפנות מחורץ, להטות בעדינות את cuvette עד תולעים נימיות במרכז החלק של cuvette. 
	הערה: טלטולים או הטיה של cuvette באלימות גורמת התולעת להתנגש עם קירות cuvette. זה עלול לגרום נזק של תולעים נימיות.
	<ol><li>מקום cuvette על גבי המעמד במערכת אופטית, מרכוז התולעת בתוך הלייזר &#39; קרן s שמשתקף במראה 1 2 מראה. כדי לסלק אור תועה.</li>
	</ol></li> <li>מרכז התולעת בתוך קרן הלייזר.
	<ol><li>המקום את פוטודיודה בדוגמת המילוי עקיפה, כך שמיקום פוטודיודה, המרבי המרכזי של התבנית עקיפה אינם מתנגשים.</li>
		<li>להתאים את המסנן ' דחיסות נייטרלית ' למניעת רוויה של פוטודיודה. סיבוב ההגה מסנן ' דחיסות נייטרלית ' מווסת את עוצמת האור.
		<ol><li>סובב דחיסות נייטרלית מסנן כך מגביר המתח כפלט את פוטודיודה. 
			הערה: הפלט מתח הוא ציין באמצעות התוכנה פוטודיודה דיגיטלי. רווי פוטודיודה אם המתח אינו משתנה. במקרה הזה, סובב את המסנן ' דחיסות נייטרלית ' עד המתח מקטינה ללא משתטח על קריאה מינימלי. ודא כי האות מתח לא לרדד על הקריאות שיא, המציינת את הרוויה של פוטודיודה. להפחית את עוצמת האור על ידי סיבוב הגלגל מסנן ' דחיסות נייטרלית ' אם רוויה נצפית.</li>
		</ol></li> <li>, ברגע הדפוס עקיפה נע הוא גלוי, לאסוף נתונים עם פוטודיודה על-ידי לחיצה על לחצן התחל על תוכנת שליטה אוסצילוסקופ תוך מעקב אחר התולעת &#39; s תנועה. להמשיך לקחת מידות עד התולעת עובר קרן הלייזר וגם את diffracדפוס tion נעלמת, אשר בדרך כלל לוקח בערך 20 s.
		תהליך <ol><li>לעצור איסוף הנתונים על-ידי לחיצה על לחצן עצור על התוכנה עבור אוסצילוסקופ. לשמור בכל ניסוי &#39; s נתונים בתבנית. csv או. txt.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>חזור על השלבים 5.2-5.3 עד לפחות 50 ערכות נתונים שנגבה עבור כל פנוטיפ. להשתמש בבעלי חיים 8-10 לכל משפט.</li>
	<li>אם cuvette הוא נשרט השלך אותה תולעת לבין חזור על שלב 4. אם התולעת ייפגע במהלך המעבר, להיפטר ממנו ולא לשטוף את cuvette עם מים מזוקקים לפני חוזר בשלב 4 באמצעות cuvette אותו את.</li>
	<li>חזור על שלב 5 באמצעות OH7547 את &#34; רולר &#34; זן, וישתדלו תווית הנתונים כדי לציין את המתח תולעת.</li>
</ol> 6. ספקטרום פורייה של נתונים <ol><li>לייבא את הנתונים רכשה לתוך תוכנית ניתוח נתונים יכולים לבצע המרות פורייה דיסקרטית 3.</li>
	<li>פורייה לבצע המרות על כל ערכת נתונים באמצעות האפשרות שינוי צורה (FFT) פורייה מהירה של התוכנה-</li>
	<li>ממוצע התדרים מתוצאות FFT עבור כל משרעת עבור סוג הפרוע N2 תולעים.</li>
	<li>חזור על שלב 6.3 משתמש את FFTs של OH7547 &#34; רולר &#34; תולעים.</li>
</ol> 7. מידול של הספקטרום פורייה <ol><li>תוכנית מודל בינארי של תולעים נימיות גפיים (ראה כללה את החומרים משלימה). 
	הערה: מודל זה היא הערכה קשה, אשר מציג לראשונה את המאפיינים הבולטים של תולעת תנועה. המודל יכול להיות מעודנות כפי התוצאות מושווים עם תולעים בפועל. צורות תולעת הם הערכות באמצעות מיקרוסקופ תמונות 13.
	<ol><li>יצירת מסגרות רציפים של המודל הבינארי עוברים דרך תולעת לפחות שני מחזורים ( איור 2 א). לראות קטעי וידאו בהחומרים משלימה; התולעת C וידאו (CWorm.avi) ווידאו תולעת W (WWorm.avi).</li>
	</ol></li> <li>לייצר תבניות עקיפה רציפים. לראות קטעי וידאו בתוספת חומרים. הסרטונים עקיפה התולעת C (CWormDiff.avi) ווידאו תולעת W (WWormDiff.avi).
	<ol><li>התמרת פורייה בכל מסגרת בינארי של התמונה תולעת. גדול יותר הריפוד של המסגרת סביב התולעת, טוב יותר הרזולוציה של התמונה עקיפה יהיה. 
		הערה: הערך המוחלט של כל אחת מהמסגרות טרנספורמציה פורייה הוא יחסי התבנית המתאימה עקיפה ( איור 2b).</li>
		<li>לכוון את החדות של התבנית עקיפה על-ידי מיפוי עוצמות של התבנית עקיפה לקנה מידה לוגריתמי. 
		הערה: מצלמות ועיניים נוטים לפעול בקנה מידה שאינו ליניארי. מידה לוגריתמי ניתן לדמות כיצד תבנית עקיפה נתפסת בדרך כלל על ידי עין אנושית.</li>
	</ol></li> <li>לחלץ את האות עקיפה מעוצבת.
	<ol><li>לבחור על מיקום מחוץ למרכז המתאים למיקום של פוטודיודה בדוגמת המילוי עקיפה.</li>
		<li>להוסיף האלמנטים מטריצת שכנות המקיפים את המיקום של פוטודיודה כדי לדמות את גודל פוטודיודה. הגודל של פוטודיודה הוא בדרך כלל 0.1% של התבנית עקיפה modeled.</li>
		<li>שיא עלילה הרצף על המשמעות של עקיפה אותות. בדוק האות באופן פיזי סביר (כלומר, במקרה של העמסה מחזורית, האיתות פוטודיודה צריך להיות תקופתי גם).</li>
	</ol></li> <li>פורייה לשנות את האות עקיפה שהושג ב- 7.3 ולהשוות את התוצאות עם נתונים ניסיוני.</li>
	<li>חוזר עבור זנים שונים של תולעת ולהשוות.</li>
</ol>

