מערכת הדמיה מתכווננת בחדות גבוהה למחקרים התנהגותיים של מבוגרים Drosophila
Summary
פרוטוקול זה מתאר כיצד להפוך תא תצפית התנהגות Drosophila מבוגר פשוט, וכיצד לצלם בהבחנה גבוהה / קטעי וידאו של המורפולוגיה או התנהגות של סוגים שונים של זבובי פירות בתא התצפית באמצעות שיטות פשוטות יחסית ובמחיר סביר.
Abstract
Drosophila melanogaster הוא מודל חזק מאוד במחקר ביולוגי, אבל מודל רע לצילום או וידאו. מאמר זה מתאר שיטה פשוטה אך יעילה להתבונן ולתעד את ההתנהגות או המורפולוגיה של זבובים. זבובים הונחו בחדר תצפית שקוף C.A. Ø15 x 5 מ”מ (אין אוכל בפנים) או Ø15 x 12 מ”מ (עם חתיכת מזון בגובה 8 מ”מ בפנים). לאחר כיסוי עם מסנן אולטרה סגול (UV)/ברור עם העברת אור גבוהה, התא הוצב תחת מיקרוסקופ סטריאו זום 5-50x, ומיני דיודת פולטת אור (LED) נורו בשני צידי המיקרוסקופ כדי להאיר את התא כדי לקבל אור אחיד, רך, בהיר וכמעט ללא צל. לאחר מכן, מצלמה דיגיטלית קומפקטית עם זום אופטי 3-5x, שיכול להקליט וידאו ברזולוציה גבוהה או ברזולוציה גבוהה יותר של 1080 P (בקצב פריימים של ≥30 fps), חוברה לעין של מיקרוסקופ באמצעות סוגר, ותצלומים או קטעי וידאו צולמו דרך העין. על ידי התאמת ידית הזום של מיקרוסקופ הסטריאו של הזום, היה קל מאוד לעקוב אחר הזבובים ולצלם תמונות תקריב פנורמיות או מפורטות לפי הצורך, בעוד המצלמה הקליטה הכל מתחת למיקרוסקופ. מכיוון שהזבובים יכולים להישאר בכל תנוחה בתא, ניתן לצפות בהם ותיעדו מכל הכיוונים. התמונות או הסרטונים שצולמו הם באיכות תמונה טובה. שיטה זו יכולה לשמש הן למחקר מדעי והן להוראה.
Introduction
Drosophila melanogaster הוא מודל יוצא מן הכלל במחקר ביולוגי; עם זאת, זהו מודל רע לצילום או וידאו, שכן הוא קטן מדי עבור מצלמה או מצלמת וידאו וגדול מדי עבור מיקרוסקופמורכב 1. למרות מחקר מצוין המתואר בספרות, רוב המחקרים סיפקו רק תמונות מטושטשות ולא ברורות, ולא תמונות ברורות וחדות עם פרטים ברורים הממחישים את התנהגות הזבוב המתוארת. יתר על כן, למרות שהתנהגויות זבובים נחקרו בהרחבה (למשל, חיזור ולחימה), רוב המאמרים האלה השתמשו באיורים כדי להסביר לקוראים את המחקר שלהם.
מאמר זה מתאר גישה פשוטה וחסכונית. באמצעות שיטה זו, לא רק את ההתנהגויות השונות של Drosophila ניתן לראות, אלא גם את כל הפרטים שניתן לראות תחת מיקרוסקופ זום סטריאו ניתן להקליט בבירור ובחד. כמובן, שיטה זו יכולה לשמש גם כדי לתעד את המורפולוגיה של זבובים, כמו כאשר הם נכנסים למצב שינה או שינה למחצה, המודל הנייח מאפשר למשתמש לצלם או ערימה של תצלומים עם מישורי מוקד שונים כדי לקבל עומק מורחב של תמונת שדה. שיטות אלה ניתן לממש ללא טכנולוגיה מסובכת וציוד יקר או אפילו מיומנויות ידניות מעולה.
רכיב הווידאו של מאמר זה מציג קטעי וידאו של מספר התנהגויות אופייניות של זבובים. מטרת הצגת הסרטונים הללו היא כפולה: האחד הוא ליידע את הקהל מה ניתן ללכוד ולהציג את איכות התמונה המתקבלת בשיטה זו; השני הוא לאפשר לתלמידים חדשים המעוניינים Drosophila, אבל עד כה לא הייתה להם הזדמנות למעשה להתבונן בהתנהגות של זבובים להבין את ההתנהגות של זבובים (כגון חיזור, לחימה) באמצעות קטעי וידאו ברורים אלה ולא איורים או תמונות מטושטשות.
וידאו משלים: התנהגות זבוב פירות: אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
Protocol
Representative Results
Discussion
האור נמצא בלב הצילום והווידאו והוא הגורם המכריע להשגת תמונות באיכות גבוהה16. כאן, שני נורות וידאו LED עם בהירות מתכווננת וטמפרטורת צבע שימשו כמאירים, וחומר שקוף נבחר כדי להפוך את FBOC. לוחות תאורת ה-LED משני הצדדים סיפקו בהירות מספקת, והחומר השקוף התרכך והתפזר, ובסופו של דבר יצר אור ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים לפרופסור לי שיאנגדונג ולצלם מר צ’אנג ג’ינג על דיונים והצעות מועילות. עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט האקספלורציה (20200101) של מרכז ההפגנות להוראה ניסיונית במדעי החיים של האוניברסיטה החקלאית של סין.
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).
