Name: Ant の視覚系の解剖学を調査するためのテクニック (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
Description: 学ぶ光学顕微鏡と電子顕微鏡の手法を用いてアリの視覚系の詳細な解剖学的情報を取得する方法。視覚生態学における視覚パラメータの推定に役立つ包括的な技術です。

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昆虫の解剖学の知識を共有するためヨッヘン ・ ツァイル、ポール ・ クーパーとビルギット グライナーに感謝しております、テクニックのいくつかを示すため、我々 はここで記述しました。オーストラリア国立大学で高度な顕微鏡と顕微鏡ユニット MQU でセンターで支持と有能なスタッフに感謝しております。この作品は、オーストラリアの研究評議会 (DE120100019、FT140100221、DP150101172) から周波数と補助金に大学院奨学金によって支えられました。

<ol><li>Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+homing%3A+an+insect+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">Visual homing: an insect perspective.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 22, 285-293 (2012).</li>
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<li>Narendra, A., Greiner, B., Ribi, W. A., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+and+dark+adaptation+mechanisms+in+the+compound+eyes+of+Myrmecia+ants+that+occupy+discrete+temporal+niches%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Light and dark adaptation mechanisms in the compound eyes of Myrmecia ants that occupy discrete temporal niches.</a> J. Exp. Biol. 219, 2435-2442 (2016).</li>
<li>Ribi, W. A., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+visual+system+of+the+Australian+%26%2334%3BRedeye%26%2334%3B+cicada+%28Psaltoda+moerens%29%5BTitle%5D)+AND+%22Arthr.+Struct.+Dev%22%5BJournal%5D)">The visual system of the Australian &#34;Redeye&#34; cicada (Psaltoda moerens).</a> Arthr. Struct. Dev. 44, 574-586 (2015).</li>
<li>Ribi, W. A., Warrant, E. J., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+organization+of+honeybee+ocelli%3A+regional+specializations+and+rhabdom+arrangements%5BTitle%5D)+AND+%22Arthr.+Struct.+Dev%22%5BJournal%5D)">The organization of honeybee ocelli: regional specializations and rhabdom arrangements.</a> Arthr. Struct. Dev. 40, 509-520 (2011).</li>
<li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colour+receptors+in+the+eye+of+the+digger+wasp%2C+Sphex+cognatus+Smith%3A+evaluation+by+selective+adaptation%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Tiss.+Res%22%5BJournal%5D)">Colour receptors in the eye of the digger wasp, Sphex cognatus Smith: evaluation by selective adaptation.</a> Cell Tiss. Res. 195, 471-483 (1978).</li>
<li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrastructure+and+migration+of+screening+pigments+in+the+retina+of+Pieris+rapae+L.+%28Lepidoptera%2C+Pieridae%29%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Tiss.+Res%22%5BJournal%5D)">Ultrastructure and migration of screening pigments in the retina of Pieris rapae L. (Lepidoptera, Pieridae).</a> Cell Tiss. Res. 191, 57-73 (1978).</li>
<li>Lau, T., Gross, E., Meyer-Rochow, V. B. <a target="_blank" href="https://www.eje.cz/pdfs/eje/2007/03/14.pdf">Sexual dimorphism and light/dark adaptation in the compound eyes of male and female Acentria ephemerella (Lepidoptera: Pyraloidea: Crambidae).</a> Eur. J. Entomol. 104, 459-470 (2007).</li>
<li>Wipfler, B., Pohl, H., Yavorskaya, M. I., Beutel, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+methods+for+analysing+insect+structures+-+the+role+of+morphology+in+the+age+of+phylogenomics%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opin.+Insect+Sci%22%5BJournal%5D)">A review of methods for analysing insect structures - the role of morphology in the age of phylogenomics.</a> Curr. Opin. Insect Sci. 18, 60-68 (2016).</li>
<li>Streinzer, M., Brockmann, A., Nagaraja, N., Spaethe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sex+and+caste-specific+variation+in+compound+eye+morphology+of+five+honeybee+species%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Sex and caste-specific variation in compound eye morphology of five honeybee species.</a> PLoS ONE. 8, e57702(2013).</li>
<li>Somanathan, H., Warrant, E. J., Borges, R. M., Wallén, R., Kelber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resolution+and+sensitivity+of+the+eyes+of+the+Asian+honeybees+Apis+florea%2C+Apis+cerana+and+Apis+dorsata%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Resolution and sensitivity of the eyes of the Asian honeybees Apis florea, Apis cerana and Apis dorsata.</a> J. Exp. Biol. 212, 2448-2453 (2009).</li>
</ol>

