一种基于智能手机的秀 丽隐杆线虫 草坪回避测定成像方法

摘要

本文介绍了一种简单、低成本的方法来记录 秀丽隐杆线虫的草坪回避行为，使用智能手机和发光二极管 （LED） 灯箱等现成的物品。我们还提供了一个 Python 脚本，将视频文件处理成更适合计数的格式。

摘要

当暴露于有毒或致病细菌时，线虫秀 丽隐杆线 虫表现出习得的草坪回避行为，其中蠕虫逐渐离开其食物来源并宁愿留在细菌草坪之外。该测定是测试蠕虫感知外部或内部线索以正确应对有害条件的能力的简单方法。虽然检测方法简单，但计数非常耗时，尤其是对于多个样品，并且跨夜的检测持续时间对研究人员来说很不方便。可以长时间对许多板进行成像的成像系统很有用，但成本很高。在这里，我们描述了一种基于智能手机的成像方法来记录 秀丽隐杆线虫的草坪回避。该方法只需要一部智能手机和一个发光二极管（LED）灯箱作为透射光源。使用免费的延时相机应用程序，每部手机最多可以成像六个板，具有足够的清晰度和对比度来手动计数草坪外的蠕虫。生成的电影在每个小时时间点被处理成 10 秒的音频视频交错 （AVI） 文件，然后裁剪以显示每个单板，使其更适合计数。对于那些希望检查回避缺陷的人来说，这种方法是一种具有成本效益的方法，并且有可能扩展到其他 秀丽隐杆线虫 测定。

引言

在研究秀丽隐杆线虫的众多优点中，其简单的神经系统为研究遗传和细胞水平的变化如何影响网络功能和行为输出提供了机会。尽管神经元数量有限，秀丽隐杆线虫表现出广泛的复杂行为。其中之一是避免草坪，其中细菌线虫通过离开细菌草坪来响应有害食物来源。秀丽隐杆线虫避开致病细菌¹，^2，3 的草坪、产生毒素或掺有毒素的细菌草坪¹，4，甚至是表达 RNAi 的细菌，其靶基因敲低对蠕虫的健康有害^4，5。研究表明，蠕虫对外部线索做出反应，例如致病菌产生的代谢物¹，⁶，或表明食物^{使它们生病的内部}线索4^，7。这些线索通过保守的信号通路处理，例如丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路和转化生长因子β（TGFβ）通路，并且需要肠道和神经系统之间的通信

研究方案

1. 设置成像设备（图 1A-E）

1. 确保具有以下最低要求的智能手机摄像头可用：
   12 百万像素 （MP） 摄像头
   1080p 分辨率视频
   5 GB 存储空间（20 分钟视频为 3-4 GB）
   来自应用商店的延时视频应用程序（提供免费应用程序）
2. 将LED灯箱放在将进行测定的25°C培养箱的底部架上。
3. 要隐藏 LED 灯表面上的虚线图案，请铺两张纸巾以覆盖 LED 盒子的整个表面。
4. 为标本制作一个升高的载物台（图1A，D）。高架舞台是由空心矩形隧道支撑的透明塑料板。隧道的功能类似于聚光镜来聚焦光线，为标本提供更好的对比度（图 1C）。确保隧道的墙壁有些暗，以尽量减少光散射。这项研究使用了牛皮纸盒。隧道的尺寸为5.5厘米x 17厘米x 4.5厘米（宽x长x高）。LED灯箱最多可容纳五个隧道。
5. 在载物台上方放置另一个机架以放置电话进行录制（图1B，E）。每部手机将记录三到六个板（一到两排三个板），因此请相应地调整机架高度。这将在标本上方约15厘米处....

讨论

成像动物行为，而不是依靠直接观察，不仅方便，而且具有留下视觉文档的优点。这允许客观的第三人进行盲分析，甚至可以使用图像识别技术进行自动分析。尽管有这些优点，但通常提供的标准设备成本很高，因此一旦购买，就会致力于设置。

使用智能手机收集简单 秀丽隐杆线虫 行为的视频记录有几个优点。它需要对技术知识的最小熟悉程度，并且非常容易设置，.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
35 mm Petri dish	SPL	#10035
Bacto agar	BD	#214010
Bacto Peptone	BD	#211677
CaCl2	DAEJUNG	2507-1400
Cholesterol	BioBasic	CD0122
Dipotassium hydrogen phosphate (K2HPO4)	JUNSEI	84120-0350
Glycerol	BioBasic	GB0232
King B Broth	MB cell	MB-K0827
LED light box multi-pad	Artmate	N/A	This is a USB powered, LED light pad for tracing and drawing purposes. Artmate is a Korean brand, but searching for "LED light box for tracing" in any search engine should yield numerous options from other brands. Overall dimension is around 9" x 12" (A4 size). For example, from amazon US: https://www.amazon.com/LITENERGY-Ultra-Thin-Adjustable-Streaming-Stenciling/dp/B07H7FLJX1/ref=sr_1_5?crid=YMYU0VYY226R&keywords= LED%2Blight%2Bbox&qid=1674183224&sprefix =led%2Blight%2Bbo%2Caps%2C270&sr=8-5&th=1
MgSO4	DAEJUNG	5514-4400
Plastic paper sleeve (clear)	Smead	#85753	Any clear plastic sheet with a bit of stiffness can be used as stage. For example, from Amazon US: https://www.amazon.com/Smead-Organized-Translucent-Project-85753/dp/B07HJTRCT7/ref=psdc_1069554_t3_B09J48GXQ 8
Potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4)	JUNSEI	84185-0350
Power strip			To accommodate 3 phones and one LED box, you need at least 4 outlets.
Smartphone	N/A	N/A	Minimum requirement: 12MP wide camera, 1080p HD video recording at 30fps
Sodium chloride(NaCl)	DAEJUNG	#7548-4100
Sodium phosphate dibasic anhydrous (Na2HPO4)	YAKURI	#31727