Een aanpasbaar high-definition beeldvormingssysteem voor gedragsstudies van drosophila-volwassenen
8 juni 2021
Dit protocol beschrijft hoe een eenvoudige volwassen Drosophila-gedragsobservatiekamer te maken en hoe high-definition foto's / video's van de morfologie of het gedrag van verschillende soorten fruitvliegen in de observatiekamer te maken door middel van relatief eenvoudige en betaalbare methoden.
Vanwege zijn onhandige grootte is Drosophila moeilijk voor te stellen. Deze methode demonstreert beeldvorming van het gedrag en de morfologie van vliegen door gebruik te maken van een stereomicroscoop. Dit protocol kan zowel voor wetenschappelijk onderzoek als voor onderwijs worden gebruikt.
Het demonstreren van de procedure zal worden Ms.Li Tong en Ms.Weng Yujia, studenten die onder mijn begeleiding onderzoekstraining doen. Maak om te beginnen een observatiekamer voor vlieggedrag, of FBOC, met behulp van een doorschijnende plastic flessendop van ongeveer 17 bij 22 millimeter of door een sectie van 17 millimeter uit het dikke uiteinde van een pipetpunt van vijf milliliter te snijden. Giet 1% agar in de FBOC om de diepte aan te passen.
Als voedsel in de FBOC moet worden geplaatst, giet dan de agar om een diepte van 12 millimeter te verkrijgen. Als voedsel niet in de FBOC hoeft te worden geplaatst, giet de agar dan tot een diepte van vijf millimeter om de verblijfplaats van fruitvliegen gemakkelijker te volgen. Als u een pipetpunt gebruikt om een FBOC te maken, plaatst u de afgesneden pipetpunt in een petrischaaltje van 35 of 60 millimeter.
Giet de 1% agar-gel in de petrischaal tot een dikte van ongeveer vijf millimeter en wacht tot de agar stolt en de bodem van de FBOC afdicht. Giet vervolgens de agar-gel in de FBOC tot de gewenste dikte. Maak een FBOC-basis door een 10 millimeter diep gat in het midden van een stuk ethylamineschuimplaat met dezelfde diameter als de FBOC te boren.
Steek de FBOC in het gat. Maak indien nodig vliegenvoer met gistmedium, kunstmatig dieet of pure sucrose of glucose, afhankelijk van het doel van de observatie. Om visueel te bepalen of vliegen zich voeden, voegt u voedselkleurstoffen toe aan het voedsel tot een eindconcentratie van 12,5 milligram per 100 milliliter.
Giet het bereide voedsel in een petrischaaltje tot een hoogte van acht millimeter. Plaats na het stollen voedsel op een rechthoekige op papier getekende en snijd het voedsel dienovereenkomstig en plaats het op een stuk plastic en snijd het in een vierhoekige piramide of vierhoekige frustumpiramide om het vlieggedrag vanuit verschillende hoeken te kunnen registreren terwijl de vliegen op het voedsel landen. Knip een stuk plastic en gebruik een pincet om het plastic en voedsel in het midden van de FBOC te plaatsen.
Giet 1% agar-gel in een schone lege fles met een dikte van 1-2 centimeter en plaats deze gedurende 1-2 uur op kamertemperatuur. Breng vliegen over op de fles en plaats deze gedurende 36 uur of langer op 25 graden Celsius. Koel en inactiveer de vliegen in crushed ice, sorteer ze op een ijspak en breng ze over naar de FBOC zoals eerder beschreven.
Na het overbrengen van de vliegen naar de FBOC, bedek het met 30-40 millimeter UV of helder filter voor de camera om een FBOC-complex te vormen. Plaats het FBOC-complex onder de stereomicroscoop voor observatie. Verlicht de FBOC.
Monteer mini LED-videolampen om flitsende flitsende opvliegers en plaats de lichten aan de linker- en rechterkant van de FBOC. Zet de lichten aan en stel de kleurtemperatuur in op 5.000 tot 5.600 Kelvin en de helderheid op 100% Schakel de LED-videolichten in en pas de stereozoommicroscoop aan totdat de rand van de FBOC met het blote oog duidelijk te zien is. Verplaats de FBOC naar het midden van het gezichtsveld.
Bevestig de klem van de universele telescoop digitale camera adapter aan een oculair van de stereo microscoop. Bevestig vervolgens een compacte digitale camera stevig aan de adapter door afwisselend aan de montageschroef van de camera en de bevestigingsschroef van de camera te draaien. Schakel de digitale camera in en draai aan de horizontale/verticale fijnafstellingsknoppen totdat de FBOC-rand duidelijk in het midden van het heldere cirkelvormige gezichtsveld op het LCD-scherm van de camera verschijnt.
Draai de instelknop naar de automatische diafragmavoorkeuzemodus. Druk op de focusmodus op de multi-selector, kies macro close-up en druk vervolgens op de knop OK. Verplaats de zoomschakelaar van het groothoekeinde naar het tele-uiteinde en zoom in op het cirkelvormige beeld totdat het centrale gedeelte het volledige LCD-scherm vult.
Druk op de filmopnameknop en begin met het opnemen van het vlieggedrag. Draai aan de scherpstelknop van de microscoop totdat de vliegen in de FBOC duidelijk zichtbaar zijn. Kies het vlieggedrag dat van belang is voor observatie of video-opname.
