C. Элеганс отслеживания и поведенческих измерений
Summary
Мы создали видео-курс отслеживания микроскопа, который может записывать и количественно<em> C. Элеганс</em> Поведение с высоким разрешением и высокой скоростью. Мы также разработали вычислительных методов снижения размерности червь изображения на фундаментальный набор измерений, которые полностью описывают форму червя.
Abstract
Мы разработали методы приборов, обработки изображений и анализа данных для количественной оценки двигательного поведения C. Элеганс как он ползает на поверхности агар пластины. Для изучения генетических, биохимических и нейронные основы поведения, C. Элеганс является идеальным организма, потому что это генетически послушный, поддаются микроскопии, а также показывает ряд комплексных поведения, в том числе такси, обучения и социальной 1,2 взаимодействия. Поведенческий анализ, основанный на отслеживании движений червей, как они ползают по агаром были особенно полезны при изучении сенсорных поведение 3, локомоции 4, а общее мутационные фенотипирование 5. Наша система работает посредством перемещения камеры и системы освещения, как черви ползает на неподвижной пластины агара, который обеспечивает отсутствие механических стимулов передается на червя. Наша система слежения проста в использовании и включает в себя полуавтоматическую калибровку функции. Чаllenge всех систем видео слежения является то, что она порождает огромное количество данных, которые по своей сути высокой размерности. Наш обработки изображений и программ анализа данных справиться с этой задачей за счет сокращения червей форму в набор независимых компонентов, которые всесторонне восстановить червей поведение как функция только 3-4 размеры 6,7. В качестве примера этого процесса мы покажем, что червь входит и выходит из ее разворот состояния в фазу специфическим образом.
Protocol
Representative Results
Discussion
Изучение движения и естественное поведение требует неинвазивных методов отслеживания в партнера методов обработки данных. Здесь мы продемонстрировали простой в использовании системой слежения, которая записывает детальные изображения C. Элеганс поведение как она ползает на по?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
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. |
Referências
- Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genética. 77 (1), 71-79 (1974).
- de Bono, M., Maricq, A. V. Neuronal substrates of complex behaviors in C. elegans. Annu. Rev. Neurosci. (28), 451-501 (2005).
- Pierce-Shimomura, J. T., Morse, T. M., Lockery, S. R. The fundamental role of pirouettes in Caenorhabditis elegans chemotaxis. J. Neurosci. 19 (21), 9557-9569 (1999).
- Gray, J. M., Hill, J. J., Bargmann, C. I. A circuit for navigation in Caenorhabditis elegans. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (9), 3184-3191 (2005).
- Baek, J. H., Cosman, P., Feng, Z., Silver, J., Schafer, W. R. Using machine vision to analyze and classify Caenorhabditis elegans behavioral phenotypes quantitatively. J. Neurosci. Methods. 118 (1), 9-21 (2002).
- Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. Dimensionality and Dynamics in the Behavior of C. elegans. PLoS Comput. Biol. 4 (1), e1000028 (2008).
- Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. From modes to movement in the behavior of C. elegans. PLoS One. 5 (11), e13914 (2010).
- Feng, Z., Cronin, C. J., Wittig, J. H., Sternberg, P. W., Schafer, W. R. An imaging system for standardized quantitative analysis of C. elegans behavior. BMC Bioinformatics. (5), 115 (2004).
- Ramot, D., Johnson, B. E., Berry, T. L., Carnell, L., Goodman, M. B. The Parallel Worm Tracker: A Platform for Measuring Average Speed and Drug-Induced Paralysis in Nematodes. PLoS One. 3 (5), e2208 (2008).
- Swierczek, N. A., Giles, A. C., Rankin, C. H., Kerr, R. A. High-throughput behavioral analysis in C. elegans. Nat. Methods. 8 (7), 592-598 (2011).
- Leifer, A. M., Fang-Yen, C., Gershow, M., Alkema, M. J., Samuel, A. D. Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans. Nat. Methods. 8 (2), 147-152 (2011).
- Stirman, J. N., Crane, M. M., Husson, S. J., Wabnig, S., Schultheis, C., Gottschalk, A., Lu, H. Real-time multimodal optical control of neurons and muscles in freely behaving Caenorhabditis elegans. Nat. Methods. 8 (2), 153-158 (2011).
- Ben Arous, J., Tanizawa, Y., Rabinowitch, I., Chatenay, D., Schafer, W. R. Automated imaging of neuronal activity in freely behaving Caenorhabditis elegans. J Neurosci Methods. 187 (2), 229-234 (2010).
- Wittenburg, N., Baumeister, R. Thermal avoidance in Caenorhabditis elegans: an approach to the study of nociception. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (18), 10477-10482 (1999).