著者は競争の興味を宣言しません。

上記の方法のスイート アリなどの昆虫の光学系に効果的な調査を可能にします。これらのテクニックは、サンプリングの解像度、光感度で、検討されている目の潜在的な偏波依存性の私達の理解をお知らせ。この知識は、視覚能力に生理・行動の調査のための重要な基礎を提供します。さらに、ここでの方法は、ant の視覚系に焦点を当てている、これらのテクニック使用できます他の昆虫 (例えば固定と厚い組織内浸潤の期間を増やす) プロトコルに若干の修正はあるものの、.わずかに変更されたプロトコルは、昆虫のセミ22、ハエ14、蜂23、ハチ24、蝶25、蛾26などの様々 な視覚系の特性評価に使用されています。技術のほとんどが記載されているここでしばらくの間使用されているが、この記事は、ant の光学系を勉強してのコンテキストにまとめること、代替技術を比較し、共通の落とし...

ビジョンは、ほとんどの動物のための重要な感覚モダリティです。ビジョンは、正確に示す目標の確立し、ルートに従うこととコンパス情報1,2を取得ためのナビゲーションのコンテキストで特に重要です。昆虫は複眼のペアを使用して視覚情報を検出し、いくつかのケースで 1 ~ 3 背側に配置されたシンプルな目は単眼3,4,5と呼ばれます。
アリの目は、ので、種を渡っていくつかのキーの特性を保全するアリは驚くほど多様なのですが、特に興味深いのです。解剖学、サイズ、および生態系の劇的な変化にもかかわらず種の大半社会性、コロニーに住んでいます。結果として、異なる種中心的な場所とリソース間の前後移動の面で同様の視覚課題に直面します。体長、厳密に夜行性の種に専ら昼間および視覚捕食者6,7、跳躍する地下歩行が遅いから 0.5 〜 26 ミリメートルに至る動物の蟻の間で同じ基本的な目 bauplan を観察できます。 8,9,10。すべての生態および行動のこれらの驚異的な違いは本体サイズ11,12ライフ スタイル、さまざまな環境に合わせて同じ基本的な眼の構造の無数の順列に上昇を与えます。結果として、アリのビジュアルの生態を勉強断固とした探偵に可能性の宝庫を提供します。
昆虫の視覚系を理解することは、行動能力に洞察力を得ることに不可欠です。これは、素敵な生態と、いくつかの昆虫のグループ (例えば、参照13,14,15,16,で大成功を動作解剖学を組み合わせた統合的な研究から明らかです。17). ant ナビゲーションと蟻の行動のフィールドは、一般的にかなり成功している、しかし非常に少し重点を ant ビジョン、いくつか選択した種の外に配置されています。ここでは、私たちは、アリの目のデザインを調査する技術について詳しく説明します。我々 は、アリに集中しながらこれらの技術適用できます、他の昆虫のわずかな変更でも。

<table><tbody><tr><td>Ant</td><td>Myrmecia midas</td><td></td><td></td></tr><tr><td>実体顕微鏡</td><td>ライカ M205 FA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>スパッタコーター</td><td>Pro Sci Tech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>エタノール</td><td>Sigma アルドリッチ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>シャーレ</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>解剖顕微鏡</td><td>ライカ MZ6</td><td></td><td></td></tr><tr><td>昆虫ピン</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>無色のマニキュア</td><td>非ブランド:化粧品店</td><td></td><td></td>から</tr><tr><td>ガラススライド</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>カミソリ刃</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Foreceps</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>カバースリップ</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>コンパウンド顕微鏡</td><td>ライカDM5000 B</td><td></td><td></td></tr><tr><td>グルタルアルデヒド</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>パラホルマリデヒド</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>塩化カリウム (KCl)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>リン酸二ナトリウム (Na2HPO4)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>リン酸二水素カリウム (KH2PO4)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ナトリウム塩化物(NaCl)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>四酸化オスミウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>アセトン</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>アラルダイト エポキシ樹脂</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>パスツールピペット</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Toluidie Blue</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ホットプレート</td><td>RiechertHK120</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ant の視覚系の解剖学を調査するためのテクニック

Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System

この記事は光学顕微鏡 (LM) における技術のスイートについて説明と電子顕微鏡検査 (EM) 昆虫の内部および外部の目の解剖学を研究するために使用できます。アリの目に仕事用に最適化され、透過型電子顕微鏡 (TEM)、走査型電子顕微鏡 (SEM) など他の技術と連携して動作させる従来の組織学的技術が含まれます。これらの技術は、非常に役に立つ、困難な場合が初心者顕微鏡の重視は、トラブルシューティングと異なる標本の最適化に関するこの記事に配置されているので。全体の標本 (写真顕微鏡・ SEM) のイメージングに関する情報を提供し、それぞれの長所と短所を話し合います。我々 は全体の目のレンズの直径を決定する際に使用される技術を強調表示し、改善のための新しい手法を説明します。最後に、LM と TEM の試料を準備にかかわっている技術について述べる断面、染色、およびこれらのサンプル画像します。我々 はサンプルを準備するときに、彼らの周りを移動する最善の方法を来るかもしれない 1 つのハードルをについて説明します。

ここで説明する方法では、単純なものの詳細な研究とアリの複眼を有効にします。Z ただし技術を使用して頭の背表示画像の視覚システム (図 1) レイアウトの概要を取得することができます。これは良い準備解剖、必要な断面の角度を決定します。この手法、また頭の幅、目の長さ、単眼レンズの直径などの測定に役立ちます。SEM イメージングはまた詳細な概要イメージを与えるが、さらに高倍率・高解像度画像の取得ができます。目に関心の特定の領域の詳細に調べることができ、レンズ形状の変化をすることができます (図 2) を確認します。SEM 画像は、小さな目と単眼アリを解決するため便利です。角膜のレプリカは、図形、サイズ、およびそれぞれの目 (図 3) でレンズの数に関する情報を提供します。LM のテクニックを使ってイメージ化半薄いセクション (図 4および<s...

この記事では、光と昆虫の内部および外部の目の解剖学を研究、電子顕微鏡の技術のスイートについて説明します。アリの目、詳細なトラブルシューティングと異なる標本や関心領域の最適化のための提案の仕事のために最適化されたいくつかの伝統的なテクニックが含まれます。

Ant の視覚系の解剖学を調査するためのテクニック

This article outlines a suite of techniques in light microscopy (LM) and electron microscopy (EM) which can be used to study the internal and external eye ...

