Organismos microscópicos, como o nematóide de natação livre<em> C. elegans</em>, Viver e se comportar em um ambiente tridimensional complexa. Nós relatamos uma nova abordagem que prevê a análise de<em> C. elegans</em> Usando os padrões de difração. Esta abordagem consiste em acompanhar a periodicidade temporal de padrões de difração gerados por direcionar a luz de laser através de uma cuvete.
Solo e organismos microscópicos aquáticos vivem e se comportam em um ambiente tridimensional complexa. A maioria dos estudos de comportamento organismo microscópico, pelo contrário, foram realizados utilizando microscópio abordagens, que limitam o movimento e comportamento de um estreito campo quase bidimensional focal. Uma Apresentamos uma nova abordagem analítica que fornece em tempo real A análise de livremente nadar C. elegans num cuvete sem dependência de equipamento microscópio baseada. Esta abordagem consiste em acompanhar a periodicidade temporal de padrões de difração gerados por direcionar a luz de laser através da cuvete. Medimos freqüências de oscilação para os nematóides livremente natação.
Análise dos padrões de difracção de campo distante revela pistas sobre as formas de onda dos nematóides. Difração é o processo de dobragem de luz em torno de um objecto. Neste caso, a luz é difratada pelos organismos. As ondas de luz interferem e podem formar anúncioiffraction padrão. Um campo distante, ou de Fraunhofer, o padrão de difração é formado se a distância tela-objeto é muito maior do que o objeto difração. Neste caso, o padrão de difracção podem ser calculadas (modelada) utilizando uma transformada de Fourier. Dois
C. elegans são de vida livre do solo-moradia nematóides que navegam em três dimensões. Eles se movem ambos em uma matriz sólida como o solo ou ágar em um padrão sinusoidal locomotora chamado rastreamento e no líquido em um padrão diferente, chamado de natação. Três os papéis desempenhados por informações sensoriais fornecidas pelo mecanosensorial, chemosensory, e as células thermosensory que governam mudanças plásticas em locomotora padrões e interruptores em padrões estão apenas começando a ser elucidado. 4 Nós descrevemos uma abordagem óptica para medir a locomoção de nematóides em três dimensões que não requerem um microscópio e vai nos permitir começar a explorar as complexidades de locomoção do nematóide, em co diferentenditions.
Nós desenvolvemos uma nova abordagem para a medição em tempo real, de circulação e de comportamentos simples locomotor em organismos microscópicos como nemátodos que não requer a utilização de microscópios. 8 Esta abordagem metodológica também poderiam ser utilizados para o estudo de vários organismos microscópicos como protistas. Este método só é limitada pelo comprimento de onda da luz utilizada. O organismo não deve ser menor do que o comprimento de onda da luz. Além da economia de custos e a portabilidade do equipamento necessário, uma vantagem desta abordagem é a possibilidade de medir o comportamento em tempo real e em três dimensões, sem as limitações estreitas de planos de imagem sob um microscópio. É também possível com esta técnica para examinar influências das forças gravitacionais ou numerosas outras condições de comportamento que não podem ser estudados utilizando as abordagens baseadas em microscópio. 9 Assim, pode-se obter uma melhor compreensão do microorganismo natural, locomotora comportaviors libertados a partir dos limites de gotículas de lâmina de microscópio ou câmaras especializadas microfluídicos (Park et al, 2008). 10
A falta de informação de fase num modelo de difracção não permite a recuperação directa de a imagem correspondente ao objeto difração desde que o padrão de difracção de campo distante é proporcional ao quadrado do valor absoluto da transformada de Fourier. Estamos portanto calcular padrões de difracção a partir de imagens de vermes de modo que possam ser comparados com os padrões de difracção de nemátodos livremente natação (Figura 6).
Este método produziu resultados para realmente nadar livremente C. elegans e pode ser aplicado a qualquer espécie microscópicos que manobras em um ambiente opticamente transparente como a água ou diversas soluções iónicas. Microscópios convencionais só permitem estudos com uma profundidade focal da ordem de micrômetros. 11 Isto é devido à limitadaprofundidade de campo quando o foco de luz:
em que o número f-N tem uma relação de reciprocidade com o círculo de confusão (c) de modo que uma distância focal curta está associado a uma grande c. 12,13 Embora este método de difracção não é certamente um substituto para microscopia convencional, é capaz para fornecer resultados quantitativos rapidamente, de modo que mesmo as espécies podem ser manipulados em tempo real a baixo custo. Os padrões de difracção pode ser obtida com qualquer ponteiro laser. Os padrões de difração pode ser filmado em uma resolução reduzida temporal utilizando uma câmera digital comum. Enquanto o usuário não pode ter um microscópio ou um fotodiodo prontamente disponíveis, as peças-chave deste experimento, como medir freqüências debulhando e avaliar os padrões de difração pode ser concluída a um custo extremamente baixo.
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos Tzlil Rozenblat, Alexandra Bello e Karl Spuhler para assistência técnica. Este trabalho foi apoiado pela Faculdade Vassar Graduação Pesquisa Summer Institute (URSI), Maynard Lucy Fundo de Investigação salmão eo prêmio NASA # NX09AU90A, National Science Foundation Centro de Excelência de Pesquisa em Ciência e Tecnologia (NSF-CREST) prêmio # 0630388 e da NSF prêmio # 1058385.
Name | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
543 nm HeNe Laser | Melles Griot | LGX1 | Any laser in the visible range with less than 5 mW can be used. |
2 Front Surface Aluminum Mirrors | Thorlabs | PF10-03-F01 | |
High Speed Exilim Camera | Casio | ||
Quartz Cuvette | Starna Cells | 21/G/5 | |
LoggerPro (Software) | Vernier | http://www.vernier.com/products/software/lp/ | |
Mathematica 8 | Wolfram | http://www.wolfram.com/ |