Name: Wizualne śledzenie zapachów podczas lotu u Drosophila (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-01-26T00:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 50 s
Description: Poznaj metodę wizualnego śledzenia zapachów u latających owadów Drosophila w aparacie OMT. Dowiedz się, jak optymalizacja obrazowania i wskazówki wizualne wpływają na zachowanie orientacji w strumieniu zapachowym.

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

Sfinansowano z grantu National Science Foundation przyznanego MF

OMT jest adaptacją systemu magnetycznej uwięzi 1 zaprojektowaną w celu włączenia wirtualnego symulatora pióropusza zapachowego 2. Poniższe protokoły wyjaśnią, jak zoptymalizować pozyskane obrazy wideo (Część 1) oraz jak przeprowadzić dwa rodzaje podstawowych eksperymentów wizualno-olfaktorycznych (Część 2 i 3).
Część 1: Akwizycja wideo
Optymalizacja obrazu wideo jest kluczowa dla jakości pozyskanych danych. Aby uzyskać wyraźniejsze obrazy, należy wykonać następujące kroki.
<ol>
<li>Za pomocą pęsety umieść świeżo przymocowaną muchę w arenie.</li>
<li>Ustaw kamerę Firewire (Fire-I 1394store.com) pod przezroczystą akrylową komorą próżniową w taki sposób, aby pole widzenia kamery było skierowane bezpośrednio w górę przez komorę i szklaną rurkę na stronę brzuszną przymocowanej muchy. Upewnij się, że obiektyw systemu wideo nie posiada powłoki filtra IR.</li>
<li>W celu oświetlenia muchy użyj okrągłego układu diod LED w podczerwieni (Small-Parts Inc) umieszczonego bezpośrednio pod panelami LED. Ustaw ostrość każdej diody LED indywidualnie na ciele muchy, aby uzyskać równomierne oświetlenie.</li>
<li>Aby zredukować odblaski z systemu paneli i zminimalizować wskazówki wizualne dostrzegane przez muchę, warto pomalować wszystkie powierzchnie odbijające w polu widzenia kamery matową czarną farbą. Światła w pomieszczeniu powinny być wyłączone, aby ograniczyć odblaski i modulacje jasności wykrywalne przez oko muchy.</li>
<li>Wizualnie sprawdź obraz z kamery. Mucha powinna być jasnobiała na czarnym tle. Jeśli obraz jest rozmazany, może być konieczne ustawienie ostrości obiektywu. Jeśli mucha jest ciemna, układ LED może być nieostry lub niedostatecznie zasilany, aby zapewnić odpowiednie oświetlenie. Jeśli w tle znajdują się jasne obiekty, zamontuj dysk z czarnego papieru flokowanego bezpośrednio nad muchą, aby zminimalizować odbicia tła.</li>
<li>Nagrywanie wideo realizujemy za pomocą niestandardowych podprogramów napisanych w programie Matlab z wykorzystaniem Image Acquisition toolbox.</li>
</ol>
Część 2: Mucha odnajdująca pióropusz zapachowy
Jednym z prostych eksperymentów w OMT jest obserwacja głodnej (wygłodzonej) muchy lokalizującej, a następnie aktywnie śledzącej smugę atrakcyjnego zapachu pożywienia. Manipulowanie otoczeniem wizualnym wpływa na zdolność muchy do stabilnego śledzenia appetytywnego zapachu pożywienia. Należy zauważyć, że eksperymenty są zazwyczaj przeprowadzane w formacie bloków randomizowanych, aby zminimalizować wszelkie błędy wynikające z kolejności doświadczeń. Cały zewnętrzny sprzęt (multipleksery gazowe, arena LED, system akwizycji wideo) jest sterowany przez niestandardowe procedury programistyczne napisane w programie Matlab (Mathworks).
