システムとプロトコルは、最小限の人間の介入でマッピングすることによって、ハエの生理システムを分析するように設計されています。システムとプロトコルにより、ハエサイズの視覚空間がどのように構成されているかを正確に知ることができます。システムの利点は、マッピングの再現性と速度です。
複眼の研究は動物の視覚研究の重要な部分であり、人工眼を生み出したいくつかの技術革新に影響を与えました。複眼をスキャンするための自動デバイスを構築してテストする方法の例を示しました。部品をまとめるアルゴリズム開発の詳細は特に注意が必要です。
実験室で飼育された人口からハエを集めることから始めます。チューブの外径が4ミリ、上段が内径2.5ミリになるように、上部から6ミリカットして拘束チューブを用意します。カットされたチューブの中にフライを置き、フライを傷つけないようにチューブを綿で密封します。
次に、頭がチューブから突き出ていて、体がチューブに拘束されるようにフライを押します。蜜蝋を使用して、目が覆われていない間に頭を固定します。完了したら、チューブを切断して10ミリメートルの長さにします。
次に、フライの入ったプラスチックチューブを真鍮ホルダーに入れ、フライの片目を上向きにし、ホルダーを卓上に置きます。原稿に記載されているように顕微鏡上のチューブの向きを調整して、セットアップで許可されている方位角と高さの範囲内で目全体をスキャンします。先端のX-Y位置が電動ステージの方位軸と一致するように調整できるように、方位角回転ステージに位置合わせピンを取り付けて顕微鏡をセットアップします。
5X対物レンズを搭載した顕微鏡で見ながら、Z軸ジョイスティックを使用して先端に焦点を合わせます。次に、方位角軸の X-Y 調整を顕微鏡の光軸に合わせ、X 軸と Y 軸のジョイスティックを使用して、仰角と方位角の回転軸が中央のピンにあらかじめ揃っていることを確認します。方位角ジョイスティックと仰角ジョイスティックを操作して、ピンが両方の自由度に対して中央にあるかどうかを確認します。
ピン先を十分に中央に配置すると、方位角と仰角の回転中もピン先端は同じ位置にとどまります。フライを 0 度の仰角ステージに合わせて取り付け、方位角ステージにホルダーを置きます。その後、顕微鏡でハエの目を観察します。
照明LEDをオンにした後、フライの水平位置を調整して、疑似瞳孔の中心を揃えます。次に、ホルダーの回転スクリューを使用して疑似瞳孔の垂直位置を変更し、深い疑似瞳孔が仰角軸のレベルで焦点を合わせるようにします。次に、深い擬似瞳孔を方位角軸と仰角軸に対して、視野内でセンタリングして配置します。
セットアップの準備ができたら、顕微鏡に取り付けられたデジタルカメラにビューを切り替え、モータコントローラとArduinoのLEDコントローラの初期化を含むグレースシステムのソフトウェア初期化を実行します。これを行うには、MATLAB バージョン 2020a 以降のバージョンを開き、MATLAB スクリプトを実行します。コンピュータ画面で、投影された画像の中心にハエの擬似瞳孔があることを確認します。
Z軸ジョイスティックを使用して、角膜偽瞳孔のレベルに焦点を合わせます。フォーカスが揃ったら、オートフォーカスアルゴリズムを実行して角膜レベルで鮮明な画像を取得します。次に、電動Z軸ステージを調整して、焦点を深い擬似瞳孔レベルに戻します。
深い擬似瞳孔と角膜擬瞳孔との間の距離を記憶する。次に、自動センタリングアルゴリズムで疑似瞳孔センタリングを微調整し、続いてフォーカスを角膜偽瞳孔レベルに戻します。オートフォーカスアルゴリズムを再実行し、現在の位置で電動ステージをゼロにします。
眼球をスキャンしながら、走査アルゴリズムを実行し、自動センタリングおよび自動焦点合わせアルゴリズムを実行しながら、5度のステップで軌道に沿って眼球画像をサンプリングする。サンプリング後、LEDコントローラとモータコントローラの電源を切ります。その後、画像処理アルゴリズムを適用して画像を処理します。
フライアイの光学の研究において、眼表面レベルの画像は、活性化状態におけるファセット反射および色素顆粒反射を示す。眼の曲率の中心のレベルで撮影された画像は、視細胞の遠位端がファセットレンズの焦点面の周りに位置している台形パターンにおける視細胞の配置の反射を示した。2つの連続した画像を相関させて、ファセットパターンの平行移動のシフトを決定した。
目を横切ってスキャン中に撮影された画像は、ファセット重心で表示されます。5 度の方位角回転の後、後続のイメージがここに示されています。重心プロシージャでは、すべてのファセットを識別できませんでした。
表面のわずかな凹凸やほこりのスペックによって引き起こされる局所反射率が低いと、誤った重心が生じました。この誤差は、高速フーリエ変換を計算することによって解決されました。高調波の最初のリングは、青、赤、緑の線で示される3つの方向を定義します。
3つの方向に沿った高調波の逆変換により、灰色のバンドが生成されました。イエバエの右目は、正面側から側方へ24ステップでスキャンされました。この図は、ファセットのアセンブリをボロノイ図として示しています。
スキャンの開始時に、ゴニオメトリック系の回転中心におけるフライアイの深い疑似瞳孔の調整に特別な注意を払うべきである。ここでは、落射顕微鏡法を適用します。この方法は、反射する疑似瞳孔を持たない昆虫を研究するために、蛍光顕微鏡法に直接拡張することができる。
目の視覚軸の分布に関する定量的な知識は、狩猟、交配、捕食者の検出などの特定のタスクに対して生理学システムがどのように最適化されているかを理解することを可能にします。