<ol><li>Magnes, J., et al. <a target="_blank" href="http://file.scirp.org/Html/6-1850026_21423.htm">Analysis of Freely Swimming C. elegans Using Laser Diffraction.</a> Open J. Biophys. 2, 101-107 (2012).</li>
<li>Magnes, J., Raley-Susman, K. M., Eells, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Locomotion+Study+of+Freely+Swimming+Micro-organisms+Using+Laser+Diffraction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Quantitative Locomotion Study of Freely Swimming Micro-organisms Using Laser Diffraction.</a> J. Vis. Exp. (68), (2012).</li>
<li>James, J. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJames%2C+JF+%22A+Student%27s+Guide+to+Fourier+Transforms+with+Applications+in+Physics+and+Engineering%22">A Student's Guide to Fourier Transforms with Applications in Physics and Engineering</a>. , Cambridge University Press. Cambridge. (1995).</li>
<li>Korta, J., Clark, D. A., Gabel, C. V., Mahadevan, L., Samuel, A. D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanosensation+and+mechanical+load+modulate+the+locomotory+gait+of+swimming+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanosensation and mechanical load modulate the locomotory gait of swimming C. elegans.</a> J. Exp. Biol. 210, (2007).</li>
<li>Martin-Garcia, J. M., Conrad, C. E., Coe, J., Roy-Chowdhury, S., Fromme, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Serial+femtosecond+crystallography%3A+A+revolution+in+structural+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Arch.+Biochem.+Biophys%22%5BJournal%5D)">Serial femtosecond crystallography: A revolution in structural biology.</a> Arch. Biochem. Biophys. 602, 32-47 (2016).</li>
<li>Thibault, P., Rankenburg, I. C. <a target="_blank" href="http://aapt.scitation.org/doi/10.1119/1.2750378">Optical diffraction microscopy in a teaching laboratory.</a> Amer. J. Phys. 75 (9), 827-832 (2007).</li>
<li>Miao, J., Ishikawa, T., Anderson, E. H., Hodgson, K. O. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/233743787_Phase_retrieval_of_diffraction_patterns_from_noncrystalline_samples_using_the_oversampling_method">Phase retrieval of diffraction patterns from non crystalline samples using the oversampling method.</a> Phys. Rev. B. 67, 174104(2003).</li>
<li>Zhang, Y. P., Zhang, J. Q., Xu, W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030402613003215">Method for eliminating zero-order diffraction in lensless Fourier transform digital holography.</a> Optik - International Journal for Light and Electron Optics. 124 (21), 4873-4875 (2013).</li>
<li>Brody, A. H., Chou, E., Gray, J. M., Pokrywka, N. J., Raley-Susman, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mancozeb-induced+behavioral+deficits+precede+structural+neural+degeneration%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroToxicology%22%5BJournal%5D)">Mancozeb-induced behavioral deficits precede structural neural degeneration.</a> NeuroToxicology. 34, 74-81 (2013).</li>
<li>Stiernagle, T. The C. elegans Research Community. Maintenance of C. elegans. <a target="_blank" href="http://www.wormbook.org/chapters/www_strainmaintain/strainmaintain.html">WormBook</a>. , (2006).</li>
<li>Dasalukunte, D., Öwall, V., Rusek, F., Anderson, J. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDasalukunte%2C+D+%22Faster+than+Nyquist+Signaling.+Algorithms+to+Silicon%22">Faster than Nyquist Signaling. Algorithms to Silicon</a>. , Springer International Publishing. Switzerland. (2014).</li>
<li>Edwards, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+molecular+solution+for+ultraviolet+light+detection+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">A novel molecular solution for ultraviolet light detection in Caenorhabditis elegans.</a> PLoS Biol. 6 (8), e198(2008).</li>
<li>Bilbao, A., Wajnryb, E., Vanapalli, S. A., Blawzdziewicz, J. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/pdf/1306.4423.pdf">Nematode Locomotion in Confined and Unconfined Fluids.</a> Phys. Fluids. 25, 081902(2013).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

