Summary
כאן, מדווח על מערכת לחקר התנהגויות קולקטיביות של נמטודות על ידי טיפוחן בכמויות גדולות באמצעות מדיום אגר מזון לכלבים. מערכת זו מאפשרת לחוקרים להפיץ מספר גדול של תולעי דאואר וניתן ליישם אותה על Caenorhabditis elegans ומינים קרובים אחרים.
Abstract
בעלי חיים מפגינים התנהגויות קולקטיביות דינמיות, כפי שנצפה בלהקות ציפורים, להקות דגים והמוני בני אדם. ההתנהגויות הקולקטיביות של בעלי חיים נחקרו בתחומי הביולוגיה והפיזיקה. במעבדה, חוקרים השתמשו בחיות מודל שונות כגון זבוב הפירות ודגי הזברה במשך כמאה שנה, אך נותר אתגר גדול לחקור התנהגות קולקטיבית מורכבת בקנה מידה גדול המתוזמרת על ידי חיות מודל גנטיות אלה. מאמר זה מציג פרוטוקול ליצירת מערכת ניסיונית של התנהגויות קולקטיביות ב- Caenorhabditis elegans. התולעים המתפשטות מטפסות על מכסה צלחת הפטרי ומראות התנהגות נחיל קולקטיבית. המערכת גם שולטת באינטראקציות ובהתנהגויות של תולעים על ידי שינוי הלחות וגירוי האור. מערכת זו מאפשרת לנו לבחון את המנגנונים העומדים בבסיס התנהגויות קולקטיביות על ידי שינוי תנאי הסביבה ובחינת ההשפעות של תנועה ברמת הפרט על התנהגויות קולקטיביות באמצעות מוטנטים. לפיכך, המערכת שימושית למחקר עתידי הן בפיזיקה והן בביולוגיה.
Introduction
הן הלא-מדענים והן המדענים מוקסמים מהתנהגויות קולקטיביות של בעלי חיים, כמו בלהקות ציפורים ובלהקות דגים. התנהגויות קולקטיביות נותחו במגוון רחב של תחומים, כולל פיזיקה, ביולוגיה, מתמטיקה ורובוטיקה. בפרט, פיזיקת החומר הפעיל היא תחום מחקר הולך וגדל המתמקד במערכות המורכבות מיסודות בעלי הנעה עצמית, כלומר מערכות מפזרות, כגון להקות ציפורים, להקות דגים, ביופילמים של חיידקים תנועתיים, שלדים ציטושלדים המורכבים ממולקולות פעילות, וקבוצות של קולואידים בעלי הנעה עצמית. התיאוריה של פיזיקת החומר הפעיל גורסת כי ככל שהתנהגותם של יחידים מורכבת, תנועותיהם הקולקטיביות של מספר עצום של יצורים חיים נשלטות על ידי מספר קטן של כללים פשוטים. לדוגמה, מודל Vicsek, מועמד לתיאור מאוחד של התנועה הקולקטיבית של חלקיקים בעלי הנעה עצמית, חוזה כי אינטראקציית יישור לטווח קצר של עצמים נעים נדרשת כדי ליצור פאזה מסודרת לטווח ארוך עם תנודות אקסצנטריות בדו-ממד, כמו בעדרי בעלי חיים1. גישות ניסיוניות מלמעלה למטה הנוגעות לפיזיקה של חומר פעיל מתפתחות במהירות. ניסויים קודמים אישרו היווצרות של שלב מסודר ארוך טווח ב- Escherichia coli2. עבודות אחרות שנעשו לאחרונה עסקו בתאים 3,4, חיידקים5, קולואידים תנועתיים6, או חלבונים נעים 7,8. מודלים מינימליים פשוטים כמו מודל ויצ'ק תיארו בהצלחה את התופעות האמיתיות הללו. בניגוד למערכות ניסויים חד-תאיות אלה, התנהגויות קולקטיביות של בעלי חיים נצפות בדרך כלל בטבע, מכיוון שאיש לא יכול היה לקוות לבצע ניסויים מבוקרים עם 10,000 ציפורים או דגים אמיתיים.
