Name: Hodowla nicieni na dużą skalę w celu zbadania ich zbiorowych zachowań (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-08-25T14:00:00.000+00:00
Duration: 3 min 32 s
Description: Poznaj metodę hodowli nicieni Caenorhabditis elegans na dużą skalę w celu badania ich zbiorowych zachowań. Technika ta umożliwia kontrolowane warunki do analizy mechanizmów nerwowych leżących u podstaw dynamiki behawioralnej.

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

Dziękujemy Centrum Genetyki Caenorhabditis za dostarczenie szczepów użytych w tym badaniu. Publikacja została zrealizowana przy wsparciu JSPS KAKENHI Grant-in-Aid for Scientific Research (B) (numer grantu JP21H02532), JSPS KAKENHI Grant-in-Aid on the Innovative Areas "Science of Soft Robot" (numer grantu JP18H05474), JSPS KAKENHI Grant-in-Aid for Transformative Research Areas B (numer grantu JP23H03845), PRIME z Japan Agency for Medical Research and Development (numer grantu JP22gm6110022h9904), Program JST-Mirai (numer grantu JPMJMI22G3) oraz Program JST-FOREST (numer grantu JPMJFR214R).

1. Przygotowanie robaków
UWAGA: Przygotuj dziki szczep N2 Bristol s12 i szczep ZX899 (lite-1(ce314); ljIs123[mec-4p::ChR2, unc-122p::RFP])13 do obserwacji zachowań zbiorowych i eksperymentów optogenetycznych. Utrzymuj szczep ZX899 w ciemnych warunkach.
<ol>
	<li>Umieść cztery dobrze odżywione dorosłe robaki na 60-milimetrowej płytce zawierającej 14 ml pożywki wzrostowej nicieni (NGM) z agarem i wysianej E. coli OP5012.</li>
	<li>Hoduj robaki F1 do głodu na płytce NGM w temperaturze 23 °C przez 7 dni. Wydajność robaków F1 wynosi w tym momencie około 100 robaków na płytkę. Stadia robaków obejmują mieszaną populację dauer i wygłodzonych larw L1.</li>
</ol>
2. Przygotowanie średnich talerzy z agarem do karmy dla psów (DFA)
<ol>
	<li>Autoklaw szklanej butelki zawierającej 2 g sproszkowanej karmy dla psów i 5 ml 1% pożywki agarowej i schłodzić ją do temperatury pokojowej (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A). 
	UWAGA: W tym eksperymencie można użyć innych karm dla psów różnych producentów.</li>
</ol>
3. Inokulacja robaków na płytki z podłożem DFA
<ol>
	<li>Przenieś niewielkie ilości (około 0,5 g) pożywki DFA na środek płytki NGM wysianej E. coli OP50 (<silna klasa = "xfig">Rysunek 1B). W przypadku eksperymentów optogenetycznych wlej 40 μL 50 μM all-trans-retinal, kofaktora rodopsyny kanałowej 2, na DFA przed inokulacją robaków.</li>
	<li>Zbierz wygłodzone robaki z czterech płytek NGM za pomocą autoklawowanej wody.</li>
	<li>Umieść mały fragment karmy dla psów (około 0,5 g) na podłożu DFA, w odległości około 2 mm od pokrywki talerza.</li>
	<li>Oświetl płytkę NGM światłem ultrafioletowym przez 15 minut w czystej ławce, aby zapobiec zanieczyszczeniu.</li>
	<li>Zebrane robaki (około 400 robaków) należy zaszczepić na pożywce DFA na płytkach NGM. Nie uszczelniaj płytki parafilmem, aby uniknąć zwiększenia wilgotności wewnątrz płytki Petriego i generowania kropelek wody, które zatrzymują robaki na pokrywce.</li>
	<li>Rozmnożyć robaki w temperaturze 23 °C i pozwolić im wspinać się do pokrywy płytki przez około 10-14 dni. 
	UWAGA: Ponieważ liczba robaków na pokrywkach prawie nie wzrosła po 10-14 dniach, przypuszczano, że robakom prawdopodobnie zabrakło pożywienia.</li>
</ol>
4. Obserwacja zachowań zbiorowych
<ol>
	<li>W dniu eksperymentu umieść nową płytkę NGM, która nie zawierała E. coli i pożywki agarowej z karmą dla psów, na aluminiowej płytce na stoliku mikroskopu makro zoom (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2A). Utrzymuj dolną część tej nowej płytki NGM w temperaturze 23 °C za pomocą regulatora temperatury Peltiera przez co najmniej 5 minut (<silna klasa="xfig">Rysunek 2B). Następnie zastąp pokrywę tej nowej płytki NGM pokrywką płytki, na którą wspięły się robaki. Użyj soczewki obiektywu (x2, NA = 0,5) jako obiektywu o małym powiększeniu (<silna klasa="xfig">Rysunek 2A).</li>
	<li>Zwiększ temperaturę dolnej części płytki Petriego z 23 °C do 26 °C, aby zmienić wilgotność wewnątrz tej płytki (<silna klasa="xfig">Rysunek 2).</li>
	<li>Zrób zdjęcia wewnętrznej powierzchni pokrywy płyty za pomocą kamery w 20 klatkach s−1 (Dodatkowe wideo S1).</li>
	<li>Zapisz uzyskane obrazy w formacie Tagged Image File.</li>
</ol>
5. Eksperyment optogenetyczny
<ol>
	<li>Użyj lampy rtęciowej o mocy 100 W, aby dostarczyć niebieskie światło, przefiltrowane za pomocą zestawu filtrów. Precyzyjnie kontroluj czas oświetlenia za pomocą systemu żaluzji elektromagnetycznych (<silna klasa="xfig">Rysunek 2B).</li>
	<li>Utrzymuj ZX899 na DFA w tych warunkach przez 5 minut przed zapaleniem się niebieskiego światła.</li>
	<li>Oświetlić robaki ZX899 przymocowane do pokrywy płytki Petriego na stoliku mikroskopu utrzymywanym w temperaturze 23 °C.</li>
	<li>Zrób zdjęcia wewnętrznej powierzchni pokrywy płyty za pomocą kamery w 20 klatkach s−1 (Dodatkowe wideo S2).</li>
</ol>