כולל מתיחות של נתונים עם חוסר פעילות להטות את התוצאות מאז מלאכותי תדרים נמוכים ייכללו בממוצע לתוך התוצאות. קולח פוטודיודה ניתן לזהות על ידי פסגות שטוח או 'נכרת' פסגות ההרים הנתונים הגולמיים. חילוק כל ערכת נתונים גולמיים בעוצמות שיא יעזור עם להתווכח על תנודות בעוצמת לייזר.
התדרים שיא הן אינדיקטור של הכולל ומתפתלת תדירות; עם זאת, תנועה מורכבת גורם הפרעות בתדרים היכו תבנית עקיפה, עליך להיבדק בקפידה.
בשיטה זו ניתן לחקור את ומכניקה של נמטודות אחרים. ניתן לשנות את הסביבה באמצעי אחר. אורכי גל עשוי להשתנות גם כן. עובד בטווח הנראה של הספקטרום האלקטרומגנטי הוא הקלה והבטוחה.
מודל מעודנת יותר יחקה ספקטרום עקיפה יותר מציאותי בעתיד. דוגמנית בעתיד עשויים לכלול תולעת שיכולים לשנות כיוונים, אשר לא ישפיע על מיקומים תדירות אבל השיא היחסי הגולן. מודל מציאותי יותר יאפשר עבור התפלגות הסתברותית בהלקאה תדרים, אשר ירחיב את הפסגות כמו המידע מהניסוי. בכפולה בתדרים היה חשבון וריאציות בתדרים thrashing.
הצורה תולעת הנוכחית היא גסה, במיוחד באזור ראש ולא זנב, שאמור להיות מחודדות יותר מאשר במודל הנוכחי. זה עשוי להיות מעניין לערוך ניתוח מפורט של סדרת הזמן של האות מאז זה יכול לתת רמזים על המורכבות של גפיים במוטציות שונות.
. זה שווה לשקול את המעשיות של הרחבת טכניקה זו אל תוך אפיון נמטודות מרובים בו-זמנית. חשוב להבין שיטה זו כשיטת משלימה לשיטות הקיימות באמצעות מיקרוסקופים מסורתיים. בשיטה זו יש יתרון ב לא דורש מיקרוסקופ במהלך רכישת הנתונים כך התולעת עשויים לנוע מהמטוס מוקד. ספקטרום תדירות בממוצע להראות הבדלים ברורים בתנועה תולעת ולא ניתן לכמת באמצעות הפסגות תדירות שכיחה, שיטה ב לכימות תולעת ומכניקה. ניתוח נתונים החתימות עקיפה נמצא להמשך פיתוח, בתקווה יוביל תהליך זיהוי אוטומטי של מספר מוטציות ויחידים.

שיטה זו משווה ניסיוני ותדירות modeled ספקטרה ומכניקה של C. elegans באמצעות שני זנים עם דפוסים שונים מאוד locomotory. התוצאות מציגות כי ספקטרום תדירות תלויה טמפורלית שינויים כמו תולעים נימיות שוחה בעמודת המים כך ברור מיקרוסקופיים תמונות לא נחוצים לצורך ניתוח. שיטה זו מאפשרת לניתוח כמותי בזמן אמת, מספק מידע משלים תמונות/סרטונים שהושג עם מיקרוסקופים מסורתיים. עקיפת פראונהופר, הנקראים גם שדות רחוק עקיפה, מספק את הבסיס עבור קבלת עקיפה בשידור חי-נתונים-1,-2. עוצמת האור בכל נקודה בודדת בתבנית עקיפה היא התוצאה של superimposing אור מכל נקודה בחלוקה לרמות של נמטודות3. כתוצאה מכך, עוצמת האור שנאספו לאורך זמן נושאת מידע אודות ומכניקה תולעים נימיות. ניתוח האות עקיפה תלויי-זמן יכול לזהות את התנועה האופייניות של המוטציה המתאימים מאז ניתוח כל התדרים מעורב גפיים משלים ניתוח וידאו מסורתיים. במקרה זה, ההבדלים האופיינית של גפיים של "רולר" לבין פראי סוג C. elegans מאושרות על-ידי השוואת ספקטרום תדירות של שני זנים שונים של תולעים נימיות.
כמה מאפיינים הקודם אושרו באמצעות ניתוח תדירות של עקיפה אותות כמו שחייה תדרים2,4. וחשוב מכך, שיטה זו יכול לשמש כשיטה המשלימה כדי מיקרוסקופ מסורתי להתבונן גפיים בזמן אמת על גבי מסך מחשב כמו הנתונים הנאספות. ניתן לכמת את ספקטרום תדירות של תולעים עם דפוסים ברורים locomotory על ידי שוקל שפורייה הפך אות לאות עקיפה.
מהות רב תחומיים מבוססי פורייה עקיפה בעבודה זו כרוכה בתחומי ביולוגיה ופיזיקה. עקיפה על ידי תחת דגימה שימש זמן לחקור מבנים קריסטל ביולוגיה5 ושדות אחרים. בניסוי זה, עם זאת, oversampling6,7 יוצר התבנית שדה רחוק עקיפה כך האורגניזם ממורכזת בתוך הקרן. Oversampling משמשת בדרך כלל עבור הדמיה עדשה-פחות8 בשילוב עם אלגוריתם אחזור שלב משחזר תמונה של האובייקט המקורי. אחזור שלב קשה להשיג כאשר קיימות scatterers כמו במקרה תולעים נימיות. החתימה עקיפה טמפורלית מספיקה כדי להעריך את התדרים מפתח של התנועה תולעת. שיטה זו נמצאת פחות שהמפתחות מפרכת, מספק דרך אופטי לכמת ומכניקה. טכניקה זו יכול בקלות להיות מותאם לניתוח של מוטציות או תנאים סביבתיים לשנות התנהגות.

