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Biology

一个磁性的系绳系统,以调查在果蝇的视觉和嗅觉介导的飞行控制

doi: 10.3791/1063 Published: November 21, 2008

Summary

在这里,我们介绍了如何系绳飞在一个嗅觉磁系绳(OMT)设备。我们描述了如何使稀土永磁材料和气味端口,以及如何为质量流率的刺激传递和真空抽吸,以达到最佳的气味跟踪。

Abstract

它已多年昆虫的视觉线索,以稳定其在风中的标题。许多动物跟踪在风中进行气味。因此,迎风视觉稳定跟踪直接气味追踪艾滋病。但嗅觉信号直接影响视觉跟踪的行为独立于风的线索呢?此外,最近的洪水在果蝇嗅觉神经生理学和神经行为遗传学研究已促使越来越技术上先进和定量的行为分析。在这里,我们修改一个磁性的系绳系统原本是为视觉实验设计配备狭窄的层流气味羽状的舞台。一只苍蝇被粘在一个小钢针,并悬浮在一个磁场,使其能够自由偏航。小直径食物的气味羽状,是直接对果蝇的头部向下,从而引发了一个饥饿的苍蝇稳定跟踪。在这里,我们集中圈养的关键机制,调整磁铁,制订的气味羽,并确认稳定的气味追踪。

Protocol

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简介

OMT是一种适应磁性的系绳系统设计纳入一个“虚拟羽模拟器”[1]。以下协议将解释如何正确系绳苍蝇(第一部分),并提供设立的磁体(第二部分)和质量流量调节气味传送系统(第三部分)的战略。这里所描述的信息是这个特殊的系统优化和与其他技术规范的组成部分可能会有所不同。

第1部分:圈养苍蝇

这里描述的数据共享的步骤相似,许多以往的研究[2],但在使用OMT适应[3]。正确的圈养是至关重要的,以确保强大的和可重复的实验试验。小心圈养的重要性不能被夸大了。

  1. 收集苍蝇后4-6天羽化,饿死4-6小时。放置kimwipe蘸水在馁,以防止干燥的小瓶。
  2. 一批的苍蝇从瓶子传送到一个​​小瓶,并插入上Peltier冷却阶段的黄铜块设置在约4摄氏度。适当的温度anesthetizes在大约30秒内的苍蝇。
  3. 排序冰冷的表面上的冷却阶段的苍蝇。潮湿Kimwipe确保从角质层不断冷却和吸湿排汗。选择圈养的最大的女性。
  4. 用细刷,推位单形容纳一个野生型雌果蝇的定制的石棺飞。

    图1。
    请点击这里看到一个更大的版本的图。
  5. 我们的位置,与装在一个显微一个磁棒一个minutien针(罚款科学工具)。引脚对齐钝端接触,只是后面的两翼之间的头背胸部。头朝向眼睛看时,该引脚应完全垂直。即使少量的“卷”之间的飞行和PIN无法容忍的。侧视角度之间的脚和身体的长轴应在鼻子的角度为30度,相对地平线(图1)。注:在磁铁系绳的优化运行,引脚可能需要修剪长度较短。这将完全取决于悬浮磁铁之间的距离。
  6. 一旦minutien引脚对齐,使用细钢丝申请的紫外线激活胶(ElectroLite集团)小降minutien针钝端。
  7. 操作的针,使胶液滴触及头部上方飞的胸部。有了适当的墨滴大小,胶应退火和流量从引脚到胸部。小心不要使用太多胶水。
  8. 两个20第二阵阵的紫外光固化胶水。
  9. 将固定飞一边,重复。切成小方块Kimwipe钳给每个系留飞行限制飞行。
  10. 经过一个小时的恢复,拴苍蝇用于实验的准备。
  11. 粘合不当可能阻碍一个飞行的能力,以执行在磁铁上。应检查每一个飞行平稳的旋转,在每一个实验,以确保正确粘苍蝇的开始。这可以通过旋转一个足够大的空间时期的条纹图案,引起强烈optomotor反应[4]。如果苍蝇粘在错误的俯仰角,或引脚上的倾斜与辊轴,飞可(i)不旋转,(二)限制在一定范围内的运动,或(iii)在不一致的旋转速度。在上述情况下的飞行应该被丢弃,一个新的取代。如果问题解决了,这是最有可能是不当粘合的情况下。 (如果更换飞不解决问题,见2.4部分)

