我们的方案提供了两种测定方法,量化秀丽隐杆线虫的运动。这些方法评估运动表型,例如肌萎缩性侧索硬化症或ALS模型所显示的表型。径向运动测定是一种经济高效且简单的方法来检测固体表面上的爬行。
游泳测定使用基于计算机的跟踪来无偏检测液体中的抖动运动。这些方法可用于量化秀丽隐杆线虫的运动差异。虽然我们研究ALS,但它们可用于任何运动改变的菌株。
将NGM测定板倒置。并在底部标记要测定的秀丽隐杆线虫菌株的标识符。用倒置板中心的标记做一个小点。
使用解剖显微镜工作时,将蠕虫转移到测定板的中心。并将计时器设置为30分钟。将盖子放回盘子上,放在一边。
继续转移蠕虫,直到所有菌株都在指定的测定板上。30分钟后,通过取下盖子并将板面朝下放在解剖显微镜下开始对第一个板进行评分。调整显微镜焦点,直到通过螺旋钻可以看到所有蠕虫。
使用不同颜色的毡尖笔从中心点开始,在每个蠕虫的位置放一个小点。检查板的边缘,因为一些蠕虫可能会在那里结束。此外,计算并记录有多少蠕虫没有从中心点移动。
测量每个蠕虫从中心点到最终位置标记的距离,并使用标尺记录距离。第一个蠕虫点用破折号标记。通过顺时针旋转板来连续记录每个点的长度数据。
打开关联的软件以设置和录制视频。单击视频捕获图标。按下调光旋钮,然后顺时针旋转以调节灯光。
在视频捕获窗口中,单击设置选项卡,然后将视频模式调整为2456x2052_Mono8,帧速率为14,输出为单色。曝光0.00300秒。增益至 1 dB。
伽玛为一。并旋转到180。移回捕获选项卡,选择录制文件夹,然后通过在文件前缀文本框中输入文件名来分配文件名。
将其他捕获设置(如缓冲区)设置为 128 帧,将持续时间设置为一分钟。将点亮的测定板放在设备台上,并将其置于视频捕获屏幕的中心,然后取下盖子。使用微量移液管将约50条蠕虫在1ml M9中洗涤到测定板上。
轻轻旋转盘子将动物带到中心,或使用微量移液器加入几滴M9以分离动物。设置一个60秒的计时器,让蠕虫适应游泳。调整光把手,使显示屏尽可能明亮,而不会过度曝光。
在观看显示屏的同时,通过转动相机镜头机身上的对焦环来手动调整相机焦点。60秒后,按下录制按钮,选择工作流程菜单上的第一个按钮"导入图像序列",然后找到并双击视频。从工作流菜单中选择"设置序列信息",在新菜单窗口中检查命名方案、添加注释和验证元数据。
选择"调整图像",将打开一个名为"图像调整"的新弹出菜单。通过将背景平滑设置为 10、高斯平滑设置为 5、将孔填充设置为 2、将小对象滤镜设置为零,并跳过积分导数分割来调整图像处理设置。调整阈值级别,使动物完全充满绿色,但仍与背景不同。
然后单击"应用""从工作流菜单中,选择"检测和跟踪"选择三到七个蠕虫,然后单击检测选项卡中的"检测蠕虫"按钮。移至跟踪选项卡。在跟踪参数中,选中使用回溯"并取消选中跟踪图像边缘的蠕虫。
将最大跟踪假设设置为 5。将跟踪模式设置为游泳。移动到高级设置部分,并将帧蠕虫可以触摸边界设置为 50。
帧蠕虫可以重叠到 500。位置公差为0.50。且形状公差为0.50。
保存这些设置,并通过将其另存为配置来为实验中的所有视频部署这些设置。导航到左上角图标菜单中的配置管理器,然后单击"保存"图标。为此配置指定名称和说明。
然后单击"确定""在工作流菜单中,单击"保存项目"通过转到工作流菜单并单击"批处理"图标来跟踪视频。单击此批处理菜单的文件选择部分下的"添加"按钮。导航到并选择要处理的所有项目文件。
然后单击"打开""单击"开始"按钮,并记下第一个文件上的绿色进度指示器。允许处理所有文件。读取完所有文件后,关闭软件。
选择分析数据"导航到曲目摘要。然后使用右下角的"导出"按钮以电子表格可读格式导出数据。使用"转弯计数"和"轨迹持续时间"使用跨页功能计算每个轨迹的每分钟转弯数。
使用径向运动测定法测量五种不同菌株的发育阶段L4幼虫的未受刺激分散。并绘制为每分钟行进的微米。以条形图形式显示的数据使菌株之间的相对差异更加清晰。
而图中绘制的每个蠕虫的最终位移允许种群内的变化更好地可视化。根据液体中的撞击或起伏频率,使用无偏的计算机辅助评分和分析来测量游泳速率。并绘制为每分钟的暴击次数。
条形图数据使菌株之间的相对差异更容易看到。而来自每个单独蠕虫评分的数据绘制在图表中,从而可以更好地可视化种群内的变异。在径向运动测定中,轻度TDP-43菌株与野生型N2菌株没有显着差异。
然而,在游泳测定中,温和和强的TDP-43菌株不仅与野生型N2显着不同,而且彼此之间也存在显着差异。ALS突变TDP-43菌株因桡骨运动而具有严重的爬行障碍,并且它们不会在液体中暴动。表达 tau 的菌株在桡方向运动方面有严重损害,但在游泳测定中可能会发生冲击。
使用这些方法要考虑的最重要方面是保持复制之间的一致控制。这确保了运动性的变化是由表型差异而不是环境条件引起的。这些方法提供了对两种主要的秀丽隐杆线虫运动范式的全面评估。
随访方法可能包括额外的行为表征,生化分析或肌肉或神经元功能的研究。