<table><tbody><tr><td>מחקר לייזר הליום-ניאון מתכוונן</td><td>אלקטרו-אופטיקה</td><td>30602</td><td>ניתן לבחור ארבעה אורכי גל בין 543 ננומטר ל-633 ננומטר.</td></tr><tr><td>2 מראות אלומיניום משטחים קדמיים</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-F01</td><td></td></tr><tr><td>פוטודיודה: SI גלאי מוגבר</td><td>Thorlabs</td><td>PDA 100A</td><td></td></tr><tr><td>קוורץ קובט</td><td>תאי סטארנה</td><td>21/G/5</td><td>ניתן להשתמש גם בתאי פלסטיק.</td></tr><tr><td>MatLab (תוכנה)</td><td>MathWorks</td><td>R2016b (9.1.0.441655)</td><td>השתמש בפקודה fft כדי לדמות עקיפה</td></tr><tr><td>Excel</td><td>Microsoft</td><td>14.7.1</td><td>משמש לניתוח נתונים של איור 4</td></tr><tr><td>Caenorhabditis elegans Roller</td><td>University of Minnesota Caenorhabditis elegans Center (CGC)</td><td>Strain: OH7547 גנוטיפ: otIs199.</td><td>https://cbs.umn.edu/cgc/home</td></tr><tr><td>Caenorhabditis elegans סוג פראי</td><td>אוניברסיטת מינסוטה Caenorhabditis elegans Center (CGC)</td><td>זן: N2 גנוטיפ: C. elegans מבודד בר</td><td>https://cbs.umn.edu/cgc/home</td></tr></tbody></table>

מבוסס-פורייה עקיפה ניתוח של חיים caenorhabditis elegans

Fourier-Based Diffraction Analysis of Live Caenorhabditis elegans

כתב יד זה מתאר כיצד לסווג נמטודות השימוש בחתימות עקיפה שדה רחוק טמפורלית. . יחיד C. elegans מושהה בעמודת המים בתוך cuvette אופטי. Nm 632 לייזר מתמשך wave הנה מכוונת דרך cuvette באמצעות מראות המשטח הקדמי. מרחק משמעותי של 20-30 ס מ לפחות נסע אחרי האור עובר דרך cuvette מבטיחה תבנית עקיפה שימושי רחוק-שדה (פראונהופר). השינויים תבנית עקיפה בזמן אמת כמו תולעים נימיות שוחה בתוך קרן הלייזר. פוטודיודה ממוקם מחוץ למרכז התבנית עקיפה. האיתות מתח פוטודיודה נצפית בזמן אמת והקליט באמצעות אוסצילוסקופ דיגיטלי. תהליך זה חוזר על עצמו עבור סוג הפרוע 139 ו- 108 "רולר" C. elegans. תולעים פראי סוג התערוכה דפוס תנודה מהירה בפתרון. התולעים "רולר" יש מוטציה במרכיב מרכזי של הקוטיקולה המפריע ומכניקה חלקה. מרווחי זמן לא חופשיים הרוויה ואת חוסר פעילות מתבטלים. זה מעשי לחלק כל ממוצע ב- המקסימאלית שלה כדי להשוות עוצמות היחסי. האות עבור כל תולעת היא שפורייה הפך כך התבנית תדירות עבור כל תולעת מתגלה. האות עבור כל סוג של תולעת הוא בממוצע. ספקטרום פורייה בממוצע עבור הסוג פרא ו- "רולר" C. elegans שונה במובהק, לחשוף את הצורות תולעת דינמי של זנים שונים תולעת שני ניתן להבחין באמצעות אנליזת פורייה. ספקטרום פורייה של כל זן תולעת תואם דגם משוער באמצעות שתי צורות תולעת בינאריים שונים התואמים רגעים locomotory. המעטפה של ההתפלגות תדירות בממוצע עבור תולעים בפועל, מעוצבת מאשר שהמודל תואם את הנתונים... בשיטה זו יכול לשמש בסיס עבור אנליזת פורייה עבור מינים רבים מיקרוסקופיים, כמו כל מיקרואורגניזם יש ספקטרום פורייה הייחודי שלה.