ביולוגים חולקים את אותו עניין כמו פיזיקאים: כיצד פרטים מתקשרים זה עם זה ומתנהגים באופן פונקציונלי כקבוצה. אחד מתחומי המחקר המסורתיים לניתוח התנהגות הפרט הוא מדעי המוח, שבו נבדקו המנגנונים העומדים בבסיס ההתנהגות ברמה העצבית והמולקולרית. גישות רבות של מדעי המוח מלמטה למעלה פותחו עד כה. ניתן להקל על גישות מלמעלה למטה בפיזיקה וגישות מלמטה למעלה בביולוגיה באמצעות חיות מודל כגון זבוב הפירות, התולעת Caenorhabditis elegans והעכבר9. עם זאת, היו מעט ממצאים על ההתנהגות הקולקטיבית בקנה מידה גדול של חיות מודל אלה במעבדה10; עדיין קשה להכין חיות מודל גנטיות בקנה מידה גדול במעבדה. לכן, במחקר הנוכחי על התנהגויות קולקטיביות בביולוגיה ובפיזיקה, קשה למדענים שבדרך כלל חוקרים במעבדה לחקור התנהגויות קולקטיביות של בעלי חיים.
במחקר זה ביססנו שיטה לטיפוח בקנה מידה גדול של נמטודות כדי לחקור את ההתנהגויות הקולקטיביות שלהן. מערכת זו מאפשרת לנו לשנות את תנאי הסביבה ולבחון את ההשפעה של תנועה ברמת הפרט על התנהגויות קולקטיביות באמצעות מוטנטים10. בפיזיקה של חומר פעיל, ניתן לשלוט בפרמטרים של המודל המתמטי הן בניסויים והן בסימולציות, מה שמאפשר אימות של אותו מודל לזיהוי תיאורים אחידים. גנטיקה משמשת להבנת מנגנון המעגל העצבי העומד בבסיס ההתנהגות הקולקטיבית11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. הכנת תולעים
הערה: הכינו את זן בריסטולN2 מסוג פרא 12 ואת זן ZX899 (לייט-1(ce314); ljIs123[mec-4p::ChR2, unc-122p::RFP])13 לתצפית על התנהגויות קולקטיביות וניסויים אופטוגנטיים, בהתאמה. שמור על זן ZX899 בתנאי חושך.
- הפקידו ארבע תולעים בוגרות מוזנות היטב על צלחת 60 מ"מ המכילה 14 מ"ל של מדיום גידול נמטודות (NGM) עם אגר וזרעים עם E. coli OP5012.
- לגדל תולעי F1 לרעב בצלחת NGM ב 23 ° C במשך 7 ימים. התפוקה של תולעי F1 היא כ-100 תולעים לצלחת בשלב זה. שלבי התולעים מהווים אוכלוסייה מעורבת של זחלי דאואר וזחלי L1 מורעבים.
2. הכנת צלחות בינוניות אגר מזון לכלבים (DFA)
- הוציאו בקבוק זכוכית שהכיל 2 גרם אבקת מזון לכלבים ו-5 מ"ל של 1% אגר בינוני וקררו אותו לטמפרטורת החדר (איור 1A).
הערה: ניתן להשתמש במזונות כלבים אחרים מיצרנים שונים בניסוי זה.
3. חיסון תולעים ללוחות בינוניים DFA
- העבירו כמויות קטנות (כ-0.5 גרם) של תווך DFA למרכז צלחת NGM שנזרעה עם E. coli OP50 (איור 1B). עבור ניסויים אופטוגנטיים, יש לשפוך 40 μL של 50 מיקרומטר all-trans-retinal, הקו-פקטור של ערוץ רודופסין 2, על DFA לפני חיסון תולעים.
- אספו את התולעים המורעבות מארבע צלחות NGM באמצעות מים אוטוקלאביים.
- הניחו שבר קטן של מזון כלבים (כ-0.5 גרם) על מדיום DFA, במרחק של כ-2 מ"מ ממכסה הצלחת.
- האירו את צלחת הגז הטבעי באור אולטרה סגול למשך 15 דקות בתוך ספסל נקי כדי למנוע זיהום.
