Ein. Beschreibung von Tracking-Mikroskop <ol><li> Eine Agarplatte wird durch eine Faser-Lichtquelle beleuchtet und abgebildet mit einer Kamera. Dieses System wird auf einen X, Y Translationstisch montiert ist. </li><li> Die Stufe wird durch Standard-Schrittmotoren, die mit einem Schrittmotor-Controller verbunden bewegt werden. </li><li> Der Controller und die Kamera mit dem Computer verbunden ist und durch individuelle Programme in LabVIEW geschrieben. </li><li> Die Kamera Bilder der Oberfläche einer Agarplatte und identifiziert dunkle Objekte auf einem hellen Hintergrund. </li><li> Die Bildqualität wird so eingestellt, dass Computerprogramm kann Objekte in Echtzeit zu quantifizieren. Die Verstärkung, der Helligkeit und Verschlußzeit der Kamera eingestellt werden, um einen dunklen Objekts auf einem weißen Hintergrund zu liefern. </li><li> A Eichmarke für die automatische Kalibrierung wird durch Stossen die Agar-Oberfläche mit einem Wurm Pick gemacht. </li><li> Die gefilterten binären Bildes, das durch den Tracking-Programm verwendet wird, kann geprüft werden. </li><li> Die software hat eine Auto-Kalibrierung Funktion, die Kalibriermatrix berechnet, indem ein Testobjekt einen festen Abstand. </li><li> Abstände in Pixeln zu den Schritten von dem Schrittmotor durch die Kalibrierungsmatrix genommen kalibriert. </li><li> Nach der Kalibrierung ist das System bereit zu gehen und muss nicht neu kalibriert werden, wenn die Vergrößerung verändert wird oder wenn die Kamera neu positioniert. </li></ol> 2. Vorbereiten Spurplatten und C. elegans für Tracking <ol><li> Ein Kupfer-Ring wird verwendet, um die Würmer corral und halten sie von der Migration auf die Kante der Platte. Das Kupfer stellt eine lokale chemische Barriere und beeinflusst nicht die Bewegung der Schnecke sonst für die Dauer des Experiments (&lt;1 h). Heizen Sie den Ring zuerst, indem sie auf einem Heizblock oder gleichwertig. </li><li> Muffel auf eine frische Agarplatte (1,7% Bacto Agar, 0,25% Bacto-Pepton, 0,3% NaCl, 1 mM CaCl 2, 1 mM MgSO 4, 25 mM Kaliumphosphatpuffer, 5 pg / mlCholesterin), und drücken Sie leicht nach unten, um es in der Agar-Oberfläche einbinden. </li><li> Wählen L4 Bühne oder jungen erwachsenen Würmer auf eine Agarplatte mit einigen NGM-Puffer (0,3% NaCl, 1 mM CaCl 2, 1 mM MgSO 4, 25 mM Kaliumphosphatpuffer) gefüllt, um sie von Speiseresten zu waschen. Lassen Sie die Würmer schwimmen für ein paar Minuten. </li><li> Vorsichtig eine einzige Schnecke auf das Tracking Platte nahe der Mitte des Rings. Und legen Sie dann die Platte auf dem Wurm-Tracker. </li></ol> 3. Worm-Tracking <ol><li> Führen Sie das LabVIEW-Programm und wählen Sie Optionen, wenn nötig (Speicherort für Bilder, Arten von Abbildungen, Maße, Kamera-Einstellungen). </li><li> Mit dem Joystick das Mikroskop bis ein Bild des Wurms ist im Sichtfeld (Computer-Bildschirm). Drücken Sie auf &quot;Track&quot;, um die Tracking-Programm engagieren. </li><li> Das Computerprogramm misst direkt die Bewegungen eines binären gefilterten Bilder wie gezeigt und können Messungen über dieses Bild in Echtzeit zu machen </li><li> Achterner Verfolgen einer Rekonstruktion der globalen Bewegungsbahn aus den Schrittmotor Bewegungen ausgeführt werden, während die lokalen Formänderungen der Schnecke im Detail gesehen werden kann. </li></ol> 4. Data Analysis <ol><li> Führen Skelettieren script (MATLAB) des Wurms Formen parametrieren. (Abbildung 2) </li><li> Berechnen Eigenmoden der skelettierten Daten. (Abbildung 3,4) </li><li> Zeigen Abbildung 5. Lesen Figur Legende oder repräsentative Ergebnisse. </li></ol>

<ol>
	<li>Brenner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genetics+of+Caenorhabditis+elegans.">The genetics of Caenorhabditis elegans.</a> Genetics. 77 (1), 71-79 (1974).</li><li>de Bono, M., Maricq, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+substrates+of+complex+behaviors+in+C.+elegans.">Neuronal substrates of complex behaviors in C. elegans.</a> Annu. Rev. Neurosci. (28), 451-501 (2005).</li><li>Pierce-Shimomura, J. T., Morse, T. M., Lockery, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fundamental+role+of+pirouettes+in+Caenorhabditis+elegans+chemotaxis.">The fundamental role of pirouettes in Caenorhabditis elegans chemotaxis.</a> J. Neurosci. 19 (21), 9557-9569 (1999).</li><li>Gray, J. M., Hill, J. J., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+circuit+for+navigation+in+Caenorhabditis+elegans.">A circuit for navigation in Caenorhabditis elegans.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (9), 3184-3191 (2005).</li><li>Baek, J. H., Cosman, P., Feng, Z., Silver, J., Schafer, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+machine+vision+to+analyze+and+classify+Caenorhabditis+elegans+behavioral+phenotypes+quantitatively.">Using machine vision to analyze and classify Caenorhabditis elegans behavioral phenotypes quantitatively.</a> J. Neurosci. Methods. 118 (1), 9-21 (2002).</li><li>Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dimensionality+and+Dynamics+in+the+Behavior+of+C.+elegans.">Dimensionality and Dynamics in the Behavior of C. elegans.</a> PLoS Comput. Biol. 4 (1), e1000028 (2008).</li><li>Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+modes+to+movement+in+the+behavior+of+C.+elegans.">From modes to movement in the behavior of C. elegans.</a> PLoS One. 5 (11), e13914 (2010).</li><li>Feng, Z., Cronin, C. J., Wittig, J. H., Sternberg, P. W., Schafer, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+imaging+system+for+standardized+quantitative+analysis+of+C.+elegans+behavior.">An imaging system for standardized quantitative analysis of C. elegans behavior.</a> BMC Bioinformatics. (5), 115 (2004).</li><li>Ramot, D., Johnson, B. E., Berry, T. L., Carnell, L., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Parallel+Worm+Tracker:+A+Platform+for+Measuring+Average+Speed+and+Drug-Induced+Paralysis+in+Nematodes.">The Parallel Worm Tracker: A Platform for Measuring Average Speed and Drug-Induced Paralysis in Nematodes.</a> PLoS One. 3 (5), e2208 (2008).</li><li>Swierczek, N. A., Giles, A. C., Rankin, C. H., Kerr, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+behavioral+analysis+in+C.+elegans.">High-throughput behavioral analysis in C. elegans.</a> Nat. Methods. 8 (7), 592-598 (2011).</li><li>Leifer, A. M., Fang-Yen, C., Gershow, M., Alkema, M. J., Samuel, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+manipulation+of+neural+activity+in+freely+moving+Caenorhabditis+elegans.">Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 8 (2), 147-152 (2011).</li><li>Stirman, J. N., Crane, M. M., Husson, S. J., Wabnig, S., Schultheis, C., Gottschalk, A., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+multimodal+optical+control+of+neurons+and+muscles+in+freely+behaving+Caenorhabditis+elegans.">Real-time multimodal optical control of neurons and muscles in freely behaving Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 8 (2), 153-158 (2011).</li><li>Ben Arous, J., Tanizawa, Y., Rabinowitch, I., Chatenay, D., Schafer, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+imaging+of+neuronal+activity+in+freely+behaving+Caenorhabditis+elegans.">Automated imaging of neuronal activity in freely behaving Caenorhabditis elegans.</a> J Neurosci Methods. 187 (2), 229-234 (2010).</li><li>Wittenburg, N., Baumeister, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+avoidance+in+Caenorhabditis+elegans:+an+approach+to+the+study+of+nociception.">Thermal avoidance in Caenorhabditis elegans: an approach to the study of nociception.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (18), 10477-10482 (1999).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die Studie der Fortbewegung und natürliches Verhalten erfordert nicht-invasive Tracking-Techniken in den Partnerländern mit Datenreduktion Techniken. Hier haben wir eine einfache gezeigt, dass Tracking-System, das detaillierte Bilder von C. Datensätze verwenden elegans Verhalten, wie es auf der Oberfläche einer Agarplatte kriecht. Die Menge der Informationen in diesen Bildern enthalten ist riesig und High-dimensional, und so haben wir auch Methoden, um die Dimensionalität der Daten in nur vier gru...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Teils </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare (optional) </td></tr><tr><td> CCD-Kamera </td><td> Basler </td><td> A601f </td><td></td></tr><tr><td> Objektiv </td><td> Edmund Optics </td><td> MMS-Serie </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Beleuchtung </td><td> Dolan Jenner </td><td> DC-950H </td><td></td></tr><tr><td> Übersetzung der Bühne </td><td> Deltron </td><td> LS3-4 </td><td></td></tr><tr><td> Stepper Motor </td><td> US Digital </td><td> MS23C </td><td></td></tr><tr><td> Schrittmotorantrieb </td><td> Gecko </td><td> G201 </td><td></td></tr><tr><td> Schrittmotorsteuerung </td><td> SimpleStep </td><td> SSXYZ </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Alle Programmcode vorhanden ist. Bitte senden Sie eine Anfrage E-Mail an den entsprechenden Autor. </td></tr></tbody></table>