הגדרת הניסוי אופטי המוצג באיור 1 מאפשר חקר מיקרואורגניזמים מבלי להיות קשור למישור מוקד. האיתות בהלקאה פוטודיודה ניתן לצפות בזמן אמת על גבי מסך המחשב כמו איסוף הנתונים. דפוסי לא רגיל יהיה גלוי באופן מיידי ללא צורך לנתח וידאו בפירוט.
דוגמאות תולעת רציפים modeled התנועה ואת עקיפה המתאימים דפוסי מוצגים באיור2. הדפוסים עקיפה מעוצבת איכותית דומים. הדפוסים ניסיוני1 ומהווים אינדיקציה ראשונית הסימולציות בהצלחה מודל של תולעים נימיות.
חתימה עקיפה זמני דגימה של שני הסוגים של C. elegans למד פה מוצג באיור3. ניתן לראות איכותית כל תולעים נימיות מפרפרת תעריפים שונים, amplitudes. חלק מההבדלים ניתן לכמת דרך עקומה פולינומיאלית כפי שנעשה ב- הפרסום הקודם1. התמרת פורייה בדידה, חושפת פרטים נוספים בנוגע תדרים מוטבע:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56154/56154eq1.jpg">, (1)
כאשר Fk הוא התמרת פורייה דיגיטלי (רגל) ו- fn הוא האות עקיפה raw תלויי-זמן עם הזמן דיסקרטית משתנה n משתנה תדירות דיסקרטית ק' N הוא המספר הכולל של נקודות נתונים. התמרת פורייה דיגיטלית ממוצעת מאפשר תולעים נימיות להיות מזוהה על ידי משרעת ספקטרום תדירות שלה עקיפה (איור 4). הקשת פראי סוג נשלטת על ידי תדרים נמוכים יותר מאשר הספקטרום תנועה רולר.
מודל המעריכה את סוג בר נגד ההערות C. elegans רולר לסוג הפראי נוטה ת'ראש בתנועה (W או S shape) wavelike (איור 2 א) בזמן רולר נוטה נותן העדפה לצד אחד הדומה בערך צורה C נדנוד ( איור 5). זה מציע הסבר על ספקטרום שונה. רולר בעיקר יהוו את כנסיי לצד אחד, בזמן תנודה W יכולים להיחשב שניים מנוגדות C תנועות. מסיבה זו, W. ההצעה מורכבת יותר חושפני יותר משני תדרים נמוכים מ- C. ההצעה. תוצאה זו הוא אישר במודל חישובית. הצורה W יש הרבה צפיפות גבוהה יותר תדירות מאשר הצורה C (איור 6). זה אושר ב FFT איור 4 איפה התדרים רולר מקובצים יותר בזמן לא דיסקרטית לחלוטין. הסטטיסטיקה של ה roller מוטים מאז רולר ניתן לחזור פראי סוג גפיים באופן זמני.
ספקטרום יישר כוח מסוג רולר C. elegans מראה רחב לשיא ב ~1.5 הרץ, בזמן שחייה פראי סוג C. elegans תערוכות קשת עם מודאלים מרובים (כולל פסגות ~1.0 הרץ, הרץ 1.75). פוטודיודה (PD) יש גודל סופי שמתפשטת במספר אלמנטים מטריקס. מטריקס בודדים רכיבים או נקודות על התבנית עקיפה משתנים בעוצמתם מאז התאבכות בונה והרסני משתנים; ובכל זאת, התדרים שבו משתנים עוצמות זהים עבור כל רכיבי מטריקס, כפי שניתן לראות באיור7. בהתחשב הנגזרת זמן 1 הציוד, זה ניתן לראות כי תדירות תנודות לא לסמוך על המטריקס שלב, אלא רק על התנודות של האובייקט המקורי:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56154/56154eq2.jpg">, (2).
כמו המשטרה מתפשט על פני מספר רכיבי מטריקס, מיקומי שיא ממוצע לפרופיל תדירות עקבית. גיוון צפויים, יכול לתת רמזים על הכיוון של התולעת. התפלגות השכיחויות ישתנה כמו דהירה של השינויים תולעת. המודל הנוכחי הוא מודל פשוט המאפשר רק על ההערכה של מיקומי שיא יותר מאשר הגולן השיא היחסי. דפוסים שונים locomotory יהיה בממוצע למיקומים שונים שיא.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56154/56154fig1.jpg"> 
איור 1. הגדרת הניסוי. מסעותיו קרן לייזר צריכת חשמל נמוכה דרך המסנן דחיסות נייטרלית, משתקפת במראה M1 למטה דרך cuvette המכיל את התולעת על גבי המראה M2, נוסע לכיוון פוטודיודה. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56154/56154fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56154/56154fig2.jpg"> 
באיור 2. תולעת רציפים צורות ותבניות עקיפה המתאים. () יש לבחור תמונות בינאריות רציפים של נמטודות צורה מעוצבת של W ואת הדפוסים עקיפה רציפים (b) המתאימים. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56154/56154fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56154/56154fig3.jpg"> 
איור 3. מדגם ניסיוני עקיפה חתימות. עקיפה חתימות שנאספו () OH7547 "הרים" ו- (b) N2 הפרוע סוג C. elegans בעזרת פוטודיודה יחיד בדוגמת המילוי עקיפה. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56154/56154fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56154/56154fig4.jpg"> 
באיור 4. ניסיוני בממוצע כוח ספקטרום של רולר וסדרות עקיפה פראי סוג פראונהופר. המופע ספקטרום התדרים המצויים בממוצע התמרת פורייה של סדרת הזמן הקליט עם פוטודיודה. מסנן גאוסיאני של סטיית תקן הרץ 0.075 ק, נחתך ב 3 סטיות תקן, משמשת לאיזון. שימו לב הפסגה ספקטרלי רחב-~1.5 הרץ בספקטרום רולר מוחלקים, לעומת הקשת עם מודאלים מרובים מוחלקים פראי סוג (כולל פסגות-~1.0 ו- 1.75 Hz). <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56154/56154fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56154/56154fig5.jpg"> 
איור 5. איור צורה עקיפה. תבניות עקיפה שניתן למדל באמצעות חשיבה של כל מקטע קו כמו קו ישר אינפיניטסימלי קטן (משמאל). Superimposing את השורות האלה (מימין) מדגים את בניית תבניות עקיפה רחוק-שדה שנוצר על ידי סי בצורת תולעים נימיות. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56154/56154fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56154/56154fig6.jpg"> 
איור 6. מדומה כוח ספקטרום של רולר וסדרות עקיפה פראי סוג פראונהופר. () C צורה ו- (b) W צורה תולעים עם פוטודיודה מרוכז בכל האלמנטים מטריקס 200 (אנכי) של 175 (אופקי). הצורה W מראה צפיפות גבוהה יותר של תדרים עקב גפיים מורכבים יותר. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56154/56154fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56154/56154fig7.jpg"> 
איור 7. מדומה כוח ספקטרום של רולר וסדרות פראי סוג פראונהופר עקיפה במיקומים שונים פוטודיודה. תולעת () W-צורה, התולעת צורה (b) C עבור רכיבי מטריקס יחיד במקומות שונים להדמיית במקומות שונים של פוטודיודה. פסגת הגולן להשתנות עבור מיקומים שונים; עם זאת, מיקומי שיא נותר ללא שינוי עבור צורות ספציפיות. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56154/56154fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

