방법 논문

의 컴퓨터 추적하여있는 분석 후각 행동 초파리 네 사분면의 후각에

DOI:

10.3791/54346

⸱

2016년 8월 20일

 ,  , 
1The Solomon H. Snyder Department of Neuroscience, Center for Sensory Biology, Johns Hopkins University School of Medicine, 2MRC Clinical Sciences Center, Imperial College London

이 논문에서

요약

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

여기에서는 최대 100마리의 식초파리(Drosophila melanogaster)의 후각 반응을 분석하기 위한 행동 설정 및 데이터 분석 방법을 설명합니다. 이 시스템은 단일 또는 다중 후각 자극과 함께 사용할 수 있으며 신경 세포 하위 집합의 광유전학적 활성화 또는 침묵에 적응할 수 있습니다.

초록

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신경 생물학의 핵심 과제는 인해 복잡한 행동, 강력한 유전자 기술, 컴팩트 신경계에 적절한 동물의 행동을 안내합니다. 초파리 melanogaster의이 같은 조사를위한 훌륭한 모델 시스템 작동 방법 신경 회로 이해하는 것입니다. 실험실 행동 분석은 장기 (예 : phototaxis, 화성, 감각 학습과 기억) 1-3 대응 행동의 기초가되는 신경 메커니즘을 자연 환경의 특성을 시뮬레이션하고 연구하는 초파리와 함께 사용되어왔다. 특정 신경 하위 집합 레이블을 형질 전환 초파리 라인의 큰 컬렉션의 최근 가용성, 행동 분석은 행동 4-11과 뉴런을 연결하는 중요한 역할을 수행하고있다. 함께 데이터 분석을위한 기본 계산 루틴 다양하고 재현성 패러다임은 다양한 genotyp와 후보 플라이 라인의 빠른 테스트를 위해 필수적이다에스. 특히 유용한 실험 동물, 실험 기간 및 제출 자극의 자연의 수가 유연한 설정입니다. 선택의 분석은 수집 및 분석이 용이 재현 데이터를 생성한다. 여기서는 초파리의 행동 반응을 분석하기위한 시스템 및 프로토콜의 상세한 설명은 많은 네 상 경기장에 날아간 제시한다. 설정은 하나의 후각 자극에 파리의 응답을 분석하기 위해 여기에 사용된다 그러나, 동일한 설치 여러 후각, 시각적 또는 optogenetic 자극, 또는 이들의 조합을 테스트하기 위해 변형 될 수있다. 후각 설정은 냄새에 반응 플라이 집단의 활동을 기록하고 전산 분석 방법은 비행 행동을 정량화 적용됩니다. 수집 된 데이터는 효율적인 데이터 수집 및 실험 조건의 최적화에 필수적인 실험 실행의 빠른 판독을 얻기 위해 분석된다.

서론

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외부 환경에 적응하고 반응하는 능력은 모든 동물의 생존에 중요하다. 동물은 위험을 피하기 음식을 찾아 내고 동료를 찾고, 이전의 경험에서 배울 필요가있다. 감각 기관은 시각, 화학적 자극 mechanosensory 같은 다양한 수신 및 해석되고 디코딩 될 중추 신경계에이 신호를 전송하는 기능. 뇌는 그러한 음식을 구하고 또는 육식 동물에서 탈출로 인식 환경에 따라 적절한 모터 행동을 지시한다. 감각 기관이 외부 세계를 감지하고 뇌가 디코딩하고 의사 결정을 지시하는 방법, 신경 생물학의 주요 과제는 얼마나 이해.

초파리 melanogaster의 방법 신경 회로 가이드 행동을 조사하기위한 강력한 모델 시스템입니다. 유지 보수가 간단하고 저렴한되고 게다가, 초파리는 많은 다양하고 복잡한 틀에 박힌 행동을 전시, 아직 COMPAC으로 이렇게약 10 만 뉴런의 신경 시스템에서 t. 강력한 유전 기술은 초파리 게놈을 조작하기위한 존재하고, 유전자 변형 라인의 수천 선택적으로 재현 뉴런 10-13의 동일한 하위 집합을 라벨 것을 생성되었습니다. 이러한 형질 전환 라인들은 선택적으로 표지 된 뉴런 (활성화 또는 억제)의 활성을 조작 할 수 있으며, 이러한 조작 방식은 신경 기능 설명서 거동을 조사하기 위해 사용될 수있다.