<ol>
<li>Za pomocą pęsety umieść świeżo przymocowaną muchę w arenie.</li>
<li>Przed każdym eksperymentem, korzystając z wyświetlacza wizualnego, obróć muchę o kilka pełnych obrotów 3, aby zapewnić płynny ruch wokół całej 360-stopniowej osi obrotu (yaw). Jeśli mucha nie obraca się płynnie, należy ją odrzucić. Jeśli problem będzie występował nadal, prawdopodobną przyczyną są źle wyrównane magnesy. Uwaga: Jeśli rozkład kierunku areny dla kilku trajektorii podczas próby obrotowej wykazuje znaczące piki (tj. nie jest płaski w zakresie 360 stopni), prawdopodobnie występuje błąd orientacji spowodowany źle wyrównanymi magnesami.</li>
<li>Przedstaw musze następujące przykładowe warunki eksperymentalne w losowej kolejności: i) wysokokontrastowy wzór pasowy z parą wodną wydostającą się z portu zapachowego; ii) wysokokontrastowy wzór pasowy z atrakcyjnymi oparami zapachowymi; iii) pojedynczy pionowy pas przesunięty o 90 stopni względem dyszy pary wodnej; oraz iv) pojedynczy pas przesunięty o 90 stopni z oparami zapachowymi. W naszym doświadczeniu 30-sekundowe interwały sprawdzają się dobrze w eksperymentach, w których muchy mają za zadanie samodzielnie zlokalizować źródło zapachu. Nagrywamy wideo z częstotliwością 30 Hz przez cały czas trwania każdego warunku eksperymentalnego i analizujemy obrazy w trybie offline za pomocą niestandardowych procedur oprogramowania napisanych w Matlab (jedną z najużyteczniejszych wbudowanych funkcji Matlab jest regionprops.m, która analizuje właściwości geometryczne elipsy).</li>
<li>Przy stosowaniu wysokich stężeń zapachu, z portu zapachowego po wyłączeniu dopływu mogą uwalniać się resztki zapachu. Aby zminimalizować ewentualne skutki tego zjawiska, warto obrócić muchę przez kilka sekund przy rotującej panoramie, aby umożliwić systemowi usunięcie wszelkich pozostałości zapachu.</li>
<li>Korzystne jest również wizualne obracanie muchy pomiędzy zabiegami eksperymentalnymi, aby (i) utrzymać aktywność much w eksperymencie oraz (ii) zapobiec pozostawaniu much w jednym miejscu. Przykładowy eksperyment może mieć następującą kolejność: i) dwudziestosekundowy wstępny obrót diagnostyczny; ii) pięciosekundowy obrót pośredni; iii) dwudziestosekundowa para warunków nr 1; iv) pięciosekundowy obrót pośredni; v) dwudziestosekundowa para warunków nr 2.</li>
</ol>
Część 3: Pozostawanie muchy w obrębie pióropusza zapachowego
Drugim podstawowym eksperymentem w OMT jest wizualne wciągnięcie muchy w smugę zapachową, natychmiastowa zmiana warunków wizualnych, a następnie pomiar zdolności owada do pozostania w smudze. Ponownie należy zaznaczyć, że wszystkie eksperymenty są przeprowadzane w formacie bloków randomizowanych, aby zminimalizować wszelkie błędy wynikające z kolejności doświadczeń.
<ol>
<li>Za pomocą pęsety umieść świeżo przymocowaną muchę w arenie.</li>
