一种基于智能手机的秀 丽隐杆线虫 草坪回避测定成像方法
Summary
本文介绍了一种简单、低成本的方法来记录 秀丽隐杆线虫的草坪回避行为，使用智能手机和发光二极管 （LED） 灯箱等现成的物品。我们还提供了一个 Python 脚本，将视频文件处理成更适合计数的格式。
Abstract
当暴露于有毒或致病细菌时，线虫秀 丽隐杆线 虫表现出习得的草坪回避行为，其中蠕虫逐渐离开其食物来源并宁愿留在细菌草坪之外。该测定是测试蠕虫感知外部或内部线索以正确应对有害条件的能力的简单方法。虽然检测方法简单，但计数非常耗时，尤其是对于多个样品，并且跨夜的检测持续时间对研究人员来说很不方便。可以长时间对许多板进行成像的成像系统很有用，但成本很高。在这里，我们描述了一种基于智能手机的成像方法来记录 秀丽隐杆线虫的草坪回避。该方法只需要一部智能手机和一个发光二极管（LED）灯箱作为透射光源。使用免费的延时相机应用程序，每部手机最多可以成像六个板，具有足够的清晰度和对比度来手动计数草坪外的蠕虫。生成的电影在每个小时时间点被处理成 10 秒的音频视频交错 （AVI） 文件，然后裁剪以显示每个单板，使其更适合计数。对于那些希望检查回避缺陷的人来说，这种方法是一种具有成本效益的方法，并且有可能扩展到其他 秀丽隐杆线虫 测定。
Introduction
在研究秀丽隐杆线虫的众多优点中，其简单的神经系统为研究遗传和细胞水平的变化如何影响网络功能和行为输出提供了机会。尽管神经元数量有限，秀丽隐杆线虫表现出广泛的复杂行为。其中之一是避免草坪，其中细菌线虫通过离开细菌草坪来响应有害食物来源。秀丽隐杆线虫避开致病细菌1，2，3 的草坪、产生毒素或掺有毒素的细菌草坪1，4，甚至是表达 RNAi 的细菌，其靶基因敲低对蠕虫的健康有害4，5。研究表明，蠕虫对外部线索做出反应，例如致病菌产生的代谢物1，6，或表明食物使它们生病的内部线索4，7。这些线索通过保守的信号通路处理，例如丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路和转化生长因子β（TGFβ）通路，并且需要肠道和神经系统之间的通信4，6，7，8。
虽然测定很简单，但学习行为会在几个小时内发展，通常是在一夜之间。虽然有些突变体无法离开，在这种情况下，仅在一个时间点回避得分就足以证明缺陷，但许多突变体最终会离开，但出来的速度较慢。对于这些，需要每隔几个小时跟踪一次蠕虫的运动，这可能很难在一夜之间完成。计数本身也需要时间，在板之间产生滞后时间，从而限制了可以同时测试的板的数量。在整个测定过程中使用成像设置同时记录许多板将非常有用，但设置成本可能令人望而却步，具体取决于研究实验室的资金情况。
为了解决这个问题，我们设计了一种非常简单的方法，使用智能手机记录回避测定。每部手机可以录制多达六个检测板的延时视频。为了提供透射光，我们使用可以在线轻松购买的发光二极管（LED）灯箱。检测板放置在高架平台上，由空心矩形隧道支撑，聚焦入射光，产生对比。我们还提供了一个 Python 脚本，可将视频转换为音频视频交错 （AVI） 文件，显示每小时 10 秒的剪辑。然后将视频裁剪到单独的板上，并保存在单独的文件中，以用于手动计数。
该方法提供了一种低成本的程序，也非常易于使用，使用大多数人都容易获得的物品。在这里，我们描述了使用成熟的草坪避免测定法针对人类病原体 铜绿假单胞 菌（PA14）的方法，其方案先前已描述过2，9。最后，我们还回顾了成像方法的注意事项和局限性，适用于那些希望将其应用于其他 秀丽隐杆线虫 行为实验的人。
Protocol
Representative Results
Discussion
成像动物行为，而不是依靠直接观察，不仅方便，而且具有留下视觉文档的优点。这允许客观的第三人进行盲分析，甚至可以使用图像识别技术进行自动分析。尽管有这些优点，但通常提供的标准设备成本很高，因此一旦购买，就会致力于设置。
使用智能手机收集简单 秀丽隐杆线虫 行为的视频记录有几个优点。它需要对技术知识的最小熟悉程度，并且非常容易设置，…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我们感谢Deok Joong Lee对手稿的批判性阅读和测试Python代码。本研究由韩国国家研究基金会2017R1A5A2015369（K.-h.Y.）和2019R1C1C1008708（K.-h.Y.）赞助。
Materials
| 35 mm Petri dish | SPL | #10035 | |
| Bacto agar | BD | #214010 | |
| Bacto Peptone | BD | #211677 | |
| CaCl2 | DAEJUNG | 2507-1400 | |
| Cholesterol | BioBasic | CD0122 | |
| Dipotassium hydrogen phosphate (K2HPO4) | JUNSEI | 84120-0350 | |
| Glycerol | BioBasic | GB0232 | |
| King B Broth | MB cell | MB-K0827 | |
| LED light box multi-pad | Artmate | N/A | This is a USB powered, LED light pad for tracing and drawing purposes. Artmate is a Korean brand, but searching for "LED light box for tracing" in any search engine should yield numerous options from other brands. Overall dimension is around 9" x 12" (A4 size). For example, from amazon US: https://www.amazon.com/LITENERGY-Ultra-Thin-Adjustable-Streaming-Stenciling/dp/B07H7FLJX1/ref=sr_1_5?crid=YMYU0VYY226R&keywords= LED%2Blight%2Bbox&qid=1674183224&sprefix =led%2Blight%2Bbo%2Caps%2C270&sr=8-5&th=1 |
| MgSO4 | DAEJUNG | 5514-4400 | |
| Plastic paper sleeve (clear) | Smead | #85753 | Any clear plastic sheet with a bit of stiffness can be used as stage. For example, from Amazon US: https://www.amazon.com/Smead-Organized-Translucent-Project-85753/dp/B07HJTRCT7/ref=psdc_1069554_t3_B09J48GXQ 8 |
| Potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4) | JUNSEI | 84185-0350 | |
| Power strip | To accommodate 3 phones and one LED box, you need at least 4 outlets. | ||
| Smartphone | N/A | N/A | Minimum requirement: 12MP wide camera, 1080p HD video recording at 30fps |
| Sodium chloride(NaCl) | DAEJUNG | #7548-4100 | |
| Sodium phosphate dibasic anhydrous (Na2HPO4) | YAKURI | #31727 |
References
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