여러 행동 분석은 다양한 초파리의 행동을 연구하기 위해 개발되었다. 초파리, 많은 동물처럼, 같은 음식을 찾는 동료를 발견하고, 위험을 피할 수 많은 행동 선택을 안내하는 냄새의 감각을 사용합니다. 후각 따라서 외부 자극을 감지하고 적절한 선택을 안내하는 동물의 신경계에 의해 해석하는 방법을 조사에 대한 좋은 감각 시스템입니다. 이와 같이, 세이의 숫자 investiga 개발되어왔다팅의 애벌레와 성인 후각 행동. 전통적으로, 초파리의 후각 행동은 타고난 시금에 사용 후각 행동 3을 배울 수있는 두 개의 선택 T-미로 패러다임에 의해 분석 하였다. 이 분석에서, 약 50 개의 파리 튜브 사이에서 선택을 주어진 하나 관 해당 냄새를 포함하고 다른 하나는 제어 취제 (일반적으로 악취 용매)를 포함한다. 초파리는 선택을 위해 설정된 시간 기간을 부여하고 다른 방에있는 파리의 수를 카운트한다. T 개의 미로는 많은 실험에 대한 간단한 분석이지만, 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 예를 들어, 후각 행동은 하나의 시점에서 측정되고,이 시점 전에 만들어진 다른 선택은 폐기된다. 마찬가지로, 인구 내에서 파리의 개별 행동은 무시된다. 또한, T-미로는 에러를 도입 할 수 파리 수동 계산을 필요로한다. 마지막으로, 두 측정 선택이 존재하기 때문에, 본종종 미묘한 행동 변화를 감지하는 데 필요한 통계 전력을 줄일 수 있습니다. 두 선택 T 미로의 대안은 4 분면 (네 필드) 후각 14-18이다. 이 분석에서, 동물은 경기장의 네 모서리의 각이 odorized 공기의 잠재적 인 소스로 가득되는 경기장을 탐구한다. 경기장은 네 실험적으로 정의 냄새 사분면의 형성을 극대화 할 수있는 들이랑 키스를 한거 별 모양이 있습니다. 냄새가 그 코너 중 하나에 공급 된 경우에만 해당 사분면에 포함된다. 동물의 행동은 세 가지 제어 사분면에서 자신의 행동에 비해 쉽게 입력하고 냄새 사분면을 떠날로 추적 될 수 있습니다. 네 사분면 후각 분석 따라서 레코드 많은 실험 아레나 위에 악취 자극 시공간적 행동 반응.

네 개의 사분면 후각이 먼저 Pettersson이 등. (15)와 수의사 등에 의해 개발되었다. (17)을 올 조사개별 기생 벌목의 공장 행동 반응. FAUCHER 등. 18 Semmelhack과 왕 (16)는 개별 초파리의 후각 반응을 모니터링하기 위해 설치 적응. 네 개의 사분면 후각 테스트 취기 및 조건의 넓은 범위를 허용, 매력과 반발 응답에 동일하게 민감하다. 사용자가 작성한 비행 추적 소프트웨어, 알렉스 Katsov (19)에 의해 개발 된 현재 (재료에 자세히 설명) 줄리안 브라운에 의해 유지는 네 사분면의 후각 14,20-23의 최신 구현에 추가적인 장점을 소개했다. 높은 공간에서 동시에 (100) 파리 (27.5 픽셀 / cm) 등 어떤 시점에서 위치, 속도 및 파리의 가속 등의 다양한 매개 변수를 추출 허용 해상도, 시간 (초당 30 프레임)까지 분석 할 수있게되었습니다. 이 냄새 20 파리 '행동 반응의 역학에 대한 조사를 할 수 있습니다 입니다. 이는 전체 추적 기간 모집단 내의 개별 파리의 동일성이 유지되지 않는다는 점에 유의해야한다. 대신, 각 플라이 트랙은 교차하지 않는 한이 같은 비행 트랙 기록된다. 파리는 분기 이후 어느 시점에서, 새로운 트랙이 할당됩니다. (재료 표 상세한) 다른 비디오 캡처 소프트웨어를 포함함으로써, 동일한 구성은가요 추적 기간을 허용하고 더 낮은 프레임 레이트로 이미지를 고려하여 최대 24 시간 동안 파리를 추적하는데 사용될 수있다. 이 옵션은 파리의 알을 낳는 행동을 연구하고 ovipositional 환경 (14) 자신의 신체 위치를 비교하는 데 사용되었다. 네 개의 필드 후각 또한 복합 응답을 연구하는 (예 후각 시각)의 자극을 사용할 수도 있고, 감각 자극의 프레젠테이션 optogenetic 9 thermogenetic 21 자극을 결합. 또한, 높은 시간 해상도의 궤적의 추출을 허용 FO앙상블 데이터 세트의 R 각각의 비행. 따라서,이 방법은 후각 유도 인구 행동과 개별 사회적 상호 작용에 대한 조사를 할 수 있습니다. 이 분석에 의해 생성 된 데이터는 행동 스크린의 네 개의 필드 후각을 사용할 수있게 견고하고 높은 재현성이다.