<li>Przed każdym eksperymentem obróć wizualnie (zakręć) muchę kilka razy wokół areny w ramach kontroli diagnostycznej, aby upewnić się, że zwierzę ma zdolność orientacji w każdym kierunku (patrz część 2.2).</li>
<li>Przed każdym warunkiem włącz zapach eksperymentalny (wodę lub ocet) i wizualnie „wciągnij” muchę w smugę zapachową poprzez oscylację małego pionowego paska w pozycji smugi. Wykorzystuje to silny odruch fiksacji paska obserwowany u much [4].</li>
<li>Gdy mucha jest już zorientowana w stronę smugi, usuń oscylujący pasek i wprowadź następujące warunki wizualne: i) panoramiczne paski o wysokim kontraście z parą wodną (rys. 1A); ii) jednolite tło z parą wodną (rys. 1B); iii) panoramiczne paski o wysokim kontraście z oparami zapachowymi (rys. 1C); iv) jednolite tło z oparami zapachowymi (rys. 1D). Nagraj wideo zgodnie z opisem w 2.3. Przykładowy eksperyment może przebiegać w następującej kolejności: i) dwudziestosekundowy wstępny obrót diagnostyczny; ii) pięciosekundowa oscylacja paska smugi; iii) dwudziestosekundowa para warunków nr 1; iv) pięciosekundowa oscylacja paska smugi; v) dwudziestosekundowa para warunków nr 2.</li>
</ol>
Reprezentatywne wyniki:
<img src="/files/ftp_upload/old/1110_2009_1_22_1/Fig%201.png" alt="Schemat stymulacji węchowej przedstawiający port zapachowy i modele owadów dla konfiguracji eksperymentu sensorycznego." width="600" height="195" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 1">
Rysunek 1
W części 1 wyjaśniono, jak zoptymalizować obrazy wideo z OMT. Obraz wideo powinien przedstawiać wyraźny widok oświetlonej muchy na ciemnym, czarnym tle. Zbyt jasne obrazy można poprawić poprzez ograniczenie zakłóceń w tle, zmniejszenie natężenia diod IR lub wyłączenie światła w pomieszczeniu. Jeśli mucha jest niewłaściwie oświetlona, problem może zostać rozwiązany poprzez regulację ostrości diod IR lub modulację ich natężenia. Części 2 i 3 opisują proste eksperymenty, które należy przeprowadzić w celu weryfikacji prawidłowego działania OMT. W każdym przypadku mucha powinna zostać wizualnie „zmuszona” (poprzez reakcje optomotoryczne) do wykonania kilku pełnych obrotów w arenie, aby zapewnić płynny i pełny zakres ruchu. W części 2 mucha ma za zadanie samodzielnie odnaleźć smugę zapachową. Aby utrzymać zaangażowanie muchy w eksperymencie, ograniczyć efekt uwalniania resztkowego zapachu oraz zapobiec utrzymywaniu przez muchy jednego kierunku przez cały czas trwania badania, warto wizualnie obracać muchę przez kilka sekund pomiędzy próbami. Mucha nigdy nie powinna w znacznym stopniu lokalizować smugi pary wodnej, natomiast zawsze powinna lokalizować smugę zapachową w obecności bogatych, panoramicznych wskazówek wizualnych. W części 3 mucha jest wizualnie wciągana bezpośrednio do smugi zapachowej, a następnie ma za zadanie utrzymać swój kierunek wewnątrz smugi na tle różnych stacjonarnych tło wizualnych. Jeśli mucha zostanie wciągnięta do smugi pary wodnej, powinna szybko się od niej odwrócić. Jeśli mucha zostanie wciągnięta do smugi zapachowej i dostępne są wystarczające wskazówki wizualne do zapośredniczenia stabilnego śledzenia, mucha pozostanie w smudze.