Investigating Collective Behaviors in Nematodes Using Dog Food Agar Medium

<ol><li>Vicsek, T., Czirók, A., Ben-Jacob, E., Cohen, I., Shochet, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+type+of+phase+transition+in+a+system+of+self-driven+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Novel type of phase transition in a system of self-driven particles.</a> Physical Review Letters. 75 (6), 1226-1229 (1995).</li>
<li>Nishiguchi, D., Nagai, K. H., Chaté, H., Sano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-range+nematic+order+and+anomalous+fluctuations+in+suspensions+of+swimming+filamentous+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Long-range nematic order and anomalous fluctuations in suspensions of swimming filamentous bacteria.</a> Physical Review E. 95 (2), 020601-020606 (2017).</li>
<li>Saw, T. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topological+defects+in+epithelia+govern+cell+death+and+extrusion%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Topological defects in epithelia govern cell death and extrusion.</a> Nature. 544 (7649), 212-216 (2017).</li>
<li>Kawaguchi, K., Kageyama, R., Sano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topological+defects+control+collective+dynamics+in+neural+progenitor+cell+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Topological defects control collective dynamics in neural progenitor cell cultures.</a> Nature. 545 (7654), 327-331 (2017).</li>
<li>Chen, C., Liu, S., Shi, X., Chaté, H., Wu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weak+synchronization+and+large-scale+collective+oscillation+in+dense+bacterial+suspensions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Weak synchronization and large-scale collective oscillation in dense bacterial suspensions.</a> Nature. 542 (7640), 210-214 (2017).</li>
<li>Bricard, A., Caussin, J. -B., Desreumaux, N., Dauchot, O., Bartolo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergence+of+macroscopic+directed+motion+in+populations+of+motile+colloids%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Emergence of macroscopic directed motion in populations of motile colloids.</a> Nature. 503 (7474), 95-98 (2013).</li>
<li>Sumino, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+vortex+lattice+emerging+from+collectively+moving+microtubules%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Large-scale vortex lattice emerging from collectively moving microtubules.</a> Nature. 483 (7390), 448-452 (2012).</li>
<li>Schaller, V., Weber, C., Semmrich, C., Frey, E., Bausch, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polar+patterns+of+driven+filaments%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Polar patterns of driven filaments.</a> Nature. 467 (7311), 73-77 (2010).</li>
<li>Lin, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+whole-brain+activity+to+understand+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Physics%22%5BJournal%5D)">Imaging whole-brain activity to understand behaviour.</a> Nature Reviews Physics. 4 (5), 292-305 (2022).</li>
<li>Sugi, T., Ito, H., Nishimura, M., Nagai, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((C.+elegans+collectively+forms+dynamical+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">C. elegans collectively forms dynamical networks.</a> Nature Communications. 10 (1), 1-9 (2019).</li>
<li>Corsi, A. K., Wightman, B., Chalfie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+transparent+window+into+biology%3A+a+primer+on+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">A transparent window into biology: a primer on Caenorhabditis elegans.</a> Genetics. 200 (2), 387-407 (2015).</li>
<li>Brenner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+genetics+of+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">The genetics of Caenorhabditis elegans.</a> Genetics. 77 (1), 71-94 (1974).</li>
<li>Stirman, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+multimodal+optical+control+of+neurons+and+muscles+in+freely+behaving+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Real-time multimodal optical control of neurons and muscles in freely behaving Caenorhabditis elegans.</a> Nature Methods. 8 (2), 153-158 (2011).</li>