כתב יד זה מתאר כיצד להבחין בין נמטודות שונים באמצעות שדה רחוק עקיפה חתימות. אנו משווים את ומכניקה של 139 108 "רולר" C. elegans וסוג הפרוע מאת ממוצע של תדרים המשוייך לחתימה עקיפה פראונהופר טמפורלית במקום אחד באמצעות לייזר מתמשך wave.

מבוסס-פורייה עקיפה ניתוח של חיים Caenorhabditis elegans

This manuscript describes how to classify nematodes using temporal far-field diffraction signatures. A single C. elegans is suspended in a water column ...

המטרה הכללית של ניתוח עקיפה מבוסס-פורייה זה היא לאפיין את התנועה של C elegans בזמן אמת בעוד המין נע בחופשיות במרחב תלת-ממדי. שיטה זו יכולה להשיב על שאלות מפתח בתחום הנוירוביולוגיה על ידי תיאור תגובות המין לצפיפויות שונות של תמיסה או למוטציות תנועתיות. שיטה זו משמשת כקו בסיס לניתוח פורייה של מינים מיקרוסקופיים.השיטה כוללת את היתרון שכל מין מיקרוסקופי יהיה בעל ספקטרום פורייה ייחודי משלו. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי תנועת C elegans, ניתן ליישמה גם על מיקרו-אורגניזמים אחרים. באופן כללי, מי שאינם בקיאים בשיטה זו עשויים להתקשות, שכן איתור הנמטודה בתוך הקובטה תחת קרן הלייזר עלול להיות מאתגר.הרעיון לשיטה זו עלה תחילה בניסיוננו ללמוד על התנהגות שחייה מתוך אות הדיפרקציה הזמני, שהוא בעצמו אות רועש. ראשית, מקבעו לייזר הליום-ניאון ליד הפינה השמאלית האחורית של שולחן האופטיקה וחברו למקור מתח. מקמו מסנן צפיפות ניטרלית (neutral density filter) בין הלייזר למיקום הדגימה, כך שקרן הלייזר תעבור דרך המסנן לפני שתגיע לדגימה.באמצעות שתי מראות היגוי מאלומיניום עם ציפוי פני, בנו פריסקופ על ידי קיבוע המראה הראשונה לאחר מסנן הצפיפות הניטרלית. לאחר מכן, קבעו את המראה השנייה כ-10 סנטימטרים מתחת למראה הראשונה כדי לפנות מקום להגיית קרן הלייזר. הכניסו קיובטה בין המראות ויישרו את קרן הלייזר והקיובטה כך שקרן הלייזר תעבור אנכית דרך הקיובטה.בשלב הבא, קבעו את הפוטודיודה ישירות מול המראה השנייה, כך שהחיישן שלה פונה אל המראה. לאחר מכן, הניחו קיובטה מלאה במים על מעמד. כווננו את גובה המעמד ואת זוויות המראות הראשונה והשנייה, כך שקרן הלייזר תעבור דרך הקיובטה ותופנה לכיוון הפוטודיודה, אך לא ישירות אליה.השתמש בפלס כדי להבטיח שהמעמד יוצר משטח מאוזן עבור הקובטה. אם המעמד אינו מאוזן, בצע את ההתאמות המתאימות עד להשגתו של מפולס. לבסוף, חבר את הפוטודיודה לאוסצילוסקופ הדיגיטלי באמצעות כבל ה-USB המצורף וחברו למחשב.הפעל את תוכנת האוסצילוסקופ והגדר את קצב הדגימה ל-8 Hz לפחות כדי להבחין באופן מספק במחזור ה-trashing של התולעת. השתמש בפיקית של חוט פלטינה דק ושטוח כדי להעביר ארבעה נמטודות בוגרות לתוך צלחת פטרי נקייה מלאה באגר NGM. לאחר מכן, הוצא קובטה מפלסטיק חד-פעמית מאריזתה, תוך הקפדה לגעת בקובטה רק בדפנותיה המחורצות.לאחר מכן, השתמש במיקרופיפט כדי להעביר מים מזוקקים לקובטה עד שהקובטה מלאה בכ-80% במים מזוקקים. הנח את צלחת הפטרי המכילה את ה-C elegans תחת מיקרוסקופ סטריאוסקופי. לאחר מכן, השתמש בפיק פלטינה כדי להוציא תולעת C elegans בוגרת אחת מצלחת הפטרי וטבול את הפיק לתוך הקובטה.הניעו את הפיקה בתנועות סיבוביות כדי לשחרר את הנמטודה במידת הצורך. טפלו בנמטודות בעדינות ואל תנער את הקובט. ניעור הקובט עלול לגרום לכך שהתולעים לא יגיבו.כדי למנוע היווצרות בועות בקיובט, מלאו את הקיובט במים מזוקקים עד שהם עולים מעט מעל קצהו. לאחר מכן, מלאו את הפקק במים והניחו אותו במהירות על הקיובט. באמצעות נייר לעדשות, הסירו את טיפות המים שייתכן שנשפכו על הקיובט.