Name: C. elegans Acompanhamento e Medição do Comportamento (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 36 s
Description: Aprenda a rastrear e quantificar o comportamento locomotor de C. elegans com alta resolução usando microscopia de vídeo e software personalizado. Este método reduz dados complexos a medidas fundamentais de forma.

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1. Descrição do Microscópio de Seguimento <ol><li> Uma placa de ágar é iluminado por uma fonte de luz de fibra e fotografada com uma câmara. Este sistema é montado em um estágio de translação X, Y. </li><li> A fase é movida por motores de passo padrão, os quais são ligados a um controlador de motor de passo. </li><li> O controlador e da câmara são ligados ao computador e controlados por programas personalizados escritos em LabVIEW. </li><li> A câmara capta as imagens da superfície de uma placa de ágar e identifica objetos escuros em um fundo claro. </li><li> A qualidade de imagem é ajustado de modo que o programa de computador pode quantificar objectos em tempo real. O ganho, o brilho, e a velocidade do obturador da câmara pode ser ajustado para proporcionar um objecto escuro sobre um fundo branco. </li><li> A marca de referência para o processo de calibração automática é feita por picar a superfície do agar com uma picareta verme. </li><li> A imagem, filtrada binário que é usado pelo programa de controle pode ser verificado. </li><li> O modoftware tem um recurso de auto-calibração que calcula a matriz de calibração movendo um objeto de teste a uma distância fixa. </li><li> Distâncias em pixels é calibrado para medidas tomadas pelo motor de passo pela matriz de calibração. </li><li> Após a calibração, o sistema está pronto para ir e não precisa ser recalibrado, a menos que a ampliação é alterada ou se a câmera é reposicionado. </li></ol> 2. Preparando Placas de Rastreamento e C. elegans para Rastreamento <ol><li> Um anel de cobre é utilizado para encurralar os vermes e mantê-los de migrar para a borda do prato. O cobre proporciona uma barreira química local e não afecta o movimento do sem-fim de outro modo para a duração da experiência (&lt;1 hora). Aqueça o primeiro anel, colocando-o sobre uma placa de aquecimento ou equivalente. </li><li> Anel lugar sobre uma placa de agar fresca (1,7% Agar Bacto, 0,25% de Bacto-peptona, 0,3% de NaCl, 1 mM de CaCl2, 1 mM MgSO4, 25 mM de tampão de fosfato de potássio, 5 ug / mlcolesterol) e pressione um pouco para incorporá-lo na superfície do ágar. </li><li> Escolha L4 fase ou vermes adultos jovens numa placa de ágar preenchido com algum buffer NGM (0,3% de NaCl, 1 mM de CaCl2, 1 mM MgSO4, 25 mM de tampão de fosfato de potássio), para lavá-los de resíduos de comida. Deixe os vermes nadar por alguns minutos. </li><li> Cuidadosamente coloque um único sem-fim na placa de controle, perto do centro do anel. E em seguida, coloque a placa sobre o rastreador worm. </li></ol> 3. Rastreamento Worm <ol><li> Execute o programa LabVIEW e selecionar as opções, se necessário (localização de imagens, tipos de imagens, medições, as configurações da câmera). </li><li> Usando o joystick mover o microscópio até que uma imagem do verme está no campo de visão (ecrã de computador). Pressione &quot;faixa&quot; para envolver o programa de rastreamento. </li><li> O programa de computador, na verdade, mede o movimento de uma imagens binárias filtradas conforme mostrado e pode fazer medições nesta imagem em tempo real </li><li> À réer rastrear uma reconstrução da trajectória global pode ser feito a partir dos movimentos de motores de passo, enquanto a forma muda locais do sem-fim pode ser vista em detalhe. </li></ol> 4. Análise de Dados <ol><li> Executar script skeletonizing (MATLAB) para parametrizar formas do verme. (Figura 2) </li><li> Calcule autovetores dos dados esqueletizadas. (Figura 3.4) </li><li> Figura 5 mostram. Leia legenda da figura ou resultados representativos. </li></ol>

