: نظام الحبل المغناطيسي بالتحقيق البصرية والشمية التحكم الطيران توسط في ذبابة الفاكهة

Biology

Your institution must subscribe to JoVE's Biology section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

نحن هنا تصف كيفية الحبل ذبابة في جهاز الشم الحبل المغناطيسي (OMT). ونحن تصف كيفية محاذاة مغناطيس الأرضية النادرة والموانئ رائحة ، وكيفية تعيين معدلات التدفق الجماهيري على حد سواء وتقديم الحوافز لشفط فراغ إلى تحقيق أقصى قدر تتبع الرائحة.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Duistermars, B. J., Frye, M. A. A Magnetic Tether System to Investigate Visual and Olfactory Mediated Flight Control in Drosophila. J. Vis. Exp. (21), e1063, doi:10.3791/1063 (2008).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

فقد كان واضحا منذ سنوات عديدة أن الحشرات استخدام الإشارات البصرية لتحقيق الاستقرار في البند في تيار الرياح. كثير من الحيوانات تتبع الروائح نفذت في مهب الريح. مثل الاستقرار البصري عكس الريح تتبع مساعدات مباشرة في تتبع الرائحة. ولكن لا تؤثر تأثيرا مباشرا الاشارات البصرية الشمية السلوك تتبع بشكل مستقل عن إشارات الريح؟ أيضا ، كان الدافع وراء طوفان الأخيرة للبحث في علم الأعصاب وعلم الوراثة في السلوك العصبي في ذبابة الفاكهة الشم المقايسات سلوكية أكثر تطورا من الناحية التقنية والكمية. هنا ، علينا تعديل نظام الحبل المغناطيسي وضعت أصلا لتجارب الرؤية من خلال تجهيز الساحة الضيقة مع أعمدة رائحة تدفق الصفحي. يتم لصقها وتطير إلى دبوس الصلب الصغيرة وعلقت في مجال مغناطيسي التي تمكنه من ياو بحرية. وتوجه أعمدة صغيرة قطرها رائحة الطعام النزولي على رأس يطير ثانية ، تتبع انتزاع مستقرة ذبابة الجياع. هنا علينا أن نركز على اليات حرجة من الربط والتوفيق بين المغناطيس ، ووضع عمود رائحة ، وتأكيد استقرار تتبع الرائحة.

Protocol

مقدمة

وOMT هو تكييف نظام الحبل المغناطيسي [1] تهدف إلى إدماج "محاكاة عمود افتراضية". والبروتوكولات التالية تشرح كيفية الذباب الحبل بشكل صحيح (جزء 1) وتقديم استراتيجيات لإعداد مغناطيس (جزء 2) وكتلة التدفق التسليم رائحة ينظم النظام (Part3). هو الأمثل للمعلومات وصفها هنا لنظام معين وهذا قد تختلف عن المكونات مع المواصفات التقنية الأخرى.

الجزء 1 : الربط الذباب

خطوات الربط الموصوفة هنا مشابهة لكثير من الدراسات السابقة [2] ولكن تكييفها لاستخدامها في السياحة العالمية [3]. الربط المناسبة أمر حاسم لضمان إجراء محاكمات تجريبية قوية وقابلة للتكرار. لا يمكن على أهمية الربط الدقيق لا يمكن المبالغة فيها.

  1. جمع الذباب 4-6 eclosion آخر أيام وتجويعهم لمدة 4-6 ساعات. kimwipe مكان مبلل بالماء في القنينة لمنع جفاف foodless.
  2. نقل دفعة من الذباب من زجاجة إلى قارورة صغيرة وأدخلها في كتلة النحاس في مرحلة التبريد بلتيير وضعت في حوالي 4 درجات مئوية. درجة الحرارة المناسبة يخدر الذباب داخل ما يقرب من 30 ثانية.
  3. فرز الذباب على السطح البارد للمرحلة التبريد. A Kimwipe رطبة يضمن تبريد مستمر وفتل الرطوبة من إهاب. حدد أكبر من الإناث عن الربط.
  4. باستخدام فرشاة غرامة ، ودفع ذبابة واحدة في موقف في التابوت مبنية خصيصا لاستيعاب شكل واحد البرية ذبابة الفاكهة نوع من الإناث.