- חסן את התולעים שנאספו (כ-400 תולעים) על תווך DFA על לוחות NGM. אין לאטום את הצלחת בפרפילם כדי למנוע הגברת הלחות בתוך צלחת הפטרי ויצירת טיפות מים שלוכדות תולעים על מכסה.
- להפיץ את התולעים ב 23 מעלות צלזיוס ולאפשר להם לטפס עד מכסה הצלחת במשך כ 10-14 ימים.
הערה: מכיוון שמספר התולעים על העפעפיים בקושי גדל לאחר 10-14 יום, ההנחה הייתה שככל הנראה נגמר המזון לתולעים.
4. תצפית על התנהגות קולקטיבית
- ביום הניסוי, הניחו צלחת NGM חדשה שלא כללה E. coli ומדיום אגר מזון לכלבים על צלחת אלומיניום על הבמה של מיקרוסקופ זום מאקרו (איור 2A). שמרו את החלק התחתון של לוח הגז הטבעי החדש הזה בטמפרטורה של 23°C באמצעות יחידת בקר טמפרטורה של פלטייה למשך 5 דקות לפחות (איור 2B). לאחר מכן, החליפו את המכסה של צלחת NGM חדשה זו במכסה הצלחת שעליה טיפסו התולעים. השתמשו בעדשת האובייקט (x2, NA = 0.5) כמטרת הגדלה נמוכה (איור 2A).
- הגדילו את הטמפרטורה של תחתית צלחת הפטרי מ-23°C ל-26°C כדי לשנות את הלחות בתוך הצלחת (איור 2).
- קבל תמונות של המשטח הפנימי של מכסה הלוח עם המצלמה ב- 20 פריימים s−1 (וידאו משלים S1).
- שמור את התמונות שנרכשו בתבנית Tagged Image File.
5. ניסוי אופטוגנטי
- השתמש במנורת כספית של 100 ואט כדי לספק אור כחול, מסונן באמצעות ערכת מסנן. שלוט בזמן ההארה במדויק באמצעות מערכת תריסים אלקטרומגנטית (איור 2B).
- שמרו על ZX899 ב-DFA בתנאים אלה למשך 5 דקות לפני הדלקת האור הכחול.
- להאיר תולעים ZX899 המחוברות למכסה של צלחת פטרי על במת המיקרוסקופ נשמר ב 23 ° C.
- קבל תמונות של המשטח הפנימי של מכסה הלוח באמצעות מצלמה ב- 20 פריימים s−1 (וידאו משלים S2).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
כאן, תולעי דאואר מסוג בר שימשו לתצפיות התנהגות קולקטיביות. תולעים טופחו בטמפרטורה של 23 מעלות צלזיוס במשך כ-10-14 ימים וטיפסו עד לפני השטח הפנימיים של מכסה צלחת בינונית DFA. ביום הניסוי, רק המכסה הועבר לצלחת NGM חדשה ללא E. coli ותווך DFA. החלק התחתון של צלחת פטרי זו נשמר בתחילה ב 23 ° C באמצעות מערכת Peltier, ולאחר מכן הטמפרטורה שלה הועלתה ל 26 ° C. סרט צולם מתחת למיקרוסקופ. איור 3 מציג תצלומי בזק של הסרט. תולעים שיפצו באופן דינמי את דפוסי הרשת שלהן במהלך שינוי לחות. ככל שהלחות עולה, גדלי התאים של הרשת גדלים גם הם. לבסוף קרסו הרשתות, וצבירי תולעים רדומים נותרו על פני השטח הפנימיים של המכסה.