Draai aan de zoomknop om in en uit te zoomen om de gewenste vergroting voor observatie of video-opname te bereiken. De representatieve foto die door het UV-filter wordt genomen, is helder en scherp en lijkt erg op de foto die is gemaakt wanneer de kweekflacon niet is bedekt. De kwaliteit van de foto genomen door het glas van de petrischaal is erg slecht en deels wazig.
Een foto genomen van de video-opname met de details van elk deel van het lichaam van de vlieg wordt hier getoond. Doordat de camera is aangesloten op een zoom stereo microscoop is het heel eenvoudig om met het zoomsysteem van panorama tot close-up opnames te maken. Met behulp van dit protocol kan vlieggedrag worden waargenomen en gedocumenteerd voor meerdere kijkhoeken.
De vrouwelijke vlieg wrijft bijvoorbeeld constant over de legboor met haar achterpoten tijdens het leggen van eieren. Dit detail van het leggedrag van eieren is vanaf de zijkant niet duidelijk te zien. Met behulp van deze eenvoudige en economische methode kunnen we een panoramische of close-up maken van het gedrag en de morfologie van vliegen en een video of foto van goede kwaliteit verkrijgen.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol beschrijft de constructie van een eenvoudige observatiekamer voor Drosophila-gedrag bij volwassenen (FBOC) en de technieken voor het vastleggen van high-definition beelden en video's van het gedrag en de morfologie van fruitvliegjes. De beschreven methoden zijn toegankelijk en kosteneffectief, waardoor ze geschikt zijn voor zowel onderzoek als educatieve doeleinden.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschap
- Gedragsbiologie
- Beeldvormingstechnieken
Achtergrond
- Drosophila worden vaak gebruikt in genetische en gedragsstudies.
- Het beeldvormen van Drosophila kan uitdagend zijn vanwege hun kleine formaat.
- High-definition beeldvorming is cruciaal voor het waarnemen van fijne details in gedrag en morfologie.
- Dit protocol biedt een oplossing voor effectieve observatie en documentatie.
Doel van het onderzoek
- Om een functionele observatiekamer voor Drosophila te creëren.
- Om high-quality beeldvorming van het gedrag van fruitvliegjes mogelijk te maken.
- Om onderzoek en onderwijs op het gebied van gedragsbiologie te faciliteren.
Gebruikte methoden
- Constructie van een observatiekamer voor vlieggedrag met een plastic flesdop of pipettentip.
- Bereiding van een 1% agarmedium voor de observatiekamer.
- Gebruik van een stereomicroscoop voor beeldvorming.
- Demonstratie van het protocol door onderzoekers op bachelorniveau.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle constructie van de FBOC voor Drosophila-observatie.
- High-definition beelden en video's vastgelegd met behulp van de beschreven methoden.
- Aangetoonde effectiviteit voor zowel onderzoek als educatieve doeleinden.
- Een reproduceerbaar protocol voor toekomstige studies geleverd.
Conclusies
- Het protocol biedt een eenvoudige en effectieve methode voor het observeren van Drosophila.
- High-quality beeldvorming verbetert het begrip van het gedrag van fruitvliegjes.
- Deze aanpak kan breed worden toegepast in verschillende onderzoeks- en onderwijsomgevingen.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
High-definition behavioral imaging of Drosophila adults addresses a critical gap in early discovery by enabling precise, reproducible observation of phenotypic outcomes. This capability enhances predictive confidence in target validation and supports robust assay development for neurobiology, genetics, and behavioral pharmacology pipelines. The method's accessibility and image quality facilitate cross-functional data sharing and portfolio-wide standardization.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables detailed documentation of behavioral phenotypes for hypothesis-driven target interrogation.
- Supports functional validation of genetic or pharmacological manipulations in a model organism.
- Improves mechanistic de-risking by capturing subtle morphological and behavioral endpoints.
- Facilitates portfolio triage by providing high-quality visual evidence for go/no-go decisions.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible imaging conditions for quantitative behavioral assays.
- Enables scalable preparation of observation chambers for parallelized screening workflows.
- Delivers high-resolution video and photo outputs suitable for automated or manual scoring.
- Supports assay transferability and platform reuse across research teams.
Translational & Preclinical Research
- Aligns behavioral endpoints with disease-relevant phenotypes in preclinical models when applicable.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by enabling consistent documentation.
- Reduces translational risk by supporting robust, reproducible phenotypic readouts.
Pipeline & Workflow Integration
This imaging system integrates into the discovery continuum from early hypothesis testing through lead identification and preclinical model validation.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing and pathway clarification via direct behavioral observation.
- Screening: Provides reproducible, quantitative imaging outputs for assay development and compound evaluation.
- Analytics: Enables extraction of measurable behavioral and morphological endpoints for statistical comparison.
- Translational Research: Supports alignment of model organism phenotypes with translational biomarkers when relevant.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized, adaptable imaging platform for diverse R&D applications.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in behavioral studies.
- Operational Value: Delivers standardized, scalable, and reproducible imaging workflows.
- Strategic Value: Improves decision-making efficiency and reduces late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of discovery programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microscopy and behavioral analysis for optimal setup and interpretation.
- Needs access to stereo microscopes, digital cameras, and controlled lighting infrastructure.
- Demands cross-team standardization of imaging protocols for reproducibility.
- Adaptable to various chamber designs and model systems with minor modifications.
- Image quality may be affected by chamber material and filter selection, as supported by source data.