    الشكل 1.
    الرجاء النقر هنا لرؤية نسخة أكبر من الرقم.
  5. نحن موقف دبوس minutien (الغرامات أدوات العلوم) بقضيب مغناطيسي شنت على micromanipulator. دبوس هو أن تكون مثل هذه محاذاة نهاية حادة اللمسات القفص الصدري الظهري خلف الرأس بين الجناحين. ينبغي أن تكون رأسية دبوس تماما عندما ينظر اليها وجها لوجه في اتجاه العينين. لا يمكن حتى كمية صغيرة من "لفة" بين الذبابة ودبوس يمكن السكوت عنه. ينبغي زاوية جانبية النظر بين دبوس ومحور طويل من الجسم تكون في زاوية الانف حتى 30 درجة بالنسبة إلى الأفق (الشكل 1). ملاحظة : للحصول على التشغيل الأمثل في الحبل المغناطيس ، ودبابيس قد تحتاج إلى قطع لأطوال أقصر. هذا سيعتمد كليا على المسافة بين المغناطيس التعليق.
  6. حالما يتم محاذاة minutien دبوس ، واستخدام أسلاك الفولاذ رقيقة لتطبيق قطرة صغيرة من الأشعة فوق البنفسجية التي تنشط الغراء (ElectroLite كورب) إلى نهاية حادة من طرف minutien.
  7. التلاعب دبوس حتى قطرة الغراء اللمسات الصدر الذبابة فقط فوق رأسه. مع انخفاض حجم المناسبة ، يجب أن يصلب الغراء وتدفق من دبوس على القفص الصدري. يجب الحرص على عدم استخدام الغراء كثيرا.
  8. علاج الغراء مع اثنين من 20 رشقات الثانية من الأشعة فوق البنفسجية.
  9. ضع جانبا الطيران الثابتة وتكرار. شريحة صغيرة من المربعات Kimwipe بالملقط وتعطي واحدة ليطير كل المربوطة لكبح الرحلة.
  10. بعد ساعة واحدة من الانتعاش ، والذباب المربوطة على استعداد لإجراء التجارب.
  11. قد تعيق قدرة غير لائق الإلتصاق ذبابة على الأداء في الساحة المغناطيس. يجب فحص كل يطير للتناوب على نحو سلس في بداية كل تجربة للتأكد من لصقها بشكل صحيح الذباب. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق تناوب نمط شريطية مع فترة المكانية كبيرة بما فيه الكفاية للحصول على ردود قوية optomotor [4]. إذا تم لصقها على ذبابة في زاوية الملعب خاطئ أو مائلة على طرف فيما يتعلق المحور لفة ، وربما يطير (ط) لا تدور على الإطلاق ، (الثاني) لديها مجموعة محدودة من الحركة ، أو (الثالث) في تدوير يتعارض السرعة. وينبغي في الحالات المذكورة أعلاه يمكن تجاهل يطير واستبدالها بأخرى جديدة. إذا كان هذا لا يحل المشكلة لأنه على الأرجح حالة من الإلتصاق غير لائق. (إذا كان استبدال ذبابة لا يحل المشكلة ، راجع الجزء 2.4)

الجزء 2 : محاذاة المغناطيس

محاذاة مغناطيس (النادرة الأرض وmagnets.com) هو صحيح اللازمة للسفر إلى تحقيق سلاسة نطاق 360 درجة من الحركة. اتبع الخطوات التالية لمحاذاة بشكل صحيح المغناطيس.

  1. وعقدت حلقة أفقيا المغناطيس أقل من الغلاف البلاستيكي ووضعها مباشرة في أعلى غرفة فراغ واضح (الشكل 1 ؛ صفها بمزيد من التفصيل في الجزء 3). تم إصلاح قضيب المغناطيس العلوي عموديا تقريبا 3 / 4 "فوق أدنى المغناطيس.
  2. محاذاة تقريبا المغناطيس العلوي والسفلي بصريا عن طريق وضع قضيب المغناطيس العلوي مباشرة فوق نقطة وسط انخفاض المغناطيس الدائري. فمن المفيد أن نعلق المغناطيس العلوي إلى micromanipulator (Siskiyou شركة) لتعديل حجم الغرامة.
  3. الايبوكسي تأثير V - جوهرة (أجزاء صغيرة) على السطح السفلي من المغناطيس العلوي لتقليل الاحتكاك وتوحيد المواقع التناوب الطيران.
  4. وضع الطيران في الساحة وضبط الأفقي والخامسيمكن وضع ertical من المغناطيس العلوي حتى يطير بشكل سلس ومطرد تدوير 360 درجة في محور ياو. يجب فحص كل يطير للتناوب على نحو سلس في بداية كل تجربة للتأكد من محاذاة بشكل صحيح والمغناطيس لا التالفة التي دبابيس minutien الفردية (انظر الجزء 1.11). إذا لم يتم بشكل صحيح محاذاة المغناطيس قد يطير (ط) لا تدور على الإطلاق (الثاني) لديها مجموعة محدودة من الحركة (ج) تناوب على سرعات غير متناسقة. إذا تم حل المشكلة عن طريق استبدال يطير مع واحدة جديدة ، كانت على الأرجح بسبب مشكلة الإلتصاق (انظر الجزء 1). إذا كانت هذه المشاكل موجودة في كل ذبابة ، فمن المرجح مشكلة مع المواءمة بين المغناطيس ، وسوف تكون هناك حاجة مزيد من التعديل.
  5. تحذير : بينما كان يلعب مع مغناطيس الأرضية النادرة يمكن أن تكون ممتعة ، لأنها خطرة جدا. سوء النتائج في المعدات المتضررة و / أو ضرر جسدي طفيفة. توخي الحذر الشديد مع هذه مغناطيس المغري بعد الاستهانة بسهولة.