איור 1: תמונות של מדיום DFA לטיפוח מספר גדול של תולעים. (A) תמונה של מדיום DFA שהוכן בבקבוק זכוכית. (B) תמונה של צלחת NGM עם מדיום DFA מיד לאחר שהתולעים שנאספו חוסנו. קיצורים: DFA = אגר מזון לכלבים; NGM = מדיום גידול נמטודות. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: מערכת ניסויית לתצפית על התנהגות קולקטיבית. (A) מיקרוסקופיה לתצפית על התנהגות קולקטיבית. (ב) בקר תריס מכני ומערכת בקרת טמפרטורה באמצעות מערכת פלטייר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: נתונים מייצגים של התלות של תבנית הרשת הקולקטיבית בלחות. תלות של רשת C. elegans בלחות הסביבה. קצב הפריימים של המצלמה הוא 1 fps. סרגל קנה מידה = 4 מ"מ. לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
וידאו משלים S1: תצורות רשת קולקטיביות. תולעי דאואר פראיות הופצו באמצעות DFA על NGM בצלחת פטרי. התולעים התארגנו בעצמן בתוך המכסה. הלחות הוחלפה באמצעות מכשיר פלטייה. התמונות צולמו מעל המכסה. הסרט מתנגן פי 80 מהר יותר מקצב ההקלטה בזמן אמת. קיצורים: DFA = אגר מזון לכלבים; NGM = מדיום גידול נמטודות. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
סרטון משלים S2: מניפולציה אופטוגנטית של קולקטיבים של תולעים. האופטוגנטיקה בוצעה עם 1, 2, 4, 8, 32 ו-128 שניות של תאורת אור כחול. הפעלה זו גרמה בתחילה להארבוריזציה וקריסת צרורות. לבסוף נוצרה רשת שונה מהמבנה הראשוני. הסרט מושמע פי 20 מהר יותר מקצב ההקלטה בזמן אמת. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
במחקר זה אנו מראים פרוטוקול להכנת מערכת להתנהגות קולקטיבית בקנה מידה גדול של C. elegans במעבדה. השיטה מבוססת DFA הוקמה במקור עם Caenorhabditis japonica14 ו- Neoaplectana carpocapsae Weiser15, שניהם בעלי חיים שאינם לדוגמה. עם זאת, שיטה זו לא יושמה כדי לחקור התנהגויות קולקטיביות. C. elegans הוא חיית מודל גנטית11,12. מחקרים גנטיים התנהגותיים המשתמשים ב- C. elegans תרמו לחקירת מחקר התנהגותי ברמת הפרט. עם זאת, בהיסטוריה הארוכה של מחקר C. elegans, למרות שנצפתה תבנית גושית פשוטה 16,17,18,19, לא דווח על היווצרות דפוסים דינמיים באמצעות התנהגות ברמת הקבוצה של C. elegans. רעיון מרכזי של מחקר זה הוא שימוש במדיום DFA כדי להקל על תחזוקה של מספר עצום של תולעים במשך זמן רב בצלחת פטרי. באמצעות מדיום DFA, אנו מציגים את התצפית על התנהגות קולקטיבית דינמית על ידי C. elegans, ובכך מציגים פרדיגמה התנהגותית חדשה.
בעבר דווח על מספר שיטות ייצור תולעים המוניות. בהשוואה לשיטות אלה, יתרונה של שיטה זו הוא בכך שהיא מאפשרת חקירה של התנהגות קולקטיבית על מכסה ללא תהליך לבידוד תולעי דאואר. לאחרונה פרסמנו מאמר המדווח על העברה של תולעי דאואר ניקוטיות על פני רווח בין מכסה למדיום DFA באמצעות אינטראקציות אלקטרוסטטיות עם מכסה20. העברת תולעים זו מתרחשת כאשר תולעים יוצרות עמוד ניקוט המורכב מכ-100 תולעים. מחקר זה מראה כי רק תולעי דאואר יכולות לעבור כאשר תצורות דאואר נגרמות על ידי צפיפות רבה מדי ב- DFA. סביר להניח שמספר התולעים המיוצרות בשיטה זו קטן יותר משיטות אחרות כגון שיטות המבוססות על חלמון ביצה. עם זאת, כדי לבצע בדיקה התנהגותית על מכסה, אנו יכולים להשתמש באוכלוסיית תולעי הדאואר, שכמעט אינה כוללת תולעי שלב אחרות כגון זחלי L1 מורעבים, בעוד ששיטות קודמות דורשות תהליך לבידוד תולעי דאואר. לפיכך, שיטה זו מאפשרת בדיקה התנהגותית קולקטיבית מדויקת יותר באמצעות תולעי דאואר. בנוסף, הנסיין יכול גם לשלוט על צפיפות התולעים בהליך הבא. ראשית, מים אוטוקלאביים שימשו לאיסוף ושטיפת התולעים שעברו למכסה. לאחר מכן, ריכוז התולעים במים נקבע על ידי ספירת התולעים באליקוט של תרחיף התולעת, ותרחיף התולעים הוטח על מצע. ביחד, המערכת שלנו ניתנת לשליטה רבה יותר במונחים של שלב התולעת וצפיפות עבור ניסויים התנהגותיים.
