O protocolo aqui descreve a medição da organização espacial dos eixos visuais dos olhos de mosca-da-casa, mapeados por um dispositivo automático, utilizando o fenômeno pseudopupil e o mecanismo pupilar das células fotorreceptoras.
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Artigo de método
Gráfico automatizado do espaço visual dos olhos compostos housefly
Neste artigo
Resumo
Resumo
Este artigo descreve a medição automática da organização espacial dos eixos visuais dos olhos compostos de insetos, que consistem em milhares de unidades visuais chamadas ommatidia. Cada ommatidium amostra as informações ópticas de um pequeno ângulo sólido, com uma sensibilidade distribuída gaussiana aproximada (meia largura na ordem de 1°) centrada em torno de um eixo visual. Juntas, a ommatidia reúne as informações visuais de um campo de visão quase panorâmico. A distribuição espacial dos eixos visuais determina assim a resolução espacial do olho. O conhecimento da organização óptica de um olho composto e sua acuidade visual é crucial para estudos quantitativos de processamento neural das informações visuais. Aqui apresentamos um procedimento automatizado para mapear os eixos visuais de um olho composto, utilizando um fenômeno óptico intrínseco, in vivo , o pseudopupil, e o mecanismo pupilar das células fotorreceptoras. Delineamos a configuração opomecanical para a varredura dos olhos dos insetos e usamos resultados experimentais obtidos de uma mosca doméstica, Musca domestica, para ilustrar as etapas do procedimento de medição.
Introdução
A compactação dos sistemas visuais de insetos e a agilidade de seus proprietários, demonstrando o processamento de informações visuais altamente desenvolvidos, têm intrigado pessoas de origens científicas e não científicas. Os olhos compostos de insetos foram reconhecidos como poderosos dispositivos ópticos que permitem capacidades visuais agudas e versáteis 1,2. As moscas, por exemplo, são bem conhecidas por suas respostas rápidas a objetos em movimento, e as abelhas são famosas por possuir visão colorida e visão de polarização2.
Os olhos compostos de artróp....
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Protocolo
O protocolo está de acordo com as diretrizes de cuidados com insetos da Universidade.
1. Preparação de uma mosca doméstica, Musca domestica
- Recolhe a mosca da população criada em laboratório. Coloque a mosca no suporte de latão (Figura 1).
- Corte 6 mm da parte superior do tubo de contenção (ver Tabela de Materiais). A nova parte superior do tubo tem diâmetro externo de 4 mm e diâmetro interno de 2,5 mm (Figura 1A). Coloque a mosca viva dentro do tubo, sele o tubo com algodão para evitar danificar a mosca, e empurre a mosca....
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Resultados
Animais e estimulação óptica
Experimentos são realizados em moscas-da-casa (Musca domestica) obtidos a partir de uma cultura mantida pelo Departamento de Genética Evolutiva da Universidade de Groningen. Antes das medições, uma mosca é imobilizada colando-a com uma cera de ponto de fusão baixa em um tubo bem ajustado. A mosca é subsequentemente montada no palco de um goniômetro motorizado. O centro dos dois estágios rotativos coincide com o ponto focal de uma configuração microscópica
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Discussão
A distribuição espacial dos eixos visuais dos olhos de mosca-da-casa pode ser mapeada usando o fenômeno pseudopupil de olhos compostos e as mudanças de reflexão causadas pelo mecanismo pupilar dependente da luz. Portanto, uma mosca investigada é montada em um sistema goniométrico, que permite a inspeção do padrão de facet local com uma configuração de microscópio equipada com uma câmera digital, tudo sob controle de computador. A análise da imagem produz mapas oculares. Uma dificuldade essencial encontrada é que, sem um .......
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Divulgações
Os autores não têm conflitos de interesse para relatar.
Agradecimentos
Este estudo foi apoiado financeiramente pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea/Escritório Europeu de Pesquisa e Desenvolvimento Aeroespacial AFOSR/EOARD (subvenção FA9550-15-1-0068, à D.G.S.). Agradecemos ao Dr. Primož Pirih por muitas discussões úteis e kehan Satu, Hein Leertouwer e Oscar Rincón Cardeño pela ajuda.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Câmera digital | PointGrey | BFLY-U3-23S6C-C | Aquisição de imagens amplificadas e comunicação digital com PC |
| Estrela de alta potência LED | Velleman | LH3WW | Fonte de luz para observação e imagem do olho composto |
| Suporte para a mosca investigada | Universidade de Groningen | Diferentes designs foram fabricados pela oficina da universidade | |
| Motor linear | ELERO | ELERO Junior 1, versão C | Aciona o microscópio superior para cima e para baixo. (Carga 300N, velocidade do curso 15mm/s, corrente nominal 1.2A) |
| Cera de fusão de baixa temperatura | vários | A cera de ponto de fusão de baixa temperatura serve para imobilizar a mosca e fixá-la ao suporte | |
| Microscópio | Zeiss | Qualquer marca alternativa de microscópio serve; o objetivo preferido é um | |
| motor 5x e controlador de LED | Universidade de Groningen | Z-o1 | Projetado e construído pela Universidade de Groningen e baseado nas tecnologias Arduino e Adafruit. |
| Palco Motorizado | Standa (Vilnius, Lituânia) | 8MT175-50XYZ-8MR191-28 | Um estágio motorizado de 6 eixos modificado para ter 5 graus de liberdade. |
| Componentes ópticos | LINUS | Vários diagramas e lentes formando um sistema de epi-iluminação (ver Stavenga, Journal of Experimental Biology 205, 1077-1085, 2002) | |
| PC executando MATLAB | Universidade de Groningen | O PC é capaz de processar as imagens da câmera PointGrey, controlar a intensidade do LED e enviar comandos de controle para os rolos do motor do sistema | |
| Fonte de alimentação (36V, 3.34A) | Standa (Vilnius, Lituânia) | PUP120-17 | Fonte de alimentação dedicada para os controladores de motor STANDA |
| Ferro de solda | vários | Usado para derreter a cera | |
| Controlador de motor de passo e CC | Standa (Vilnius, Lituânia) | 8SMC4-USB-B9-B9 | Controladores dedicados para o estágio motorizado STANDA capaz de se comunicar com MATLAB |
| Finntip-61 | Finnpipette Ky, Helsinque | FINNTIP-61, 200-1000μ L | PONTAS DE PIPETA PARA FINNPIPETTES, 400/CAIXA. É usado para conter a mosca |
| Ferramenta de Modelagem de Caneta/Queima de Linha | Max Wax | A ponta da caneta de escultura é projetada para transferir cera para a cabeça da mosca | |
| MATLAB | Mathworks, Natick, MA, EUA | programa principal mais Aquisição de Imagem, Análise de Imagem e Caixas de Ferramentas de Controle de Instrumento. | Linguagem de programação usada para implementar os algoritmos |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