الجزء 3 : تسليم رائحة

  1. ويستند نظام التسليم الرائحة على أحد الموصوفة سابقا [5] و هو الجزء الاصعب لتحسين (الشكل 1). انها تتطلب الكثير من الصبر والتجربة والخطأ. اتبع هذه الخطوات لتحقيق الاستقرار تتبع الرائحة.
  2. مجموعة المتابعة الأولية للنظام رائحة يتطلب تشغيل أنابيب ضيقة تفلون قياس (أجزاء صغيرة) من الغاز المضاعف (سابل الأنظمة الدولية) إلى قوارير المياه المخصصة / الرائحة بناؤها. المخرج من هذه القوارير يربط مباشرة إلى ميناء أنابيب تحت الجلد باستخدام أنابيب من التفلون نفسه.
  3. يتم وضع فراغ الغرفة واضحة الاكريليك تحت الساحة لدعم المغناطيس. نستخدم أنبوب زجاجي 4mm شنت تحت ذبابة متصلا فراغ الغرفة لتحقيق الفراغ افتتاح أقرب إلى الطيران وتخفيض القطر من الافتتاح.
  4. مكان ذبابة المربوطة الى الساحة باستخدام ملقط.
  5. بدوره على رائحة جذابة (خل التفاح يعمل بشكل جيد) ، والتحقق بصريا أن يطير المسارات رائحة. إذا كانت تطير على ما يبدو ليس لديه تفضيل لرائحة ، اتبع الخطوات الثلاث التالية. وهذا قد يتطلب عدة الذباب ، وعدة محاكمات.
  6. ضبط موضع الميناء الرائحة حتى يطير ويبدو أن تتبع الرائحة. شنت علينا المنافذ على رائحة micromanipulators (Siskiyou شركة) والمتمركزة 4mm الأمامية الظهرية و3mm ل رأس ذبابة.
  7. ضبط معدل التدفق الجماعي حتى يطير ويبدو أن تتبع الرائحة. ضبط لدينا هي 7ml/min (سابل أنظمة الدولية MFC - 4).
  8. ضبط معدل تدفق الفراغ حتى يطير ويبدو أن تتبع الرائحة. وضعنا معدل التدفق في فراغ 13l/min باستخدام منظم التدفق (كول Parmer). ملاحظة : بناء خطوط الإمداد فراغ يمكن أن يتغير بمرور الوقت يسبب تقلبات في هيكل عمود. قد يكون من المفيد لتوصيل مضخة فراغ خارجي لمنظم التدفق المستمر لظروف تدفق الفراغ.
  9. حالما يتم تعيين موضع الميناء ومعدلات التدفق ، والتبديل دوريا بين بخار الماء والبخار تقديم رائحة باستخدام المضاعف للتحويل باستخدام الغاز والتحقق بصريا أن يطير المسارات فقط عندما رائحة رائحة غير. أحيانا ، يمكن أن رائحة المتبقية داخل الميناء رائحة تثير تتبع الرائحة عند تشغيل رائحة الخروج. ويمكن التخلص من هذا المنفذ دون إزالة الرائحة وضعه بشكل صحيح عن طريق ملء أنابيب تحت الجلد مع الإيثانول وجمع مثل هذه المعلومات في نهاية التسليم مع Kimwipe. استخدام الهواء المضغوط ، أي ضربة من الايثانول المتبقية واستئناف التجارب.

