प्रकाश स्पॉट आधारित परख Drosophila Larval Phototaxis के विश्लेषण के लिए
Summary
इस प्रोटोकॉल Drosophila लार्वा phototactic व्यवहार की जांच करने के लिए एक प्रकाश स्पॉट परख का परिचय. इस परख में, एक प्रकाश स्थान प्रकाश उत्तेजना के रूप में उत्पन्न होता है, और लार्वा प्रकाश परिहार की प्रक्रिया एक अवरक्त प्रकाश आधारित इमेजिंग प्रणाली द्वारा दर्ज की गई है.
Abstract
Drosophila मेलेनोगैस्टर के लार्वा फोरेजिंग चरण के दौरान स्पष्ट प्रकाश-वाणकित व्यवहार दिखाते हैं। Drosophila लार्वा phototaxis पशु परिहार व्यवहार का अध्ययन करने के लिए एक मॉडल के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इस प्रोटोकॉल लार्वा phototactic व्यवहार की जांच करने के लिए एक प्रकाश स्पॉट परख का परिचय. प्रयोगात्मक सेट अप दो मुख्य भागों में शामिल हैं: एक दृश्य उत्तेजना प्रणाली है कि प्रकाश स्थान उत्पन्न करता है, और एक अवरक्त प्रकाश आधारित इमेजिंग प्रणाली है कि लार्वा प्रकाश परिहार की प्रक्रिया रिकॉर्ड. इस परख में प्रवेश करने से पहले लार्वा के व्यवहार की ट्रैकिंग की अनुमति देता है, मुठभेड़ के दौरान, और प्रकाश स्थान छोड़ने के बाद. मंदी, ठहराव, सिर कास्टिंग, और मोड़ सहित लार्वा आंदोलन का विवरण पर कब्जा कर लिया और इस विधि का उपयोग कर विश्लेषण किया जा सकता है।
Introduction
Drosophila मेलेनोगैस्टर के लार्वा फोरेजिंग चरण के दौरान स्पष्ट प्रकाश-वाणकित व्यवहार दिखाते हैं। Drosophila लार्वा फोटोटैक्सिस जांच के तहत किया गया है , विशेष रूप से पिछले 50 वर्षों में1,2,3,4,5,6,7 ,8. हाल के वर्षों में, इस तथ्य के बावजूद कि 1) कई न्यूरॉन्स लार्वा प्रकाश परिहार मध्यस्थता की पहचान की गई है4,5,9,10,11,12 और 2) synapses के संकल्प पर लार्वा दृश्य प्रणाली का पूरा connectome स्थापित किया गया है13, तंत्रिका तंत्र अंतर्निहित लार्वा phototaxis काफी हद तक स्पष्ट नहीं रह.
लार्वा फोटोटैक्सिस के अध्ययन में कई व्यवहारिक परखों का उपयोग किया गया है। वे मोटे तौर पर दो वर्गों में विभाजित किया जा सकता है: एक स्थानिक प्रकाश ढाल और अन्य लौकिक प्रकाश ढाल शामिल शामिल. स्थानिक प्रकाश ढाल परख के लिए, क्षेत्र प्रकाश और अंधेरे में वर्गों के बराबर संख्या में विभाजित है. क्षेत्र को प्रकाश और गहरे हिस्सों2,4 या प्रकाश और गहरे वृत्तों14,15में विभाजित किया जा सकता है , या यहां तक कि एक चेकरबोर्ड7पर की तरह वैकल्पिक प्रकाश और अंधेरे वर्गों में विभाजित किया जा सकता है . आमतौर पर, आगर प्लेटों का उपयोग स्थानिक प्रकाश प्रवणता परख के लिए किया जाता है, लेकिन वैकल्पिक प्रकाश और अंधेरे वर्गों में विभाजित ट्यूबों का भी उपयोग किया जा सकताहै 10,14.
