Serbest yüzme nematod gibi mikroskobik organizmalar<em> C. elegans</em>, Yaşamak ve karmaşık üç boyutlu ortamda davranırlar. Biz analiz sağlar yeni bir yaklaşımı üzerine rapor<em> C. elegans</em> Kırınım desenleri kullanılarak. Bu yaklaşım, bir küvet ile lazer ışığı yönlendirerek oluşturulan kırınım desenleri zamansal dönemsellik izleme oluşur.
Toprak ve su mikroskobik organizmalar yaşamak ve karmaşık üç boyutlu ortamda davranırlar. Mikroskobik organizmanın davranışının çalışmaların çoğu, aksine, biz gerçek zamanlı analiz sağlar yeni bir analitik yaklaşım sunmak dar, yaklaşık iki boyutlu odak alanına hareket ve davranış sınırı mikroskop-temelli yaklaşımlar. 1 kullanılarak yapılmıştır serbestçe C. yüzme mikroskop tabanlı donanım bağımlı olmadan bir küvet içinde elegans. Bu yaklaşım, küvet aracılığıyla lazer ışık yönlendirilmesi ile oluşturulan kırınım desenleri geçici periyodiklik izleme oluşur. Biz serbestçe yüzme nematodlar için salınım frekansları ölçer.
Uzak-alan kırınım desenleri Analiz nematodların dalga hakkında ipuçları ortaya koymaktadır. Difraksiyon bir nesnenin etrafında bükme ışık işlemidir. Bu durumda ışık organizmalar tarafından kırıldıkları olduğunu. Işık dalgaları müdahale ve reklam oluşturabiliriffraction desen. Ekran-nesne mesafe Kırınımlı nesnenin daha büyük ise, bir uzak-alan veya Fraunhofer, kırınım deseni oluşur. Bu durumda, sapma örüntüsü, bir Fourier transform kullanılarak (örnek alınarak) hesaplanabilir. 2
C. elegans üç boyutta gezinmek serbest yaşayan Toprakta yaşayan nematodlar vardır. Onlar tarama denilen bir sinüzoidal lokomotor desen ve yüzme denen farklı bir desen sıvı toprak veya agar gibi bir katı matris üzerinde her iki hareket. 3 rolleri mechanosensory, kimyasal duyusal ve lokomotor plastik değişiklikler yöneten thermosensory hücreleri tarafından sağlanan duyusal bilgi oynadığı desen desen ve anahtarlar sadece aydınlatılamamış başlıyor. Biz bir mikroskop gerektirmez ve bize farklı işbirliği altında nematodu lokomosyon karmaşıklığı keşfetmek için başlamanızı sağlayacak üç boyutlu nematod lokomosyon ölçmeye yarayan bir optik yaklaşımı açıklamak 4şulları.
Biz gerçek zamanlı hareket ölçme ve mikroskopların kullanımı gerektirmez nematod gibi mikroskobik organizmaların basit lokomotor davranışlar için yeni bir yaklaşım geliştirdik. 8 Bu metodolojik yaklaşım da tek hücreliler gibi çok sayıda mikroskobik organizmaların incelemek için yararlanılabilir. Bu yöntem, yalnızca kullanılan ışık dalga boyu ile sınırlıdır. Organizma ışığın dalga boyundan daha küçük olmaması gerekir. Ihtiyaç duyulan donanım ve maliyet tasarrufu ve taşınabilirlik ek olarak, bu yaklaşım, bir önemli avantajı, bir mikroskop altında görüntü düzlemlerinin dar kısıtlama olmaksızın, gerçek zamanlı olarak ve üç boyutlu olarak davranış ölçmek için yeteneğidir. Bu teknik mikroskop bazlı yaklaşımlar kullanılarak çalışılabilir bir davranış üzerinde yerçekimi kuvvetleri veya çok sayıda diğer koşulların etkilerini incelemek ile de mümkündür. 9 Böylece, mikroorganizmanın doğal lokomotor davranış bozuklukla daha iyi anlaşılmasını sağlamak içinmikroskop lamı damlacıkları veya özel mikroakışkan odaları (Park ve ark, 2008) sınırlarından kurtulmuş viors. 10.
Kırınım deseninin faz bilgi eksikliği uzak-alan kırınım deseni Fourier dönüşümünün mutlak değer karesi ile orantılı olduğundan Kırınımlı nesneye karşılık görüntünün doğrudan alımı için izin vermez. Onlar serbestçe yüzme nematod (Şekil 6) kırınım desenleri ile uyumlu olabilir, böylece Biz bu nedenle solucan görüntüleri kırınım desenleri hesaplıyoruz.
Bu yöntem gerçekten özgürce C. yüzme için sonuçlar vermiştir elegans ve hiçbir mikroskobik tür uygulanabilir ki su ya da birçok farklı iyonik çözeltiler gibi bir optik olarak transparan bir ortam içinde manevralar. Konvansiyonel mikroskoplar mikrometre sipariş üzerine bir odak derinliğinde çalışmalara izin verir. 11. Bu Sınırlı nedeniyleışık odaklama alan derinliği:
Bu kırınım yöntemi kesinlikle geleneksel mikroskopi için bir yedek değil iken N kısa bir odak uzaklığı bir büyük c ile ilişkili olduğunu böylece karışıklık (c) daire karşılıklı bir ilişki vardır f-sayısı. 12,13, bunun mümkün olduğu hızlı bir şekilde türlerin bile düşük maliyetli gerçek zamanlı olarak manipüle edilebilir kantitatif sonuçlar sunmak için. Kırınım desenleri herhangi bir lazer pointer ile elde edilebilir. Kırınım desenleri normal bir dijital kamera kullanarak azaltılmış bir zamansal çözünürlükte filme olabilir. Kullanıcının kolayca kullanılabilir bir mikroskop veya fotodiyot sahip olmasa da, böyle bir dayak frekansları ölçme ve kırınım desenleri değerlendirerek bu denemenin önemli parçaları son derece düşük maliyetle tamamlanabilir.
The authors have nothing to disclose.
Biz teknik yardım için Tzlil Rozenblat, Alexandra Bello ve Karl Spuhler ederim. Bu çalışma Vassar Koleji Lisans Araştırma Yaz Enstitüsü (URSI), Lucy Maynard Salmon Araştırma Fonu ve NASA ödülü # NX09AU90A, Bilim ve Teknoloji Araştırma Mükemmellik Ulusal Bilim Vakfı Merkezi (NSF-CREST) ödülü # 0630388 ve NSF tarafından desteklenmiştir Ödül # 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/ |