ممثل النتائج :

وينبغي عند اتباع هذه الخطوات بشكل صحيح يمكن ملاحظة أمرين. أولا ، تحت مؤثرات بصرية ثابتة الدورية ينبغي ذبابة المربوطة وضعها في OMT بسلاسة تدوير 360 درجة في محور ياو. "متشنج" يتحول (وتسمى saccades) هي سمة السلوك العفوي تحول في غياب محفزات بصرية ثابتة. إذا كان الذباب لا يمكن أن يبدو تدوير بسلاسة ، قد لصق غير لائق (انظر الجزء 1) والمغناطيس المنحرفة يمكن القاء اللوم على (انظر الجزء 2). الثانية ، عندما يتم تشغيل على رائحة ، ينبغي أن يطير رأسه في اتجاه الرائحة. عند تشغيل قبالة رائحة ، ينبغي أن يطير رمش عفويا دون تفضيل أي موقف واحد في الساحة. إذا الذباب قد لا تتبع بنشاط السحابة رائحة ، والموقف من الميناء الرائحة ، ومعدل تدفق الهواء و / أو معدل تدفق فراغ تحتاج إلى تعديل (انظر الجزء 3).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الربط الذباب وانتزاع مستقرة تتبع الرائحة في هذا المجال واضحة نسبيا. فإنه يتطلب ممارسة وصبر والتجربة والخطأ. يمكن أن أجزاء كثيرة من هذه الساحة الأمثل أخرى أو استبدال لانتاج التغيرات المحتملة في التجريبية. على سبيل المثال ، أحدث الإصدارات من فراغ الغرفة هي أصغر بكثير ، وإتاحة المزيد من المساحة تحت الساحة. أيضا ، يمكن أن تختلف قوة ونوع الأرضية النادرة المغناطيس قليلا ويمكن إضافة منافذ رائحة إضافية لزيادة عدد أنواع الروائح و / أو التركيزات المستخدمة في التجارب. نلاحظ أن أي اختلافات في المعدات سوف تتطلب التحسين مصممة. كما هو موضح هنا ، OMTA يسمح للمستخدمين لاختبار تأثير الاشارات البصرية على توطين الرائحة. ويمكن عرض مجموعة واسعة من المحفزات البصرية مع نظام لوحة الصمام وعندما يقترن مع براعة والتوسعة من رائحة نظام تسليم النظام يوفر القدرة على استكشاف visuo - الشمية التكامل على عدة مستويات. ويضيف هذا النظام أيضا في عدد متزايد من المقايسات السلوكي الكمي لذبابة الفاكهة ، وخصوصا لوصف سلوك الكبار الطيران.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgments

بتمويل من مؤسسة العلوم الوطنية (وسط).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Cooling Stage Teca LHP-300CP
Brass Cooling Block Custom Made ~4 x 8 x 2cm
Sarcophagus Custom Made Contact us for details
UV-Activated Glue Kemxert corp KOA300 1oz bottle lasts years
Panel System Caltech http://www.dickinson.caltech.edu/panels [4]
Minutien Pins Fine Science Tools 26002-20
Lower Ring Magnets Rare-earth-magnets.com NSN0615 5 - 0.75"o.d. x 0.375" i.d. x 0.125"
Upper Rod Magnet Rare-earth-magnets.com NSN0750 0.125" x 1"
V-Jewel Bearing Small Parts, Inc. VJ-0469-01
MFC-4 Flow Regulators Sable Systems International
Gas Multiplexer Sable Systems International
Teflon Tubing Small Parts, Inc. STT-20-C
20 Gauge Hypodermic Tubes Small Parts, Inc. HTX-20R-06
Glass Tubing 4mm o.d.
Vacuum Flow Regulator Cole-Parmer EW-32464-52

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bender, J. A., Dickinson, M. Visual stimulation of saccades in magnetically tethered Drosophila. J. Exp. Biol. 209, 3170-3182 (2006).
  2. Tammero, L. F., Dickinson, M. H. Collision-avoidance and landing responses are mediated by separate pathways in the fruit fly, Drosophila melanogaster. J. Exp. Biol. 205, 2785-2798 (2002).
  3. Duistermars, B. J., Frye, M. A. Crossmodal visual input for odor tracking during fly flight. Curr. Biol. 18, 270-275 (2008).
  4. Reiser, M. B., Dickinson, M. A modular display system for insect behavioral neuroscience. J. Neurosci. Methods. 167, 127-139 (2008).
  5. Frye, M. A., Dickinson, M. H. Motor output reflects the linear superposition of visual and olfactory inputs in Drosophila. J. Exp. Biol. 207, 123-131 (2004).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics