SwarmSight: В реальном времени отслеживать насекомых антенна движений и Хоботок расширение рефлекс с использованием общей подготовки и обычного оборудования

Общая цель этой процедуры состоит в том, чтобы быстро измерить движения антенн и хоботков насекомых по видеосъемке обычного животного препарата с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом и обычного оборудования камеры и компьютера. Эти методы могут быть использованы для быстрого получения измерений с высоким разрешением движений антенны и хоботка. Применение этих методов может пролить свет на то, как изменяются движения антенн и хоботка в ответ на химические, эволюционные и генетические манипуляции.

Основное преимущество этого метода заключается в том, что он может быстро измерять движения с помощью бесплатного программного обеспечения и не требует сложного видео или компьютерного оборудования. Хотя этот метод может дать представление о реакциях на запах у медоносных пчел, он также может быть применен к другим системам насекомых. Для начала используйте флаконы, чтобы собрать рабочих пчел у входа в улей, и ненадолго поместите флаконы в ледяную жижу.

С помощью клейкой ленты закрепите каждую пчелу в трубке для жгутов, а затем наклейте ленту поверх трубки, чтобы скрыть ноги. Убедитесь, что ноги не видны с верхней части трубки жгута. Затем под микроскопом для вскрытия с помощью низкотемпературного паяльника нанесите нагретый воск на затылок каждой пчелы, чтобы обездвижить ее.

Используйте небольшой стержень, чтобы держать антенну подальше от воска и следить за тем, чтобы антенны могли свободно двигаться. Используйте держатель веб-камеры, чтобы расположить камеру прямо над головой пчелы, и используйте программное обеспечение для записи для просмотра видео и увеличения головы. После того, как лента и воск будут нанесены, просмотрите сцену с помощью камеры и найдите все, что может двигаться или изменяться, но не является антенной или хоботком.

Затем отрегулируйте скотч и воск по мере необходимости. Затем используйте настройки программного обеспечения для записи, чтобы поддерживать постоянную экспозицию камеры и отрегулируйте ползунок экспозиции до нужного значения. Отрегулируйте ползунки контрастности, яркости и резкости для улучшения обнаружения антенны.

Отрегулируйте окружающее освещение, чтобы уменьшить тени антенны. Для освещения пчелы используйте рассеянный источник света, например, лабораторную лампу для гусиной шеи или фонарик с бумагой. Затем поместите светодиодную лампу в поле зрения камеры, чтобы указать, когда подается запах стимула.

В вытяжном шкафу подготовьте картриджи с запахом, которые будут использоваться для стимуляции пчел во время видеозаписей. Расположите источник подачи запаха рядом с трубкой жгута, стараясь не загораживать обзор камеры. Расположите источник вакуума напротив источника запаха, чтобы удалить раздражительные запахи, и включите его до появления запаха.

После того, как пчелы будут привязаны и подготовка камеры завершена, снимайте каждую отдельную пчелу в каждом экспериментальном режиме в виде отдельного видеофайла. Далее в модуле слежения за антенной роевого сайта нажмите на кнопку обзора, чтобы открыть видеофайл. После загрузки видеофайла поместите виджет антенного датчика над головой пчелы.

Используйте значки вращения и масштабирования для настройки выравнивания виджетов. Виджет должен охватывать весь диапазон движений на антенне пчелы. Затем поместите виджет датчика лечения на светодиодный индикатор, который указывает, когда подается запах стимула.

Нажмите кнопку воспроизведения в левом нижнем углу, чтобы начать покадровое отображение видеофайла. Желтым цветом будут выделены вероятные точки антенн и хоботка, а желтыми кольцами будут обозначены кончики придатков. Отрегулируйте ползунки в разделе фильтров для оптимизации чувствительности фильтра.

Когда идеальная чувствительность будет достигнута, в кадре будут выделены только придатки пчелы. Перемотайте вперед последующие части видео, чтобы обеспечить оптимальную чувствительность фильтра на протяжении всего видео. Проверьте свою систему, сняв короткое видео с насекомым и проанализировав его с помощью программного обеспечения, ища посторонние движущиеся объекты, которые обнаруживает программное обеспечение.

Регулируйте сцену, освещение и угол наклона камеры до тех пор, пока программное обеспечение не изолирует движения антенн и хоботка. После настройки виджетов и фильтров поставьте видео на паузу, перезапустите его и воспроизведите от начала до конца. Наконец, разверните раздел «Сохранить», нажмите кнопку «Сохранить данные отслеживания» и выберите папку, в которой нужно сохранить файл.

Чтобы проверить программное обеспечение для отслеживания придатков, два человека-оценщика обнаружили кончики антенн в 425 видеокадрах, которые затем были проанализированы программным обеспечением. Расстояние между двумя оценщиками человека показано на этом рисунке с расстоянием между людьми, а расстояние между местами, обнаруженными программным обеспечением, и расстоянием между людьми, оценивающими человека, демонстрируется с помощью программного обеспечения, ближайшего человеческого расстояния. Расстояние между людьми было небольшим для кадров в начале, а затем увеличилось во второй половине видео.

23 самки медоносных пчел подверглись воздействию пяти различных условий запаха, а видео испытаний были проанализированы с помощью программного обеспечения для отслеживания придатков. За исключением контрольного условия, программное обеспечение смогло обнаружить значительные различия в средних изменениях угла наклона антенн после воздействия экспериментальных условий запаха.

Кроме того, карты плотности угла наклона антенны выявили кластеры предпочтений расположения антенны. Красные кластеры на карте указывают на то, что антенны предпочитают углы в сторону от источника запаха вскоре после появления запаха и предпочитают углы к источнику запаха вскоре после появления запаха. Пытаясь выполнить эту процедуру, важно помнить о тщательном осмотре каждой видеосцены перед записью на предмет оптимального размещения пчел и освещения.

Кроме того, важно отметить рамки доставки запаха визуальным индикатором. После выполнения этой процедуры могут быть выполнены другие методы, такие как кондиционирование запаха. Эта процедура также полезна для изучения врожденных реакций у медоносных пчел и других насекомых.

Не забывайте, что работа с пчелами и некоторыми химическими веществами может быть опасной. Во время выполнения этой процедуры всегда следует надевать соответствующие средства индивидуальной защиты. После освоения эта процедура может быть использована для эффективного получения данных о движении антенн и хоботка для большого количества насекомых и условий эксперимента.

Swarm Sight, программное обеспечение с открытым исходным кодом, используемое в этой процедуре, можно получить в swarmsight.org.