자유 수영 선충류와 같은 미세한 미생물<em> C. elegans</em> 생활하고 복잡한 입체 환경에서 동작합니다. 우리는 분석을 제공하는 새로운 접근 방식을보고<em> C. elegans</em> 회절 패턴을 사용합니다. 이 방법은 큐벳을 통해 레이저 빛을 감독에 의해 생성 된 회절 패턴의 시간 주기성을 추적으로 구성되어 있습니다.
토양 및 수생 미세한 미생물들은 살고 복잡한 입체 환경에서 동작합니다. 미세 유기체의 행동의 대부분은 연구 반면, 우리는 실시간 분석을 제공하는 새로운 분석 방법을 제시 좁은 거의 2 차원 초점 필드에 움직임과 행동을 제한 현미경 기반의 접근 방법 1.를 사용하여 수행되었습니다 자유롭게 C. 수영 현미경 기반의 장비에 의존하지 않고 큐벳에서 elegans. 이 방법은 큐벳을 통해 레이저 빛을 감독에 의해 생성 된 회절 패턴의 시간 주기성을 추적으로 구성되어 있습니다. 우리는 자유롭게 수영을 nematodes에 대한 진동 주파수를 측정합니다.
원방 회절 패턴 분석 nematodes의 파형에 대한 단서를 드러내고있다. 회절은 개체 주위에 절곡 빛의 과정입니다. 이 경우에는 빛이 생물에 의해 diffracted입니다. 빛 파도가 방해 및 광고 게재를 형성 할 수iffraction 패턴. 화면에 객체 거리가 diffracting 객체보다 훨씬 큰 경우 멀리 필드, 또는 Fraunhofer, 회절 패턴이 형성된다. 이 경우 회절 패턴은 푸리에 변환을 사용하여 (모델화) 계산 될 수있다. 2
C. elegans의 세 차원에서 탐색 무료 생활 토양 – 사는 nematodes 있습니다. 그들은 크롤링라는 정현파 locomotory 패턴과 수영라는 다른 패턴의 액체에서 흙이나 한천 같은 고체 매트릭스에 모두 이동합니다. 3 역할은 mechanosensory, chemosensory 및 locomotory에 플라스틱 변경 사항을 적용 thermosensory 세포에 의해 제공 감각 정보에 의해 연주 패턴에 패턴 및 스위치는 elucidated 수하기 시작합니다. 우리는 현미경을 필요로하지 않습니다 그리고 우리가 다른 공동에서 선충류의 운동의 복잡성을 탐험하기 시작 할 수있게 될 것 가로, 세로, 높이로 선충류의 운동을 측정하는 광학 방식을 설명 4nditions.
우리는 실시간 운동의 측정과 현미경의 사용을 필요로하지 않습니다 nematodes 같은 미세한 미생물에서 간단한 locomotory 행동에 새로운 접근 방식을 개발했습니다. 8이 방법 론적 접근 방법도 protists 같은 수많은 미세한 미생물을 연구에 활용 될 수 있습니다. 이 방법은 사용 빛의 파장에 의해 제한됩니다. 조직은 빛의 파장보다 작은이 아니어야합니다. 필요한 장비의 비용 절감과 휴대뿐만 아니라,이 접근법의 하나 장점은 현미경 이미지 비행기의 좁은 제약없이 실시간으로 세 차원의 행동을 측정 할 수있는 능력입니다. 이 기술은 현미경 기반의 접근 방식을 사용하여 공부 할 수없는 행동에 중력의 힘이나 여러 다른 조건의 영향을 조사하기 위해 함께도 가능합니다. 9 따라서, 우리는 미생물 자연 locomotory beha의 더 나은 이해를 얻을 수 있습니다현미경 슬라이드 방울 또는 전문 마이크로 유체 챔버 (파크 외, 2008)의 굴레에서 해방 viors 10.
회절 패턴의 위상 정보의 부족 원방 회절 패턴이 푸리에 변환의 절대 값의 제곱에 비례하기 때문에 diffracting 객체에 해당하는 이미지의 직접 검색을 허용하지 않습니다. 그들이 자유롭게 헤엄 nematodes (그림 6)의 회절 패턴과 일치 할 수 있도록 따라서 웜 이미지에서 회절 패턴을 계산합니다.
이 방법은 진정으로 자유롭게 C. 수영에 대한 결과가 생긴 elegans와 어떤 미세한 종에 적용 할 수있는 물이나 여러 가지 이온 솔루션과 같은 광학 투명 환경에서 연습. 기존 현미경은 마이크로 미터의 순서에 초점 깊이 연구 만 할 수 있습니다. 11이 제한된 때문입니다빛을 초점 피사계 심도 :
이 회절 방법은 확실히 기존의 현미경을 대체 아니지만 N은 짧은 초점 길이가 큰 C와 연결되어 있으므로 혼동 (C)의 원과 상호 관계를 맺고 F-번호입니다. 12,13, 그건 할 수있는 곳 그렇게 빨리 종 더 적은 비용으로 실시간으로 조작 할 수 양적 결과를 제공합니다. 회절 패턴은 어떤 레이저 포인터를 얻을 수 있습니다. 회절 패턴은 일반 디지털 카메라를 사용하여 감소 시간적 해상도로 촬영 할 수 있습니다. 사용자가 쉽게 사용할 수있는 현미경이나 광 다이오드가없는 수 있지만, 이러한 탈곡 주파수를 측정하고 회절 패턴을 평가하는 등이 실험의 핵심 부품은 매우 적은 비용으로 완료 할 수 있습니다.
The authors have nothing to disclose.
우리는 기술 지원을 위해 Tzlil Rozenblat, 알렉산드라 Bello와 칼 Spuhler 감사드립니다. 이 작품은 대학은 대학 학사 연구 여름 연구소 (URSI), 루시 Maynard 연어 연구 기금과 NASA 수상 # NX09AU90A, 과학 기술의 연구 우수상 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 센터 (NSF-문장) 수상 # 0,630,388 및 NSF에 의해 지원되었다 수상 # 1058385.
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/ |