בנוסף, השתמש בנייר לעדשות כדי להסיר טיפות קטנות שנותרו. הפעל את לייזר ההליום-ניאון וכוונן את הגדרת התדר כך שייוצר קרן אדומה. לאחר מכן, הפעל את החששון.החזיקו את הקיווט (cuvette) בצדדיו המשוננים והטו אותו בעדינות עד שהנמטודה תהיה בקירוב במרכז הקיווט. לאחר מכן, הניחו את הקיווט על המעמד במערכת האופטית, כאשר התולעת ממוקמת במרכז קרן הלייזר הנעה ממראה אחת למראה שתיים. לבסוף, מקמו את הפוטודיודה בתבנית העקיפה כך שמיקום הפוטודיודה והמקסימום המרכזי של תבנית העקיפה לא יחפפו.לאחר מכן, סובב את מסנני הצפיפות הניטרלית (neutral density filters) כך שיתקבל פלט מתח ניכר מדיודה של הפוטודיודה. הקפד להגביל את האור באמצעות מסנן הצפיפות הניטרלית, כדי למנוע רוויה של הפוטודיודה. קו שטוח מעיד על רוויית יתר או על חוסר בעוצמה.ברגע שתבנית העקיפה הנעה תהיה גלויה, אספו נתונים באמצעות הפוטודיודה על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה (start) בתוכנה, תוך שליטה באוסצילוסקופ ומעקב אחר תנועת התולעת. המשיכו לבצע מדידות עד שהתולעת תצא מאלומה של הלייזר ותבנית העקיפה תיעלם. אם הקובטה שרוטה, השליכו אותה ואת התולעת והתחילו מחדש.לאחר כ-20 שניות, הפסיקו את תהליך איסוף הנתונים על ידי לחיצה על כפתור העצירה בתוכנה של האוסילוסקופ. שמרו את נתוני כל ניסוי בפורמט של ערכים מופרדים בפסיקים (CSV) או בפורמט טקסט. אספו לפחות 50 מערכי נתונים עבור כל פנוטיפ והשתמשו ב-8 עד 10 חיות לכל ניסוי.דוגמאות לתנועה רצפית מודלית של תולעים ותבניות העקיפה התואמות מוצגות כאן. תבניות העקיפה המודלתיות דומות באופן איכותי לתבניות הניסוייות ומעידות על כך שהסימולציה מידלה בהצלחה את הנמטודה. בנוסף, ניתן להציג באופן כמותי את חתימת העקיפה הזמנית של ה-roller ושל ה-wild-type c elegans.כפי שניתן לראות כאן, כל נמטודה נעה בתנועות של קצב ואמפליטודה שונים. התמרות פורייה הדיגיטליות הממוצעות מאפשרות לזהות את הנמטודה על פי האמפליטודה של ספקטרום תדרי הדיפרקציה שלה. בספקטרום של תולעת מסוג הטיפוס הפראי שולטים תדרים נמוכים יותר מאשר בספקטרום של תנועת ה-roller.הנה דוגמה לתנודת w שניתן לחשוב עליה כשתי תנועות ים מנוגדות. בניגוד לכך, הגל המתגלגל (roller) ייצור לרוב c לצד אחד וייראה כך. בבחינת התדרים, תנועת w היא מורכבת יותר, וחושפת יותר תדרי נמוכים משניים מאשר תנועת c.ברגע שהטכניקה נשלטת, ניתן לאסוף מערכת נתונים אחת בערך תוך שתי דקות, במידה והיא מבוצעת כראוי. הגדרת האופטיקה לסדרת מערכי נתונים אורכת כ-20 עד 30 דקות. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור לטפל ב-C elegans בזהירות, על מנת לשמור על שלמות התנועה שלהם.בעקבות הליך זה, ניתן להחיל שיטות אחרות כגון שחזור מסלול (tractor reconstruction) ואנליזה לא-ליניארית כדי ללמוד יותר על תנועת C elegans. לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום הנוירוביולוגיה ללמוד לעומק יותר מוטנטים לוקומוטוריים ב-C elegans. לאחר צפייה בסרטון זה, אמורה להיות לכם הבנה טובה למדי לגבי האופן שבו יוצרים תבניות עקיפה עבור נמטודות חיות וכיצד לנתח אותן.זכרו כי עבודה עם לייזרים עלולה להיות מסוכנת ביותר, ויש לנקוט באמצעי זהירות, כגון הימנעות מהעברת קרני הלייזר בגובה העיניים, בעת ביצוע הפרוצדורה.

fourier-based-diffraction-analysis-of-live-caenorhabditis-elegans

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אורגניזמים מיקרוסקופים כמו נמטודות שוחים...

