El sistema y el protocolo están diseñados para analizar el sistema fisiológico de las moscas mediante mapeo con una mínima intervención humana. Con el sistema y el protocolo, podemos saber con precisión cómo se organiza el espacio visual del tamaño de una mosca. Las ventajas del sistema son la reproducibilidad y la velocidad del mapeo.
El estudio de los ojos compuestos es una parte importante de la investigación de la visión animal y ha inspirado varias innovaciones técnicas que han producido ojos artificiales. Hemos dado un ejemplo sobre cómo construir y probar un dispositivo automático para escanear ojos compuestos. Los detalles del desarrollo de algoritmos que unen las partes necesitan una atención particular.
Comience con la recolección de una mosca de la población criada en laboratorio. Prepare un tubo de sujeción cortando seis milímetros de la parte superior para que el tubo tenga un diámetro externo de cuatro milímetros y un diámetro interno de 2,5 milímetros en la parte superior. Coloque la mosca dentro del tubo cortado y selle el tubo con algodón para evitar dañar la mosca.
Luego empuje la mosca de tal manera que la cabeza sobresalga del tubo y el cuerpo quede sujeto en el tubo. Use cera de abeja para inmovilizar la cabeza mientras los ojos permanecen descubiertos. Una vez hecho esto, corta el tubo para lograr una longitud de 10 milímetros.
Luego coloque el tubo de plástico que contiene la mosca en el soporte de latón con un ojo de la mosca apuntando hacia arriba y el soporte descansando sobre una mesa. Ajuste la orientación del tubo en el microscopio como se describe en el manuscrito para escanear todo el ojo dentro del rango del acimut y la elevación permitidos por la configuración. Configure el microscopio montando un pasador de alineación en la etapa de rotación azimutal para que la posición X-Y de la punta se pueda ajustar para que coincida con el eje azimutal en la etapa motorizada.
Mientras visualiza con el microscopio equipado con un objetivo 5X, use el joystick del eje Z para enfocar la punta. A continuación, alinee el ajuste X-Y del eje azimutal con el eje óptico del microscopio y use los joysticks de los ejes X e Y para asegurarse de que los ejes giratorios de elevación y acimut estén prealineados con el pasador centrado. Manipula los joysticks de acimut y elevación para comprobar si el pin está centrado con respecto a ambos grados de libertad.
Cuando está bien centrada, la punta del pasador permanece en la misma posición durante las rotaciones de acimut y elevación. Alinee y monte la mosca con la etapa de elevación a cero grados y el soporte en la etapa azimutal. Luego observe el ojo de la mosca con el microscopio.
Después de encender el LED de iluminación, ajuste la posición horizontal de la mosca para alinear el centro del pseudopúplo. A continuación, cambie la posición vertical del pseudopúpulo utilizando el tornillo giratorio del soporte para que el pseudopúplo profundo se enfoque al nivel del eje de elevación. A continuación, forre el pseudopúpido profundo con respecto a los ejes de acimut y elevación centrándolo en el campo de visión.
Cuando la configuración esté lista, cambie la vista a la cámara digital montada en el microscopio y ejecute la inicialización del software del sistema grace, que incluye la inicialización de los controladores del motor y el controlador LED Arduino. Para ello, abra MATLAB versión 2020a o una versión superior y ejecute el script de MATLAB. En la pantalla de la computadora, confirme que el pseudopúpula de la mosca en el centro de la imagen proyectada.
Utilice el joystick del eje Z para llevar el foco al nivel del pseudopúpulo corneal. Una vez que el enfoque esté alineado, ejecute el algoritmo de enfoque automático para obtener una imagen nítida a nivel de la córnea. A continuación, devuelva el foco al nivel profundo de pseudopupil ajustando la etapa motorizada del eje Z.
Almacene la distancia entre el pseudopupil profundo y el pseudopupil corneal. A continuación, ajuste el centrado pseudopupil con el algoritmo de centrado automático seguido de devolver el enfoque al nivel de pseudopupil corneal. Vuelva a ejecutar el algoritmo de enfoque automático y ponga a cero las etapas motorizadas en sus posiciones actuales.
Mientras escanea el ojo, ejecute el algoritmo de escaneo para muestrear las imágenes del ojo a lo largo de las trayectorias en pasos de cinco grados mientras realiza los algoritmos de centrado automático y enfoque automático. Después del muestreo, apague el LED y los controladores del motor. Más tarde, procese las imágenes aplicando los algoritmos de procesamiento de imágenes.
En el estudio de la óptica del ojo de mosca, la imagen a nivel de la superficie del ojo muestra los reflejos de las facetas y el reflejo del gránulo de pigmento en el estado activado. La imagen tomada a nivel del centro de la curvatura ocular ilustró el reflejo de la disposición de las células fotorreceptoras en un patrón trapezoidal con sus extremos distales colocados aproximadamente en el plano focal de las lentes facetarias. Se correlacionaron dos imágenes sucesivas para determinar un cambio en la traducción del patrón de facetas.
Una imagen tomada durante una exploración a través del ojo se muestra con los centroides facetarios. Después de una rotación azimutal de cinco grados, la imagen posterior se ilustra aquí. El procedimiento centroide no pudo identificar todas las facetas.
Una baja reflectancia local causada por irregularidades superficiales menores, o especificaciones de polvo, dio lugar a centroides erróneos. El error se resolvió calculando una transformada de Fourier rápida. El primer anillo de armónicos define tres orientaciones indicadas por las líneas azul, roja y verde.
La transformación inversa de los armónicos a lo largo de las tres orientaciones produjo las bandas grises. El ojo derecho de una mosca doméstica fue escaneado desde el lado frontal hasta el lado lateral en 24 pasos. La imagen muestra el ensamblaje de las facetas como un diagrama de Voronoi.
Al comienzo del escaneo, se debe prestar especial atención al ajuste del pseudopúpilo profundo del ojo de mosca en el centro de rotación del sistema goniométrico. Aquí aplicamos la microscopía de epi-iluminación. Este método se puede extender directamente a la microscopía de fluorescencia para estudiar insectos que no tienen un pseudopúplo reflectante.
El conocimiento cuantitativo de la distribución de los ejes visuales de un ojo permitirá comprender cómo se optimizan los sistemas fisiológicos para ciertas tareas como la caza, el apareamiento o la detección de depredadores.