この一連の顕微鏡技術の全体的な目標は、アリの視覚系の詳細な解剖学的情報を取得することです。この方法は、視覚生態学の分野における主要な問題に対処し、光学感度、視力、視野のサイズなどのさまざまな視覚パラメータを推定するのに役立ちます。この手法の主な利点は、特定の視覚システムの包括的な概要を提供することです。また、多くの異なる種での使用にも適応させることができます。角膜のレプリカを作成するには、エタノールで保存されたアリ、ピンに取り付けられたアリ、または粘土で保存されたアリを使用します。頭部が比較的大きい場合は、残りの体の部分を取り除くことができます。まず、爪楊枝を使用して、目を傷つけずに、速乾性の無色のマニキュアを目にすばやく広げます。ポリッシュを室温でセットします。次に、細い昆虫ピンを使用して、目を囲むヘッドカプセルからレプリカをそっと持ち上げます。そして、鉗子を使用して、頭を覆うレプリカの部分をつかみますが、目はつかみません。次に、レプリカをスライドガラスの上に置きます。そこで、カミソリの刃を使用して、レプリカを固定しながら、目の周りの余分な材料を慎重にトリミングします。レプリカの上にカバースリップを置く前に、レプリカを平らにするために3〜4つの細かい部分的な放射状のスライスを作成する必要がある場合があります。カバースリップを配置するときは、スライド上にレプリカの向きを文書化します。次に、角にマニキュアを少したたき、液体がレプリカに触れないようにして、カバースリップを密封します。その後、スライドは複合顕微鏡を使用して画像化する準備が整います。まず、アリに麻酔をかけ、ペトリ皿に入れます。染料を明るい条件またはドット条件に適合させる必要がある場合は、解剖の数時間前に行う必要があります。ドットの状態が維持されているように見える場合は、赤色光で解剖を行う必要があります。まず、鉗子を使ってアンテナを外します。次に、鋭利なカミソリの刃を使用して口の部分を取り外します。大きな標本では、目の前部を切り取ります。小さな標本では、網膜を引き裂く可能性があるため、脳を引っ張らずに、できるだけ目の近くで切ります。次に、頭の向きを変えて横切開を行い、腹側眼の一部を含む可能性のある頭の腹側部分を取り除きます。次に、複眼のすぐ後方にある冠状切開でヘッドカプセルを取り外します。この例では、横切開と冠状切開が同時に行われます。最後に、複眼で解剖したヘッドカプセルを氷冷固定剤に移します。組織が劣化するのを防ぐために、これらの手順を迅速に実行することが重要であるため、組織は最初の切開から2分以内に固定剤に入る必要があります。テキストプロトコールに従って、試料を調製し、余分な樹脂を排出します。次に、試料をブロックの垂直位置に置き、必要に応じて、少し余分な樹脂を使用してそこに固定します。レジンに埋め込まれた、またはブロックに貼り付けられた紙のラベルでブロックにラベルを付けます。その後、60°Cのオーブンで12〜14時間硬化させます。硬化したら、試料を清潔な封筒に入れます。次に、ブロックをミクロトームチャックに取り付けます。切片化する前に、まず試験片の向きが切片作成平面に適していることを確認してください。解剖顕微鏡で、カミソリの刃を使用してレジンブロックをトリミングします。次に、チャックをミクロトームアームに再度取り付け、試料を角度付けします。次に、0.45ミクロンのフィルターが付いたシリンジを使用して、ナイフボートに蒸留水を入れます。ナイフの端まで水を入れます。場所によっては、半月板が凸状になっている場合があります。次に、半月板がわずかに凹むまでボートを排水しますが、それでもナイフの端に達します。次に、ナイフをゆっくりと慎重に標本に近づけ、ブロックをナイフに合わせます。接眼レンズで頻繁にチェックしてください。ナイフが近くにあるがまだ標本を切断していないときに、ミクロトームホイールのクランキングを開始してアプローチを完了します。次に、ブロック内の関心領域に近づくときに、セクション収集の厚さを調整します。この場合、ダイヤモンドナイフを使用して1ミクロンのセクションを作成します。次に、フィルター付きのシリンジから、スライド上に一連の小さな液滴の蒸留水を置きます。興味のあるセクションを収集するには、まつげツールを使用してそれを拾います。そして慎重に、収集したセクションを水滴に浮かべます。各スライドに収まるだけ多くのセクションをロードし続けます。スライドに全負荷がかかったら、60°Cのホットプレートに移して水分を蒸発させ、切片をスライドに接着します。これには約15〜20分かかります。次に、別のフィルター付きシリンジを使用して、トルイジンブルー染料をスライドに一滴堆積させます。スライドの一方の端にドロップを置き、セクションに触れたりこすったりせずに針の端を使用して広げます。次に、スライドをホットプレートに20〜60秒間置きます。その後、ウォッシュボトルから蒸留水をスライドにスプレーし、ホットプレートを使用して乾燥させます。その後、複合顕微鏡でスライドを確認し、画像化します。記載されている技術により、アリの単純な目と複眼の詳細な研究が可能になります。Z-Stack顕微鏡写真を使用して頭部の背側図をイメージングすると、肉眼的測定を行うのに役立つ視覚系のレイアウトの概要が得られます。SEMイメージングは、小さな目を解像するために必要な詳細と、各レンズの形状を識別するために必要な詳細を提供します。光学顕微鏡で画像化された半薄切片は、眼の内部の解剖学的構造を示しています。レンズ、水晶円錐、および横紋体の寸法は、この解像度と倍率で測定できます。色素細胞、錐体管の存在、およびラブドメア形状の分布も研究できます。TEMによってイメージングされた超薄切片は、マイクロビラー方位や、例えば、くびれた結晶円錐路の幅などの超微細構造情報を提供します。このテクニックを試す際には、忍耐強く、清潔な器具を使用し、作りたての溶液を使用することが非常に重要です。これらの実験に続いて、追加の行動学的または生理学的実験を実施することができます。これらの実験は、目の解剖学的構造に対する動物の機能的視覚能力について私たちに知らせてくれます。これらの技術を用いることで、視覚システムの多様性を探り、アリの異なる種において、異なる生活様式や生態学に合わせてどのように進化してきたかを探ることができます。この方法は、アリの視覚系についての洞察を提供することができますが、他の昆虫や他の神経組織の視覚系を研究するためにも使用できます。固定剤や樹脂の取り扱いは非常に危険であり、ドラフト内での作業やニトリル手袋の着用などの予防措置を常に講じる必要があることを忘れないでください。

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Research

JoVE Journal

Environment

環境

ヒト以外の霊長類は、開発と老化の理解のための重要な並進種です。霊長類の網膜の解剖学的組織は、ヒトの正常と病理学的状態に重要な洞察を提供することがあります。...

脳へのゲートウェイ：霊長目の解剖

このプロトコルは、次の3つについて説明します...

開発と大人の準備ショウジョウバエ</emライブイメージングのための>脳と網膜

網膜刺激内の個々の電極に直接隣接する網膜細胞構築を可視化するための技術。...

ローカライズされた病理組織学的分析のための人工網膜を移植処理アイズのための技術

ここでは、光への長期曝露後に遺伝的にコードされた分子マーカー、およびそれらの調節で強調、数およびキイロショウジョウバエ の光受容体におけるシナプスアクティブゾーンの空間分布を定量化する方法を示しています。...

のシナプス変調を分析<em&gt;キイロショウジョウバエ</em&gt;長時間の光照射後の感光体

個人を自由に移動可能ではない分析のレベルで視覚的学習と記憶の形成を研究に研究を可能にするよう注意を払うアリの古典的条件づけのためのプロトコルを提案します。...

木蟻で visual の古典的条件付け

このプロトコルは、イメージングのために幼虫および成虫の ショウジョウバエ...

視葉可視化のためのショ ウジョウバエ の幼虫および成虫の脳の解剖、免疫組織化学、およびマウント

現在のプロトコルは、海馬への腹側テグメンタル領域(VTA)グルタミン酸突起をトレースするための簡単な方法を示しています。VTAグルタミン酸ニューロンの光刺激をCA1記録と組み合わせて、VTAグルタミン酸末端が生体内での推定ピラミッド発火率を調節する方法を示した。...

海馬の腹側テグメンタル領域グルタミン酸末端のインビボ解剖学的および機能的なトレース

このプロトコルは、嗅覚回路アセンブリの研究のためのアンテナ -...

ショウジョウバエの嗅覚回路アセンブリのタイムラプスイメージング研究のための外植システム

ここでのプロトコルは、擬似瞳孔現象と視細胞の瞳孔機構を用いて、自動装置によってマッピングされたイエバエの目の視覚軸の空間的組織化の測定を記述する。...

イエバエ複眼の視覚空間の自動チャート作成

ここでは、 ショウジョウバエ...

若年脳嗅覚神経細胞シナプス結合性の経験依存的リモデリング

学ぶ光学顕微鏡と電子顕微鏡の手法を用いてアリの視覚系の詳細な解剖学的情報を取得する方法。視覚生態学における視覚パラメータの推定に役立つ包括的な技術です。

Ant の視覚系の解剖学を調査するためのテクニック

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