<ol><li>Bender, J. A., Dickinson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+stimulation+of+saccades+in+magnetically+tethered+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Visual stimulation of saccades in magnetically tethered Drosophila.</a> J Exp Biol. 209, 3170-3182 (2006).</li>
<li>Duistermars, B. J., Frye, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crossmodal+visual+input+for+odor+tracking+during+fly+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Biol%22%5BJournal%5D)">Crossmodal visual input for odor tracking during fly flight.</a> Curr Biol. 18, 270-275 (2008).</li>
<li>Reiser, M. B., Dickinson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+modular+display+system+for+insect+behavioral+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A modular display system for insect behavioral neuroscience.</a> J Neurosci Methods. 167, 127-139 (2008).</li>
<li>Götz, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Course-control%2C+metabolism+and+wing+interference+during+ultralong+tethered+flight+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Course-control, metabolism and wing interference during ultralong tethered flight in Drosophila melanogaster.</a> J. Exp. Biol. 128, 35-46 (1987).</li>
</ol>

Pozyskiwanie obrazów w tym systemie odbywa się za pomocą niedrogiej kamery płytkowej FireWire oraz oprogramowania napisanego w języku Matlab. Wyraźne obrazy są kluczowe dla uzyskania dokładnych przebiegów danych. Strategie opisane powyżej są przydatne do poprawy jakości obrazów w tym systemie. Inne procedury śledzenia wideo dla tego systemu zostały opisane 1. Ponadto system ten można łatwo zmodyfikować, aby wprowadzić śledzenie wideo w czasie rzeczywistym. Przykładowe protokoły eksperymentalne opisane w niniej...

<table><tbody><tr><td>Kamera Firewire</td><td>1394store.com</td><td>Kamera BW z płytą Fire-I</td><td>Obiektyw 4,3mm bez powłoki IR</td></tr><tr><td>Diody LED IR</td><td>Small Parts, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Czarna farba w sprayu</td><td>Rustoleum</td><td></td><td>Matowa czerń</td></tr><tr><td>Czarny papier flokowany</td><td>Edmund Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>System paneli</td><td>Caltech</td><td></td><td>&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>Matlab 2006a</td><td>Mathworks</td><td></td><td>Image acquisition toolbox</td></tr></tbody></table>

wizualnie zapośredniczone śledzenie zapachu podczas lotu u drosophila

Visually Mediated Odor Tracking During Flight in Drosophila

Latające owady wykorzystują sygnały wizualne do stabilizacji swojego kierunku lotu w strumieniu powietrza. Wiele zwierząt dodatkowo śledzi zapachy przenoszone przez wiatr. W związku z tym wizualna stabilizacja śledzenia kierunku pod wiatr bezpośrednio wspomaga śledzenie zapachów. Czy jednak sygnały olfaktoryczne bezpośrednio wpływają na zachowanie śledzenia wizualnego niezależnie od sygnałów wiatrowych? Co więcej, ostatnie postępy w genetyce molekularnej i neurofizjologii węchu zainspirowały nowe ilościowe analizy behawioralne mające na celu ocenę wpływu na zachowanie (np.) genetycznej inaktywacji specyficznych obwodów aktywacji olfaktorycznej. Zmodyfikowaliśmy system magnetycznego uwięzienia, opracowany pierwotnie do eksperymentów wizualnych, wyposażając arenę w wąskie, laminarne pióropusze zapachowe. W niniejszej pracy skupiamy się na eksperymentach, które można przeprowadzić po uwiązaniu muchy i uzyskaniu przez nią zdolności do nawigowania w magnetycznej arenie. Pokazujemy, jak pozyskiwać obrazy wideo zoptymalizowane pod kątem pomiaru kąta ciała, jak oceniać stabilne śledzenie zapachu oraz przedstawiamy dwa eksperymenty badające wpływ sygnałów wizualnych na śledzenie zapachów.

W niniejszym materiale opisujemy sposób optymalizacji pozyskanego obrazu wideo dla aparatury do magnetycznego więzienia węchowego (OMT). Przedstawiamy również dwa przykładowe protokoły eksperymentalne służące do badania fuzji wzrokowo-węchowej.

Wizualnie zapośredniczone śledzenie zapachu podczas lotu u Drosophila

Latające owady wykorzystują sygnały wizualne do stabilizacji swojego kursu w strumieniu powietrza. Wiele zwierząt dodatkowo śledzi zapachy przenoszone przez wiatr. W związku z tym sygnały wizualne...

