Summary

C. Элеганс отслеживания и поведенческих измерений

Published: November 17, 2012
doi:

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

1. Описание отслеживания Микроскоп Агаром освещается волокном источником света и полученную с камеры. Эта система устанавливается на X, Y стадии перевода. Этап переносится на стандартных шаговых двигателей, которые связаны с контроллером шагового двигателя. Контроллер…

Representative Results

Пример: Живя, C. Элеганс переходы с прямого на обратный ход, часто выполняя переориентации (омега очередь) перед возвращением в состояние движения вперед. Количественная этот переход является важным в понимании кормления паттернов движения, а также в управление двигателем червя. М?…

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?…

Disclosures

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.

References

  1. Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics. 77 (1), 71-79 (1974).
  2. de Bono, M., Maricq, A. V. Neuronal substrates of complex behaviors in C. elegans. Annu. Rev. Neurosci. (28), 451-501 (2005).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).

Play Video

Cite This Article
Likitlersuang, J., Stephens, G., Palanski, K., Ryu, W. S. C. elegans Tracking and Behavioral Measurement. J. Vis. Exp. (69), e4094, doi:10.3791/4094 (2012).

View Video