परख के पुराने संस्करण में, प्रकाश रोशनी आम तौर पर लार्वा के नीचे से निकलती है। हालांकि, नए संस्करणों में रोशनी काफी हद तक ऊपर से उत्पन्न होती है, क्योंकि लार्वा आंखें (उदाहरण के लिए, बोलविग के अंग जो कम या मध्यम प्रकाश तीव्रता16के प्रति संवेदनशील होते हैं) अपारदर्शी सेफैलोग्रियल कंकाल में होते हैं जिसकी ओर खुलते हैं ऊपरी मोर्चे. इससे लार्वा ऊपरी सामने की दिशाओं से प्रकाश के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाता है. अस्थायी प्रकाश प्रवणता परख के लिए, प्रकाश तीव्रता क्षेत्र में स्थानिक रूप से एक समान होती है, लेकिन समय के साथ तीव्रता में परिवर्तन होता है। लौकिक वर्ग तरंग प्रकाश के अलावा (यानी, पर चमकती / बंद या मजबूत / कमजोर प्रकाश3,7), लौकिक रूप से अलग प्रकाश है कि तीव्रता में एक रैखिक रैंप के अनुरूप है भी8 लार्वा की संवेदनशीलता को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है एक अस्थायी रूप से प्रकाश उत्तेजना बदल रहा है.
एक तीसरा प्रकार का फ़ोटोटैक्सिस परख दिशात्मक प्रकाश दृश्य नेविगेशन है, जिसमें ऊपर से 45 डिग्री7के कोण पर रोशनी शामिल होती है। केन एट अल7के काम से पहले, केवल मोटे मापदंडों जैसे प्रकाश और अंधेरे क्षेत्रों में लार्वा की संख्या, मोड़ की आवृत्ति, और निशान लंबाई लार्वा फोटोटैक्सिस परख में गणना की गई थी। इस एक ही समूह के काम के बाद से, लार्वा phototaxis के लिए उच्च लौकिक संकल्प वीडियो रिकॉर्ड के विश्लेषण के साथ, phototaxis के दौरान लार्वा आंदोलन की विस्तृत गतिशीलता (यानी, लार्वा शरीर के विभिन्न भागों की तत्काल गति, दिशा शीर्षक, मोड़ कोण और इसी कोणीय वेग) का विश्लेषण किया गया है7. इस प्रकार, लार्वा फोटोटैक्सिस व्यवहार के अधिक विवरण की खोज की जा करने में सक्षम किया गया है. इन परखों में, समूहों में लार्वा का परीक्षण किया जाता है ताकि समूह प्रभावों को बाहर न रखा जा सके।
इस प्रोटोकॉल व्यक्तिगत प्रकाश उत्तेजना के लिए लार्वा व्यवहार प्रतिक्रियाओं की जांच के लिए एक प्रकाश स्पॉट परख का परिचय. मुख्य प्रयोगात्मक सेट अप एक दृश्य उत्तेजना प्रणाली और अवरक्त प्रकाश आधारित इमेजिंग प्रणाली के होते हैं. दृश्य उत्तेजना प्रणाली में, एक एलईडी प्रकाश स्रोत एक agar प्लेट, जहां लार्वा का परीक्षण किया है पर एक दौर 2 सेमी व्यास प्रकाश स्थान उत्पन्न करता है. प्रकाश तीव्रता एक एलईडी ड्राइवर का उपयोग कर समायोजित किया जा सकता है। इमेजिंग प्रणाली एक अवरक्त कैमरा है कि तीन 850 एनएम अवरक्त एल ई डी है कि कैमरे के लिए रोशनी प्रदान करने के अलावा लार्वा के व्यवहार को दर्शाता भी शामिल है. कैमरे के लेंस कैमरे में प्रवेश करने से दृश्य उत्तेजना प्रणाली से प्रकाश ब्लॉक करने के लिए एक 850 एनएम बैंड-पास फिल्टर द्वारा कवर किया जाता है, जबकि अवरक्त प्रकाश कैमरे में प्रवेश करने की अनुमति दी है. इस प्रकार, इमेजिंग पर दृश्य उत्तेजना के हस्तक्षेप को रोका जाता है. इस परख में, पहले सहित एक अवधि के भीतर व्यक्तिगत लार्वा की तेजी से प्रतिक्रियाओं के व्यवहार विवरण, के दौरान, और प्रकाश में प्रवेश करने के बाद दर्ज कर रहे हैं और विश्लेषण.