Latające owady wykorzystują wskazówki wizualne do stabilizacji swojego kursu w strumieniu powietrza. W związku z tym wizualna stabilizacja śledzenia pod wiatr bezpośrednio wspomaga tropienie zapachów. Wykorzystując magnetyczną aparatury do uwięzi węchowej (olfactory magnetic tether apparatus) lub OMT, możemy zbadać, czy wskazówki wizualne bezpośrednio wpływają na zachowanie podczas tropienia zapachów niezależnie od wskazówek wiatrowych.Procedurę rozpoczyna się od optymalizacji oświetlenia muchy poprzez regulację natężenia diody LED na podczerwień w celu uzyskania wyraźnego obrazu owada. Zbyt słabe oświetlenie spowoduje uzyskanie ciemnego obrazu, natomiast zbyt silne doprowadzi do prześwietlenia obrazu po prawidłowym ustawieniu kadru na muchę. Oprogramowanie analityczne mierzy kąt ciała w czasie rzeczywistym; wizualne przeciągnięcie muchy do pióropusza zapachu pożywienia skutkuje konsekwentnym kierowaniem się w stronę przestrzennej lokalizacji pióropusza.Dzieje się to jednak tylko wtedy, gdy panorama wizualna zawiera silne wskazówki wizualne. Testowanie tej samej muchy w arenie wizualnej o jednakowej średniej luminancji, ale bez krawędzi wizualnych, skutkuje słabym śledzeniem pióropusza zapachowego, ponieważ mucha traci orientację przestrzenną. Cześć, jestem Brian DeMars z laboratorium dr. Marka Fry'ego w Katedrze Nauk Fizjologicznych na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles.W dzisiejszym odcinku pokażemy, jak pozyskiwać i optymalizować obrazy wideo do analizy kąta ustawienia ciała w aparaturze do magnetycznego wiązania w badaniach węchowych. Opiszemy również dwa eksperymenty mające na celu zbadanie wpływu bodźców wzrokowych na śledzenie zapachu. Procedurę tę stosujemy w naszym laboratorium do badania kontroli lotu za pośrednictwem wzroku i węchu u muszek owocowych.Zacznijmy zatem. Optymalizacja obrazu wideo jest kluczowa dla jakości pozyskanych danych, aby uzyskać czystsze obrazy. Najpierw, za pomocą pęsety, umieść w arenie świeżo unieruchomioną muchę.Następnie ustaw kamerę deski z przewodami zapalającymi pod przezroczystą akrylową komorą próżniową w taki sposób, aby kamera była skierowana bezpośrednio w górę przez komorę i szklaną rurkę próżniową w stronę strony brzusznej przymocowanej muchy. Upewnij się, że obiektyw systemu wideo nie posiada powłoki filtra podczerwieni. Aby oświetlić muchę, użyj okrągłego układu diod LED podczerwieni, które znajdują się tuż pod panelami LED.Skieruj każdą diodę LED indywidualnie na ciało muchy, aby zapewnić równomierne oświetlenie, zredukować odblaski pochodzące z systemu paneli oraz zminimalizować bodźce wizualne dostrzegalne przez muchę. Warto pokryć wszystkie powierzchnie odbijające światło w polu widzenia kamery matową czarną farbą; oświetlenie pomieszczenia należy wyłączyć, aby ograniczyć odblaski i modulacje jasności wykrywalne przez oko muchy. Następnie przeprowadź wizualną inspekcję kamery.Mucha powinna być jaskrawobiała na czarnym tle. Jeśli obraz jest rozmyty, konieczne może być ustawienie ostrości obiektywu. Jeśli mucha jest ciemna, macierz LED może być nieustawiona lub niewystarczająco zasilana, aby zapewnić odpowiednie oświetlenie.Na koniec należy przeprowadzić akwizycję wideo przy użyciu niestandardowych podprogramów napisanych w programie MATLAB z wykorzystaniem narzędzia image acquisition toolbox. Prostym eksperymentem w OMT jest obserwacja głodnej muchy lokalizującej i aktywnie śledzącej smugę atrakcyjnego zapachu pożywienia. Eksperymenty te są zazwyczaj przeprowadzane w formacie bloków losowych, aby zminimalizować wszelkie błędy wynikające z kolejności przeprowadzania prób.Poprzez manipulację otoczeniem wizualnym można wpływać na zdolność muchy do śledzenia zapachu. Aby przeprowadzić ten eksperyment, przed każdym badaniem z użyciem wyświetlacza wizualnego umieść świeżo przymocowaną muchę w arenie za pomocą pincety, a następnie obróć muchę o kilka pełnych obrotów, aby upewnić się, że porusza się ona płynnie wokół całej osi YA o 360 stopni. Jeśli mucha nie obraca się płynnie, należy ją odrzucić.Jeśli problem będzie nadal występował, magnesy mogą być źle ustawione. Następnie poddaj muchę następującym warunkom eksperymentalnym. W losowej