Regulowany system obrazowania w wysokiej rozdzielczości do badań behawioralnych dorosłych Drosophila
8 czerwca 2021
Ten protokół opisuje, jak stworzyć prostą komorę obserwacyjną zachowania dorosłego Drosophila i jak robić zdjęcia/filmy w wysokiej rozdzielczości morfologii lub zachowania różnych typów muszek owocowych w komorze obserwacyjnej za pomocą stosunkowo prostych i niedrogich metod.
Ze względu na swój niewygodny rozmiar Drosophila jest trudna do zobrazowania. Metoda ta demonstruje obrazowanie zachowania i morfologii much za pomocą mikroskopu stereoskopowego. Protokół ten może być stosowany zarówno do badań naukowych, jak i nauczania.
Procedurę zademonstrują Ms.Li Tong i Pani Weng Yujia, studenci odbywający szkolenia badawcze pod moim kierunkiem. Na początek wykonaj komorę obserwacyjną zachowania much lub FBOC, używając półprzezroczystej plastikowej nakrętki butelki o wymiarach około 17 na 22 milimetry lub wycinając odcinek 17 milimetrów od grubego końca pięciomililitrowej końcówki pipety. Wlej 1% agar do FBOC, aby dostosować jego głębokość.
Jeśli żywność musi zostać umieszczona w FBOC, wlej agar na głębokość 12 milimetrów. Jeśli jedzenie nie musi być umieszczane w FBOC, wlej agar na głębokość pięciu milimetrów, aby łatwiej śledzić miejsce pobytu muszek owocowych. Jeśli używasz końcówki do pipety do wykonania FBOC, umieść odciętą końcówkę pipety na szalce Petriego o średnicy 35 lub 60 milimetrów.
Wlej 1% żel agarowy na szalkę Petriego na grubość około pięciu milimetrów i poczekaj, aż agar zastygnie i uszczelni dno FBOC. Następnie wlej żel agarowy do FBOC do żądanej grubości. Wykonaj podstawę FBOC, wiercąc otwór o głębokości 10 milimetrów w środku kawałka arkusza pianki etyloaminowej o tej samej średnicy co FBOC.
Włóż FBOC do otworu. W razie potrzeby przygotuj pokarm dla much z pożywką drożdżową, sztuczną dietą lub czystą sacharozą lub glukozą, w zależności od celu obserwacji. Aby wizualnie określić, czy muchy żerują, dodaj barwniki spożywcze do żywności do końcowego stężenia 12,5 miligrama na 100 mililitrów.
Wlej przygotowane jedzenie na szalkę Petriego na wysokość ośmiu milimetrów. Po zestaleniu umieść jedzenie na prostokątnym rysunku na papierze i odpowiednio pokrój jedzenie, a następnie umieść je na kawałku plastiku i pokrój w czworokątną piramidę lub czworokątną piramidę frustum, aby umożliwić rejestrację zachowania much pod różnymi kątami, gdy muchy lądują na jedzeniu. Wytnij kawałek plastiku i użyj pęsety, aby umieścić plastik i jedzenie na środku FBOC.
Wlej 1% żel agarowy do czystej pustej butelki o grubości 1-2 centymetrów i umieść w temperaturze pokojowej na 1-2 godziny. Przenieś muchy do butelki i umieść ją w temperaturze 25 stopni Celsjusza na 36 godzin lub dłużej. Schłodź i dezaktywuj muchy w kruszonym lodzie, posortuj je na opakowaniu z lodem i przenieś do FBOC, jak opisano wcześniej.
Po przeniesieniu much do FBOC przykryj je 30-40 milimetrami UV lub przezroczystym filtrem, aby kamera utworzyła kompleks FBOC. Umieść kompleks FBOC pod mikroskopem stereoskopowym w celu obserwacji. Oświetl FBOC.
Zamontuj lampy wideo mini LED, aby migać stojakami do montażu gorącej stopki i umieść światła po lewej i prawej stronie FBOC. Włącz światła i ustaw temperaturę barwową na 5 000 do 5 600 kelwinów, a jasność na 100%Włącz lampy wideo LED i dostosuj mikroskop stereo z zoomem, aż krawędź FBOC będzie wyraźnie widoczna gołym okiem. Przesuń FBOC na środek pola widzenia.