Protocol
Representative Results
Discussion
इस प्रोटोकॉल प्रकाश स्थान परख प्रस्तुत करता है प्रकाश से बचने के लिए Drosophila लार्वा की क्षमता का परीक्षण करने के लिए। यह परख प्रवेश करने से पहले लार्वा के व्यवहार पर नज़र रखने की अनुमति देता है, मुठभेड़…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम चीन के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (31671074) और झेजियांग प्रांतीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान कोष (2019X-X003-12) द्वारा समर्थित है।
Materials
| 850 nm ± 3 nm infrared-light-generating LED | Thorlabs, USA | PM100A | Compatible Sensors: Photodiode and Thermal Optical Power Rangea: 100 pW to 200 W Available Sensor Wavelength Rangea: 185 nm-25 μm Display Refresh Rate: 20 Hz Bandwidtha: DC-100 kHz Photodiode Sensor Rangeb: 50 nA-5 mA Thermopile Sensor Rangeb: 1 mV-1 V |
| AC to DC converter | Thorlabs, USA | S120VC | Aperture Size: Ø9.5 mm Wavelength Range: 200-1100 nm Power Range: 50 nW-50 mW Detector Type: Si Photodiode (UV Extended) Linearity: ±0.5% Measurement Uncertaintyc: ±3% (440-980 nm), ±5% (280-439 nm), ±7% (200-279 nm, 981-1100 nm) |
| band-pass filter | Thorlabs, USA | DC2100 | LED Current Range: 0-2 A LED Current Resolution: 1 mA LED Current Accuracy: ±20 mA LED Forward Voltage: 24 V Modulation Frequency Range: 0-100 kHz Sine Wave Modulation: Arbitrary |
| Collimated LED blue light | ELP, China | USBFHD01M | Max. Resolution: 1920X1080 F6.0 mm Sensor: 1/2.7" CMOS OV2710 |
| Compact power meter console | Ocean Optics, USA | USB2000+(RAD) | Dimensions: 89.1 mm x 63.3 mm x 34.4 mm Weight: 190 g Detector: Sony ILX511B (2048-element linear silicon CCD array) Wavelength range: 200-850 nm Integration time: 1 ms – 65 seconds (20 seconds typical) Dynamic range: 8.5 x 10^7 (system); 1300:1 for a single acquisition Signal-to-noise ratio: 250:1 (full signal) Dark noise: 50 RMS counts Grating: 2 (250 – 800 nm) Slit: SLIT-50 Detector collection lens: L2 Order-sorting: OFLV-200-850 Optical resolution: ~2.0 nm FWHM Stray light: <0.05% at 600 nm; <0.10% at 435 nm Fiber optic connector: SMA 905 to 0.22 numerical aperture single-strand fiber |
| High-Power LED Driver | Minhongshi, China | MHS-48XY | Working voltage: DC12V Central wavelength: 850nm |
| high-resolution web camera | Thorlabs, USA | MWWHL4 | Color: Warm White Correlated Color Temperature: 3000 K Test Current for Typical LED Power: 1000 mA Maximum Current (CW): 1000 mA Bandwidth (FWHM): N/A Electrical Power: 3000 mW Viewing Angle (Full Angle): 120˚ Emitter Size: 1 mm x 1 mm Typical Lifetime: >50 000 h Operating Temperature (Non-Condensing): 0 to 40 °C Storage Temperature: -40 to 70 °C Risk Groupa: RG1 – Low Risk Group |
| LED Warm White | Mega-9, China | BP850/22K | Ø25.4(+0~-0.1) mm Bandwidth: 22±3nm Peak transmittance:80% Central wavelength: 850nm±3nm |
| Spectrometer | Noel Danjou | Amcap9.22 | AMCap is a still and video capture application with advanced preview and recording features. It is a Desktop application designed for computers running Windows 7 SP1 or later. Most Video-for-Windowsand DirectShow-compatible devices are supported whether they are cheap webcams or advanced video capture cards. |
| Standard photodiode power sensor | Super Dragon, China | YGY-122000 | Input: AC 100-240V~50/60Hz 0.8A Output: DC 12V 2A |
| Thermal power sensor | Thorlabs, USA | M470L3-C1 | Color: Blue Nominal Wavelengtha: 470 nm Bandwidth (FWHM): 25 nm Maximum Current (CW): 1000 mA Forward Voltage: 3.2 V Electrical Power (Max): 3200 mW Emitter Size: 1 mm x 1 mm Typical Lifetime: 100 000 h Operating Temperature (Non-Condensing): 0 to 40 °C Storage Temperature: -40 to 70 °C Risk Groupb: RG2 – Moderate Risk Group |
| Thermal power sensor | Thorlabs, USA | S401C | Wavelength range: 190 nm-20 μm Optical power range:10 μW-1 W(3 Wb) Input aperture size: Ø10 mm Active detector area: 10 mm x 10 mm Max optical power density: 500 W/cm2 (Avg.) Linearity: ±0.5% |
References
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