O sistema e o protocolo são projetados para analisar o sistema fisiológico das moscas mapeando com mínima intervenção humana. Com o sistema e o protocolo, podemos saber com precisão como o espaço visual de um tamanho de mosca é organizado. As vantagens do sistema são a reprodutibilidade e a velocidade do mapeamento.
O estudo dos olhos compostos é uma parte importante da pesquisa de visão animal e inspirou diversas inovações técnicas que produziram olhos artificiais. Demos um exemplo de como construir e testar um dispositivo automático para digitalizar olhos compostos. Detalhes do desenvolvimento de algoritmos que unem as peças precisam de atenção especial.
Comece com a coleta de uma mosca da população criada em laboratório. Prepare um tubo de contenção cortando seis milímetros da parte superior para que o tubo tenha um diâmetro externo de quatro milímetros e um diâmetro interno de 2,5 milímetros na parte superior. Coloque a mosca dentro do tubo de corte e sele o tubo com algodão para evitar danificar a mosca.
Em seguida, empurre a mosca de tal forma que a cabeça se projeta do tubo e o corpo é contido no tubo. Use cera de abelha para imobilizar a cabeça enquanto os olhos permanecem descobertos. Uma vez feito, corte o tubo para atingir um comprimento de 10 milímetros.
Em seguida, coloque o tubo de plástico contendo a mosca no suporte de latão com um olho da mosca apontando para cima e o suporte descansando sobre uma mesa. Ajuste a orientação do tubo no microscópio, conforme descrito no manuscrito, para escanear todo o olho dentro do alcance do azimute e elevação permitida pela configuração. Configure o microscópio montando um pino de alinhamento no estágio de rotação de azimuth para que a posição X-Y da ponta possa ser ajustada para coincidir com o eixo azimuth no estágio motorizado.
Durante a visualização com o microscópio equipado com um objetivo 5X, use o joystick do eixo Z para focar na ponta. Em seguida, alinhe o ajuste X-Y do eixo azimute com o eixo óptico do microscópio e use os joysticks do eixo X e Y para garantir que os eixos rotativos de elevação e azimute estejam pré-alinhados com o pino central. Manipule os joysticks de azimute e elevação para verificar se o pino está centrado em relação a ambos os graus de liberdade.
Quando bem centrada, a ponta do pino permanece na mesma posição durante as rotações de azimute e elevação. Alinhe e monte a mosca com o estágio de elevação em zero graus e suporte no estágio azimuth. Em seguida, observe o olho da mosca com o microscópio.
Depois de ligar o LED de iluminação, ajuste a posição horizontal da mosca para alinhar o centro do pseudopupil. Em seguida, altere a posição vertical do pseudopupil usando o parafuso rotativo do suporte para que o pseudopupil profundo seja colocado em foco no nível do eixo de elevação. Em seguida, forrar o pseudopupil profundo em relação aos eixos de azimute e elevação, centralizando-o no campo de visão.
Quando a configuração estiver pronta, mude a visão para a câmera digital montada no microscópio e execute a inicialização do software do sistema de carência, o que inclui a inicialização dos controladores do motor e o controlador LED Arduino. Para isso, abra a versão MATLAB 2020a ou superior e execute o script MATLAB. Na tela do computador, confirme que o pseudopupil da mosca no centro da imagem projetada.
Use o joystick do eixo Z para trazer o foco ao nível do pseudopupil da córnea. Uma vez que o foco esteja alinhado, execute o algoritmo de foco automático para obter uma imagem nítida no nível da córnea. Em seguida, retorne o foco ao nível de pseudopupil profundo ajustando o estágio motorizado do eixo Z.
Armazene a distância entre o pseudopupil profundo e o pseudopupil da córnea. Em seguida, ajuste bem o centro pseudopupil com o algoritmo de centralamento automático seguido de trazer o foco de volta ao nível de pseudopupil corneal. Reexecutar o algoritmo de foco automático e zerar os estágios motorizados em suas posições atuais.
Ao digitalizar o olho, execute o algoritmo de digitalização para provar as imagens oculares ao longo das trajetórias em passos de cinco graus enquanto executa os algoritmos de centralização automática e foco automático. Após a amostragem, desligue o LED e os controladores do motor. Mais tarde, processe as imagens aplicando os algoritmos de processamento de imagens.
No estudo da óptica do olho mosca, a imagem no nível da superfície dos olhos mostra as reflexões facetas e o reflexo do grânulo de pigmento no estado ativado. A imagem tirada ao nível do centro da curvatura dos olhos ilustrava o reflexo do arranjo das células fotorreceptoras em um padrão trapezoidal com suas extremidades distais posicionadas sobre o plano focal das lentes facetas. Duas imagens sucessivas foram correlacionadas para determinar uma mudança na tradução do padrão faceta.
Uma imagem tirada durante uma varredura no olho é mostrada com os centroides de facetas. Após uma rotação azimutal de cinco graus, a imagem subsequente é ilustrada aqui. O procedimento centralide não conseguiu identificar todas as facetas.
Uma baixa reflexão local causada por pequenas irregularidades superficiais, ou especificações de poeira, resultou em centrosid errados. O erro foi resolvido calculando uma rápida transformação de Fourier. O primeiro anel de harmônicos define três orientações indicadas pelas linhas azul, vermelha e verde.
A transformação inversa dos harmônicos ao longo das três orientações rendeu as faixas cinzentas. O olho direito de uma Mosca-da-Casa foi escaneado do lado frontal para o lado lateral em 24 passos. A imagem mostra a montagem das facetas como um diagrama voronoi.
No início da varredura, deve-se dar atenção especial ao ajuste do pseudopupil profundo do olho voador no centro de rotação do sistema goniométrico. Aqui aplicamos microscopia de epi-iluminação. Este método pode ser diretamente estendido à microscopia de fluorescência para estudar insetos que não têm um pseudopupil refletido.
O conhecimento quantitativo da distribuição dos eixos visuais de um olho permitirá a compreensão de como os sistemas fisiológicos são otimizados para certas tarefas, como caça, acasalamento ou detecção de predadores.