c. elegans tracking and behavioral measurement

Wir haben Instrumente, Bildverarbeitung und Datenanalyse-Techniken entwickelt, um die motorischen Verhalten von C. Quantifizierung elegans, wie es auf der Oberfläche einer Agarplatte kriecht. Für die Untersuchung der genetischen, biochemischen und neuronalen Grundlagen von Verhalten, C. elegans ist ein idealer Organismus, da sie genetisch gefügig, zugänglich Mikroskopie ist, und zeigt eine Reihe von komplexen Verhaltensweisen, einschließlich Taxis, Lernen und soziale Interaktion 1,2. Verhaltensanalyse auf das Verfolgen der Bewegungen der Würmer wie sie kriechen auf Agarplatten Basis haben sich als besonders nützlich bei der Untersuchung von sensorischen Verhalten 3, Fortbewegung 4 und 5 allgemein Mutations Phänotypisierung. Unser System funktioniert, indem die Kamera und Beleuchtungssystem die Würmer kriecht auf einer stationären Agarplatte, die keine mechanischen Reiz auf die Schnecke übertragen wird gewährleistet. Unser Tracking-System ist einfach zu bedienen und enthält eine semi-automatische Kalibrierung. Ein challenge aller Video-Tracking-Systeme ist, dass es eine enorme Menge an Daten, die intrinsisch hohe Dimensionsstabilität ist, erzeugt. Unsere Bildverarbeitung und Datenanalyse-Programme befassen sich mit dieser Herausforderung, indem die Würmer Form in einer Reihe von unabhängigen Komponenten, die umfassend rekonstruieren die Würmer Verhalten als Funktion von nur 3-4 Abmessungen 6,7. Als ein Beispiel für den Prozess gezeigt, dass die Schnecke und Auswurf aus deren Umkehrung Zustand in einer Phase spezifischen Weise.

Beispiel: bei der Futtersuche, C. elegans Übergänge von vorwärts auf rückwärts Bewegung, oft Durchführung einer Neuorientierung (omega Umdrehung) vor der Rückkehr in die Vorwärtsbewegung Zustand. Quantifizierung dieser Übergang ist für das Verständnis der Nahrungssuche Bewegungsmuster und auch in der Wurm-Motorsteuerung wichtig. Die Befugnis zur subtilen Details der Fortbewegung Verhalten zeigen, zu sehen mit unseren Tracker-Gerät werden. Als Beispiel betrachten wir die ...

Watch this Scientific Journal Video about C. elegans Tracking and Behavioral Measurement at JoVE.com

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

Wir haben ein Video-Rate Tracking Mikroskop-System aufzeichnen und quantifizieren können entwickelt<em&gt; C. elegans</em&gt; Verhalten bei hoher Auflösung und hohen Geschwindigkeiten. Wir haben auch Rechenverfahren, um die Dimensionalität der Schnecke Bilder auf einen grundlegenden Satz von Messungen, die vollständig beschreiben die Form der Schnecke, entwickelt.

C. elegans Tracking und Behavioral Measurement

We have developed instrumentation, image processing, and data analysis techniques to quantify the locomotory behavior of C. elegans as it crawls on the ...

c-elegans-tracking-and-behavioral-measurement

Research

JoVE Journal

Neuroscience

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

18.9K Aufrufe.  University of Toronto. Wir haben ein Video-Rate Tracking Mikroskop-System aufzeichnen und quantifizieren können entwickelt C. elegans Verhalten bei hoher Auflösung und hohen Geschwindigkeiten. Wir haben auch Rechenverfahren, um die Dimensionalität der Schnecke Bilder auf einen grundlegenden Satz von Messungen, die vollständig beschreiben die Form der Schnecke, entwickelt.