Summary
כאן אנו מתארים כיצד לייעל את תמונת וידאו שנרכשו עבור לקשור מגנטי מנגנון ההרחה (OMT). כמו כן, אנו מתארים שני הפרוטוקולים מדגם ניסיוני לחקר visuo-הריח היתוך.
Abstract
חרקים מעופפים להשתמש רמזים חזותיים לייצב הכותרת שלהם בזרם הרוח. בעלי חיים רבים בנוסף למסלול ריחות נישא ברוח. ככזה, ייצוב נגד הרוח מעקב ויזואלי של עזרי ישירות מעקב ריח. אבל לעשות אותות הריח ישירות להשפיע על התנהגות מעקב חזותי באופן עצמאי רמזים הרוח? בנוסף, ההתקדמות גנטיקה מולקולרית הריח ואת נוירופיזיולוגיות מוטיבציה רומן מנתח התנהגות כמותיים כדי להעריך את ההשפעה של ההתנהגות (למשל) גנטית ספציפית inactivating מעגלים הפעלת חוש הריח. שינינו מערכת לקשור מגנטי המציאו במקור על ידי לאבזר את הזירה עם צרות הזרימה למינרית נוצות ריח לניסויים חזון. כאן נתמקד ניסויים שניתן לבצע לאחר זבוב הוא קשור והוא מסוגל לנווט בזירה מגנטי. אנו מראים כיצד לרכוש תמונות וידאו אופטימיזציה עבור מדידת זווית הגוף, איך לשפוט מעקב ריח יציבה, ואנו ממחישים שני ניסויים כדי לבחון את ההשפעה של רמזים חזותיים על מעקב ריח.
Protocol
OMT הוא עיבוד של מערכת לקשור מגנטי 1 שנועדה לשלב 2 וירטואלי סימולטור נוצה. הפרוטוקולים הבא יסביר כיצד לייעל את תמונות הווידאו שנרכש (חלק 1) ולהפעיל שני סוגים של visuo-הריח ניסויים בסיסיים (חלק 2 ו -3).
חלק 1: רכישת וידאו
אופטימיזציה של תמונות, וידאו חיונית לאיכות הנתונים רכשה. בצע את הפעולות הבאות עבור תמונות נקיות יותר.
- מניחים לעוף טרי קשור בזירה בעזרת זוג מלקחיים.
- מיקום firewire לוח המצלמה (Fire-אני 1394store.com) תחת קאמרית ואקום לנקות את אקרילי כזה נוף המצלמה ישירות כלפי מעלה דרך החדר, דרך צינור זכוכית, להיבט הגחון של הזבוב קשור. הקפד כי אין ציפוי מסנן IR על העדשה של מערכת וידאו.
- כדי להאיר את לטוס, השתמשו מערך מעגלי של נוריות אינפרא אדום (Small-חלקים Inc) ממוקמת ממש מתחת לוחות LED. פוקוס כל LED על גופו של זבוב בנפרד עבור תאורה אחידה.
- כדי להפחית את בוהק ממערכת פאנל למזער רמזים חזותיים שנצפו על ידי לטוס, כדאי מעיל כל המשטחים רעיוני בתוך להציג את המצלמה בצבע שחור שטוח. אורות חדר צריך להיות כבוי כדי להפחית את הבוהק והבהירות מודולציות לזיהוי על ידי עין של זבוב.
- ראייה לבדוק את תמונת המצלמה. לעוף צריך להיות לבן בוהק על רקע שחור. אם התמונה מטושטשת העדשה ייתכן שיהיה צורך ממוקד. אם הזבוב חשוך, מערך LED עשוי להיות ממוקד או מופעל מספיק לתאורה נכונה. אם הרקע מכיל אובייקטים בהירים, הר דיסק של להקה נייר שחור מעל לעוף כדי למזער ההחזרה רקע.
- אנו רוכשים וידאו עם שגרות אישית נכתב Matlab באמצעות רכישת הכלים תמונה.
חלק 2: לעוף למצוא את פלומת ריח
ניסוי אחד פשוט OMT היא התבוננות זבוב רעב (רעב) באיתור ואז מעקב פעיל פלומה ריח של מזון אטרקטיבי. מניפולציה של הסביבה החזותית משפיעה על יכולתו של לטוס וחסונה לעקוב ריח מזון תיאבון. שים לב כי הניסויים מתנהלים בדרך כלל במתכונת לחסום באופן אקראי כדי לצמצם הטיות כדי הניסוי. כל חומרה חיצונית (multiplexers גז, בזירה LED, רכישת וידאו) נשלטים על ידי שגרות תוכנה מותאמת אישית שנכתב ב-Matlab (Mathworks).