Przymocuj zacisk adaptera uniwersalnego teleskopu do aparatu cyfrowego do okularu mikroskopu stereoskopowego. Następnie bezpiecznie przymocuj kompaktowy aparat cyfrowy do adaptera, naprzemiennie obracając mocującą kamerę i mocującą kamerę. Włącz aparat cyfrowy i obracaj pokrętłami dostrajania w poziomie/pionie, aż krawędź FBOC wyraźnie pojawi się w środku jasnego okrągłego pola view na ekranie LCD aparatu.
Obróć pokrętło trybu, aby ustawić priorytet przysłony w trybie automatycznym. Naciśnij tryb ostrości na wybieraku wielofunkcyjnym, wybierz zbliżenie makro, a następnie naciśnij przycisk OK. Przesuń przełącznik zoomu z końca szerokokątnego na koniec teleobiektywu i powiększ okrągły obraz, aż jego środkowa część wypełni cały ekran LCD.
Naciśnij przycisk nagrywania filmu i rozpocznij nagrywanie zachowania w locie. Przekręć pokrętło ostrości mikroskopu, aż muchy w FBOC będą wyraźnie widoczne. Wybierz interesujące Cię zachowanie muchy do obserwacji lub nagrywania wideo.
Obróć pokrętło zoomu, aby przybliżyć lub pomniejszyć, aby uzyskać żądane powiększenie do obserwacji lub nagrywania wideo. Reprezentatywne zdjęcie wykonane przez filtr UV jest wyraźne i ostre, bardzo podobne do zdjęcia wykonanego, gdy fiolka z kulturą nie jest zakryta. Jakość zdjęcia wykonanego przez szkło szalki Petriego jest bardzo słaba i częściowo rozmyta.
Zdjęcie wykonane z nagrania wideo, pokazujące szczegóły każdej części ciała muchy, jest pokazane tutaj. Ponieważ aparat jest podłączony do mikroskopu stereoskopowego z zoomem, bardzo łatwo jest fotografować od ujęć panoramicznych do zbliżeń za pomocą systemu zoomu. Korzystając z tego protokołu, można obserwować i dokumentować zachowanie muchy pod wieloma kątami widzenia.
Na przykład samica muchy stale pociera pokładełko tylnymi nogami podczas składania jaj. Ten szczegół zachowania podczas składania jaj nie jest wyraźnie widoczny z boku. Korzystając z tej prostej i ekonomicznej metody, możemy wykonać panoramiczne lub zbliżenie zachowania i morfologii much i uzyskać dobrej jakości film lub zdjęcie.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Ten protokół opisuje konstrukcję prostej komory do obserwacji zachowania dorosłych muchówek Drosophila (FBOC) oraz techniki rejestracji obrazów i filmów o wysokiej rozdzielczości zachowania i morfologii owocówek. Opisane metody są dostępne i opłacalne, co sprawia, że są odpowiednie zarówno do celów badawczych, jak i edukacyjnych.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauka
- Biologia zachowań
- Techniki obrazowania
Tło
- Muchówki Drosophila są powszechnie stosowane w badaniach genetycznych i behawioralnych.
- Zdjęcie Drosophila może być trudne ze względu na ich niewielką wielkość.
- Obrazowanie o wysokiej rozdzielczości jest kluczowe dla obserwacji drobnych szczegółów zachowania i morfologii.
- Ten protokół zapewnia rozwiązanie dla efektywnej obserwacji i dokumentacji.
Cel badania
- Stworzyć funkcjonalną komorę obserwacyjną dla Drosophila.
- Możliwość wykonywania wysokiej jakości obrazów zachowania owocówek.
- Ułatwienie badań i nauczania w dziedzinie biologii zachowań.
Stosowane metody
- Konstrukcja komory do obserwacji zachowania muchówek za pomocą przezroczystej plastikowej nakrętki butelkowej lub końcówki pipety.
- Przygotowanie 1% agaru dla komory obserwacyjnej.
- Wykorzystanie stereoskopowego mikroskopu do obrazowania.
- Demonstracja protokołu przez badaczy licencjackich.
Główne wyniki
- Udana konstrukcja FBOC do obserwacji Drosophila.
- Zdjęcia i filmy o wysokiej rozdzielczości zarejestrowane z wykorzystaniem opisanych metod.
- Wykazana skuteczność zarówno dla celów badawczych, jak i edukacyjnych.
- Dokumentowanie protokołu, który można powtórzyć w przyszłych badaniach.
Wnioski
- Protokół oferuje prostą i skuteczną metodę obserwacji Drosophila.
- Wysokiej jakości obrazy poprawiają zrozumienie zachowania owocówek.
- To podejście może być szeroko stosowane w różnych środowiskach badawczych i dydaktycznych.
Często zadawane pytania
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.