<ol><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), 71-79 (1974).</li>
<li>de Bono, M., Maricq, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+substrates+of+complex+behaviors+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Neuronal substrates of complex behaviors in C. elegans.</a> Annu. Rev. Neurosci. (28), 451-501 (2005).</li>
<li>Pierce-Shimomura, J. T., Morse, T. M., Lockery, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fundamental+role+of+pirouettes+in+Caenorhabditis+elegans+chemotaxis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">The fundamental role of pirouettes in Caenorhabditis elegans chemotaxis.</a> J. Neurosci. 19 (21), 9557-9569 (1999).</li>
<li>Gray, J. M., Hill, J. J., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+circuit+for+navigation+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">A circuit for navigation in Caenorhabditis elegans.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (9), 3184-3191 (2005).</li>
<li>Baek, J. H., Cosman, P., Feng, Z., Silver, J., Schafer, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+machine+vision+to+analyze+and+classify+Caenorhabditis+elegans+behavioral+phenotypes+quantitatively%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Using machine vision to analyze and classify Caenorhabditis elegans behavioral phenotypes quantitatively.</a> J. Neurosci. Methods. 118 (1), 9-21 (2002).</li>
<li>Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dimensionality+and+Dynamics+in+the+Behavior+of+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Comput.+Biol%22%5BJournal%5D)">Dimensionality and Dynamics in the Behavior of C. elegans.</a> PLoS Comput. Biol. 4 (1), e1000028(2008).</li>
<li>Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+modes+to+movement+in+the+behavior+of+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">From modes to movement in the behavior of C. elegans.</a> PLoS One. 5 (11), e13914(2010).</li>
<li>Feng, Z., Cronin, C. J., Wittig, J. H. Jr, Sternberg, P. W., Schafer, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+imaging+system+for+standardized+quantitative+analysis+of+C.+elegans+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">An imaging system for standardized quantitative analysis of C. elegans behavior.</a> BMC Bioinformatics. (5), 115(2004).</li>
<li>Ramot, D., Johnson, B. E., Berry, T. L. Jr, Carnell, L., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Parallel+Worm+Tracker%3A+A+Platform+for+Measuring+Average+Speed+and+Drug-Induced+Paralysis+in+Nematodes%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The Parallel Worm Tracker: A Platform for Measuring Average Speed and Drug-Induced Paralysis in Nematodes.</a> PLoS One. 3 (5), e2208(2008).</li>
<li>Swierczek, N. A., Giles, A. C., Rankin, C. H., Kerr, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+behavioral+analysis+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">High-throughput behavioral analysis in C. elegans.</a> Nat. Methods. 8 (7), 592-598 (2011).</li>
<li>Leifer, A. M., Fang-Yen, C., Gershow, M., Alkema, M. J., Samuel, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optogenetic+manipulation+of+neural+activity+in+freely+moving+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 8 (2), 147-152 (2011).</li>
<li>Stirman, J. N., Crane, M. M., Husson, S. J., Wabnig, S., Schultheis, C., Gottschalk, A., Lu, H. <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+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Real-time multimodal optical control of neurons and muscles in freely behaving Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 8 (2), 153-158 (2011).</li>
<li>Ben Arous, J., Tanizawa, Y., Rabinowitch, I., Chatenay, D., Schafer, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+imaging+of+neuronal+activity+in+freely+behaving+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Automated imaging of neuronal activity in freely behaving Caenorhabditis elegans.</a> J Neurosci Methods. 187 (2), 229-234 (2010).</li>
<li>Wittenburg, N., Baumeister, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+avoidance+in+Caenorhabditis+elegans%3A+an+approach+to+the+study+of+nociception%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Thermal avoidance in Caenorhabditis elegans: an approach to the study of nociception.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (18), 10477-10482 (1999).</li>
</ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

O estudo da locomoção e comportamento natural requer técnicas não-invasivas de rastreamento em parceria com técnicas de redução de dados. Aqui demonstramos um fácil de usar sistema de rastreamento que registra imagens detalhadas de C. elegans comportamento, uma vez que se arrasta na superfície de uma placa de agar. A quantidade de informação contida nestas imagens é vasto e de alta-dimensional, e por isso também têm desenvolvido métodos para reduzir a dimensionalidade dos dados em apenas quatro medidas fundamen...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome da peça </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários (opcional) </td></tr><tr><td> Câmera CCD </td><td> Basler </td><td> A601f </td><td></td></tr><tr><td> Lente </td><td> Edmund Optics </td><td> MMS série </td><td></td></tr><tr><td> Iluminação de fibra </td><td> Dolan Jenner </td><td> DC-950H </td><td></td></tr><tr><td> Estágio de tradução </td><td> Deltron </td><td> LS3-4 </td><td></td></tr><tr><td> Stepper Motor </td><td> EUA digitais </td><td> MS23C </td><td></td></tr><tr><td> Motor de passo de unidade </td><td> Lagartixa </td><td> G201 </td><td></td></tr><tr><td> Stepper controle motor </td><td> SimpleStep </td><td> SSXYZ </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Todo o código de programação está disponível. Por favor, envie um e-mail pedido para o autor correspondente. </td></tr></tbody></table>