- מניחים לעוף טרי קשור בזירה בעזרת זוג מלקחיים.
- לפני כל ניסוי, באמצעות תצוגה ויזואלית, לסובב את לטוס מהפכות מספר 3, כדי להבטיח תנועה חלקה סביב ציר 360 כולו לסבסב. אם טסים לא ספין חלקה להתעלם ממנו. אם הבעיה נמשכת, הסיבה היא ככל הנראה מגנטים misaligned. הערה: אם ההפצה של הזירה לכיוון כמה מסלולים במהלך המשפט ספין מראה הפסגות משמעותי (כלומר היא לא שטוחה מעל 360 מעלות), יש להניח הטיה בשל האוריינטציה מגנטים misaligned.
- הציגו את לעוף עם התנאים הבאים מדגם ניסיוני בסדר אקראי: i) ניגודיות גבוהה דפוס פסים עם אדי מים שמקורם הנמל ריח; ii) ניגודיות גבוהה דפוס פסים עם ריח אדי אטרקטיבי; iii) פס אנכי אחד לקזז 90 מעלות מתוך הנחיר אדי מים וכן iv) תואר יחיד 90 לקזז פס עם אדי הריח. מניסיוננו, 30 מרווחי second לעבוד גם עבור ניסויים שבהם זבובים מאותגרים לאתר את מקור הריח בכוחות עצמם. אנו רוכשים וידאו Hz 30 למשך כל תנאי הניסוי ולנתח את התמונות מחובר באמצעות שגרות תוכנה מותאמת אישית נכתב Matlab (אחד השימושיים ביותר פונקציות מוכללות Matlab הוא regionprops.m אשר מנתחת את המאפיינים גיאומטרי של אליפסה.
- בעת שימוש בריכוזים גבוהים ריח, ריח שיורית ניתן ושוחררו מהנמל ריח לאחר ריח כבוי. כדי למזער תופעות הזה אולי כדאי ספין לטוס במשך כמה שניות עם פנורמה מסתובב כדי לאפשר למערכת כדי להוציא ממאורותיהם ריח שיורית.
- הוא גם מועיל מבחינה ויזואלית לסובב את לעוף בין טיפולים ניסיוניים (i) לשמור על זבובים מעורב באופן פעיל בניסוי וכדי (ii) לשמור זבובים שנותרו במקום אחד. הניסוי למשל ייתכן הסדר הבא: א) 22 ספין אבחון ראשוני; ii) חמש ספין ביניים השני; ג) עשרים זוג התנאי השני # 1: ד) חמישה ספין ביניים השני; v) עשרים זוג התנאי השני 2.
חלק 3: לטוס הנותרים בתוך עננת הריח
ניסוי בסיסי השני OMT היא ויזואלית לגרור זבוב לתוך פלומת ריח, באופן מיידי לשנות את התנאים חזותי, ואז למדוד את יכולתה להישאר הפלומה. שוב, שים לב כי כל הניסויים נעשים לחסום אקראי פורמהלא כדי למזער את ההטיה כדי הניסוי.
- מניחים לעוף טרי קשור בזירה בעזרת זוג מלקחיים.
- ראייה לסובב (ספין) מספר פעמים לטוס מסביב לזירה לפני כל ניסוי כבדיקה אבחון על מנת להבטיח כי בעל החיים יש את היכולת לכוון לכל כיוון (ראה פרק 2.2).
- לפני כל תנאי, להפעיל את ריח הניסוי (מים או חומץ) ו חזותית "לגרור" את הזבוב לתוך הפלומה על ידי נדנוד פס אנכי קטן במיקום של הפלומה. זה מנצל את התנהגות קיבעון חזק פס שנצפתה זבובים [4].