우리는 4 사분면의 후각 여기를 설치 어셈블리를 설명합니다. 우리는 더 고농도 에틸 프로 피오 네이트의 질문에 답변 사과 사이다 식초와 반발에 대한 응답으로 후각 매력을 분석에서의 사용을 보여줍니다. 마지막으로 설명하고 기록 플라이 추적 데이터의 분석을위한 예시적인 코드를 제공한다.

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프로토콜

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1. 설치 조립

  1. 제공된 도면 (보충 자료, SupplementalSketch_StarShapedArena.pdf)에 따라 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 중 별 모양의 경기장 (0.7 cm 19.5 cm 19.5 cm)를 생산하고 있습니다. 경기장은 상용 또는 사용자 정의 기능에 의해 제조 될 수있다.
  2. 두 개의 유리 플레이트 (2mm 두께의 20.25 cm 의해 20.25 cm)을 획득하고, 정밀 다이아몬드로 피복 된 드릴 비트를 사용하여 유리판 중 하나의 중심 (~ 지름 0.7 cm)에 구멍을 드릴.
  3. 행동 경기장에 대한 빛을 꽉 행동 상자를 생산하고 있습니다. 또한 제공되는 도면 (부자재, SupplementalSketch_LightTightBox.pdf)에 따른 적외선 CCD 비디오 카메라를 광 타이트 박스 카메라 제조. 상자는 상용 또는 사용자 정의 기능에 의해 제조 될 수있다.
  4. 후벽과 동작 상자의 측벽에 LED 어레이에 관한 공기 조화 장치를 탑재. 온도 프로브를 배치실시간 온도 피드백 및 조정을위한 측면 구멍을 통해 동작 상자에 (도 1 및 자세한 내용은 2 참조).
  5. 카메라에 IR 필터와 원 편광판을 부착하고 카메라 상자에 어셈블리를 장착합니다. 동작 상자와 카메라 상자가 행동 상자의 더 나은 온도 제어 (자세한 내용은 그림 1과 2 참조) 유리 창으로 구분됩니다.
  6. 카메라 어댑터에 적외선 CCD 카메라를 연결합니다. 의 USB 컨버터에 카메라 어댑터를 연결합니다. 데이터 수집 용 컴퓨터의 USB 포트에 USB 컨버터를 연결한다.
  7. 제조업체의 지시에 따라 컴퓨터에서 비디오 변환기에 대한 드라이버를 설치한다. 선택적으로, 카메라 설정 및 획득 파라미터들의 넓은 범위에 액세스하기 위해 USB 비디오 변환기의 제조자에 의해 제공된 화상 처리 소프트웨어를 설치한다.
  8. 출력 "을 통해 공기 조화 유닛 (연결온도 컨트롤러 온도 컨트롤러의 후면)에 열전대 ''를 통해 온도 조절기의 뒷면)와 온도 탐침 (ON ". 동작 상자에 프로브를 놓는다.
    참고 : 우리의 배치의 온도 제어 시스템은 18 ℃와 30 ℃ 사이 박스 온도를 유지시킬 수있다. 높거나 낮은 주위 온도는 신경 세포의 활동을 조작하거나 시냅스 전달을 억제하는 실험 thermogenetic (dTrpA1, TRPM8 또는 shibire TS)에 유용 할 수 있습니다. 대부분의 실험에서, 온도는 25 ° C에 유지된다.
  9. (상세 회로도 및 연결 피팅 그림 1B 참조) 다음 단계에 냄새 전달 시스템을 조립 :
    1. 중앙 에어 시스템에서 공기의 입력을 제어하기 위해 공기 압력 조정기를 사용한다. 중심 (A)로부터 공기를 정화 압력 레귤레이터 (숯 가득) 탄소 공기 필터 연결적외선 시스템.
    2. 고해상도 유량계 관에 의해 조절 다양한 채널로 구성된 유동 제어 장치를 조립한다.
    3. 도 1b 및도 2F에 도시 된 바와 같이 매니 폴드를 통해 유량계 튜브 탄소 공기 필터의 출력을 연결한다. 플로우 미터를 떠나 깨끗한 공기를 실내로 방출 또는 주문 제작 냄새 챔버 (24)에 입력하면 조절하는 전자 제어 3 방향 솔레노이드 밸브를 통해 유량계 튜브의 출력을.
    4. 제조업체의 설명서에 따라 솔레노이드 밸브 컨트롤러를 설치합니다.
  10. 데이터 수집 장치 (DAQ) 및 제조자의 설명서에 따른 전원 공급 장치에 연결하여 전자 공기 유량계를 설치한다. 모든 실험 전에 경기장의 각 사분면에 동일한 유량을 확인하기 위해 DAQ 인터페이스 소프트웨어를 설치합니다.

