光斑分析分析果蝇拉瓦尔光轴

Summary

该协议引入了一种光点测定，以调查果蝇幼虫光法行为。在此测定中，光点产生为光刺激，而幼虫避光过程由红外光成像系统记录。

Abstract

在觅食阶段，果蝇的幼虫表现出明显的避光行为。果蝇幼虫光毒可作为研究动物回避行为的模型。该协议引入了一种光点测定，以研究幼虫光法行为。实验装置包括两个主要部分：产生光斑的视觉刺激系统，以及记录幼虫避光过程的红外光成像系统。这种测定允许跟踪幼虫在进入之前、遇到期间和离开光斑后的行为。可以使用此方法捕获和分析幼虫运动的细节，包括减速、暂停、头部铸造和车削。

Introduction

在觅食阶段，果蝇的幼虫表现出明显的避光行为。果蝇幼虫照片一直在调查，特别是在过去50年1，2，3，4，5，6，7 ^，8.近年来，尽管事实上1）许多神经元调解幼虫光避免已被确定4，5，9，10，11，122）在突触的分辨率下，幼虫视觉系统的完整连接体已经^建立13个，幼虫光突厥背后的神经机制基本仍不清楚。

在研究幼虫光轴时，已经使用了一些行为测定。它们大致可以分为两类：一类涉及空间光梯度，另一类涉及时光梯度。对于空间光梯度测定，竞技场在光明和黑暗中被分成相等数量的截面。竞技场可以分为光明和黑暗两^部分2，4或光明和暗象^{限14，15，}甚至可以分为交替的光明和黑暗方块，如^棋盘7。通常，琼脂板用于空间光梯度测定，但被分为交替光和暗部分的管子也可以^{使用10，14。}

在旧版本的测定中，光照通常源自幼虫的下方。然而，较新版本的照明主要来自上述，因为幼虫眼（例如，对低或中光^强度16敏感的Bolwig器官）包含在不透明的头足骨骨架中，其开口朝向上前。这使得幼虫对来自上前方向的光比从^方向7后面的下方对光更敏感。对于时光梯度测定，竞技场中的光强度在空间上是均匀的，但强度会随时间而变化。除了时态方波光（即闪烁开/关或强/弱^{光3，7），}与线性强度斜带一致的时态变化光也^使用8测量幼虫对时间变化的光刺激。

第三种类型的光射器测定是定向光景导航，它涉及从上面以45°7的角度进行照明。在Kane等人7号工作^之前，在幼虫光刻测定中只计算了幼虫在光和暗区域的数量、转弯频率和足迹长度等粗糙参数。由于同一组的工作，通过分析幼虫光片的高时态分辨率视频记录，在光刻过程中幼虫运动的详细动态（即幼虫身体不同部位的瞬间速度、方向、转弯角度和相应的角速度）已被^分析7。因此，已经能够发现更多的幼虫光轴行为的细节。在这些测定中，幼虫在组内测试，因此不排除组效应。

该协议引入了一种光点测定，用于研究幼虫对个体光刺激的行为反应。主要实验装置由视觉刺激系统和红外光成像系统组成。在视觉刺激系统中，LED光源在琼脂板上产生一个直径为2厘米的圆形光点，对幼虫进行测试。可以使用 LED 驱动器调整光照强度。成像系统包括一个红外摄像机，除了三个为摄像机提供照明的 850 nm 红外 LED 外，还可捕获幼虫的行为。相机镜头由 850 nm 带通滤镜覆盖，以阻止视觉刺激系统的光线进入摄像机，同时允许红外光进入摄像机。因此，视觉刺激对成像的干扰是可以避免的。在本次测定中，记录和分析进入光之前、期间和之后的一段时间内个体幼虫快速反应的行为细节。

Protocol

1.果蝇幼虫的制备 准备标准介质，包括煮玉米粉（73克）、琼脂（5.6克）、大豆粉（10克）、酵母（17.3克）、糖浆（76 mL）和水（1000 mL）。 在12小时/12小时光/暗循环的房间里，在标准介质上以25°C升起所有苍蝇。 2. 准备琼脂板 准备 1.0% 琼脂溶液。在500 mL的烧杯中称量3克琼脂，并加入300 mL的蒸馏水。在断路器上放置箔纸，以防止水蒸发。在微?…

Representative Results

根据该协议，光斑测定用于研究在12小时/12小时光/暗循环室中标准介质上以25°C升起的第三星幼虫的光避光行为。在25.5°C下使用光斑测定对单个w1118幼虫进行了测试。460 nm LED 产生的光斑的平均光照强度为 0.59 μW/cm2。使用SOS软件和自定义编写的脚本12、17记录和分析幼虫进入和离开光点的整个过程。图2和<stron…

Discussion

该协议提出了光斑测定，以测试果蝇幼虫从光中逸出的能力。这种测定允许跟踪幼虫在进入之前、遇到期间和离开光斑后的行为。可以捕获和分析幼虫运动的细节。光斑测定非常简单，具有很强的实用性。整个设备的成本不高。在实验中，LED灯被用作光源。如果需要，可以替换为不同波长的光源。光照强度也可以由 LED 驱动器调整。现场最低光照强度可达1.80 pW/mm^2（冷白光）。即使?…

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%