- עכשיו לטוס מכוונת כלפי פלומה, להסיר את פס נדנוד ולהציג את התנאים הבאים מדגם חזותי: i) פסים ניגודיות גבוהה פנורמי עם אדי מים (איור 1 א); ii) רקע אחיד עם אדי מים (איור 1 ב); iii) פסים ניגודיות גבוהה פנורמי עם ריח אדי (איור 1C); iv) רקע אחיד עם ריח אדי (1D איור). רוכשת וידאו כמו ב 2.3. הניסוי למשל ייתכן הסדר זורם: i) 22 ספין אבחון ראשוני; ii) חמש תנודה second פס פלומה; iii) עשרים זוג התנאי השני # 1: ד) חמישה תנודה second פס פלומה; v) עשרים זוג התנאי השני # 2 .
נציג תוצאות:
איור 1
חלק 1 מסביר כיצד לייעל את תמונות הווידאו OMT. תמונת הווידיאו צריך תצוגה ברורה של הזבוב מוארים על רקע שחור כהה. מדי תמונות בהיר ניתן לשפר על ידי צמצום הפרעות רקע, הפחתת עוצמת נוריות IR, או לכבות את האורות בחדר. אם לטוס מואר כראוי, כדי להתאים את המיקוד של נוריות IR או ויסות העוצמה של נוריות IR עשוי לפתור את הבעיה. חלקים 2 ו -3 מתארים ניסויים פשוטים לביצוע כדי לאמת את הפעולה התקינה של OMT. בכל המקרים, זבוב צריך להיות ויזואלית "נאלץ" (דרך התגובות optomotor) כדי לסובב מספר סיבובים בזירה כדי להבטיח מגוון חלקה המלא של תנועה. בחלק 2 להטיס מאותגרת למצוא פלומה על ריח משלו. כדי לשמור על לטוס עוסקת הניסוי, כדי להפחית את ההשפעה של שחרור ריח שיורית, וכדי לשמור זבובים שמירה יחיד הכותרת לאורך הניסוי, כדאי חזותית לסובב את לטוס לכמה שניות בין הניסויים. זבוב לא צריך למקם פלומה אדי מים במידה משמעותית, צריך תמיד למקם פלומה ריח בנוכחות עשיר רמזים חזותיים פנורמי. בחלק 3 זבוב הוא גרר חזותית ישירות לתוך פלומת ריח תיגר לשמור על הכותרת שלו בתוך פלומת נגד מגוון רחב של רקעים חזותי נייח. אם זבוב הוא נגרר נוצה אדי מים, היא צריכה להפוך במהירות משם. אם זבוב הוא נגרר פלומת ריח ויש רמזים חזותיים מספיק כדי לתווך מעקב חזקים, לטוס יישאר הפלומה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
רכישת התמונה עבור מערכת זו מנצלת firewire זול לוח מצלמה ותוכנה נכתב ב-Matlab. תמונות ברורות הן חיוניות להשגת מדויק עקבות נתונים. האסטרטגיות המתוארות לעיל הן שימושיות עבור ניקוי תמונות במערכת זו. מעקב אחר וידאו ההליכים במערכת זו תוארו 1. יתר על כן, מערכת זו יכולה בקלות להיות שונה כדי לכלול בזמן אמת, מעקב וידאו. הפרוטוקולים למשל הניסוי המתואר כאן אמורה להיות נקודת התחלה כדי להבטיח פעולה תקינה של OMT. אפשר להתנסות עם הצגה ויזואלית שונה ואפילו ריחות שונים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
ממומן על ידי מענק מהקרן הלאומית למדע כדי MF
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Firewire camera | 1394store.com | Fire-I board camera BW | 4.3mm lens no IR coating |
| IR LEDs | Small Parts, Inc. | ||
| Black spray paint | Rustoleum | Flat black | |
| Black flock paper | Edmund Scientific | ||
| Panel system | Caltech | 3 | |
| Matlab 2006a | Mathworks | Image acquisition toolbox |
References
- Bender, J. A., Dickinson, M. Visual stimulation of saccades in magnetically tethered Drosophila. J Exp Biol. 209, 3170-3182 (2006).
- Duistermars, B. J., Frye, M. A. Crossmodal visual input for odor tracking during fly flight. Curr Biol. 18, 270-275 (2008).
- Reiser, M. B., Dickinson, M. A modular display system for insect behavioral neuroscience. J Neurosci Methods. 167, 127-139 (2008).
- Götz, K. G. Course-control, metabolism and wing interference during ultralong tethered flight in Drosophila melanogaster. J. Exp. Biol. 128, 35-46 (1987).
