المجهرية الحية مثل الديدان الخيطية السباحة الحرة<em> C. ايليجانس</em> والعيش والتصرف في بيئة ثلاثية الأبعاد المعقدة. نحن تقريرا عن نهج الرواية التي يقدم تحليلا لل<em> C. ايليجانس</em> باستخدام أنماط الحيود. يتكون هذا النهج من تتبع وتيرة الزمني للأنماط الحيود الناتجة عن توجيه ضوء الليزر عبر كوفيت.
التربة والكائنات الحية المجهرية المائية الحية والتصرف في بيئة ثلاثية الأبعاد المعقدة. معظم الدراسات للسلوك الكائن المجهري، في المقابل، أجريت باستخدام المجهر النهج القائمة على، التي تحد من الحركة والسلوك إلى الساحة الضيقة، التنسيق ما يقرب من الأبعاد. 1 نحن تقديم نهجا جديدا التحليلية التي توفر في الوقت الحقيقي تحليل السباحة بحرية C. ايليجانس في كوفيت دون الاعتماد على المعدات القائمة على المجهر. يتكون هذا النهج من تتبع وتيرة الزمني للأنماط الحيود الناتجة عن توجيه ضوء الليزر عبر كوفيت. نقيس الترددات التذبذب للالنيماتودا السباحة بحرية.
تحليل أنماط الحيود بعيدة الميدان يكشف أدلة حول الطول الموجي من الديدان الخيطية. الحيود هو عملية الانحناء الضوء حول كائن. في هذه الحالة الضوء محلل من الكائنات الحية. موجات الضوء تتداخل ويمكن أن تشكل إعلانiffraction النمط. حقل بعيد، أو فراونهوفر، يتم تشكيل نمط حيود إذا كانت المسافة الشاشة إلى كائن هو أكبر بكثير من الكائن diffracting. في هذه الحالة، يمكن حساب نمط حيود (على غرار) باستخدام تحويل فورييه .. 2
ايليجانس C. أحرار المعيشة التربة التي تعيش الديدان الخيطية التي تنقل في ثلاثة أبعاد. تتحرك كلا على مصفوفة صلبة مثل التربة أو أجار في نمط الحركي الجيبية تسمى الزحف والسائل في نمطا مختلفا دعا السباحة. 3 والأدوار التي تقوم بها المعلومات الحسية التي تقدمها ميكانيكية حسية، حسي كيميائي، والخلايا التي تحكم thermosensory التغييرات التجميلية في الحركي أنماط ومفاتيح في أنماط هي بداية فقط إلى توضيح .. 4 وصفنا هذا النهج البصرية لقياس تنقل الديدان الخيطية في ثلاثة أبعاد التي لا تتطلب المجهر وسوف تمكننا من البدء في استكشاف التعقيدات للتنقل الديدان الخيطية تحت المشارك مختلفةnditions.
وقد وضعنا نهجا جديدا لقياس الوقت الحقيقي من الحركة والسلوك الحركي بسيطة في الكائنات الحية المجهرية مثل الديدان الخيطية التي لا تتطلب استخدام المجاهر. يمكن أيضا 8 وهذا النهج المنهجية استخدامها لدراسة الكائنات الحية المجهرية مثل العديد من الأولانيات. ويقتصر هذا الأسلوب فقط من الطول الموجي للضوء المستخدم. يجب أن لا يكون الكائن أصغر من الطول الموجي للضوء. بالإضافة إلى وفورات التكلفة وقابلية المعدات اللازمة، واحد الميزة الرئيسية لهذا النهج هو القدرة على قياس السلوك في الوقت الحقيقي وفي ثلاثة أبعاد، دون قيود ضيقة من طائرات صورة تحت المجهر. من الممكن أيضا مع هذه التقنية لدراسة تأثيرات قوى الجاذبية أو ظروف أخرى عديدة على السلوك الذي لا يمكن دراستها باستخدام المجهر النهج القائمة على .. 9 وهكذا، يمكننا تحقيق فهم أفضل لالحركي الدقيق beha الطبيعيةviors تحررت من حدود قطرات المجهر الشريحة أو غرف متخصصة ميكروفلويديك (بارك وآخرون، 2008) 10
عدم وجود معلومات في مرحلة نمط حيود لا يسمح لاسترجاع المباشر للصورة المقابلة لكائن diffracting منذ نمط حيود بعيدة مجال يتناسب مع مربع القيمة المطلقة للتحويل فورييه. ولذلك نحن حساب أنماط الحيود من الصور الدودة بحيث يمكن مطابقتها مع أنماط الحيود من الديدان الخيطية السباحة بحرية (الشكل 6).
وقد أسفرت نتائج هذه الطريقة لحقا السباحة بحرية C. يمكن تطبيقها على أي ايليجانس والأنواع المجهرية التي مناورات في بيئة شفافة بصريا مثل الماء أو العديد من الحلول الأيونية مختلفة. المجاهر التقليدية لا تسمح الدراسات وعلى عمق التنسيق بناء على أمر من ميكرومتر. 11 هذا ويرجع ذلك إلى محدوديةعمق الميدان عندما تركز الضوء:
حيث F-N عدد لديه علاقة متبادلة مع دائرة الارتباك (ج) بحيث يرتبط بطول قصير التنسيق مع ج كبيرة. 12،13 في حين أن هذا الأسلوب الحيود هي بالتأكيد ليست بديلا للفحص المجهري التقليدية، وأنها قادرة لتقديم النتائج الكمية بسرعة بحيث يمكن أن يتم التلاعب حتى الأنواع في الوقت الحقيقي بتكلفة منخفضة. يمكن الحصول على أنماط الحيود مع أي مؤشر ليزر. ويمكن تصوير أنماط الحيود في القرار ألف الزمنية انخفاض باستخدام كاميرا رقمية العادية. في حين أن المستخدم قد لا يكون المجهر الضوئي أو متاحة بسهولة ل، يمكن إكمال الأجزاء الرئيسية من هذه التجربة مثل قياس الترددات سحق وتقييم أنماط الحيود بتكلفة منخفضة للغاية.
The authors have nothing to disclose.
نشكر Tzlil Rozenblat، بيلو الكسندرا وSpuhler كارل لتقديم المساعدة التقنية. وأيد هذا العمل من قبل الكلية الجامعية فاسار معهد بحوث الصيف (URSI)، لوسي بحوث سمك السلمون صندوق ماينارد وجائزة NASA # NX09AU90A، المؤسسة الوطنية للعلوم مركز التميز البحثي في العلوم والتكنولوجيا (NSF-CREST) جائزة # 0630388 وNSF لل # 1058385 الجائزة.
Name | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
543 nm HeNe Laser | Melles Griot | LGX1 | Any laser in the visible range with less than 5 mW can be used. |
2 Front Surface Aluminum Mirrors | Thorlabs | PF10-03-F01 | |
High Speed Exilim Camera | Casio | ||
Quartz Cuvette | Starna Cells | 21/G/5 | |
LoggerPro (Software) | Vernier | http://www.vernier.com/products/software/lp/ | |
Mathematica 8 | Wolfram | http://www.wolfram.com/ |