<li>Tanaka, R., Okumura, E., Yoshiga, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+to+collect+phoretically+active+dauer+larvae+of+Caenorhabditis+japonica%5BTitle%5D)+AND+%22Nematological+Research%22%5BJournal%5D)">A simple method to collect phoretically active dauer larvae of Caenorhabditis japonica.</a> Nematological Research. 40 (1), 7-12 (2010).</li>
<li>Hara, A. H., Lindegren, J. E., Kaya, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monoxenic+mass+production+of+the+entomogenous+nematode+Neoaplectana+carpocapsae%5BTitle%5D)+AND+%22Weiser+on+dog+food%2Fagar+medium%22%5BJournal%5D)">Monoxenic mass production of the entomogenous nematode Neoaplectana carpocapsae.</a> Weiser on dog food/agar medium. 16, 1-8 (1981).</li>
<li>de Bono, M., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural+variation+in+a+neuropeptide+Y+receptor+homolog+modifies+social+behavior+and+food+response+in+C%5BTitle%5D)+AND+%22elegans.+Cell%22%5BJournal%5D)">Natural variation in a neuropeptide Y receptor homolog modifies social behavior and food response in C.</a> elegans. Cell. 94 (5), 679-689 (1998).</li>
<li>Artyukhin, A. B., Yim, J. J., Cheong, M. C., Avery, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Starvation-induced+collective+behavior+in+C%5BTitle%5D)+AND+%22elegans.+Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Starvation-induced collective behavior in C.</a> elegans. Scientific Reports. 5, 10647(2015).</li>
<li>Ding, S. S., Schumacher, L. J., Javer, A. E., Endres, R. G., Brown, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shared+behavioral+mechanisms+underlie+C.+elegans+aggregation+and+swarming%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Shared behavioral mechanisms underlie C. elegans aggregation and swarming.</a> eLife. 8, 1181(2019).</li>
<li>Chen, Y., Ferrell, J. E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((elegans+colony+formation+as+a+condensation+phenomenon%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">elegans colony formation as a condensation phenomenon.</a> Nature Communications. 12 (1), 4947(2021).</li>
<li>Chiba, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Caenorhabditis+elegans+transfers+across+a+gap+under+an+electric+field+as+dispersal+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Caenorhabditis elegans transfers across a gap under an electric field as dispersal behavior.</a> Current Biology. 33 (13), 2668-2677 (2023).</li>
<li>Ioannou, C. C., Guttal, V., Couzin, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predatory+fish+select+for+coordinated+collective+motion+in+virtual+prey%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Predatory fish select for coordinated collective motion in virtual prey.</a> Science. 337 (6099), 1212-1215 (2012).</li>
<li>Couzin, I. D., Krause, J., Franks, N. R., Levin, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effective+leadership+and+decision-making+in+animal+groups+on+the+move%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Effective leadership and decision-making in animal groups on the move.</a> Nature. 433 (7025), 513-516 (2005).</li>
<li>Sumpter, D. J. T., Krause, J., James, R., Couzin, I. D., Ward, A. J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Consensus+decision+making+by+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%3A+CB%22%5BJournal%5D)">Consensus decision making by fish.</a> Current Biology: CB. 18 (22), 1773-1777 (2008).</li>
<li>Sugi, T., Nishida, Y., Mori, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+behavioral+plasticity+by+systemic+temperature+signaling+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Regulation of behavioral plasticity by systemic temperature signaling in Caenorhabditis elegans.</a> Nature Neuroscience. 14 (8), 984-992 (2011).</li>
<li>Russell, J., Vidal-Gadea, A. G., Makay, A., Lanam, C., Pierce-Shimomura, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Humidity+sensation+requires+both+mechanosensory+and+thermosensory+pathways+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Humidity sensation requires both mechanosensory and thermosensory pathways in Caenorhabditis elegans.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (22), 8269-8274 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

