Een aanpasbaar high-definition beeldvormingssysteem voor gedragsstudies van drosophila-volwassenen
Summary
Dit protocol beschrijft hoe een eenvoudige volwassen Drosophila-gedragsobservatiekamer te maken en hoe high-definition foto’s / video’s van de morfologie of het gedrag van verschillende soorten fruitvliegen in de observatiekamer te maken door middel van relatief eenvoudige en betaalbare methoden.
Abstract
Drosophila melanogaster is een zeer krachtig model in biologisch onderzoek, maar een slecht model voor fotografie of videografie. Dit artikel beschrijft een eenvoudige maar effectieve methode om het gedrag of de morfologie van vliegen te observeren en te documenteren. Vliegen werden geplaatst in een doorschijnende observatiekamer c.a. Ø15 x 5 mm (geen voedsel binnenin) of Ø15 x 12 mm (met een 8 mm hoog stuk voedsel erin). Na het bedekken met een ultraviolet (UV) / helder filter met een hoge lichtdoorlatendheid, werd de kamer onder een 5-50x zoom stereomicroscoop geplaatst en werden mini light-emitting diode (LED) videolampen aan beide zijden van de microscoop geplaatst om de kamer te verlichten om uniform, zacht, helder en bijna schaduwvrij licht te verkrijgen. Vervolgens werd een compacte digitale camera met 3-5x optische zoom, die 1080 P high-definition of hogere resolutie video kan opnemen (met een framesnelheid van ≥30 fps), via een beugel op het oculair van de microscoop aangesloten en werden foto’s of video’s gemaakt via het oculair. Door de zoomknop van de zoomstereomicroscoop aan te passen, was het heel eenvoudig om de vliegen te volgen en naar behoefte panoramische of gedetailleerde close-upfoto’s te maken, terwijl de camera alles onder de microscoop opnam. Omdat de vliegen op elke positie in de kamer kunnen blijven, kunnen ze vanuit alle richtingen worden geobserveerd en geregistreerd. De foto’s of video’s die gemaakt zijn van goede beeldkwaliteit. Deze methode kan zowel voor wetenschappelijk onderzoek als voor onderwijs worden gebruikt.
Introduction
Drosophila melanogaster is een uitstekend model in biologisch onderzoek; het is echter een slecht model voor fotografie of videografie, omdat het te klein is voor een camera of een camcorder en te groot voor een samengestelde microscoop1. Ondanks uitstekend onderzoek dat in de literatuur wordt beschreven, hebben de meeste studies alleen wazige, onduidelijke beelden opgeleverd, in plaats van duidelijke en scherpe foto’s met duidelijke details die het beschreven vlieggedrag illustreren. Bovendien, hoewel vlieggedrag uitgebreid is bestudeerd (bijv. Verkering en vechten), hebben de meeste van deze artikelen illustraties gebruikt om hun onderzoek aan lezers uit te leggen.
Dit artikel beschrijft een eenvoudige en economische aanpak. Met behulp van deze methode kunnen niet alleen de verschillende gedragingen van Drosophila worden waargenomen, maar kunnen ook alle details die onder een stereozoommicroscoop kunnen worden waargenomen, duidelijk en scherp worden vastgelegd. Natuurlijk kan deze methode ook worden gebruikt om de morfologie van vliegen vast te leggen, want wanneer ze in een slaap- of semi-slaaptoestand komen, stelt het stationaire model de gebruiker in staat om een foto of een stapel foto’s te maken met verschillende brandpuntsvlakken om een uitgebreide scherptedieptefoto te maken. Deze methoden kunnen worden gerealiseerd zonder ingewikkelde technologie en dure apparatuur of zelfs uitstekende handmatige vaardigheden.
De videocomponent van dit artikel toont video’s van verschillende typische gedragingen van vliegen. Het doel van het tonen van deze video’s is tweeledig: een is om het publiek te laten weten wat er kan worden vastgelegd en de beeldkwaliteit te presenteren die met deze methode is verkregen; de andere is om nieuwe studenten die geïnteresseerd zijn in Drosophila, maar tot nu toe niet de mogelijkheid hebben gehad om het gedrag van vliegen daadwerkelijk te observeren, het gedrag van vliegen (zoals verkering, vechten) te laten begrijpen door middel van deze duidelijke video’s in plaats van illustraties of wazige afbeeldingen.