kolejności: wysokokontrastowy wzór paskowy oraz para wodna wydobywająca się z portu zapachowego.Wysokokontrastowy wzór pasowy z atrakcyjnymi oparami zapachowymi. Pojedynczy pionowy pas przesunięty o 90 stopni od portu zapachowego z parą wodną oraz pojedynczy pas przesunięty o 90 stopni z oparami zapachowymi w odstępach 1/32 dobrze sprawdzają się w eksperymentach, w których muchy są stymulowane do samodzielnego zlokalizowania źródła zapachu. Nagrywaj wideo z częstotliwością 30 Hz przez cały czas trwania każdego warunku eksperymentalnego i użyj programu MATLAB do analizy obrazów w trybie offline. Przy stosowaniu wysokich stężeń zapachu należy zminimalizować wszelkie efekty uwalniania pozostałości zapachu z portu zapachowego po jego wyłączeniu.Można obracać muchę przez kilka sekund, wykonując panoramę, aby umożliwić systemowi usunięcie wszelkich pozostałości zapachu. Pomaga to również w wizualnym odróżnieniu muchy pomiędzy poszczególnymi zabiegami eksperymentalnymi. Dzięki temu muchy pozostają aktywne w trakcie eksperymentu i nie pozostają w jednym miejscu.Drugim podstawowym eksperymentem w OMT jest wizualne wciągnięcie muchy do pióropusza zapachowego, natychmiastowa zmiana warunków wizualnych, a następnie pomiar jej zdolności do pozostania w pióropuszu. Eksperymenty są przeprowadzane w formacie bloków randomizowanych, aby zminimalizować jakiekolwiek błędy wynikające z kolejności doświadczeń. Używając pęsety, umieść świeżo przymocowaną muchę w arenie.Następnie, w ramach kontroli diagnostycznej, kilkakrotnie obróć wizualnie muchę wokół areny. Pozwala to upewnić się, że zwierzę posiada zdolność orientacji w każdym kierunku. Przed każdym warunkiem włącz zapach eksperymentalny (wodę lub ocet) i wizualnie wciągnij muchę w smugę zapachową, oscylując małym pionowym paskiem w miejscu znajdującym się w obrębie smugi.Gdy mucha jest już zorientowana w stronę pióropusza, należy usunąć oscylujący pas. Następnie należy wprowadzić następujące warunki wizualne: panoramiczne pasy o wysokim kontraście z parą wodną, jednolitytło z parą wodną, panoramiczne pasy o wysokim kontraście z oparami zapachowymi oraz jednolitytło z oparami zapachowymi.Nagrywaj wideo z częstotliwością 30 hertz przez cały czas trwania każdego warunku eksperymentalnego. Następnie użyj niestandardowych rutyn programistycznych napisanych w programie MATLAB do analizy obrazów w trybie offline. Podczas optymalizacji obrazu wideo OMT pamiętaj, że powinien on zapewniać wyraźny widok oświetlonej muchy na ciemnym, czarnym tle.Zbyt jasne obrazy można poprawić poprzez zmniejszenie zakłóceń w tle, redukcję natężenia diod LED podczerwieni lub wyłączenie oświetlenia w pomieszczeniu. Jeśli mucha jest odpowiednio oświetlona, rozwiązaniem problemu może być regulacja ostrości diod LED podczerwieni lub modulacja ich natężenia.Podczas testowania zdolności muchy do samodzielnego odnalezienia pióropusza zapachowego, owad ten nie powinien w znacznym stopniu lokalizować pióropusza pary wodnej, lecz zawsze powinien lokalizować pióropusz zapachowy w obecności bogatych, panoramicznych wskazówek wizualnych. Drugi test polega na wizualnym wprowadzeniu muchy bezpośrednio w pióropusz zapachowy i sprawdzeniu, czy jest ona w stanie utrzymać kierunek lotu wewnątrz pióropusza na tle różnych stacjonarnych obrazów. Jeśli mucha zostanie wprowadzona w pióropusz pary wodnej, powinna szybko odwrócić się i odlecieć.Jeśli mucha zostanie wciągnięta w smugę zapachową i dostępne będą wystarczające wskazówki wizualne umożliwiające stabilne śledzenie, mucha pozostanie w smugzie. Przedstawiliśmy właśnie sposób optymalizacji obrazu wideo pozyskanego za pomocą aparatu do magnetycznego wiązania w badaniach olfaktorycznych. Opisaliśmy również dwa protokoły eksperymentalne służące do badania wpływu wskazówek wizualnych na śledzenie zapachu.Podczas przeprowadzania tych eksperymentów należy pamiętać, że optymalizacja obrazu wideo jest kluczowa dla jakości pozyskiwanych danych. Ponadto, niezależnie od protokołu eksperymentalnego, ważne jest, aby zapewnić muszkom odpowiednie warunki i utrzymywać ich aktywność. To wszystko.Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w przeprowadzaniu eksperymentów.