W tym badaniu pokazujemy protokół przygotowania systemu do zbiorowego zachowania C. elegans na dużą skalę w laboratorium. Metoda oparta na DFA została pierwotnie opracowana w przypadku Caenorhabditis japonica14 i Neoaplectana carpocapsae Weiser15, z których oba nie są zwierzętami modelowymi. Metoda ta nie została jednak zastosowana do badania zachowań zbiorowych. C. elegans jest genetycznie podatnym zwierzęciem modelowym...

Zarówno nienaukowcy, jak i naukowcy są zafascynowani zbiorowymi zachowaniami zwierząt, jak w przypadku stad ptaków i ławic ryb. Zachowania zbiorowe zostały przeanalizowane w szerokim zakresie dziedzin, w tym w fizyce, biologii, matematyce i robotyce. W szczególności fizyka materii aktywnej jest rozwijającą się dziedziną badań, która koncentruje się na układach złożonych z elementów samonapędzających się, czyli układach rozpraszających, takich jak stada ptaków, ławice ryb, biofilmy ruchliwych bakterii, cytoszkielety złożone z aktywnych cząsteczek oraz grupy samonapędzających się koloidów. Teoria fizyki materii czynnej utrzymuje, że bez względu na to, jak złożone są zachowania jednostek, zbiorowe ruchy ogromnej liczby istot żywych rządzą niewielką liczbą prostych reguł. Na przykład model Vicsek, kandydat do ujednoliconego opisu zbiorowego ruchu samonapędzających się cząstek, przewiduje, że interakcja krótkiego zasięgu w kierunku wyrównania poruszających się obiektów jest wymagana do utworzenia uporządkowanej fazy dalekiego zasięgu z ekscentrycznymi fluktuacjami w 2D, jak w stadach zwierząt1. Szybko rozwijają się odgórne podejścia eksperymentalne odnoszące się do fizyki materii czynnej. Wcześniejsze eksperymenty potwierdziły powstanie uporządkowanej fazy dalekiego zasięgu u Escherichia coli2. Inne ostatnie prace wykorzystywały cells3,4, bacteria5, motile colloids6, or moving proteins7,8. Proste, minimalistyczne modele, takie jak model Vicsek, z powodzeniem opisywały te rzeczywiste zjawiska. W przeciwieństwie do tych jednokomórkowych systemów eksperymentalnych, zbiorowe zachowania zwierząt są zwykle obserwowane na wolności, ponieważ nikt nie może mieć nadziei na przeprowadzenie kontrolowanych eksperymentów na 10 000 prawdziwych ptaków lub ryb.
Biolodzy dzielą te same zainteresowania co fizycy: jak jednostki oddziałują ze sobą i funkcjonalnie zachowują się jako grupa. Jedną z tradycyjnych dziedzin badawczych do analizy indywidualnych zachowań jest neuronauka, w której mechanizmy leżące u podstaw zachowania zostały zbadane na poziomie neuronalnym i molekularnym. Do tej pory opracowano wiele neurobiologicznych podejść oddolnych. Podejścia odgórne w fizyce i podejścia oddolne w biologii mogą być ułatwione przy użyciu zwierząt modelowych, takich jak muszka owocowa, robak Caenorhabditis elegans i mouse9. Znaleziono jednak niewiele informacji na temat zbiorowego zachowania tych modelowych zwierząt na dużą skalę w laboratorium10; Nadal trudno jest przygotować w laboratorium genetycznie zdolne do wykonywania modele zwierząt na dużą skalę. Dlatego w obecnych badaniach nad zachowaniami zbiorowymi w biologii i fizyce naukowcom, którzy zwykle prowadzą badania w laboratorium, trudno jest badać zbiorowe zachowania zwierząt.
W tym badaniu opracowaliśmy metodę hodowli nicieni na dużą skalę, aby badać ich zbiorowe zachowania. System ten pozwala nam zmieniać warunki środowiskowe i badać wpływ lokomocji na poziomie indywidualnym na zachowania zbiorowe za pomocą mutantów10. W fizyce materii czynnej parametry modelu matematycznego mogą być kontrolowane zarówno w eksperymentach, jak i symulacjach, co umożliwia weryfikację tego modelu w celu identyfikacji ujednoliconych opisów. Genetyka służy do zrozumienia mechanizmu obwodu neuronalnego leżącego u podstaw zbiorowego zachowania11.

