C. elegans Suivi et évaluation comportementale
Summary
Nous avons développé un système de vidéo-microscope taux de suivi qui permet d'enregistrer et de quantifier<em> C. elegans</em> Comportement à haute résolution et haute vitesse. Nous avons également développé des méthodes de calcul afin de réduire la dimensionnalité des images à vis sans fin à un ensemble fondamental de mesures qui a complètement décrivent la forme du ver.
Abstract
Nous avons développé des techniques d'analyse de l'instrumentation, traitement d'image, et les données pour quantifier le comportement locomoteur de C. elegans comme il rampe sur la surface d'une plaque de gélose. Pour l'étude de la génétique, biochimique base, et neuronales du comportement, C. elegans est un organisme idéal car il est génétiquement docile, prête à la microscopie, et montre un certain nombre de comportements complexes, y compris les taxis, l'apprentissage et l'interaction sociale 1,2. Analyse comportementale basée sur le suivi des mouvements des vers comme ils rampent sur des plaques de gélose ont été particulièrement utiles pour l'étude du comportement sensorielle 3, de la locomotion 4, et en général phénotypage mutationnel 5. Notre système fonctionne en déplaçant le système de caméra et d'éclairage comme les vers rampe sur une plaque de gélose à l'arrêt, ce qui garantit l'absence de sollicitation mécanique est transmise à la vis sans fin. Notre système de suivi est facile à utiliser et comprend une fonction d'étalonnage semi-automatique. A challenge de tous les systèmes de suivi vidéo est qu'elle génère une énorme quantité de données qui est intrinsèquement dimensionnelle élevée. Notre traitement de l'image et les programmes d'analyse des données relever ce défi en réduisant la forme des vers en un ensemble de composants indépendants, qui complète reconstruire le comportement des vers en fonction de seulement 6,7 Dimensions 04.03. A titre d'exemple du processus, nous montrons que le ver entre et sort de son état d'une manière inversion de phase spécifique.
Protocol
Representative Results
Discussion
L'étude de la locomotion et du comportement naturel nécessite des techniques non invasives de suivi dans des partenariats avec des techniques de réduction des données. Ici, nous avons fait preuve d'un système facile à utiliser de suivi qui enregistre des images détaillées de C. elegans comportement tel qu'il traîne sur la surface d'une plaque de gélose. La quantité d'informations contenues dans ces images est vaste et de grande dimension, et nous avons également développé des m…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of the part | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| CCD camera | Basler | A601f | |
| Lens | Edmund Optics | MMS series | |
| Fiber Illumination | Dolan Jenner | DC-950H | |
| Translation stage | Deltron | LS3-4 | |
| Stepper Motor | US digital | MS23C | |
| Stepper motor drive | Gecko | G201 | |
| Stepper motor control | SimpleStep | SSXYZ | |
| All programming code is available. Please send a request email to the corresponding author. |
References
- Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Génétique. 77 (1), 71-79 (1974).
- de Bono, M., Maricq, A. V. Neuronal substrates of complex behaviors in C. elegans. Annu. Rev. Neurosci. (28), 451-501 (2005).
- Pierce-Shimomura, J. T., Morse, T. M., Lockery, S. R. The fundamental role of pirouettes in Caenorhabditis elegans chemotaxis. J. Neurosci. 19 (21), 9557-9569 (1999).
- Gray, J. M., Hill, J. J., Bargmann, C. I. A circuit for navigation in Caenorhabditis elegans. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (9), 3184-3191 (2005).
- Baek, J. H., Cosman, P., Feng, Z., Silver, J., Schafer, W. R. Using machine vision to analyze and classify Caenorhabditis elegans behavioral phenotypes quantitatively. J. Neurosci. Methods. 118 (1), 9-21 (2002).
- Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. Dimensionality and Dynamics in the Behavior of C. elegans. PLoS Comput. Biol. 4 (1), e1000028 (2008).
- Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. From modes to movement in the behavior of C. elegans. PLoS One. 5 (11), e13914 (2010).
- Feng, Z., Cronin, C. J., Wittig, J. H., Sternberg, P. W., Schafer, W. R. An imaging system for standardized quantitative analysis of C. elegans behavior. BMC Bioinformatics. (5), 115 (2004).
- Ramot, D., Johnson, B. E., Berry, T. L., Carnell, L., Goodman, M. B. The Parallel Worm Tracker: A Platform for Measuring Average Speed and Drug-Induced Paralysis in Nematodes. PLoS One. 3 (5), e2208 (2008).
- Swierczek, N. A., Giles, A. C., Rankin, C. H., Kerr, R. A. High-throughput behavioral analysis in C. elegans. Nat. Methods. 8 (7), 592-598 (2011).
- Leifer, A. M., Fang-Yen, C., Gershow, M., Alkema, M. J., Samuel, A. D. Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans. Nat. Methods. 8 (2), 147-152 (2011).
- Stirman, J. N., Crane, M. M., Husson, S. J., Wabnig, S., Schultheis, C., Gottschalk, A., Lu, H. Real-time multimodal optical control of neurons and muscles in freely behaving Caenorhabditis elegans. Nat. Methods. 8 (2), 153-158 (2011).
- Ben Arous, J., Tanizawa, Y., Rabinowitch, I., Chatenay, D., Schafer, W. R. Automated imaging of neuronal activity in freely behaving Caenorhabditis elegans. J Neurosci Methods. 187 (2), 229-234 (2010).
- Wittenburg, N., Baumeister, R. Thermal avoidance in Caenorhabditis elegans: an approach to the study of nociception. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (18), 10477-10482 (1999).
