Name: Housefly Compound Eyesın Görsel Alanının Otomatik Grafiği (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-03-31T14:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 34 s
Description: Keşfedin, sinek bileşik gözlerinin görsel eksenlerini otomatik haritalama yöntemiyle nasıl analiz edildiğini. Bu hesaplamalı protokol, hayvan görüş araştırmalarında yenilikçi optik teknolojiler geliştirmeye katkı sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi / Avrupa Havacılık ve Uzay Araştırma ve Geliştirme Ofisi AFOSR / EOARD (hibe FA9550-15-1-0068, D.G.S.'ye) tarafından finansal olarak desteklenmiştir. Birçok yararlı tartışma için Dr. Primož Pirih'e ve yardımları için Kehan Satu, Hein Leertourer ve Oscar Rincón Cardeño'ya teşekkür ederiz.

Protokol, Üniversitenin böcek bakım yönergelerine uygundur.
1. Bir ev sineğinin hazırlanması, Musca domestica
<ol><li>Sineği laboratuvarda yetiştirilen popülasyondan toplayın. Sineği pirinç tutucuya yerleştirin (Şekil 1).<ol>
<li>Kısıtlama borusunun üst kısmından 6 mm kesin (bkz. Borunun yeni üst kısmı 4 mm dış çapa ve 2,5 mm iç çapa sahiptir (Şekil 1A). Canlı sineği tüpün içine yerleştirin, sineğe zarar gelmesini önlemek için tüpü pamukla kapatın ve sineği kafa tüpten çıkıntı yapacak ve gövdesi kısıtlanacak şekilde itin (Şekil 1B). Kafayı balmumu ile hareketsiz hale getirin, böylece gözler açık kalır (Şekil 1C-E).</li>
		<li>Tüpü, tüp uzunluğu 10 mm olacak şekilde tekrar kesin (Şekil 1C). Plastik tüpü sinekle birlikte pirinç tutucuya yerleştirin, böylece tutucu bir masa üstünde dururken sineğin bir gözü yukarı doğru bakacak şekilde (Şekil 1D, E).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Tüpün oryantasyonunu 0 ° 'de gonyometre yüksekliği ile (yani, azimut aşaması yatay bir konumdadır), mikroskopun dikey aydınlatma demeti merkezi bir bölgede, ventral ve dorsal arasında ve gözün ön ve arka kenarları arasında göz yüzeyine dik olacak şekilde ayarlayın, böylece tüm göz kurulumun izin verdiği azimut ve yükseklik aralığında taranabilir.</li>
</ol>2. Gonyometrenin dönen azimut ekseninin mikroskop optik ekseni ile hizalanması
<ol><li>Azimut dönüş aşamasına bir hizalama pimi takın, böylece ucun x-y konumu motorlu aşamadaki azimut ekseni ile çakışacak şekilde ayarlanabilir. 5x objektifle donatılmış mikroskopla izlerken, z ekseni joystick'i kullanarak uca odaklanın (Şekil 2).</li>
	<li>Azimut ekseninin x-y ayarını mikroskobun optik ekseniyle hizalayın ve x ve y ekseni joysticklerini kullanarak yükseklik ve azimut döner eksenlerinin ortalanmış pimle önceden hizalandığından emin olun.</li>
	<li>Pimin her iki serbestlik derecesine göre ortalanmış olup olmadığını kontrol etmek için azimut ve yükseklik joysticklerini manipüle edin. İyi ortalandığında, pim ucu azimut ve yükseklik rotasyonları sırasında yaklaşık olarak aynı konumda kalır.</li>
</ol>3. Sinek gözünün motorlu aşamalarla hizalanması
<ol><li>Yükseklik aşaması 0 ° 'deyken, sineği ve tutucusunu azimut aşamasına monte edin. Sineğin gözünü mikroskopla gözlemleyin.</li>
	<li>Aydınlatma LED'i açıkken, sineğin yatay konumunu, psödopupilla merkezi mikroskopla aynı hizada olacak şekilde ayarlayın. Tutucunun dönen vidasını kullanarak sineğin dikey konumunu ayarlayın (Şekil 1D), böylece derin psödopupil (DPP; Şekil 3) 19,20,21 yükseklik ekseni seviyesinde odak noktasına getirilir.</li>
	<li>DPP'yi görüş alanında ortalayarak azimut ve yükseklik eksenlerine göre hizalayın (bkz. Şekil 2). Sinek tutucunun altına yapıştırılmış mıknatısları, manuel kayar ayarlamalara izin verirken, azimut aşamasına monte edilmiş bir demir plakaya sıkıca yapıştırmak için kullanın.<ol>
<li>Görünümü mikroskopa monte edilmiş dijital kameraya geçirin. Motor kontrolörlerinin ve Arduino LED kontrolörünün başlatılmasını içeren GRACE sisteminin yazılım başlatmasını çalıştırın (Şekil 4). Bu nedenle, MATLAB R2020a veya daha yüksek bir sürümünü açın. MATLAB komut dosyası Initialize_All_Systems çalıştırın (Ek Dosya 1).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sineğin psödopupillasının (Şekil 3B, C) bilgisayar ekranında yansıtılan görüntünün merkezinde olup olmadığını doğrulayın.</li>
</ol>4. Otomatik odaklama ve otomatik merkezleme
<ol><li>Odağı kornea psödopupil seviyesine getirin (CPP; Şekil 3B) 19,20,21 z ekseni joystick kullanılarak manuel olarak.</li>
	<li>Kornea seviyesinde keskin bir görüntü elde etmek için otomatik odaklama algoritmasını (Ek Dosya 1, komut dosyası AF) çalıştırın. Motorlu z ekseni aşamasını ayarlayarak odağı DPP seviyesine döndürerek kontrol edin. DPP ve CPP arasındaki mesafeyi saklayın (motor adımlarında).</li>
	<li>Otomatik merkezleme algoritmasını çalıştırarak psödopupil merkezlemesinde ince ayar yapın (Ek Dosya 1, komut dosyası AC). Odağı CPP seviyesine geri getirin.</li>
	<li>Otomatik odaklama algoritmasını yeniden çalıştırın. Motorlu aşamaları mevcut konumlarında sıfırlayın (X,Y,Z,E,A) = (0,0,0,0,0), burada E yükseklik ve A azimuttur.</li>
	<li>Otomatik merkezleme ve otomatik odaklama algoritmalarını gerçekleştirirken yörüngeler boyunca göz görüntülerini 5° adımlarla örnekleyen tarama algoritmasını (Ek Dosya 1, komut dosyası Scan_Begin) çalıştırın.</li>
	<li>Örneklemenin sonunda, LED Kontrolörünü ve motor kontrolörlerini kapatın.</li>
	<li>Görüntü işleme algoritmalarını (Ek Dosya 1, komut dosyası ImProcFacets) uygulayarak görüntüleri işleyin.</li>
</ol>