<table><tbody><tr><td>Escherichia coli i C. elegans szczepy</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>E. coli OP50</td><td>Caenorhabditis Genetics Center</td><td>OP50</td><td>Pokarm dla C. elegans. Uracil auxotroph. E. coli B.</td></tr><tr><td>lite-1(ce314); ljIs123[mec-4p::ChR2, unc-122p::RFP]</td><td>author</td><td>ZX899</td><td>lite-1(ce314) mutant przenoszący geny eksprymujące ChR2 i RFP pod kontrolą mec-4 i unc-122 promotor, odpowiednio</td></tr><tr><td>N2 Bristrol</td><td>Caenorhabditis Genetics Center</td><td></td><td>Szczep C. elegans</td></tr><tr><td><mocny>Do hodowli robaków</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agar oczyszczony, proszek</td><td>Nakarai tesque</td><td>01162-15</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>All-trans retinal</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R2500</td><td>Do optogenetyki</td></tr><tr><td>Bacto pepton</td><td>Becton Dickinson</td><td>211677</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>Chlorek wapnia</td><td>Wako</td><td>036-00485</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>Cholesterol</td><td>Wako</td><td>034-03002</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>di-Photassium wodorofosforan</td><td>Nakarai tesque</td><td>28727-95</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>Karma</td><td>dla psów Nihon Karma dla zwierząt VITA-ONE</td><td></td><td>Do przygotowania karmy dla psów agar medium</td></tr><tr><td>LB bulion, Lennox</td><td>Nakarai tesque</td><td>20066-95</td><td>Do hodowli E. coli OP50</td></tr><tr><td>Siarczan magnezu bezwodny</td><td>TGI</td><td>M1890</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>Szalki Petriego (60 mm)</td><td>Nunc</td><td>150270</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>Diwodorofosforan potasu</td><td>Nakarai tesque</td><td>28720-65</td><td>Do przygotowania płytek NGM</td></tr><tr><td>Chlorek sodu</td><td>Nakarai tesque</td><td>31320-05</td><td>Do przygotowanie płyt</td></tr> <tr><td>NGMObservation</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Computer</td><td>CT rozwiązanie</td><td>CS6229</td><td>Windows10 Pro z procesorem Intel Xeon Gold 6238R i 768 GB pamięci RAM</td></tr><tr><td>CMOS Camera</td><td>Hamamatsu photonics&nbsp;</td><td>ORCA-Lightning C14120-20P</td><td>Do akwizycji danych</td></tr><tr><td>Kamera CMOS</td><td>Olympus</td><td>DP74</td><td>Do akwizycji danych</td></tr><tr><td>Mikroskop z zestawem SZX-MGFP</td><td>Olympus</td><td>MVX10</td><td>Do akwizycji danych</td></tr><tr><td>x2 Obiektyw</td><td>Olympus</td><td>MV PLAPO 2XC</td><td>Odległość robocza 20 mm i przysłona numeryczna 0,5</td></tr><tr><td><mocny>Sterowanie migawką</mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Migawka</td><td>OptoSigma</td><td>BSH2-RIX</td><td>Do sterowania wzorcem czasowym&nbsp; oświetlenia świetlnego</td></tr><tr><td>Sterownik migawki</td><td>OptoSigma</td><td>SSH-C2B-A</td><td>Do sterowania wzorcem czasowym oświetlenia świetlnego</td></tr><tr><td><silny>Regulator temperatury</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Peltiera</td><td>VICS</td><td>WLVPU-30</td><td>Do kontrolowania wilgotności wewnątrz płytki Petriego</td></tr><tr><td>STEROWNIK UNI-THEMO</td><td>Ampere</td><td>UTC-100</td><td>Do kontrolowania wilgotności wewnątrz płytki Petriego</td></tr><tr><td>Oprogramowanie do akwizycji danych</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>HCImage</td><td>Hamamatsu photonics</td><td></td><td>Do akwizycji danych</td></tr></tbody></table>