visually-mediated-odor-tracking-during-flight-in-drosophila

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Wizualne śledzenie zapachów podczas lotu u muszki owocowej

W niniejszym artykule wideo opisujemy nową metodę umożliwiającą tworzenie gradientów substancji zapachowych o stabilnych i kontrolowalnych geometriach. Krótko ilustrujemy, w jaki sposób gradienty te mogą być wykorzystane do wykrywania wad węchu (całkowitej i częściowej anosmii) oraz do badania bardziej subtelnych cech zachowań chemotaktycznych.

Wysokorozdzielczy pomiar zachowań sterowanych węchem u larw Drosophila

W niniejszej pracy opisujemy sposób unieruchomienia muchy w aparaturze do magnetycznego unieruchomienia węchowego (OMT). Opisujemy sposób ustawienia magnesów ziem rzadkich oraz portów zapachowych, a także sposób konfiguracji przepływów masowych dla podawania bodźca i ssania próżniowego w celu uzyskania optymalnego śledzenia zapachu.

Magnetyczny system wiązania do badania kontroli lotu zapośredniczonej przez wzrok i węch u Drosophila

Muszki owocowe mają złożony system węchowy, potrafią rozróżniać setki substancji zapachowych i używać swojego węchu do kierowania decyzjami behawioralnymi. Ten film opisuje czterokierunkowy test olfaktometryczny, metodę badania węchowych reakcji behawioralnych u much. Prezentowany klip protokołu pokazuje, jak radzić sobie z muchami testowymi i jakie są krytyczne kroki podczas wykonywania testu.