第2部分:校正磁铁

正确校正磁铁(稀土magnets.com)是必要的飞行,顺利实现360度范围内的议案。按照下列步骤来正确对齐磁铁。

  1. 举行水平较低的环形磁铁是由塑料套管,直接放置在一个明确的真空室顶部(图1,在第3部分进一步描述)。上部杆以上的较低的磁铁,磁铁固定垂直约3 / 4“。
  2. 粗略对齐上下磁铁视觉直接放在上面的环形磁铁较低的中心点上杆磁铁。它是非常有用的附加罚款规模调整的一个显微(公司锡斯基尤)的磁铁上。
  3. 环氧V型宝石轴承上部磁铁的底部表面(小部分),以尽量减少旋转摩擦和规范飞行定位。
  4. 放置在舞台上飞,调整水平和V直到飞上层磁铁的ertical位置可以平稳偏航轴旋转360度。在每次实验开始时,应检查每飞提供平稳的旋转的磁铁,以确保正确对齐和个别minutien引脚不被损坏(见第1.11部分)。 (二)如果磁铁是没有正确对齐飞可(i)不旋转在所有的运动限制在一定范围内,(三)在不一致的速度旋转。如果问题解决,更换一个新的飞,它是最有可能是由于一个粘合的问题(见第1部分)。如果每飞行中存在的这些问题,这是可能的磁铁,将需要进一步调整对齐的问题。
  5. 警告:与稀土磁铁玩,可好玩了,他们是非常危险的。滥用损坏的设备和/或轻微人身伤害的结果。行使这些诱人的磁铁,但易于被低估极为谨慎。

第3部分:气味交货

  1. 气味输送系统是基于前面所述之一[5],是最困难的部分,以优化(图1)。它需要很多的耐心和审判和错误。按照下列步骤来实现稳定的气味追踪。
  2. 初始设置的气味系统需要运行的窄轨聚四氟乙烯管(小零件)气器(黑貂系统国际)定制小瓶水/气味。这些小瓶的出口直接连接到皮下端口使用相同的特氟隆管的管。
  3. 定位下一个明确的丙烯酸真空室的舞台,以支持磁铁。我们使用一个安装在真空室相连飞以下开放接近的飞行带来的真空和减少开放的直径4mm的玻璃管。
  4. 放置到舞台上使用镊子的系留飞行。
  5. 打开一个有吸引力的气味(苹果醋,效果很好),并直观地验证飞行轨道的气味。如果飞似乎没有气味的偏好,遵循以下三个步骤。这可能需要几个苍蝇,多次试验。
  6. 调整的气味端口的位置,直至出现飞追踪气味。我们装上micromanipulators气味端口(锡斯基尤公司)和定位4毫米的背和3mm前飞的头。
  7. 调整质量流率,直至出现飞追踪气味。我们的设置7ml/min(黑貂系统国际MFC - 4)。
  8. 调整的真空流量,直至出现飞追踪气味。我们将使用流量调节器(科尔帕默)13l/min真空流量。注:大厦真空供电线路可能造成羽状结构的波动,随着时间的推移波动。这可能是有用的流量调节器为恒定的真空流量条件下连接外部的真空泵。
  9. 一旦设置的端口和流量的位置,定期交换机之间提供的水蒸汽和气味蒸汽使用切换使用气体复用器,直观地验证,苍蝇只能追踪气味的气味时。偶尔残留气味,里面的气味端口可以引出气味追踪的气味时关闭。这可以消除不消除灌装用乙醇皮下管和收集与Kimwipe结束分娩的正确定位的气味端口。使用压缩空气,打击任何剩余的乙醇和恢复实验。

代表性的成果:

当正确地遵循这些步骤,应观察两件事情。首先,不断旋转的视觉刺激下一个拴飞摆在了OMT的旋转顺畅偏航轴360度。 “肉干”圈(称为扫视)是在不断的视觉刺激的情况下自发旋转行为的特点。如果苍蝇显然不是可以顺利地旋转,不当胶合(见第1部分)和偏离磁铁可能是罪魁祸首(见第2部分)。二,打开时所发出的气味,飞头气味的方向。飞的气味时是关闭的,应自发地扫视没有在赛场上的任何单一位置的偏好。如果苍蝇不积极跟踪的气味柱,气味端口的位置,空气流速和/或真空流量可能需要调整(见第3部分)。

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Discussion

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圈养苍蝇和稳定的气味跟踪争取在这个舞台上是相对比较简单。这需要实践,耐心和反复试验。这个舞台上的许多部件可以进一步优化,或取代在实验的潜力产生变化。例如,较新版本的真空室要小得多,允许更多的空间低于竞技场。此外,稀土永磁材料的强度和类型可以略有不同,并可以添加额外的气味端口,以增加气味的类型和/或在实验中使用浓度。我们注意到,在设备的任何变化将需要量身定制的优化。此处所述,OMTA允许用户测试气味本地化的视觉线索的影响。一个各种各样的视觉刺激,可以提出与LED面板系统的通用性和可扩展性的系统提供了潜在的,多层次的探索visuo嗅觉一体化的气味输送系统。该系统还增加了定量行为实验果蝇的数量增加,尤其是表征飞行成年人的行为。

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Acknowledgments

提供的资金由美国国家科学基金会(MF)。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cooling Stage Teca LHP-300CP
Brass Cooling Block Custom Made ~4 x 8 x 2cm
Sarcophagus Custom Made Contact us for details
UV-Activated Glue Kemxert corp KOA300 1oz bottle lasts years
Panel System Caltech http://www.dickinson.caltech.edu/panels [4]
Minutien Pins Fine Science Tools 26002-20
Lower Ring Magnets Rare-earth-magnets.com NSN0615 5 - 0.75"o.d. x 0.375" i.d. x 0.125"
Upper Rod Magnet Rare-earth-magnets.com NSN0750 0.125" x 1"
V-Jewel Bearing Small Parts, Inc. VJ-0469-01
MFC-4 Flow Regulators Sable Systems International
Gas Multiplexer Sable Systems International
Teflon Tubing Small Parts, Inc. STT-20-C
20 Gauge Hypodermic Tubes Small Parts, Inc. HTX-20R-06
Glass Tubing 4mm o.d.
Vacuum Flow Regulator Cole-Parmer EW-32464-52

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References

  1. Bender, J. A., Dickinson, M. Visual stimulation of saccades in magnetically tethered Drosophila. J. Exp. Biol. 209, 3170-3182 (2006).
  2. Tammero, L. F., Dickinson, M. H. Collision-avoidance and landing responses are mediated by separate pathways in the fruit fly, Drosophila melanogaster. J. Exp. Biol. 205, 2785-2798 (2002).
  3. Duistermars, B. J., Frye, M. A. Crossmodal visual input for odor tracking during fly flight. Curr. Biol. 18, 270-275 (2008).
  4. Reiser, M. B., Dickinson, M. A modular display system for insect behavioral neuroscience. J. Neurosci. Methods. 167, 127-139 (2008).
  5. Frye, M. A., Dickinson, M. H. Motor output reflects the linear superposition of visual and olfactory inputs in Drosophila. J. Exp. Biol. 207, 123-131 (2004).
一个磁性的系绳系统,以调查在果蝇的视觉和嗅觉介导的飞行控制
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Duistermars, B. J., Frye, M. A. A Magnetic Tether System to Investigate Visual and Olfactory Mediated Flight Control in Drosophila. J. Vis. Exp. (21), e1063, doi:10.3791/1063 (2008).More

Duistermars, B. J., Frye, M. A. A Magnetic Tether System to Investigate Visual and Olfactory Mediated Flight Control in Drosophila. J. Vis. Exp. (21), e1063, doi:10.3791/1063 (2008).

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