hodowla nicieni na dużą skalę w celu zbadania ich zbiorowych zachowań

The Large-Scale Cultivation of Nematodes to Study Their Collective Behaviors

Zwierzęta wykazują dynamiczne zachowania zbiorowe, co obserwuje się w stadach ptaków, ławicach ryb i tłumach ludzi. Zbiorowe zachowania zwierząt były badane zarówno w dziedzinie biologii, jak i fizyki. W laboratorium naukowcy wykorzystywali różne zwierzęta modelowe, takie jak muszka owocowa i danio pręgowany, przez około sto lat, ale głównym wyzwaniem pozostało badanie złożonych zachowań zbiorowych na dużą skalę, zaaranżowanych przez te genetycznie podatne zwierzęta modelowe. W pracy przedstawiono protokół tworzenia eksperymentalnego systemu zachowań zbiorowych u Caenorhabditis elegans. Rozmnożone robaki wspinają się na pokrywę płytki Petriego i wykazują zbiorowe zachowanie roju. System kontroluje również interakcje i zachowania robaków poprzez zmianę wilgotności i stymulacji świetlnej. System ten pozwala nam badać mechanizmy leżące u podstaw zachowań zbiorowych poprzez zmianę warunków środowiskowych i badanie wpływu lokomocji na poziomie indywidualnym na zachowania zbiorowe za pomocą mutantów. Dzięki temu system jest przydatny w przyszłych badaniach zarówno w fizyce, jak i biologii.

W niniejszym doświadczeniu do obserwacji zachowań zbiorowych wykorzystano nicienie typu dzikiego w stadium dauer. Nicienie hodowano w temperaturze 23 °C przez około 10-14 dni, aż wspięły się na wewnętrzną powierzchnię pokrywy płytki z podłożem DFA. W dniu eksperymentu przeniesiono jedynie pokrywę na nową płytkę NGM bez E. coli oraz podłoża DFA. Dno tej płytki Petriego utrzymywano początkowo w temperaturze 23 °C przy użyciu systemu Peltiera, a następnie zwiększono jej temperaturę do 26 °C. Pod mikroskopem wykonan...

Tutaj zgłaszany jest system do badania zbiorowych zachowań nicieni poprzez hodowlę ich masowo przy użyciu pożywki agarowej z karmą dla psów. System ten pozwala naukowcom na rozmnażanie dużej liczby robaków dauer i może być stosowany do Caenorhabditis elegans i innych pokrewnych gatunków.

Hodowla nicieni na dużą skalę w celu zbadania ich zbiorowych zachowań

Animals exhibit dynamic collective behaviors, as observed in flocks of birds, schools of fish, and crowds of humans. The collective behaviors of animals ...