<ol><li>Land, M. F., Nilsson, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLand%2C+MF+%22Animal+Eyes%22">Animal Eyes</a>. , Oxford University Press. (2012).</li>
<li>Cronin, T. W., Johnsen, S., Marshall, N. J., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCronin%2C+TW+%22Visual+Ecology%22">Visual Ecology</a>. , Princeton University Press. (2014).</li>
<li>Horridge, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+separation+of+visual+axes+in+apposition+compound+eyes%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+B%22%5BJournal%5D)">The separation of visual axes in apposition compound eyes.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B. 285 (1003), 1-59 (1978).</li>
<li>Land, M. F., Eckert, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maps+of+the+acute+zones+of+fly+eyes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Physiology.+A%22%5BJournal%5D)">Maps of the acute zones of fly eyes.</a> Journal of Comparative Physiology. A. 156, 525-538 (1985).</li>
<li>Warrant, E. J. The design of compound eyes and the illumination of natural habitats. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWarrant%2C+EJ+%22Ecology+of+Sensing%22">Ecology of Sensing</a>. Barth, F. G., Schmid, A. , Springer. Berlin. 187-213 (2001).</li>
<li>Warrant, E. J., Kelber, A., Kristensen, N. P. Eyes and vision. In. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWarrant%2C+EJ+%22Handbook+of+Zoology%2C+Vol.+IV%2C+Part+36%2C+Lepidoptera%2C+Moths+and+Butterflies%2C+Vol+2%3A+Morphology%2C+Physiology+and+Development%22">Handbook of Zoology, Vol. IV, Part 36, Lepidoptera, Moths and Butterflies, Vol 2: Morphology, Physiology and Development</a>. Kristensen, N. P. , Walter de Gruyter. Berlin New York. 325-359 (2003).</li>
<li>Petrowitz, R., Dahmen, H., Egelhaaf, M., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arrangement+of+optical+axes+and+spatial+resolution+in+the+compound+eye+of+the+female+blowfly+Calliphora%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Physiology.+A%22%5BJournal%5D)">Arrangement of optical axes and spatial resolution in the compound eye of the female blowfly Calliphora.</a> Journal of Comparative Physiology. A. 186 (7-8), 737-746 (2000).</li>
<li>Smolka, J., Hemmi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topography+of+vision+and+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Topography of vision and behaviour.</a> The Journal of Experimental Biology. 212, Pt 21 3522-3532 (2009).</li>
<li>Krapp, H. G., Gabbiani, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+distribution+of+inputs+and+local+receptive+field+properties+of+a+wide-field%2C+looming+sensitive+neuron%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Spatial distribution of inputs and local receptive field properties of a wide-field, looming sensitive neuron.</a> Journal of Neurophysiology. 93 (4), 2240-2253 (2005).</li>
<li>Strausfeld, N. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStrausfeld%2C+NJ+%22Arthropod+Brains%3A+Evolution%2C+Functional+Elegance%2C+and+Historical+Significance%22">Arthropod Brains: Evolution, Functional Elegance, and Historical Significance</a>. , Belknap Press of Harvard University Press. (2012).</li>
<li>Jeong, K. H., Kim, J., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biologically+inspired+artificial+compound+eyes%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Biologically inspired artificial compound eyes.</a> Science. 312 (5773), 557-561 (2006).</li>
<li>Davis, J., Barrett, S., Wright, C., Wilcox, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bio-inspired+apposition+compound+eye+machine+vision+sensor+system%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinspiration+%26+Biomimetics%22%5BJournal%5D)">A bio-inspired apposition compound eye machine vision sensor system.</a> Bioinspiration & Biomimetics. 4 (4), 046002(2009).</li>
<li>Lee, G. J., Choi, C., Kim, D., Song, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinspired+artificial+eyes%3A+Optic+components%2C+digital+cameras%2C+and+visual+prostheses%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Bioinspired artificial eyes: Optic components, digital cameras, and visual prostheses.</a> Advanced Functional Materials. 28 (24), 1870168(2018).</li>
<li>Zhang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Origami+silicon+optoelectronics+for+hemispherical+electronic+eye+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Origami silicon optoelectronics for hemispherical electronic eye systems.</a> Nature Communications. 8, 1782(2017).</li>
<li>Wang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subtle+control+on+hierarchic+reflow+for+the+simple+and+massive+fabrication+of+biomimetic+compound+eye+arrays+in+polymers+for+imaging+at+a+large+field+of+view%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry.+C%22%5BJournal%5D)">Subtle control on hierarchic reflow for the simple and massive fabrication of biomimetic compound eye arrays in polymers for imaging at a large field of view.</a> Journal of Materials Chemistry. C. 4, 108-112 (2016).</li>
<li>Floreano, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniature+curved+artificial+compound+eyes%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Miniature curved artificial compound eyes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110, 9267-9272 (2013).</li>
<li>Song, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+cameras+with+designs+inspired+by+the+arthropod+eye%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye.</a> Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).</li>
<li>Douglass, J. K., Wehling, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+mapping+of+compound+eye+visual+sampling+parameters+with+FACETS%2C+a+highly+automated+wide-field+goniometer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Physiology+A%22%5BJournal%5D)">Rapid mapping of compound eye visual sampling parameters with FACETS, a highly automated wide-field goniometer.</a> Journal of Comparative Physiology A. 202 (12), 839-851 (2016).</li>
<li>Franceschini, N. Sampling of the visual environment by the compound eye of the fly: fundamentals and applications. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFranceschini%2C+N+%22Photoreceptor+Optics%22">Photoreceptor Optics</a>. Snyder, A. W., Menzel, R. , Springer. Berlin, Heidelberg, New York. 98-125 (1975).</li>
<li>Franceschini, N., Kirschfeld, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+automatic+control+of+the+light+flux+in+the+compound+eye+of+Diptera.+Spectral%2C+statistical%2C+and+dynamical+properties+of+the+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Cybernetics%22%5BJournal%5D)">The automatic control of the light flux in the compound eye of Diptera. Spectral, statistical, and dynamical properties of the mechanism.</a> Biological Cybernetics. 21, 181-203 (1976).</li>
<li>Stavenga, D. G. Pseudopupils of compound eyes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStavenga%2C+DG+%22Handbook+of+Sensory+Physiology%2C+Vol+VII%2F6A%22">Handbook of Sensory Physiology, Vol VII/6A</a>. Autrum, H. , Springer. Berlin-Heidelberg-New York. 357-439 (1979).</li>
<li>Stavenga, D. G., Kruizinga, R., Leertouwer, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dioptrics+of+the+facet+lenses+of+male+blowflies+Calliphora+and+Chrysomia%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Physiology+A%22%5BJournal%5D)">Dioptrics of the facet lenses of male blowflies Calliphora and Chrysomia.</a> Journal of Comparative Physiology A. 166, 365-371 (1990).</li>
<li>Straw, A. D., Warrant, E. J., O'Carroll, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+%26%2334%3Bbright+zone%26%2334%3B+in+male+hoverfly+%28Eristalis+tenax%29+eyes+and+associated+faster+motion+detection+and+increased+contrast+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">A &#34;bright zone&#34; in male hoverfly (Eristalis tenax) eyes and associated faster motion detection and increased contrast sensitivity.</a> The Journal of Experimental Biology. 209, 4339-4354 (2006).</li>
<li>Stavenga, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reflections+on+colourful+ommatidia+of+butterfly+eyes%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Reflections on colourful ommatidia of butterfly eyes.</a> The Journal of Experimental Biology. 205, 1077-1085 (2002).</li>
<li>Beersma, D. G. M., Stavenga, D. G., Kuiper, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organization+of+visual+axes+in+the+compound+eye+of+the+fly+Musca+domestica+L.+and+behavioural+consequences%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+Physiology%22%5BJournal%5D)">Organization of visual axes in the compound eye of the fly Musca domestica L. and behavioural consequences.</a> Journal of Comparative Physiology. 102, 305-320 (1975).</li>
<li>Taylor, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bumblebee+visual+allometry+results+in+locally+improved+resolution+and+globally+improved+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Bumblebee visual allometry results in locally improved resolution and globally improved sensitivity.</a> eLife. 8, 40613(2019).</li>
<li>Rigosi, E., Warrant, E. J., O'Carroll, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new%2C+fluorescence-based+method+for+visualizing+the+pseudopupil+and+assessing+optical+acuity+in+the+dark+compound+eyes+of+honeybees+and+other+insects%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">A new, fluorescence-based method for visualizing the pseudopupil and assessing optical acuity in the dark compound eyes of honeybees and other insects.</a> Scientific Reports. 11, 21267(2021).</li>
</ol>

Yazarların bildirecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Ev sineği gözlerinin görsel eksenlerinin uzamsal dağılımı, bileşik gözlerin psödopupil fenomeni ve ışığa bağımlı göz bebeği mekanizmasının neden olduğu yansıma değişiklikleri kullanılarak grafiklendirilebilir. Bu nedenle, araştırılan bir sinek, hepsi bilgisayar kontrolü altında olan bir dijital kamera ile donatılmış bir mikroskop kurulumuyla yerel faset deseninin incelenmesine izin veren gonyometrik bir sisteme monte edilir. Görüntü analizi göz haritaları verir. Karşılaşılan önemli bir zorluk, ölçümlerin başında gözün di...

Böcek görsel sistemlerinin kompaktlığı ve sahiplerinin çevikliği, oldukça gelişmiş görsel bilgi işlemeyi gösteren, hem bilimsel hem de bilimsel olmayan geçmişlerden gelen insanların ilgisini çekmiştir. Böcek bileşik gözleri, akut ve çok yönlü görme kapasiteleri sağlayan güçlü optik cihazlar olarak kabul edilmiştir 1,2. Örneğin, sinekler hareketli nesnelere hızlı tepkileriyle tanınırlar ve arılar renk görüşüne ve polarizasyon vizyonuna sahip olmalarıyla ünlüdür2.
Eklembacaklıların bileşik gözleri, her biri bir faset lens ile kapatılmış ommatidia olan anatomik olarak benzer çok sayıda birimden oluşur. Diptera'da (sinekler), topluca kornea olarak bilinen faset lenslerin montajı genellikle bir yarımküreye yaklaşır. Her ommatidyum, 1° mertebesinde yarım genişliğe sahip küçük bir katı açıdan gelen ışığı örnekler. İki gözün ommatidiası birlikte yaklaşık olarak tam katı açıyı örneklemektedir, ancak ommatidianın görsel eksenleri eşit olarak dağılmamıştır. Bazı göz bölgeleri, halk arasında fovea olarak adlandırılan yüksek uzamsal keskinliğe sahip bir bölge oluşturan yüksek yoğunluklu görme eksenlerine sahiptir. Gözün kalan kısmı daha sonra daha kaba bir uzamsal çözünürlüğe sahiptir 3,4,5,6,7,8,9.
Bileşik gözlerin optik organizasyonunun nicel bir analizi, görsel bilginin nöral işlenmesinin ayrıntılı çalışmaları için çok önemlidir. Bir böceğin beyninin sinir ağları üzerine yapılan çalışmalar10 genellikle ommatidial eksenlerin mekansal dağılımı hakkında bilgi gerektirir. Ayrıca, bileşik gözler birçok teknik yeniliğe ilham kaynağı olmuştur. Biyo-esinlenmiş yapay gözler üretmek için birçok girişim, gerçek bileşik gözlerin mevcut nicel çalışmaları üzerine inşa edilmiştir11,12,13. Örneğin, yüksek uzamsal çözünürlüğe sahip yarı iletken tabanlı bir sensör, böcek bileşik gözleri11,14,15,16,17 modeline dayanarak tasarlanmıştır. Bununla birlikte, şimdiye kadar geliştirilen cihazlar, mevcut böcek gözlerinin gerçek özelliklerini uygulamamıştır. Böcek bileşik gözlerinin ve mekansal organizasyonlarının doğru temsilleri, yaygın olarak bulunmayan doğal gözlerden ayrıntılı ve güvenilir veriler gerektirecektir.
Verilerin yetersizliğinin ana nedeni, gözlerin mekansal özelliklerini çizmek için mevcut prosedürlerin aşırı sıkıcılığıdır. Bu, daha otomatik bir göz haritalama prosedürü oluşturma girişimlerini motive etti. Douglass ve Wehling18 , böcek bileşik gözlerinin otomatik analizlerine yönelik ilk girişimde, korneadaki faset boyutlarını haritalamak için bir tarama prosedürü geliştirdi ve birkaç sinek türü için fizibilitesini gösterdi. Burada sadece korneanın fasetlerini taramak için değil, aynı zamanda fasetlerin ait olduğu ommatidianın görsel eksenlerini değerlendirmek için yöntemler geliştirerek yaklaşımlarını genişletiyoruz. İlgili prosedürleri örneklemek için ev sineği gözleri vakasını sunuyoruz.
Böcek gözlerini taramak için deneysel düzenek şudur: kısmen optik, yani kamera ve aydınlatma optiğine sahip bir mikroskop; kısmen mekanik, yani araştırılan böceği döndürmek için bir gonyometre sistemi; ve kısmen hesaplamalı, yani ölçüm ve analizlerin yürütülmesi için araçlar ve programlar için yazılım sürücülerinin kullanılması. Geliştirilen yöntemler, görüntü yakalamaktan, kamera kanallarını seçmekten ve görüntü işleme eşiklerini ayarlamaktan, dışbükey yüzeylerinden yansıyan parlak ışık noktaları aracılığıyla bireysel faset konumlarını tanımaya kadar bir dizi hesaplama prosedürünü kapsar. Fourier dönüştürme yöntemleri, hem bireysel fasetleri tespit etmek hem de faset kalıplarını analiz etmek için görüntü analizinde çok önemliydi.
Makale aşağıdaki gibi yapılandırılmıştır. İlk olarak deney düzeneğini ve psödopupil fenomenini (fotoreseptörlerin canlı gözlerdeki görsel eksenlerini tanımlamak için kullanılan optik işaretleyici) tanıtıyoruz 19,20,21. Daha sonra, tarama prosedüründe ve görüntü analizinde kullanılan algoritmalar özetlenmiştir.

<table><tbody><tr><td>Dijital Kamera</td><td>PointGrey</td><td>BFLY-U3-23S6C-C</td><td>Güçlendirilmiş görüntülerin elde edilmesi ve PC ile dijital iletişim</td></tr><tr><td>Yüksek güçlü yıldız LED</td><td>Velleman</td><td>LH3WW</td><td>Bileşik gözü gözlemlemek ve görüntülemek için ışık kaynağı</td></tr><tr><td>İncelenen sinek için tutucu</td><td>Groningen</td><td></td> Üniversitesi <td>Üniversite atölyesi tarafından farklı tasarımlar üretildi</td></tr><tr><td>Lineer motor</td><td>ELERO</td><td>ELERO Junior 1, versiyon C</td><td>Üst mikroskobu yukarı ve aşağı hareket ettirir. (Yük 300N, Strok hızı 15 mm/sn, nominal akım 1.2A)</td></tr><tr><td>Düşük sıcaklıkta eriyen balmumu çeşitli</td><td></td><td></td><td>Düşük sıcaklıkta erime noktası balmumu, sineği hareketsiz hale getirmeye ve tutucuya sabitlemeye yarar</td></tr><tr><td>Mikroskop</td><td>Zeiss</td><td></td><td>Herhangi bir alternatif mikroskop markası yapacaktır; tercih edilen amaç 5x</td></tr><tr><td>Motor ve LED Kontrol Cihazıdır</td><td>Groningen Üniversitesi</td><td>Z-o1</td><td>Groningen Üniversitesi tarafından tasarlanmış ve üretilmiştir ve Arduino ve Adafruit teknolojilerine dayanmaktadır.</td></tr><tr><td>Motorlu Sahne</td><td>Standı (Vilnius, Litvanya)</td><td>8MT175-50XYZ-8MR191-28</td><td>5 serbestlik derecesine sahip olacak şekilde modifiye edilmiş 6 eksenli motorlu bir kademe.</td></tr><tr><td>Optik bileşenler</td><td>LINUS</td><td></td><td>Bir epi-aydınlatma sistemi oluşturan çeşitli diyagramlar ve mercekler (bakınız Stavenga, Journal of Experimental Biology 205, 1077-1085, 2002)</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>çalıştıran PC Groningen</td><td></td> Üniversitesi <td>PC, PointGrey kameranın görüntülerini işleyebilir, LED yoğunluğunu kontrol edebilir ve sistemin motor kontrol silindirlerine kontrol bileşenleri gönderebilir</td></tr><tr><td>Güç Kaynağı (36V, 3.34A)</td><td>Standa (Vilnius, Litvanya)</td><td>PUP120-17</td><td>STANDA motor kontrolörleri için özel güç kaynağı</td></tr><tr><td>Havya</td><td>çeşitli</td><td></td><td>Balmumu eritmek için kullanılır</td></tr><tr><td>Step ve DC Motor Kontrol Cihazı</td><td>Standa (Vilnius, Litvanya)</td><td>8SMC4-USB-B9-B9</td> MATLAB Finntip-61 Finnpipette Ky, Helsinki <td>ile iletişim kurabilen STANDA motorlu sahne için özel kontrolörler</td></tr><tr><td></td><td></td><td>FINNTIP-61, 200-1000&mu; L</td><td>FINNPIPETLER IÇIN PIPET UÇLARI, 400/KUTU. Sinek</td></tr><tr><td>Oyma Kalemi Şekillendirme / İplik Yakma Aracı</td><td>Max Wax'ı</td><td></td> dizginlemek için <td>kullanılır Oyma kaleminin ucu, balmumu sinek</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks, Natick, MA, ABD</td><td>ana programının başına ve ayrıca Görüntü Elde Etme, Görüntü Analizi ve Enstrüman Kontrolü araç kutularına</td> aktarmak için tasarlanmıştır.<td>Algoritmaları uygulamak için kullanılan programlama dili</td></tr></tbody></table>

housefly compound eyes'ın görsel alanının otomatik grafiği

Automated Charting of the Visual Space of Housefly Compound Eyes

Bu makalede, ommatidia adı verilen binlerce görsel birimden oluşan böcek bileşik gözlerinin görsel eksenlerinin mekansal organizasyonunun otomatik ölçümü açıklanmaktadır. Her ommatidiyum, optik bilgiyi küçük bir katı açıdan, görsel bir eksen etrafında ortalanmış yaklaşık Gaussian-dağıtılmış hassasiyetle (1° mertebesinde yarım genişlikte) örneklemektedir. Birlikte, ommatidia görsel bilgiyi neredeyse panoramik bir görüş alanından toplar. Görsel eksenlerin uzamsal dağılımı böylece gözün uzamsal çözünürlüğünü belirler. Bileşik bir gözün optik organizasyonu ve görme keskinliği hakkında bilgi, görsel bilginin nöral işlenmesinin nicel çalışmaları için çok önemlidir. Burada, bir bileşik gözün görme eksenlerini, içsel, in vivo optik bir fenomen, psödopupilla ve fotoreseptör hücrelerinin göz bebeği mekanizmasını kullanarak haritalamak için otomatik bir prosedür sunuyoruz. Böcek gözlerini taramak için optomekanik kurulumu özetliyoruz ve ölçüm prosedüründeki adımları göstermek için bir ev sineği olan Musca domestica'dan elde edilen deneysel sonuçları kullanıyoruz.

Hayvanlar ve optik stimülasyon Deneyler, Groningen Üniversitesi Evrimsel Genetik Bölümü tarafından sürdürülen bir kültürden elde edilen ev sinekleri (Musca domestica) üzerinde gerçekleştirilir. Ölçümlerden önce, bir sinek, iyi oturan bir tüpe düşük erime noktalı bir balmumu ile yapıştırılarak hareketsiz hale getirilir. Sinek daha sonra motorlu bir gonyometrenin sahnesine monte edilir. İki döner aşamanın merkezi, mikroskobik bir kurulumun odak noktası ile çakışır24. Epi...

Buradaki protokol, psödopupil fenomenini ve fotoreseptör hücrelerinin göz bebeği mekanizmasını kullanarak, otomatik bir cihazla haritalandırılan housefly gözlerinin görsel eksenlerinin mekansal organizasyonunun ölçümünü açıklamaktadır.

Housefly Compound Eyes'ın Görsel Alanının Otomatik Grafiği

This paper describes the automatic measurement of the spatial organization of the visual axes of insect compound eyes, which consist of several thousands ...

Sistem ve protokol, sineklerin fizyo sistemini minimum insan müdahalesi ile haritalayarak analiz etmek için tasarlanmıştır. Sistem ve protokolle, bir sinek boyutunun görsel alanının nasıl düzenlendiğini tam olarak bilebiliriz. Sistemin avantajları, eşlemenin tekrarlanabilirliği ve hızıdır.Bileşik gözlerin incelenmesi, hayvan görme araştırmasının önemli bir parçasıdır ve yapay gözler üreten çeşitli teknik yeniliklere ilham vermiştir. Bileşik gözleri taramak için otomatik bir cihazın nasıl oluşturulacağı ve test edileceği konusunda bir örnek oluşturduk. Parçaları bir araya getiren algoritma geliştirme detayları özellikle dikkat gerektirir.Laboratuvarda yetiştirilen popülasyondan bir sinek toplamakla başlayın. Üst kısımdan altı milimetre keserek bir kısıtlama tüpü hazırlayın, böylece tüp dört milimetrelik bir dış çapa ve üst kısımda 2,5 milimetrelik bir iç çapa sahip olur. Sineği kesilmiş tüpün içine yerleştirin ve sineğe zarar gelmesini önlemek için tüpü pamukla kapatın.Daha sonra sineği, kafa tüpten çıkıntı yapacak ve vücut tüpte tutulacak şekilde itin. Gözler açık kalırken kafayı hareketsiz hale getirmek için balmumu kullanın. İşiniz bittiğinde, 10 milimetre uzunluğa ulaşmak için t

automated-charting-of-the-visual-space-of-housefly-compound-eyes

Research

JoVE Journal

Biology

Biyoloji

Sinir kontrolü ve bilişsel süreçleri göz hareketleri ile ele alınabilir. VisualEyes yazılım bir operatör bağımsız bir basit, özel betik dili kullanarak iki bilgisayar ekranlarında uyaranlara programlamak için izin verir. Sistem tandem göz hareketleri (sakkadlar ve düzgün takip) veya karşılıklı göz hareketleri (verjans) veya herhangi bir kombinasyonu uyarabilir.

VisualEyes: Okülomotor Deney için Modüler Yazılım Sistemi

Kaynak: Wagner, K.  et al., eGFP Etiketli Proteinler Kullanılarak Drosophila fotoreseptör hücrelerinde membran protein kaçakçılığının incelenmesi. J. Vis. Uzm. (2022). Bu video, eGFP etiketli TRPL proteinleri kullanılarak Drosophila fotoreseptör hücrelerinde membran protein trafiğinin görselleştirilmesini göstermektedir. Görüntüleme için transgenik sineklerin hazırlanmasını, fotoreseptör hücrelerinin floresan görüntülerinin yakalanmasını ve rabdomerelerde nispi eGFP floresansının ölçülmesiyle...

Drosophila fotoreseptör hücrelerinde membran protein kaçakçılığının incelenmesi

Source: Hellerman, M. B., et al. Drosophila Pupa Gözünün canlı görüntülemesi. J. Vis. Exp. (2015)Video, bir Drosophila melanogaster pupasında göz desenini incelemek için canlı görüntüleme tekniğini göstermektedir. Yeşil floresan proteini (GFP) etiketli belirteçler, gelişmekte olan göz yapısının oluşumu sırasında hücresel organizasyonun ve farklılaşmanın görselleştirilmesini sağlar.

Floresan mikroskobu kullanılarak Drosophila pupa gözünün canlı görüntülenmesi

Bu protokol, canlı Drosophila pupa göz nöroepitelini görüntülemek için etkili bir yöntem sunar. Bu yöntem, doku hareketini ve düzensiz topolojiyi telafi eder, birden fazla GFP etiketli bağlantı proteininin kullanılması yoluyla hücre sınırlarının görselleştirilmesini geliştirir ve kolayca monte edilebilen bir görüntüleme teçhizatı kullanır.

Canlı-görüntüleme Drosophila Pupa Göz

Burada, elde edilen verileri analiz etmek için ticari olarak temin edilebilen bir ışık tabakası mikroskobu ve bir görüntü işleme iş istasyonu kullanılarak oküler morfogenezin hızlandırılmış görüntülenmesi için bir protokol sağlanmaktadır. Bu protokol, embriyo anestezisi, düşük erime sıcaklığında agaroza gömülme, görüntüleme odasında süspansiyon, görüntüleme parametrelerinin ayarlanması ve son olarak görüntü analiz yazılımı kullanılarak görüntüleme verilerinin analiz edilmesi prosedürlerini...

Oküler Morfogenezi Lightsheet Microscopy ile rx3:GFP Transgenik Zebra Balığı Kullanarak Görselleştirme

Burada, fotoreseptör membran proteinlerinin lokalizasyonu ve eGFP floresan kullanılarak Drosophila bileşik gözünde retinal dejenerasyonun değerlendirilmesi için non-invaziv yöntemler tanımlanmıştır.

eGFP Etiketli Proteinler Kullanarak Drosophila Fotoreseptör Hücrelerinde Membran Protein Kaçakçılığının İncelenmesi

Drosophila göz sistemi, özellikle insan nörodejeneratif hastalıkları olmak üzere çeşitli biyolojik süreçleri incelemek için yararlı bir araçtır. Bununla birlikte, kaba göz fenotiplerinin manuel olarak ölçülmesi önyargılı ve güvenilmez olabilir. Burada, göz fenotipini tarafsız bir şekilde ölçmek için ilastik ve Flynotyper'ın kullanıldığı bir yöntemi açıklıyoruz.

Drosophila melanogaster Göz Fenotiplerinin Ölçülmesi: ilastik ve Flynotyper'ı Entegre Eden Hesaplamalı Bir Yaklaşım

Burada, desenlenme ve büyüme kusurlarını ölçmek için yetişkin Drosophila gözlerinin yüksek çözünürlüklü görüntülemesi için hızlı, düşük maliyetli bir iş akışı sunuyoruz. Nokta montajı, yüksek çözünürlüklü görüntü elde etme ve görüntü analizi ile numune hazırlama protokolümüzü açıklıyoruz.

Harici yetişkin Drosophila yapılarının miktarının belirlenmesi için hızlı ve basit bir iş akışı

Atmosfer basıncında zararsız görünen gazlar, hiperbarik koşullarda narkoz gibi davranışlara yol açabilir. Geleneksel hiperbarik basınç odaları maliyetli ve emek yoğundur. Bu çalışma, ksenonun Drosophila melanogaster üzerindeki etkilerini, 4 atm'nin altındaki orta basınçlarda incelemek için basit ve düşük maliyetli bir yöntem sunmaktadır.

Drosophila melanogaster için Xenon Anestezi ile Hiperbarik Basınç Sisteminin Doğrulanması

Edimsel koşullanma paradigması kullanarak rasgele nokta kinematograms ve bilgisayar tarafından oluşturulan omurgasızlar video oynatma kullanan bir kertenkele görsel duyarlılık testi.

Kertenkeleler Hareket Hız ve Yön Visual Hassasiyet Test

Keşfedin, sinek bileşik gözlerinin görsel eksenlerini otomatik haritalama yöntemiyle nasıl analiz edildiğini. Bu hesaplamalı protokol, hayvan görüş araştırmalarında yenilikçi optik teknolojiler geliştirmeye katkı sağlar.

Housefly Compound Eyes'ın Görsel Alanının Otomatik Grafiği

Daha fazla video keşfet