ההתנהגות הקולקטיבית נותחה מנקודת המבט של פיזיקת החומר הפעיל, המבקשת לזהות תיאורים אחידים של תנועות קולקטיביות של חלקיקים חיים ולא חיים. לשם כך פותחו מערכות ניסוי רבות עבור חלקיקים ותאים שאינם חיים, אך פחות מערכות פותחו עבור אורגניזמים רב-תאיים, המציגים התנהגויות מורכבות הרבה יותר המבוססות על המעגל העצבי. לכן, המערכת שלנו מרחיבה את האפשרות כי התיאור המאוחד של תנועות קולקטיביות קיים. בנוגע למניפולציה של לחות, הסימולציה הנומרית הקודמת שלנו, שהתבססה על מודל, הציעה כי כוחות משיכה בין תולעים, שככל הנראה נגרמים על ידי לחות בניסוי, גורמים לשינויי דפוסים, שהיו עקביים מבחינה איכותית עם שינויי דפוס הנגרמים על ידי לחות10. עם זאת, אנו חושבים שאין ראיות ניסיוניות דטרמיניסטיות המראות כי שינויי דפוסים נגרמו על ידי לחות ולא על ידי טמפרטורה. לכן, על הנסיין לנקוט משנה זהירות בשאלה האם ניתן לייחס את שינויי ההתנהגות הקולקטיביים אך ורק לשינוי הלחות ולא לשינוי הטמפרטורה או לא.
הבנת המנגנון העצבי העומד בבסיס התנהגויות קולקטיביות אצל בעלי חיים היא אתגר חדש בתחום הביולוגיה. התנהגויות קולקטיביות מובילות להופעתה של פונקציה חדשה שאינה מופיעה ברמת הפרט. מכיוון שלבעלי חיים יש מערכת עצבים, יש להם יכולות זיכרון ולמידה, ומסקרן לבחון את ההבדלים בתפקודים עצביים אלה ברמת הפרט והאוכלוסייה. צוין כי התנהגויות קולקטיביות משפרות את רגישות הזיהוי של אורגניזמים זרים וטרף ומשפרות את היכולת לקבלת החלטות נכונה 21,22,23. ל-C. elegans יש גם מערכת עצבים המורכבת מ-302 תאי עצב ולכן הוא משנן את טמפרטורת הטיפוח הקודמת24 ונודד למקום עם לחות עדיפה25. לכן, יהיה מעניין לחקור את הקשר בין תפקודים עצביים והתנהגויות קולקטיביות ב- C. elegans. יתר על כן, ניתן לצפות לחלץ פרמטרים מכניים באמצעות תצפית על ההתנהגות של אוכלוסיית תולעים. לדוגמה, תצפית על התכונות הויסקו-אלסטיות בהמוני C. elegans תאפשר להעריך את האלסטיות של תולעת בודדת ואת מתח הפנים בין תולעים. התפלגות הגודל של גושי התולעים צריכה להתייחס למתח הפנים ביניהם. ניתן להעריך את כוח ההנעה של פרט C. elegans גם מהתדירות שבה התולעת נעה החוצה בתגובה למתח פני השטח. לפיכך, אנו יכולים לצפות להעריך פרמטרים מכניים ברמה של תולעים בודדות בהתבסס רק על מידע מקרוסקופי של אוכלוסיית התולעים.
לסיכום, פיזיקת החומר הפעיל שואפת לזהות תיאורים אחידים של התנהגויות קולקטיביות, ותחום זה דורש אימות ניסיוני יותר של המודלים המתמטיים המוצעים על ידי שליטה בפרמטרים. בנוסף, המשמעות התפקודית של היווצרות התבניות הקולקטיבית של כל חיה והרלוונטיות המכנית שלה לתפקודים עצביים הן שאלות פתוחות חשובות. יתר על כן, בהתחשב בכך שאחת המטרות של "רובוטיקה רכה" היא שליטה מדויקת בקולקטיבים של רובוטים, אנו מקווים שניתן יהיה לבסס אלגוריתם באמצעות ניסויים בהתנהגויות קולקטיביות של תולעים ליישום לשליטה בתנועות הקולקטיביות של רובוטים רכים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר.