מחקר נידות כמותית של חי מייקרו אורגניזמים בחופשיות באמצעות ליזר עקיף

סרטון זה מציג את המושגים מאחורי דימות סידן וכולל פרוטוקול לדוגמה להדמיית הילוך מהיר של תולעים הכלולות בבארות אגרוז יצוקות.

הדמיית סידן: שיטה להמחשת פעילות עצבית ב- C. elegans חי

הטכניקה המוצגת כאן מודדת את דרכו של שחייה באופן חופשי מינים מיקרוסקופיים באמצעות חשיפת אורך גל יחידה. ג elegans משמשים כדי להדגים הדמיה צל כחלופה זולה למיקרוסקופים יקרים. טכניקה זו יכולה להיות מותאמת כדי להתאים את אוריינטציות, סביבות ומינים שונות כדי למדוד את הכיוון, מהירות, תאוצה וכוחות.

אחת אורך גל צל הדמיה של<em&gt; Elegans Caenorhabditis</em&gt; נידות כולל כוח אומדנים

הדמיית התנהגות ופעילות עצבית לאורך זמן ארוך ללא קיבוע של החיה היא תנאי מוקדם להבנת התנהגות. ניתן להשתמש בהדמיית תאים מיקרופלואידיים של אגרוז (AMI) כדי לדמות פעילות עצבית והתנהגות עבור כל שלבי החיים של Caenorhabditis elegans.

Microchambers agarose לסידן הדמיה לטווח ארוך של<em&gt; Elegans Caenorhabditis</em

במאמר זה נדגים הדמיה חיה של תולעים בודדים העסקת התקן מותאם אישית microfluidic. את ההתקן, תולעים מרובים נכלאים בנפרד כדי להפריד בין תאי, ומאפשר מעקב מרובבת האורך של תהליכים ביולוגיים שונים.

פלטפורמה Microfluidic הדמיה האורך ב Caenorhabditis elegans

אנו מציגים שיטה אוטומטית עבור שחזור תלת מימדי של Caenorhabditis elegans germline. השיטה שלנו קובעת את המספר והמיקום של כל גרעין בתוך germline ו ניתוחים germline חלבון הפצה, מבנה cytoskeletal.

ניתוח חישובית של Germline Caenorhabditis elegans ללמוד הפצה של גרעינים, חלבונים ו את שלד התא

דווח כאן על מערכת להדמיית סידן בדלקת אלגנס המתנהגת באופן חופשי עם רטט מבוקר היטב, שאינו לוקלי. מערכת זו מאפשרת לחוקרים לעורר תנודות לא-לוקליות בעלות תכונות מבוקרות היטב בתזוזה בקנה מידה ננומטרי ולכמת זרמי סידן במהלך תגובות של C. elegans לתנודות.

הדמיית סידן באלגנים של Caenorhabditis המתנהגים בחופשיות עם רטט מבוקר היטב, שאינו מלוטש

כאן אנו מציגים פרוטוקול להכנה והרכבה של עוברי Caenorhabditis elegans , רישום התפתחות תחת מיקרוסקופ 4D ואיתור שושלת תאים.

מיקרוסקופיה 4D: חשיפת קאנורהבדיטיס אלגנס התפתחות עוברית באמצעות מיקרוסקופיה של נומרסקי

מחקר זה מציג פרוטוקולים עבור שתי גישות ניתוח פעילות לוקומוטור חצי אוטומטי ב C. elegans קומפלקס I מחלות גז-1(fc21) תולעים, כלומר, ZebraLab (בדיקת תפוקה בינונית) ו- WormScan (בדיקה בעלת תפוקה גבוהה) ומספקים ניתוח השוואתי בין מגוון רחב של שיטות מחקר לכימות התנהגות נמטודה ותפקוד עצבי שרירי משולב.

ניתוח השוואתי של שיטות ניסיוניות לכימות פעילות בעלי חיים בקאנורבדיטיס אלגנס מודלים של מחלות מיטוכונדריאליות

מחקר זה בוחן את השפעת הגיל על התנועה ב-C. elegans על ידי מדידת מעריך ליאפונוב הגדול ביותר (LLE). ככל שהם מתבגרים, C. elegans מראים עלייה וירידה בשליטה המוטורית. התוצאות מראות שיא LLE לאחר חמישה ימים, ואחריו ירידה ככל שהתולעים מזדקנות.

דינמיקה תלוית גיל של תנועה ב- Caenorhabditis elegans: ניתוח מעריך ליאפונוב

כאן אנו מספקים הוראות לשימוש יעיל ב-SegElegans, מערכת למידה עמוקה שפיתחנו לפילוח אוטומטי של תולעים בודדות בתמונות מיקרוסקופיה רחבות, לשימוש מאוחר יותר בתוכנות ניתוח תמונות כגון ImageJ. אנו מספקים דרכים להשתמש במערכת הן באופן מקוון והן באופן לא מקוון.

ניתוח אוטומטי של תמונות פלואורסצנטיות של C. elegans באמצעות SegElegans

למדו ניתוח עקיפה מבוסס פורייה לתיאור תנועת Caenorhabditis elegans בזמן אמת. שיטה זו מאפשרת הבחנה בין פנוטיפים שונים ומספקת בסיס לחקר אורגניזמים מיקרוסקופיים בנוירוביולוגיה.

מבוסס-פורייה עקיפה ניתוח של חיים Caenorhabditis elegans

גלה סרטונים נוספים