Aanvullende video: Fruitvlieggedrag: Klik hier om dit bestand te downloaden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Licht vormt de kern van fotografie en videografie en is de beslissende factor voor het verkrijgen van beelden van hoge kwaliteit16. Hier werden twee LED-videolampen met instelbare helderheid en kleurtemperatuur gebruikt als verlichting en werd een doorschijnend materiaal geselecteerd om de FBOC te maken. De LED-lichtpanelen aan beide zijden zorgden voor voldoende helderheid en het doorschijnende materiaal verzacht en verstrooide licht, waardoor uiteindelijk uniform, zacht en helder licht werd gepr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken professor Li Xiangdong en fotograaf mr. Cheng Jing voor de nuttige discussies en suggesties. Dit werk werd ondersteund door het Exploratory Project (20200101) van het Life Science Experimental Teaching Demonstration Center van de China Agricultural University.
Materials
| compact camera, Nikon P310 | Nikon | 3-5x optical zoom, cam record 1080 P HD video | |
| ethylamine foam | 60 mm x 60 mm x 15 mm | ||
| Food Blue No 1 | CAS 3844-45-9 | ||
| mini LED lights and transformer | GODOX | LED-P120 | have 5000-5600 K color temperature |
| small container (e.g. bottle cap) | about Ø 15 mm x 20 mm | ||
| UV / Clear filter | high-quality UV/Clear filter with high transmittance, 30-40 mm | ||
| zoom stereo microscope | 5-50x zoom |
References
- Chyb, S., Gompel, N. . Atlas of Drosophila morphology: Wild-type and classical mutants. , (2013).
- Yang, D. Carnivory in the larvae of Drosophila melanogaster and other Drosophila species. Scientific Reports. 8, 15484 (2018).
- Piper, M. D., et al. A holidic medium for Drosophila melanogaster. Nature Methods. 11, 100-105 (2014).
- Shiraiwa, T., Carlson, J. R. Proboscis extension response (PER) assay in Drosophila. Journal of visualized experiments : JoVE. (3), e193 (2007).
- Yang, C. -. H., Belawat, P., Hafen, E., Jan, L. Y., Jan, Y. -. N. Drosophila egg-laying site selection as a system to study simple decision-making processes. Science. 319 (5870), 1679-1683 (2008).
- Yang, D. Simple homemade tools to handle fruit flies-Drosophila melanogaster. Journal Of Visualized Experiments: JoVE. (149), e59613 (2019).
- Nichols, C. D., Becnel, J., Pandey, U. B. Methods to assay Drosophila behavior. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (61), e3795 (2012).
- Barron, A. B. Anesthetizing Drosophila for behavioural studies. Journal of Insect Physiology. 46 (4), 439-442 (2000).
- . My not quite complete protective filter article Available from: https://www.lensrentals.com/blog/2017/06/the-comprehensive-ranking-of-the-major-uv-filters-on-the-market (2017)
- . UV and clear lens protection filters review Available from: https://www.the-digital-picture.com/Reviews/UV-and-Clear-Lens-Protection-Filters.aspx (2013)
- Shaw, P. J., Cirelli, C., Greenspan, R. J., Tononi, G. Correlates of sleep and waking in Drosophila melanogaster. Science. 287 (5459), 1834-1837 (2000).
- Barradale, F., Sinha, K., Lebestky, T. Quantification of Drosophila grooming behavior. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (125), e55231 (2017).
- Szebenyi, A. L. Cleaning behaviour in Drosophila melanogaster. Animal Behaviour. 17 (4), 641-651 (1969).
- . Plexiglas : optical and transmission characteristics Available from: https://www.plexiglas.com/export/sites/plexiglas/.content/medias/downloads/sheet-docs/plexiglas-optical-and-transmission-characteristics.pdf (2000)
- . Calculation of the light reflection and transmission Available from: https://www.glassproperties.com/reflection/ (2007)
- Hunter, F., Biver, S., Fuqua, P. . Light science & magic: an introduction to photographic Lighting. , (2015).
- Hendricks, J. C., et al. Rest in Drosophila is a sleep-like state. Neuron. 25 (1), 129-138 (2000).
- Rieger, D., et al. The fruit fly Drosophila melangaster favors dim light and times its activity peaks to early dawn and late dusk. Journal of Biological Rhythms. 22 (5), 387-399 (2007).