Acknowledgments
אנו מודים למרכז Caenorhabditis Genetics על אספקת הזנים המשמשים במחקר זה. פרסום זה נתמך על ידי JSPS KAKENHI Grant-in-Aid for Scientific Research (B) (מענק מספר JP21H02532), JSPS KAKENHI Grant-in-Aid על פרויקט "מדע הרובוט הרך" בתחומים חדשניים (מספר מענק JP18H05474), JSPS KAKENHI Grant-in-Aid for Transformative Research Areas B (מספר מענק JP23H03845), PRIME מהסוכנות היפנית למחקר ופיתוח רפואי (מספר מענק JP22gm6110022h9904), תוכנית JST-Mirai (מספר מענק JPMJMI22G3), ותוכנית JST-FOREST (מענק מספר JPMJFR214R).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Escherichia coli and C. elegans strains | |||
| E. coli OP50 | Caenorhabditis Genetics Center | OP50 | Food for C. elegans. Uracil auxotroph. E. coli B. |
| lite-1(ce314); ljIs123[mec-4p::ChR2, unc-122p::RFP] | author | ZX899 | lite-1(ce314) mutant carrying the genes expressing ChR2 and RFP under the control of the mec-4 and unc-122 promoter, respectively |
| N2 Bristrol | Caenorhabditis Genetics Center | Wild-type C. elegans strain | |
| For worm cultivation | |||
| Agar purified, powder | Nakarai tesque | 01162-15 | For preparation of NGM plates |
| All-trans retinal | Sigma-Aldrich | R2500 | For optogenetics |
| Bacto pepton | Becton Dickinson | 211677 | For preparation of NGM plates |
| Calcium chloride | Wako | 036-00485 | For preparation of NGM plates |
| Cholesterol | Wako | 034-03002 | For preparation of NGM plates |
| di-Photassium hydrogenphosphate | Nakarai tesque | 28727-95 | For preparation of NGM plates |
| Dog food | Nihon Pet Food | VITA-ONE | For preparation of dog food agar medium |
| LB broth, Lennox | Nakarai tesque | 20066-95 | For culture of E. coli OP50 |
| Magnesium sulfate anhydrous | TGI | M1890 | For preparation of NGM plates |
| Petri dishes (60 mm) | Nunc | 150270 | For preparation of NGM plates |
| Potassium Dihydrogenphosphate | Nakarai tesque | 28720-65 | For preparation of NGM plates |
| Sodium Chloride | Nakarai tesque | 31320-05 | For preparation of NGM plates |
| Observation | |||
| Computer | CT solution | CS6229 | Windows10 Pro with Intel Xeon Gold 6238R CPU and 768 GB of RAM |
| CMOS Camera | Hamamatsu photonics | ORCA-Lightning C14120-20P | For data acquisition |
| CMOS Camera | Olympus | DP74 | For data acquisition |
| Microscope with SZX-MGFP set | Olympus | MVX10 | For data acquisition |
| x2 Objective lens | Olympus | MV PLAPO 2XC | Working distance 20 mm and numerical aperture 0.5 |
| Shutter control | |||
| Shutter | OptoSigma | BSH2-RIX | For controlling temporal pattern of light illumination |
| Shutter controller | OptoSigma | SSH-C2B-A | For controlling temporal pattern of light illumination |
| Temperature control | |||
| Peltier temperature controller unit | VICS | WLVPU-30 | For controlling humidity inside a Petri plate |
| UNI-THEMO CONTROLLER | Ampere | UTC-100 | For controlling humidity inside a Petri plate |
| Data acquisition software | |||
| HCImage | Hamamatsu photonics | For data acquisition |
References
- Vicsek, T., Czirók, A., Ben-Jacob, E., Cohen, I., Shochet, O. Novel type of phase transition in a system of self-driven particles. Physical Review Letters. 75 (6), 1226-1229 (1995).