Badamy mechanizm leżący u podstaw zachowań zbiorowych z perspektywy aktywnej metafizyki i neuronauki. W dziedzinie badań nad zachowaniami zbiorowymi ustanowiono system eksperymentalny z wykorzystaniem organizmów nieożywionych i na poziomie komórkowym. Jednak nadal wyzwaniem pozostaje zaprojektowanie eksperymentalnego systemu pracy zwierząt w celu zbadania zbiorowego zachowania w laboratorium.Udało nam się zrekonstruować zbiorowe zachowanie z tradycyjnie używanym modelem zwierzęcym, nicieniami aeris. System ten umożliwia kontrolowanie parametru za pomocą modelu matematycznego proponowanego dla zbiorowego zachowania całego zwierzęcia i bada mechanizm neuronalny leżący u podstaw zachowania zbiorowego za pomocą genetyki molekularnej. Zacznij od umieszczenia czterech dorosłych robaków na pożywce wzrostowej nicieni lub NGM, płytce agarowej wysianej E. coli OP50.Hoduj robaki pierwszego pokolenia do głodu na płytce NGM w temperaturze 23 stopni Celsjusza przez siedem dni. Następnie przenieś niewielkie ilości agaru z karmą dla psów lub pożywki DFA na środek nowej płytki NGM wysianej E. coli OP50. W przypadku eksperymentów optogenetycznych wlej 40 mikrolitrów all-trans-retinalu do DFA przed inokulacją robaków.Następnie umieść 0,5 miligrama karmy dla psów na podłożu DFA, około dwóch milimetrów od pokrywki talerza. Unikaj zanieczyszczenia, naświetlając płytkę NGM światłem ultrafioletowym przez 15 minut. Zbierz wygłodzone robaki z płytek NGM za pomocą wysterylizowanej wody, a następnie zaszczep zebrane robaki na pożywce DFA znajdującej się na NGM.Rozmnażaj robaki w temperaturze 23 stopni Celsjusza, umożliwiając im wspinanie się w kierunku pokrywy płytki przez 10 do 14 dni. Zwiększona wilgotność wykazała większe rozmiary komór we wzorcach sieci robaków, zanim ostatecznie się zapadła, pozostawiając uśpione skupiska robaków na wewnętrznej powierzchni pokrywy. Zacznij od umieszczenia nowej płytki NGM pozbawionej E. coli i DFA na aluminiowej płytce na stoliku mikroskopu makrozoom.Użyj regulatora temperatury Pelletier, aby utrzymać dno płyty w temperaturze 23 stopni Celsjusza przez co najmniej pięć minut. Następnie zastąp talerz pokrywką talerza, na który wspięły się nicienie. Zwiększ temperaturę dna płyty do 26 stopni Celsjusza, aby zmienić wilgotność we wnętrzu.Teraz uchwyć obrazy wewnętrznej powierzchni pokrywy talerza z prędkością 20 klatek na sekundę za pomocą kamery mikroskopowej. Trzymaj robaki ZX 899 na DFA, utrzymując ten stan przez pięć minut przed oświetleniem. Teraz oświetl robaki ZX 899 przymocowane do pokrywy płytki Petriego utrzymywanej w temperaturze 23 stopni Celsjusza.Uchwyć obrazy wewnętrznej powierzchni płyty z szybkością 20 klatek na sekundę. Zwiększona wilgotność wykazała większe rozmiary komór we wzorcach sieci robaków, zanim ostatecznie się zapadła, pozostawiając uśpione skupiska robaków na wewnętrznej powierzchni pokrywy.

the-large-scale-cultivation-nematodes-to-study-their-collective

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

W tym filmie pokazujemy metodę wytwarzania rozwojowo zsynchronizowanej populacji bezpłodnych dorosłych C. elegans. Przykładowy protokół synchronizuje robaki w celu zbadania wskaźników zużycia tlenu u żywych zwierząt.

Synchronizacja nicieni: metoda uzyskiwania populacji robaków w identycznych stadiach rozwoju

Przedstawiamy prostą metodę budowy systemów hodowli nicieni 3D o nazwach NGT-3D i NGB-3D. Można je wykorzystać do badania sprawności i zachowań nicieni w siedliskach, które są bardziej podobne do naturalnych siedlisk Caenorhabditis elegans niż standardowe płytki hodowlane C. elegans w laboratorium 2D.

Uprawa Caenorhabditis elegans w trzech wymiarach w laboratorium

Prezentujemy konfigurację i protokół rejestracji zachowania, który umożliwia automatyczną analizę nicieni, preferencji Caenorhabditis elegans dla rozpuszczalnych związków w teście populacyjnym. W tym artykule opisano budowę komory behawioralnej, protokół testu behawioralnego i wykorzystanie oprogramowania do analizy wideo.

