El protocolo aquí describe la medición de la organización espacial de los ejes visuales de los ojos de las moscas domésticas, mapeados por un dispositivo automático, utilizando el fenómeno pseudopupil y el mecanismo de la pupila de las células fotorreceptoras.
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Artículo de método
Cartografía automatizada del espacio visual de los ojos compuestos de la mosca doméstica
En este artículo
Resumen
Resumen
Este artículo describe la medición automática de la organización espacial de los ejes visuales de los ojos compuestos de insectos, que consisten en varios miles de unidades visuales llamadas ommatidia. Cada ommatidio toma muestras de la información óptica desde un pequeño ángulo sólido, con una sensibilidad distribuida gaussiana aproximada (medio ancho del orden de 1°) centrada alrededor de un eje visual. Juntos, los ommatidios recopilan la información visual de un campo de visión casi panorámico. La distribución espacial de los ejes visuales determina así la resolución espacial del ojo. El conocimiento de la organización óptica de un ojo compuesto y su agudeza visual es crucial para los estudios cuantitativos del procesamiento neuronal de la información visual. Aquí presentamos un procedimiento automatizado para mapear los ejes visuales de un ojo compuesto, utilizando un fenómeno óptico intrínseco e in vivo , el pseudopúpilo y el mecanismo de la pupila de las células fotorreceptoras. Describimos la configuración optomecánica para escanear ojos de insectos y utilizamos los resultados experimentales obtenidos de una mosca doméstica, Musca domestica, para ilustrar los pasos en el procedimiento de medición.
Introducción
La compacidad de los sistemas visuales de insectos y la agilidad de sus propietarios, que demuestran un procesamiento de información visual altamente desarrollado, han intrigado a personas de orígenes científicos y no científicos. Los ojos compuestos de insectos han sido reconocidos como potentes dispositivos ópticos que permiten capacidades visuales agudas y versátiles 1,2. Las moscas, por ejemplo, son bien conocidas por sus respuestas rápidas a los objetos en movimiento, y las abejas son famosas por poseer visión del color y visión de polarización2.
Los ojo....
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Protocolo
El protocolo está de acuerdo con las pautas de cuidado de insectos de la Universidad.
1. Preparación de una mosca doméstica, Musca domestica
- Recoger la mosca de la población criada en laboratorio. Coloque la mosca en el soporte de latón (Figura 1).
- Corte 6 mm de la parte superior del tubo de sujeción (ver Tabla de Materiales). La nueva parte superior del tubo tiene un diámetro externo de 4 mm y un diámetro interno de 2,5 mm (Figura 1A). Coloque la mosca viva dentro del tubo, selle el tubo con algodón para evitar dañar la ....
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Resultados
Animales y estimulación óptica
Los experimentos se realizan en moscas domésticas (Musca domestica) obtenidas de un cultivo mantenido por el Departamento de Genética Evolutiva de la Universidad de Groningen. Antes de las mediciones, una mosca se inmoviliza pegándola con una cera de bajo punto de fusión en un tubo bien ajustado. La mosca se monta posteriormente en el escenario de un goniómetro motorizado. El centro de las dos etapas rotativas coincide con el punto focal de una configuración mic.......
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Discusión
La distribución espacial de los ejes visuales de los ojos de la mosca doméstica se puede trazar utilizando el fenómeno pseudopupil de los ojos compuestos y los cambios de reflexión causados por el mecanismo de la pupila dependiente de la luz. Por lo tanto, una mosca investigada se monta en un sistema goniométrico, que permite la inspección del patrón de faceta local con una configuración de microscopio equipada con una cámara digital, todo bajo control informático. El análisis de imágenes produce mapas oculares. Una difi.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen conflictos de intereses que informar.
Agradecimientos
Este estudio fue apoyado financieramente por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea / Oficina Europea de Investigación y Desarrollo Aeroespacial AFOSR / EOARD (subvención FA9550-15-1-0068, a D.G.S.). Agradecemos al Dr. Primož Pirih por muchas discusiones útiles y a Kehan Satu, Hein Leertouwer y Oscar Rincón Cardeño por su ayuda.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Cámara digital | PointGrey | BFLY-U3-23S6C-C | Adquisición de imágenes amplificadas y comunicación digital con PC LED estrella |
| alta potencia Velleman | LH3WW | Fuente de luz para la observación y la obtención de imágenes del ojo compuesto | |
| Soporte para la mosca investigada | Universidad de Groningen | Diferentes diseños fueron fabricados por el taller universitario | |
| Motor lineal | ELERO | ELERO Junior 1, versión C | Acciona el microscopio superior hacia arriba y hacia abajo. (Carga 300N, velocidad de carrera 15mm/s, corriente nominal 1.2A) |
| Cera de fusión a baja temperatura | varias | La cera de punto de fusión a baja temperatura sirve para inmovilizar la mosca y fijarla al soporte | |
| Microscopio | Zeiss | Cualquier marca de microscopio alternativa servirá; el objetivo preferido es un | |
| motor 5x y controlador LED | Universidad de Groningen | Z-o1 | Diseñado y construido por la Universidad de Groningen y basado en las tecnologías Arduino y Adafruit. |
| Escenario motorizado | Standa (Vilnius, Lituania) | 8MT175-50XYZ-8MR191-28 | Un escenario motorizado de 6 ejes modificado para tener 5 grados de libertad. |
| Componentes ópticos | LINUS | Varios diagramas y lentes que forman un sistema de epi-iluminación (ver Stavenga, Journal of Experimental Biology 205, 1077-1085, 2002) | |
| PC ejecutando MATLAB | Universidad de Groningen | El PC es capaz de procesar las imágenes de la cámara PointGrey, controlar la intensidad del LED y enviar comunicados de control a los controladores del motor del sistema | |
| . 3.34A) | Standa (Vilnius, Lituania) | PUP120-17 Fuente de | alimentación dedicada para los controladores de motor |
| STANDA Soldador | varios | Utilizado para fundir la cera | |
| paso y de motor de CC | Standa (Vilnius, Lituania) | 8SMC4-USB-B9-B9 | Controladores dedicados para la etapa motorizada STANDA capaz de comunicarse con MATLAB |
| Finntip-61 | Finnpipette Ky, Helsinki | FINNTIP-61, 200-1000μ L PUNTAS | PIPETA PARA PIPETAS FINAS, 400/CAJA. Se utiliza para sujetar la mosca Pluma |
| tallado Herramienta de modelado/quema de hilos | Max Wax | La punta del bolígrafo de tallado está diseñada para transferir cera a la cabeza de la mosca | |
| MATLAB | Mathworks, Natick, MA, EE. UU | . Programa principal más cajas de herramientas de adquisición de imágenes, análisis de imágenes y control de instrumentos. | Lenguaje de programación utilizado para implementar los algoritmos |
Referencias
- Land, M. F., Nilsson, D. Animal Eyes. , Oxford University Press. (2012).
- Cronin, T. W., Johnsen, S., Marshall, N. J., Warrant, E. J. Visual Ecology. , Princeton University Press. (2014).
- Horridge, G. A.
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Reimpresiones y permisos
