C. elegans Takip ve Davranış Ölçme
Summary
Biz kayıt ve sayısal bir video-hızı izleme mikroskop sistemi geliştirdik<em> C. elegans</emYüksek çözünürlüklü ve yüksek hızlarda> davranışı. Biz de tamamen solucanın şeklini tanımlayan ölçümleri temel bir dizi solucan görüntülerin boyutluluğu azaltmak için hesaplamalı yöntemler geliştirmişlerdir.
Abstract
Biz C. lokomotor davranışları ölçmek için enstrümantasyon, görüntü işleme ve veri analiz teknikleri geliştirdiler elegans bir agar plaka yüzeyi üzerinde tarama gibi. Davranış, C. genetik, biyokimyasal ve nöronal temelini çalışma için Bu mikroskop mükellef, genetik uysal ve taksiler, öğrenme ve sosyal etkileşim 1,2 dahil olmak üzere karmaşık davranışlar, bir dizi gösterir çünkü elegans ideal bir organizmadır. Onlar agar plaklarına sürün solucanlar hareketleri izlemeye dayalı Davranış analizi duyusal davranışları 3, lokomosyon 4, ve genel mutasyonel fenotipleme 5 çalışmada özellikle yararlıdır olmuştur. Sistemimiz solucanlar hiçbir mekanik uyarana solucan iletilir sağlayan sabit bir agar plaka üzerinde taradığı gibi kamera ve aydınlatma sistemi hareket ettirerek çalışır. Bizim izleme sistemi kullanımı kolay ve yarı-otomatik kalibrasyon özelliği içerir. Bir chatüm video izleme sistemlerinin llenge bunu boyutlu özünde yüksek veri büyük miktarda üretir olmasıdır. Bizim görüntü işleme ve veri analiz programlarının kapsamlı sadece 3-4 boyutları 6,7 fonksiyonu olarak solucanlar davranışı yeniden bağımsız bileşenler, bir dizi içine solucan şekli azaltarak bu meydan başa. Işleminin bir örnek olarak, sonsuz dişli bir faz özel bir şekilde onun ters durumuna girer ve çıkar olduğunu göstermektedir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lokomosyon ve doğal davranış çalışmada veri azaltma teknikleri ile ortak non-invazif izleme teknikleri gerektirir. Burada C. detaylı görüntülerini kaydeden izleme sistemi kullanımı kolay göstermiştir bir agar plaka yüzeyi üzerinde tarama gibi elegans davranış. Bu görüntülerin içerdiği bilgi miktarı büyük ve yüksek boyutlu olduğunu ve bu yüzden de sadece dört temel tedbirleri içine veri boyutluluğu azaltmak için yöntemler geliştirmişlerdir. Bu önlemler kapsamlı ve s…
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
- Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans. Genetics. 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).