c. elegans acompanhamento e medição do comportamento

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

Nós desenvolvemos técnicas de análise de instrumentação, processamento de imagem e os dados para quantificar o comportamento locomotor de C. elegans, uma vez que rastreia na superfície de uma placa de agar. Para o estudo da base genética, bioquímica, e neuronal de comportamento, C. elegans é um organismo ideal porque é geneticamente tratável, passível de microscopia, e mostra uma série de comportamentos complexos, incluindo táxis, aprendizagem, e 1,2 interação social. Análise comportamental, baseada em acompanhar os movimentos de vermes como eles rastejar sobre placas de agar foram particularmente úteis no estudo do comportamento sensorial 3, 4 locomoção, e fenotipagem geral mutacional 5. O nosso sistema funciona movendo o sistema de câmara de iluminação e como os vermes se arrasta em uma placa de agar estacionário, o que assegura que não haverá estímulo mecânico é transmitido para o sem-fim. O nosso sistema de rastreio é fácil de utilizar e inclui uma característica de calibração semi-automático. Um challenge de todos os sistemas de seguimento de vídeo é que gera uma quantidade enorme de dados que é intrinsecamente elevado dimensional. Nossa programas de processamento de imagem e análise de dados lidar com este desafio, reduzindo a forma vermes em um conjunto de componentes independentes, os quais de forma abrangente reconstruir o comportamento vermes como uma função de apenas 3-4 dimensões 6,7. Como um exemplo do processo mostra-se que o vírus entra e sai do seu estado de inversão de fase de uma forma específica.

Exemplo: Quando forrageamento, C. transições elegans de frente para reverter o movimento, muitas vezes realizando uma reorientação (ômega vez) antes de retornar ao estado de movimento para a frente. Quantificar essa transição é importante para entender os padrões de forrageamento de movimento e também no controle do worm motor. O poder de revelar detalhes sutis de comportamento locomoção pode ser visto através do nosso dispositivo rastreador. Como exemplo, vamos olhar para ...

Temos desenvolvido um vídeo taxa de sistema de microscópio de rastreamento que pode gravar e quantificar<em&gt; C. elegans</em&gt; Comportamento de alta resolução e de alta velocidade. Também desenvolvemos métodos computacionais para reduzir a dimensionalidade das imagens sem-fim de um conjunto básico de medições que descrevem completamente a forma do sem-fim.

C. elegans Acompanhamento e Medição do Comportamento

Desenvolvemos instrumentação, processamento de imagens e técnicas de análise de dados para quantificar o comportamento locomotor de C. elegans enquanto ele rasteja sobre o...

Fenotipagem. A locomoção da *Caenorhabditis elegans* é uma ferramenta importante na descoberta de genes e neurônios envolvidos no comportamento de *C. elegans*. *C. elegans* realiza comportamentos locomotores estereotipados, como movimentos para frente e para trás e diversos tipos de curvas, alterando sua forma. Para quantificar esses movimentos em longas distâncias e com alta resolução espacial e temporal, desenvolvemos um rastreador de vermes para capturar o movimento de *C. elegans* enquanto ele se arrasta sobre a superfície de uma placa de ágar.Também desenvolvemos um software para isolar e analisar esses movimentos quantitativamente utilizando programas personalizados escritos no LabVIEW e MATLAB. Um desafio de todos os sistemas de rastreamento por vídeo é que eles geram uma quantidade enorme de dados altamente dimensionais. Nosso programa de processamento de imagens e análise de dados enfrenta esse desafio reduzindo as formas do verme a um conjunto de componentes independentes, tendo reconstruído abrangentemente o comportamento do verme como uma função de apenas três a quatro dimensões.Uma placa de ágar é iluminada por uma fonte de luz de fibra e fotografada com uma câmera. E

c-elegans-tracking-and-behavioral-measurement

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Os pesquisadores podem desencadear o movimento sob demanda em C. elegans aplicando um campo elétrico que os vermes detectam e respondem. Este vídeo apresenta o comportamento eletrotático e mostra um protocolo de amostra que é feito em um dispositivo microfluídico.

