C. elegans Sporing og Behavioral Måling

Summary

Vi har utviklet en video-rate sporing mikroskop som kan ta opp og kvantifisere<em> C. elegans</em> Atferd med høy oppløsning og høy hastighet. Vi har også utviklet beregningsmetoder for å redusere dimensjonalitet ormen bilder til en grunnleggende sett av målinger som fullstendig beskriver formen ormen.

Abstract

Vi har utviklet instrumentering, bildebehandling, og dataanalyse teknikker for å kvantifisere motorisk atferd C. elegans som det kryper på overflaten av en agarplate. For studiet av den genetiske, biokjemiske og neuronal grunnlag av atferd, C. elegans er en ideell organisme fordi det er genetisk medgjørlig, mottagelig for mikroskopi, og viser en rekke komplekse atferd, inkludert drosjer, læring og sosialt samspill ^1,2. Atferdsanalyse basert på sporing bevegelser ormer som de gjennomgå på agarplater har vært spesielt nyttig i studiet av sensorisk atferd ^3, bevegelse ^4, og generell mutational fenotyping ^5. Vårt system fungerer ved å flytte kameraet og belysningssystemet som ormer kryper på en stillestående agarskål, som sikrer at ingen mekaniske stimulusen overføres til ormen. Vårt system for sporing er lett å bruke og har en semi-automatisk kalibrering. En challenge av alle video sporing systemer er at den genererer en enorm mengde data som er egentlig høy dimensjonal. Vår bildebehandling og dataanalyse programmer håndtere denne utfordringen ved å redusere ormer form i et sett av uavhengige komponenter, som omfattende rekonstruere ormer atferd som en funksjon av bare 3-4 dimensjoner ^6,7. Som et eksempel på prosessen viser vi at ormen entrer og utganger dens reversering tilstand i en fase spesifikk måte.

Protocol

1. Beskrivelse av Spore mikroskop En agarplate belyses av en fiber lyskilde og avbildes med et kamera. Dette systemet er montert til en X, Y oversettelse scenen. Scenen beveges ved standard trinnmotorer, som er koblet til en Stegmotorstyrning. Kontrolleren og kameraet er koblet til datamaskinen og styres av tilpassede programmer skrevet i LabVIEW. Kamerabildene overflaten av en agarplate og identifiserer mørke objekter på en lys bakgrunn. Bildekvaliteten er justert sl…

Representative Results

Eksempel: Når beite, C. elegans overganger fra forover for å reversere bevegelse, ofte utfører en nyorientering (omega turn) før retur til bevegelse fremover staten. Tallfesting denne overgangen er viktig for å forstå de foraging bevegelsesmønstre og også i ormen motorstyring. Makt til å avsløre subtile detaljer om bevegelse atferd kan sees ved hjelp av vår bane enhet. Som et eksempel ser vi på frem til å reversere og reversere å videresende overgang ved å fange høyo…

Discussion

Studiet av bevegelse og naturlig atferd krever ikke-invasive sporing teknikker i partner med data reduksjon teknikker. Her har vi demonstrert en enkel å bruke tracking system som registrerer detaljerte bilder av C. elegans oppførsel som det kryper på overflaten av en agarplate. Mengden av informasjon som finnes i disse bildene er stort og høyt-dimensjonal, og så har vi også utviklet metoder for å redusere dimensjonalitet av dataene i bare fire grunnleggende tiltak. Disse tiltakene er omfattende og er enk…

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.