- Nishiguchi, D., Nagai, K. H., Chaté, H., Sano, M. Long-range nematic order and anomalous fluctuations in suspensions of swimming filamentous bacteria. Physical Review E. 95 (2), 020601-020606 (2017).
- Saw, T. B., et al. Topological defects in epithelia govern cell death and extrusion. Nature. 544 (7649), 212-216 (2017).
- Kawaguchi, K., Kageyama, R., Sano, M. Topological defects control collective dynamics in neural progenitor cell cultures. Nature. 545 (7654), 327-331 (2017).
- Chen, C., Liu, S., Shi, X., Chaté, H., Wu, Y. Weak synchronization and large-scale collective oscillation in dense bacterial suspensions. Nature. 542 (7640), 210-214 (2017).
- Bricard, A., Caussin, J. -B., Desreumaux, N., Dauchot, O., Bartolo, D. Emergence of macroscopic directed motion in populations of motile colloids. Nature. 503 (7474), 95-98 (2013).
- Sumino, Y., et al. Large-scale vortex lattice emerging from collectively moving microtubules. Nature. 483 (7390), 448-452 (2012).
- Schaller, V., Weber, C., Semmrich, C., Frey, E., Bausch, A. R.
- Lin, A., et al. Imaging whole-brain activity to understand behaviour. Nature Reviews Physics. 4 (5), 292-305 (2022).
- Sugi, T., Ito, H., Nishimura, M., Nagai, K. H. C. elegans collectively forms dynamical networks. Nature Communications. 10 (1), 1-9 (2019).
- Corsi, A. K., Wightman, B., Chalfie, M. A transparent window into biology: a primer on Caenorhabditis elegans. Genetics. 200 (2), 387-407 (2015).
- Brenner, S.
- Stirman, J. N., et al. Real-time multimodal optical control of neurons and muscles in freely behaving Caenorhabditis elegans. Nature Methods. 8 (2), 153-158 (2011).
- Tanaka, R., Okumura, E., Yoshiga, T. A simple method to collect phoretically active dauer larvae of Caenorhabditis japonica. Nematological Research. 40 (1), 7-12 (2010).
- Hara, A. H., Lindegren, J. E., Kaya, H. K. Monoxenic mass production of the entomogenous nematode Neoaplectana carpocapsae. Weiser on dog food/agar medium. 16, 1-8 (1981).
- de Bono, M., Bargmann, C. I. Natural variation in a neuropeptide Y receptor homolog modifies social behavior and food response in C. elegans. Cell. 94 (5), 679-689 (1998).
- Artyukhin, A. B., Yim, J. J., Cheong, M. C., Avery, L.
- Ding, S. S., Schumacher, L. J., Javer, A. E., Endres, R. G., Brown, A. E. Shared behavioral mechanisms underlie C. elegans aggregation and swarming. eLife. 8, 1181 (2019).
- Chen, Y., Ferrell, J. E. C. elegans colony formation as a condensation phenomenon. Nature Communications. 12 (1), 4947 (2021).
- Chiba, T., et al. Caenorhabditis elegans transfers across a gap under an electric field as dispersal behavior. Current Biology. 33 (13), 2668-2677 (2023).
- Ioannou, C. C., Guttal, V., Couzin, I. D. Predatory fish select for coordinated collective motion in virtual prey. Science. 337 (6099), 1212-1215 (2012).
- Couzin, I. D., Krause, J., Franks, N. R., Levin, S. A. Effective leadership and decision-making in animal groups on the move. Nature. 433 (7025), 513-516 (2005).
- Sumpter, D. J. T., Krause, J., James, R., Couzin, I. D., Ward, A. J. W. Consensus decision making by fish. Current Biology: CB. 18 (22), 1773-1777 (2008).
- Sugi, T., Nishida, Y., Mori, I. Regulation of behavioral plasticity by systemic temperature signaling in Caenorhabditis elegans. Nature Neuroscience. 14 (8), 984-992 (2011).
- Russell, J., Vidal-Gadea, A. G., Makay, A., Lanam, C., Pierce-Shimomura, J. T. Humidity sensation requires both mechanosensory and thermosensory pathways in Caenorhabditis elegans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (22), 8269-8274 (2014).
