מעקב סי אלגנס ומדידת התנהגות
Summary
פתחנו מערכת מיקרוסקופ מעקב וידאו שיעור שיכול להקליט ולכמת<em> ג elegans</em> התנהגות ברזולוציה גבוהה ומהירויות גבוהות. יש לנו גם פתחו שיטות חישוביות לצמצום הממדי של תמונות תולעת למערכת יסודית של מדידות המתארות את הצורה של התולעת לחלוטין.
Abstract
פתחנו מכשור, עיבוד תמונה, וטכניקות ניתוח נתונים לכמת את התנהגות locomotory של ג elegans כפי שהוא זוחל על פני השטח של צלחת אגרה. לצורך המחקר של בסיס הגנטי, הביוכימי והעצבי של התנהגות, ג elegans הוא אורגניזם אידיאלי כי זה גנטי צייתן, נוח למיקרוסקופיה, ומציג מספר ההתנהגויות מורכבות, כולל מוניות, למידה ו1,2 אינטראקציה חברתיות. ניתוח התנהגותי המבוסס על המעקב אחר התנועות של תולעים כפי שהם זוחלים על צלחות אגרו היה שימושי במיוחד בחקר התנהגות חושית 3, נידות 4, וphenotyping מוטציוני כללי 5. המערכת שלנו פועלת על ידי העברת מערכת המצלמה ותאורה כתולעים זוחלים על צלחת אגר נייחת, מה שמבטיח שאף גירוי מכאני מועבר לתולעת. מערכת המעקב שלנו היא קלה לשימוש וכוללת תכונת כיול אוטומטית למחצה. צ'הllenge של כל מערכות מעקב וידאו הוא שהוא מייצר כמות עצומה של נתונים שבמהותו גבוהה ממדי. עיבוד התמונה שלנו ותוכניות ניתוח נתונים להתמודד עם אתגר זה על ידי הפחתת צורת תולעים לקבוצה של רכיבים עצמאיים, שמשחזרים באופן מקיף את התנהגות התולעים כפונקציה של מידות 3-4 רק 6,7. כדוגמה לתהליך שאנו מראים כי התולעת נכנסה ויוצאת מצב היפוכה באופן ספציפי שלב.
Protocol
Representative Results
Discussion
המחקר של תנועה והתנהגות טבעית דורש טכניקות מעקב בלתי פולשניות בשותף עם טכניקות הפחתת נתונים. כאן יש לנו הפגנו קל לשימוש מערכת מעקב שמתעדת תמונות מפורטות של ג elegans התנהגות כפי שהוא זוחל על פני השטח של צלחת אגרה. כמות המידע שנמצאה בתמונות האלה היא עצומה וגבוה ממדים…
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).