2. 후각 자극 준비

  1. 5 냄새를 준비플라스틱 외부 용기로 구성 개미 챔버 (24)는 중앙 부분 유리 내부 용기, 사용자 정의 만든 PTFE 뚜껑 삽입, 원래의 용기 뚜껑을 제거하고, 두 개의 단방향 밸브.
    주 : PTFE 덮개 주위에 O 링 악취 관류시 악취 챔버로부터 공기 누설을 방지하기 위해 사용될 수있다. 회로도 및 챔버의 사진을 그림 2는 그림 1을 참조하십시오.
  2. 용매 컨트롤에 대한 네 취제 챔버 및 테스트 취제에 대해 하나의 챔버를 사용합니다. (철저하게 실험을하기 전에 혼합, 테스트 취기 + 적절한 용제) 용매 또는 취제 희석 1,000 μL와 유리 용기를 채우 해당 플라스틱 챔버 내부의 유리 용기를 배치 (플라스틱 챔버로 액체를 밖으로 유출하지 않음)와 뚜껑을 조 . 항상 시험 취제 용매 컨트롤 클린 챔버를 사용하십시오.
    참고 : 강한 매력이 w 사과 사과 식초 (5 % 산도)의 1/16 희석에 의해 유발 될 수있다ater에. 대조적으로, 후각 반발 동작 광유 에틸 프로 피오 네이트의 10 % 희석을 이용하여 연구 될 수있다. 이러한 경우에 제어 자극 순수 미네랄 오일 냄새 실 수 있습니다.

3. 비행 준비

  1. 후면 표준 옥수수 가루 매체에 날아갑니다. 30 남성과 표준 병 (30) 여성 부모의 파리를 배치하고 25 ° C 또는 상온에서 5 일 동안 알을 낳기 수 있습니다.
  2. 각 실험, 새로 eclosed 부담 (<일일 세) 25 남성과 25 여성 짧은 CO 2 마취 파리.
  3. 2~4일 표준 플라이 매체와 유리 병에 파리를 유지합니다.
  4. 40 ~ 42 시간 실험하기 전에, CO없이 2 마취를 파리를 전송   ~ 10 ㎖의 1 % 아가 로즈 젤을 유리 병에 관한 것이다. 이것은 그들의 운동 활성을 증가시키는 데 도움이 음식없이 가습 파리를 유지합니다.
    주 : 파리의 90 % 이상이 기아 생존해야한다. 일부 유전자형 치유 작은네은과 40 시간의 기아를 통해 그것을 만들 수 없습니다. 이러한 경우, 예컨대 24-28 시간과 같은 짧은 기간이 허용되어 있지만, 모든 실험 조건 반복에 대해 동일하게 유지되어야한다.

매력적이고 구충제 냄새 물질 4. 행동 응답

  1. 온도 컨트롤러로 전환하고 25 ° C를 설정합니다.
  2. 취제 챔버의 콘센트에 튜브를 삽입하여과에 취제 챔버 (제어 및 테스트 냄새 물질)를 연결 푸시 - 투 - 연결 동작 상자에 피팅.
  3. 제어 및 방향제 공기 스트림 / 분 100ml로 같다고 확인하기 위해 공기 유량계를 사용하여 각 사분면의 유량을 확인한다.
  4. 완전히 건조 공기 (~ 3 ~ 4 분)가 PTFE 플라이 경기장 및 70 % 에탄올 2 ~ 3 회와 유리 접시를 청소하고에이를 수 있습니다.
  5. 클램프와 함께 경기장에 유리 판을 부착합니다.
  6. 전송이 마취 유리판 중 하나에있는 구멍을 통해 경기장에 CO없이 날아갑니다. 선미어 전송은 탈출 파리를 방지하기 위해 구멍에 원형 메쉬를 배치합니다.
    주 : CO 2 마취 초파리 동작 (25)에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다 및 행동 실험 24 시간 내에 사용되지 않아야한다.
  7. 빛 꽉 챔버에 파리로 무대를 배치, 경기장 코너에 행동 상자 피팅 - 연결 푸시에 부착 된 튜브를 연결하여 4 개의 제어 공기 흐름을 연결, 챔버의 문을 닫고 10을 기다립니다 15 분 파리가 새로운 환경에 순응 할 수 있습니다. 가능하면, 바이어스 실험 결과를 수도 가능한 최소한의 빛의 누출을 방지하기 위해, 실험이 수행되는 방에 불을 끄고.
  8. 파리 4 제어 기류에 노출되는 5-10 분 대조 실험을 실행.
  9. , 파리가 무대에서 균일하게 분포되어 있는지 확인합니다 (아래 데이터 분석 섹션 참조) 즉시 데이터를 분석하고 매력이 지수는 가까이이 경기장 내 환경 설정 또는 회피 전혀 조절되지 않는 소스 (예를 들어, 외부, 불균일 한 온도 분포가 고르지 경기장, 냄새 오염 등으로부터 누출 된 광)이 없는지 확인으로 0이 단계는 필수적이다. 파리가 불평등하게 분포하거나 운동 활성이 낮은 경우, 파리를 버리고 다시 경기장을 청소 (4.4 단계)와 실험을 반복 파리의 새로운 배치를 사용합니다.
  10. 3 방향 밸브 또는 커넥터 튜브를 재 연결에 전환하여 설정하기 위해 시험 취제 챔버를 연결한다.
  11. 5 ~ 10 분 동안 테스트 실험을 실행하고 아래 섹션 5에 설명 된대로 데이터를 분석 (또한 참조 (14)와 그림 3 참조). 20 분 이상 녹음은 계산 과정 어려울 수있다 데이터 파일이 발생할 수 있습니다. 이상 실험 기록이 요구되는 경우, 신속하게 중지 추적 프로그램을 다시 시작한다. 이 실험 기록 사이 ~ 10 초 간격으로 발생합니다.
  12. Discar라 파리.
  13. 청소 분야 및 유리 70 % 에탄올 판 (4.4 단계), 그리고 광 꽉 인클로저 내에서 커넥터 튜브를 교체합니다. 실험을 촉진하기 위해, 새로운 깨끗한 아레나 사용될 수 있으며, 실험을 수행하면서 실행 더티 아레나 세정.
  14. 필요한 경우, 파리의 새로운 배치로 다른 실험을 실행합니다. 여러 실험을 같은 날에 실행되는 경우, 부 취제는 이전 테스트 실행에서 시스템에 남아되지 않도록 세심한주의를 기울입니다. 이것은 일반적으로 CO 2 냄새 물질 또는 낮은 농도 문제가되지 않지만, 실험 실행 사이의 시간 간격 (24)까지 고도로 집중된 자극이 필요할 수있다. 취제 오염 제어 실험 동안 의심되는 경우 또한, 플로우 튜브 결국 튜브로 대체 될 수있다. 항상 지속적으로 시스템을 플러시 실험 사이에 건조 공기를 남겨

5. 데이터 분석

참고 : 제안 비행 추적 획득 softwar을(재료에 자세히 설명) 전자가 인수하는 동안 실시간으로 파리를 추적하고, 타임 스탬프 및 * .DAT 형식의 모든 감지 파리의 좌표를 저장합니다. 우리는 주문 제작 matlab에 루틴 매트랩 형식으로 데이터를 변환하고 데이터를 분석을 개발했다. 코드 예는 보충 자료에 설치되어 있지만, 구현의 세부 사항은 데이터 수집에 사용되는 소프트웨어에 의존한다.

  1. 원시 데이터를로드합니다. 경기장의 윤곽을 따라 공간 마스크를 만들고 그들이 소음 (그림 4A, 보조 코드 MaskSpatialFiltering.m, Score.m, DrawCircularMask 대표로 경기장의 밖에있는 모든 데이터 포인트를 제거하기 위해 원시 데이터에 마스크를 적용합니다. 엠).
  2. 이 데이터는 노이즈 비 이동 파리 (도 4b 보충 코드 TemporalFiltering.m)에 의해 발생 될 가능성이있는 한, 3S보다 오래 0.163 cm / 초 이하의 속도로 이동하는 모든 데이터 요소를 제거한다.
  3. 남아있는 데이터를 시각화하나의 궤적을 한 번에 그들을 밖으로 음모에 의해 또는 점 (그림 3, 보충 코드 SingleTrajectoryViewer.m).
    주 : 네 필드 냄새 경계의 위치는 가능성이 사용되는, 각각의 부 취제의 특성 및 공기 흐름 속도와 같은 요인에 달려있다. 예를 들어, 높은 휘발성 냄새 물질은 가능성이 적은 휘발성 냄새 물질보다 더 완벽하게 냄새 사분면을 채울 것입니다. 따라서 각 방향제 냄새가 약간 다른 경계를 나타낼 수 있음을 보인다. 이는 특정 지점에서 공기를 샘플링하기 위해 진공을 사용하는 등 그 자리에서 취제 농도 방해로 악취 경계를 측정하는 광 이온화 검출기의 사용이 문제가 될 수있다. 그럼에도 불구하고, 악취 경계 빠르게 비행 행동 데이터에 기초하여 추정 될 수있다. 예를 들어, 다른 냄새에 응답하여 누적 플라이 트랙에 기초하여 악취 경계는 명확도 3C 및 3D에 관찰 될 수있다.
  4. 칼대조 실험은 더 선호 응답을 생성하지 여부를 확인하고, 또한, 방향제 (또는 optogenetic 9)의 자극에 대한 반응에 액세스하는 흡착 지수 culate. 매력 지수 (AI)를 계산하기 위해, 제어 또는 테스트 기록의 마지막 5 분을 사용한다. +1 (절대 매력) -1 (절대 반발력) 사이에 떨어진다 인력의 측정치를 얻기 위해, 다음 공식은 AI를 계산하는데 사용된다 :
    figure-protocol-1
    N 테스트 테스트 사분면에서 데이터 포인트의 수이며, N 제어는 세 가지 제어 사분면에서의 데이터 포인트의 평균이다. 어떤 환경 설정이 제로에 가까운 값으로 표시되지 않을 것 같은이 법안은 직관적이다. 그러나 정확하게 취제 사분면에있는 파리의 총 개수의 비율을 의미하지 않는다. 이 측정 값을 얻으려면 몇 퍼센트 지수 (PI)를 사용할 수있다 :
    figure-protocol-2 N 테스트는 테스트 사분면에서의 데이터 포인트의 수이고, N은 총 네 개의 사분면에있는 데이터 포인트의 총 수이다. 이 수식은 0.25없이 행동 선호 (그림 3E 및 4C, 보충 코드 AttractionIndex.m)에 대응, 0과 1 사이에 해당하는 조치를 제공합니다.
  5. 각 반복에 대한 파리의 새 그룹을 사용하여 각 실험 조건의 5-10 반복을 실행합니다. 콜 모고 로프 - 스 미르 노프 비 파라 메트릭 테스트 (그림 3 층, 매트랩 kstest2 기능)를 사용하여 제어 조건 사이의 나에 대한 매력 지수를 비교합니다.

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결과

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네 사분면 후각 분석 기록과는 큰 공간을 통해 다양한 행동 파리 보행 활동을 분석한다. 방향제는 하나, 둘, 셋 또는 네 개의 사분면을 입력 공기 스트림으로 도입 될 수있다. 냄새없는 경우, 파리 자유롭게 네 사분면 사이를 이동한다. 그것이 않은 의도적 인 편견이 분석에 도입되지 않았 음을 나타냅니다으로이 문제가 관찰 중요하다. 이러한 편향은 빛, 온도 변동, 공기 흐름에서의 차이, 또는 악취 오염 물질을 포함 할 수있다.도 3b는 25 남성의 사분면 후각의 행동 반응을 도시 25 암 공기 건조 날아간다. 수집 된 데이터에서 단일 비행 트랙은 그림 3b에 강조,이 비행 전체 행동 분야를 탐구하는 것을 보여줍니다된다. 5 분 테스트 기간 동안 모든 분석 트랙의 매력 지수 점수 (AI)는 indicati, 0에 가까운냄새 사분면에 인력의 부족을 ng를. 마찬가지로 실험의 비율 지수 (PI)는 파리의 5 분의 시험...

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토론

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여기에 설명 된 네 개의 필드 후각은 야생형과 돌연변이 초파리는 파리의 큰 인구의 후각 반응을 연구하기위한 다양한 행동 시스템입니다. 각각의 실험은 (설정, 실험 실행, 청소 포함) ~ 1 시간 소요되며, 4-6 실험은 일상적으로 매일 수행 할 수 있습니다. 5 분 동안 40-50 초파리를 이용한 전형적인 분석은 약 450,000 분석을 위해 데이터 포인트를 추적 생성한다. 설명 된 구성은 또한 분의 일까지의 기간에 걸쳐 후각에 응답하여 또는 다른 감각 자극에 다른 곤충 또는 곤충 애벌레의 움직임을 모니터링하기 위해, 약간의 수정과 함께 사용될 수있다. 네 사분면 분석은 매력적이고 혐오 자극 모두의 영향에 민감합니다. 대부분의 취기는 -0.9과 0.9 (식 1) 사이의 매력 지수 (AI)를 생성합니다. +0.5 +1까지의 범위에있는 반면, AI는 AI -1 -0.5의 범위에있어서, 자극 파리 강하게 흡착 동작을 의미강한 방충제에 의해 트리거. 일반적으로, 제어에 의해 악취 중립 응답 (건조 공기를 가습 공기 광...

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공개 사항

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저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

감사의 글

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플라이 아레나와 밀폐 인클로저를 제작해 준 Terry Shelley, 플라이 스톡 유지 관리에 도움을 준 Liz Marr, 데이터 분석에 사용되는 Matlab 코드를 도와준 Xiaojing Gao와 Junjie Luo에게 감사드립니다. 모넬 화학 감지 센터(Monell Chemical Senses Center)의 요한 룬드스트룀(Johan Lundström)에게 냄새 전달 설정을 시연해 준 것에 대해 감사드립니다. 이 작업은 Whitehall Foundation(CJP)과 NIH NIDCD(R01DC013070, CJP)의 보조금으로 지원되었습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
<강력한>공기 전달 시스템  (필요한 수량)
튜빙 및 커넥터
열가소성 NPT(F) 매니폴드Cole-Parmer, IL, USAR-31522-311
Hex reducing  nipple (1/4MNPT->1/8MNPT)McMaster-Carr, IL, USA5232T3141
튜빙 ( ID:1/8)McMaster-Carr, IL, USA5108K4350 Ft
Tubing (ID:1/16)McMaster-Carr, IL, USA52355K41100 Ft
철조망피팅 McMaster-Carr, IL, USA5117K711 pack
Push-to-connect 튜브 피팅McMaster-Carr, IL, USA5779K1024
Barbed Tube Fittings (1/4MNPT->1/8BF)McMaster-Carr, IL, USA5463K4391 팩 (10)
바베드 튜브 피팅 (1/8MNPT->1/8BF)McMaster-Carr, IL, USA5463K4382 팩 (10) 
가시 튜브 피팅 (1/8MNPT->1/16BF)McMaster-Carr, IL, USA5463K42 팩 (10) 
가시 튜브 피팅 (1/4MNPT->1/4BF)McMaster-Carr, IL, USA&nbsp; 5670K841
육각 헤드 플러그McMaster-Carr, IL, USA48335K1521
공기 압력 조절기, 에어 필터 및 유량계(필요한 수량)
Labatory 가스 건조 장치W A HAMMOND DRIERITE CO LTD, OH, 미국모델: L68-NP-303; 재고 #26840
150 mm 플로우튜브용 멀티튜브 프레임Cole-Parmer, IL, USAR03215-30
1 멀티튜브 프레임, 150 mm 플로우튜브용Cole-Parmer, IL, USAR03215-761
150 mm 플로우튜브Cole-Parmer, IL, USAR-03217-159
밸브 카트리지Cole-Parmer, IL, USAR-03218-729
정밀 공기 조절기McMaster-Carr, IL, USA6162K131
솔레니오드 밸브Automate Scientific, Berkeley, CA02-10i4
솔레노이드 밸브 컨트롤러ValveLink 8.2, Automate Scientific, Berkeley, CA01-181
전자 유량계HoneywellAWM3100V1
DAQ (NI USB-6009, National Instruments) 및 a National InstrumentsNI USB-60091
전원 공급 장치Extech Instruments3822001
냄새 챔버
폴리프로필렌 와이드 마우스 항아리 2 oz; 60 mlNalgene562118-0002실험당 최소 5개가 필요하지만, 각 냄새 물질의 각 희석에 대해 별도의 챔버가 필요합니다. 컨테이너 스토어에서 사용 가능, 부품 #635114)
유리 냄새 챔버, 0.25 ozSunburst BottleLB4B실험당 최소 5개가 필요합니다 
악취 챔버용 "In" 밸브Smart Products, Inc., CA, USA214224PB-0011S000-4074이 부품 중 1개는 악취 챔버당 사용되지만 자주 교체해야
. 악취 챔버용 "Out" 밸브Smart Products, Inc., CA, USA224214PB-0011S000-4074이 부품 중 1개는 악취 챔버당 사용되지만 자주 교체해야
O ringRT Dygert International, MN, USAAS568-029 Buna-N O-R1 팩 (100)
Fly 아레나, 카메라 및 행동 상자(필요한 수량)
동작 및 카메라 상자 재료Interstate Plastics, CA, USAABS 검정 압출 (https://www.interstateplastics.com/Abs-Black-Extruded-Sheet-ABSBE~~ST.php)1803 sq inch
플라이 아레나 및 냄새 챔버 삽입물용 테플론, 3/8" 두께, 12" x 12"McMaster-Carr, IL, USA8545K27 1
유리 플레이트, 1/8" 두께, 9" x 9"McMaster-Carr, IL, USA8476K191 2
듀얼 액션 열전기 컨트롤러WAtronix Inc, CA, USADA12V-K-01
IR LED 어레이Advanced Illumination, Rochester, VT, USAAL4554-88024, PS24-TL2 LED 어레이 및 하나의 전원 공급 장치
에어컨 유닛Melcor Store  MAA280T-121
이미징 시스템(필요한 수량)
Cosmicar/Pentax C21211TH(12.5mm F/1.4) C-마운트 렌즈B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, USAKP1
CCXC-12P05N 상호 연결 케이블B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, NY, USASOCCXC12P05N1
DC-700 카메라 어댑터B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, USA1
B+W 40,5 093 IR filterB AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, USA65-0724421
TiFFEN 40.5 mm 원형 편광판Amazon1
IR 비디오 카메라산업용 비전 소스, FL, USASony XC-EI50 (SY-XC-E150)1
USB 비디오 컨버터The Imagingsource, 노스캐롤라이나, 미국DFG/USB2-It1
iFlySpy2 (플라이 추적 소프트웨어)Julian Brown, Stanford, Calfornia: julianrbrown@gmail.comiFlySpy21
IC Capture 2.2 소프트웨어The Imagingsource, NC, USA (http://www.theimagingsource.com/en_US/products/software/iccapture/)
Miscellaneous(필요한 수량)
Dremel 회전 도구Dremel, Racine, WI, USADremel 8000-03 1
유리 절단용 다이아몬드 코팅 드릴 비트다양한 공급업체에서 사용 가능; MSC 산업 공급 회사, 멜빌, 뉴욕906063281
합니다 합니다. 개 개 PEC21211 SODC700 개

참고문헌

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