Ensaio de eletrotaxia: um método para observar a locomoção em C. elegans

Este vídeo descreve o uso de software de vídeo e rastreamento para registrar o movimento do verme em uma arena. O protocolo de exemplo mede o efeito da exposição ao etanol na locomoção do verme.

C. elegans Rastreamento de movimento: um método para avaliar a locomoção em vermes

Este vídeo demonstra o uso de um ensaio de locomoção radial para avaliar a disfunção motora em C. elegans expressando a proteína TDP-43 humana do tipo selvagem ou mutante da ALS. Vermes com níveis variados de expressão de TDP-43 do tipo selvagem ou mutante podem rastejar, e seu movimento é medido pela distância radial percorrida a partir do ponto central na placa de ensaio. O ensaio distingue entre deficiências motoras leves, moderadas e graves com base na distância percorrida pelas diferentes...

Avaliação do comprometimento motor em modelos de C. elegans usando o ensaio de locomoção radial

Um método de micro-electro-fluídico semi-automatizado para induzir a demanda de locomoção...

Electrotaxis baseados em microfluídica para análise quantitativa On-demand de<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; &#39;Locomotion

C. elegans é um modelo útil para estudar os efeitos do etanol no comportamento. Apresentamos um ensaio comportamental que quantifica os efeitos do etanol na velocidade de locomoção de vermes rastejantes; tanto a sensibilidade inicial quanto o desenvolvimento de tolerância funcional aguda ao etanol podem ser medidos com este ensaio.

Um ensaio para medir os efeitos do etanol sobre a velocidade de Locomotion<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Aqui é mostrado como rastrear e quantificar os processos de desenvolvimento em C. elegans. Os métodos apresentados são baseados em ferramentas de código aberto que podem ser facilmente implementadas. É demonstrado como reconstruir modelos 3D de forma celular, como rastrear manualmente estruturas subcelulares e como analisar o fluxo contrátil cortical.

Rastreamento e quantificação processos de desenvolvimento em<em&gt; C. elegans</em&gt; Como usar as ferramentas de código aberto

Uma metodologia eficiente e simples para a análise baseada em computador do comportamento de natação nematóide em líquido é descrito. O método requer pouco ou nenhum investimento para C. elegans laboratórios. O hardware utilizado é padrão, e o software de computador para a análise comportamental (CELEST) é uma fonte aberta um.

Análise automatizada de<em&gt; C. elegans</em&gt; Comportamento Swim Usando CELEST Software

Apresentamos uma configuração e protocolo de gravação de comportamento que permitem análise automatizada do nematóide, preferência de Caenorhabditis elegans por compostos solúveis em um ensaio populacional. Este artigo descreve a construção de uma câmara de comportamento, o protocolo de ensaio comportamental e o uso de software de análise de vídeo.

Análise automatizada de um ensaio de preferência quimiossensorial baseado na população de um nematodo

Descrevemos os protocolos para a utilização da plataforma de controle de nematoides amplo campo de visão (WF-NTP), que permite alta produtividade Caracterização fenotípica de grandes populações de Caenorhabditis elegans. Estes protocolos podem ser usados para caracterizar mudanças comportamentais sutis em cepas mutantes ou em resposta ao tratamento farmacológico de forma altamente escalável.

Análise comportamental de grande c. elegans populações usando um amplo campo de visão de rastreamento plataforma automatizada

Este estudo apresenta protocolos para duas abordagens semi-automatizadas de análise de atividade locomotor em C. elegans complexo I disease gas-1(fc21) worms, ou seja, ZebraLab (um ensaio de rendimento médio) e WormScan (um ensaio de alto rendimento) e fornecem análise comparativa entre uma ampla gama de métodos de pesquisa para quantificar o comportamento nematoides e função neuromuscular integrada.

Análise comparativa de métodos experimentais para quantificar a atividade animal em Caenorhabditis elegans Modelos de Doença Mitocondrial

Este artigo descreve um método simples e de baixo custo para registrar o comportamento de evitar gramado de Caenorhabditis elegans, usando itens prontamente disponíveis, como um smartphone e uma caixa de luz de diodo emissor de luz (LED). Também fornecemos um script Python para processar o arquivo de vídeo em um formato mais propício para contagem.

Um método de imagem baseado em smartphone para C. elegans Lawn Avoidance Assay

Aprenda a rastrear e quantificar o comportamento locomotor de C. elegans com alta resolução usando microscopia de vídeo e software personalizado. Este método reduz dados complexos a medidas fundamentais de forma.

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