Czterokierunkowy test olfaktometryczny: metoda oceny reakcji zapachowych u Drosophila

Ten film pokazuje badanie zachowania nawigacyjnego larw Drosophila w odpowiedzi na optogenetyczną stymulację węchowych neuronów czuciowych (ORN). Transgeniczne larwy Drosophila wykazujące ekspresję światłoczułych kanałów jonowych w ORN są umieszczane na agarozie w obrębie areny behawioralnej. Stymulacja optogenetyczna światłem otwiera kanały, powodując napływ kationów, który wyzwala przekazywanie sygnału do mózgu, a zachowanie nawigacyjne jest rejestrowane.

Zachowania nawigacyjne larw Drosophila w odpowiedzi na optogenetyczną stymulację węchowych neuronów czuciowych

W tym filmie żywa mucha Drosophila jest zamontowana w tubie do badań elektrofizjologicznych. Elektrody są umieszczone u podstawy czułki, aby rejestrować specyficzne odpowiedzi neuronalne na feromony za pomocą neuronów receptorów węchowych muchy.

Zapisy elektrofizjologiczne z Drosophila sensilla w odpowiedzi na lotne substancje zapachowe

Przedstawiamy test wyboru, który ma na celu ujawnienie wpływu odorantów na zachowanie Drosophila za pomocą testu Y-labirynt.

Testowanie węchu Drosophila za pomocą testu Y-maze

Automatyczny system śledzenia Flywalk jest używany do wysokorozdzielczego oznaczania ilościowego zachowania kierowanego zapachem u Drosophila melanogaster.

Kwantyfikacja zachowania kierowanego zapachem w wysokiej rozdzielczości u Drosophila melanogaster przy użyciu paradygmatu Flywalk

Opisujemy tutaj konfigurację behawioralną i metodę analizy danych do oceny reakcji węchowych do 100 muszek octowych (Drosophila melanogaster). System ten może być stosowany z pojedynczymi lub wieloma bodźcami węchowymi i może być przystosowany do optogenetycznej aktywacji lub wyciszania podzbiorów neuronów.

Zachowania węchowe oceniane za pomocą komputerowego śledzenia Drosophila w czterokwadrantowym olfaktometrze

Zdolność do lokalizacji źródła zapachu jest niezbędna do przetrwania owadów i oczekuje się, że będzie miała zastosowanie do sztucznego śledzenia zapachów. Robot sterowany przez owady jest napędzany przez prawdziwą jedwabną i umożliwia nam ocenę zdolności owadów do śledzenia zapachów za pomocą platformy robotycznej.

Robot sterowany przez owady: mobilna platforma robota do oceny zdolności owadów do śledzenia zapachów

Ogólnym celem tego protokołu jest pokazanie, jak prezentować substancje zapachowe o niskiej lotności do rejestracji pojedynczej sensyllum z neuronów receptora węchowego Drosophila, które reagują na długołańcuchowe feromony kutykularne.

Zapis elektrofizjologiczny z Drosophila trichoid Sensilla w odpowiedzi na substancje zapachowe o niskiej lotności

Ten protokół analizuje zachowanie nawigacyjne larwy Drosophila w odpowiedzi na jednoczesną optogenetyczną stymulację jej neuronów węchowych. Światło o długości fali 630 nm służy do aktywacji pojedynczych neuronów węchowych wyrażających rodopsynę z przesuniętym ku czerwieni kanałem. Ruch larw jest jednocześnie śledzony, rejestrowany cyfrowo i analizowany za pomocą specjalnie napisanego oprogramowania.

Śledzenie zachowań larw Drosophila w odpowiedzi na optogenetyczną stymulację neuronów węchowych

Poznaj metodę wizualnego śledzenia zapachów u latających owadów Drosophila w aparacie OMT. Dowiedz się, jak optymalizacja obrazowania i wskazówki wizualne wpływają na zachowanie orientacji w strumieniu zapachowym.

Wizualnie zapośredniczone śledzenie zapachu podczas lotu u Drosophila

Przeglądaj więcej filmów