Zautomatyzowana analiza populacyjnego testu preferencji chemosensorycznej na podstawie populacji nicieni

Ten protokół opisuje metodę uprawy Caenorhabditis elegans na dużą skalę na stałych podłożach. Jako alternatywa dla hodowli płynnej, protokół ten pozwala na uzyskanie parametrów o różnych skalach pod uprawą płytkową. Zwiększa to porównywalność wyników poprzez pominięcie różnic morfologicznych i metabolicznych między hodowlą pożywek płynnych i stałych.

Hodowla Caenorhabditis elegans na dużych obszarach na płytkach: przygotowanie próbki do badania zmian metabolicznych w cukrzycy

Opisujemy protokoły korzystania z platformy śledzenia nicieni o szerokim polu widzenia (WF-NTP), która umożliwia wysokoprzepustową charakterystykę fenotypową dużych populacji Caenorhabditis elegans. Protokoły te mogą być wykorzystywane do charakteryzowania subtelnych zmian behawioralnych w zmutowanych szczepach lub w odpowiedzi na leczenie farmakologiczne w wysoce skalowalny sposób.

Zautomatyzowana analiza behawioralna dużych populacji C. elegans przy użyciu platformy śledzenia o szerokim polu widzenia

Dzikie nicienie Caenorhabditis są związane z wieloma drobnoustrojami, często w świetle jelit lub infekującymi jelita. Protokół ten szczegółowo opisuje metodę wzbogacania niekulturowych drobnoustrojów kolonizujących jelito, wykorzystując odporność naskórka dauer.

Selektywne czyszczenie dzikich nicieni Caenorhabditis w celu wzbogacenia o bakterie mikrobiomu jelitowego

Ten protokół przedstawia metodę efektywnego wydobywania żywych nicieni z naturalnych substratów w terenie.

Szybka izolacja dzikich nicieni za pomocą lejka Baermanna

Ten protokół może być używany do przeprowadzania badań ekologicznych na dużą skalę nicieni Caenorhabditis. Podstawową zaletą tej metody jest sprawna organizacja i analiza danych ekologicznych i molekularnych związanych z nicieniami zebranymi z natury.

Wysoce skalowalne podejście do przeprowadzania badań ekologicznych nicieni Caenorhabditis

Caenorhabditis elegans jest jednym z głównych gatunków modelowych w biologii, jednak prawie wszystkie badania są prowadzone pod nieobecność naturalnie związanych z nim mikrobów. Opisane tutaj metody pomogą lepiej zrozumieć różnorodność powiązanych mikroorganizmów jako podstawę przyszłych badań funkcjonalnych nad C. elegans.

Izolacja i charakterystyka naturalnej mikrobioty nicienia modelowego Caenorhabditis elegans

Mikrokosmosy kompostu wprowadzają do laboratorium różnorodność mikrobiologiczną występującą w naturze, aby ułatwić badania mikrobiomu u Caenorhabditis elegans. Poniżej znajdują się protokoły do przeprowadzania eksperymentów mikrokosmicznych, przy czym eksperymenty wykazują zdolność do modulowania różnorodności mikrobiologicznej środowiska w celu zbadania związków między różnorodnością mikrobiologiczną środowiska a składem mikrobiomu jelitowego robaków.

Mikrokosmosy kompostu jako zróżnicowane mikrobiologicznie, naturalne środowiska do badań nad mikrobiomem u Caenorhabditis elegans

Tutaj prezentujemy protokół hodowli izolowanych pojedynczych nicieni na stałych podłożach w celu śledzenia parametrów fizjologicznych przez całe życie i kwantyfikacji fluorescencji. Ten system hodowli obejmuje barierę kwasu palmitynowego wokół studni z pojedynczymi robakami, aby zapobiec ucieczce zwierząt, umożliwiając stosowanie interwencji awersyjnych, w tym bakterii chorobotwórczych i chemicznych czynników stresogennych.

Długotrwała hodowla poszczególnych Caenorhabditis elegans na pożywkach stałych do długotrwałego monitorowania fluorescencji i interwencji awersyjnych

Poznaj metodę hodowli nicieni Caenorhabditis elegans na dużą skalę w celu badania ich zbiorowych zachowań. Technika ta umożliwia kontrolowane warunki do analizy mechanizmów nerwowych leżących u podstaw dynamiki behawioralnej.

Hodowla nicieni na dużą skalę w celu zbadania ich zbiorowych zachowań

Przeglądaj więcej filmów