Визуально опосредованного отслеживание запаха во время полета у дрозофилы

Резюме

Здесь мы опишем, как оптимизировать приобрел видео изображение для обонятельных магнитной троса (ОМТ) аппарата. Мы также опишем два примера экспериментальных протоколов для изучения зрительно-обонятельная синтеза.

Аннотация

Летающие насекомые используют визуальные сигналы для стабилизации их движется в потоке ветра. Многие животные дополнительно отслеживать запахов производится на ветру. Таким образом, визуальные стабилизации против ветра отслеживания непосредственно помогает при запах слежения. Но обонятельные сигналы непосредственно влиять на визуальное поведение отслеживания независимо от ветра сигналы? Кроме того, последние достижения в области обонятельных молекулярной генетики и нейрофизиологии побудили роман количественный анализ поведенческих оценить поведенческие влияния (например) генетически инактивирующего конкретных обонятельных схем активации. Мы изменили магнитную тросовой системы изначально разработана для зрения эксперименты по оснащению арене с узкими перьями ламинарного потока запах. Здесь мы сосредоточимся на эксперименты, которые могут быть выполнены после муха привязаны и умеет ориентироваться в магнитном арене. Мы покажем, как можно получить видео изображения оптимизированы для измерения тела углом, как судить стабильной отслеживание запаха, и мы показываем два эксперимента для изучения влияния визуальные подсказки на запах слежения.

протокол

ОМТ является адаптацией магнитной системы троса ¹ разработаны с возможностью виртуального симулятора ² шлейфа. Следующие протоколы будут объяснять, как оптимизировать приобрел видеоизображений (часть 1) и запустить два типа основных зрительно-обонятельная эксперименты (часть 2 и 3).

Часть 1: Приобретение видео

Оптимизация видео изображение имеет решающее значение для качества получаемых данных. Выполните следующие шаги для более чистого изображения.

1. Место недавно привязаны летать на арене с помощью пары щипцов.
2. Установите камеру FireWire плата (Fire-I 1394store.com) под прозрачным акриловым вакуумную камеру так, что камеры прямо вверх через камеру, через стеклянную трубку, на вентральной аспект привязаны летать. Будьте уверены, что нет ИК-фильтра покрытие на линзы видеосистемы.
3. Для включения подсветки летать, используйте круговой массив инфракрасных светодиодов (Small-Parts Inc) расположены прямо под светодиодных панелей. Фокус каждый светодиод на теле мухи отдельно для равномерного освещения.
4. Чтобы уменьшить блики от панели системы и свести к минимуму визуальные сигналы наблюдали летом, это полезно, чтобы покрыть все отражающие поверхности в пределах поля зрения камеры с плоскими краску черной. Номер огни должны быть выключены, чтобы уменьшить блики и яркость модуляции обнаруживаемых на глаз мухи.
5. Осмотрите изображение с камеры. Летать должен быть ярким белым на черном фоне. Если изображение размыто объектив, возможно, должны быть направлены. Если муха темно, светодиодов может быть сфокусировано или недостаточно питание для правильного освещения. Если фон содержит яркие объекты, смонтировать диск черной бумаги стадо чуть выше летать, чтобы минимизировать фоне отражения.
6. Мы приобретаем видео с пользовательской подпрограммы написаны на Matlab помощью панели инструментов Image Acquisition.

Часть 2: летать поиске запаха шлейф

Один простой эксперимент в ОМТ наблюдает голодных (голод) летают поиска и затем активно отслеживания шлейф привлекательным запахом пищи. Управление визуальным окружение влияет на способность летать, чтобы энергично отслеживать аппетит запах пищи. Следует отметить, что эксперименты, как правило, выполняются в случайном формате блока, чтобы минимизировать любые смещения в экспериментальном порядке. Все внешние аппаратные (газ мультиплексоры, светодиодные арене, видео приобретение) находятся под контролем пользовательских процедур программное обеспечение, написанное в Matlab (Mathworks).

1. Место недавно привязаны летать на арене с помощью пары щипцов.
2. Перед каждым экспериментом, используя визуальное отображение, поворот летать на несколько оборотов ^{от 3} ​​до обеспечения бесперебойного движения вокруг всей оси рыскания 360. Если лететь не вращается плавно отказаться от него. Если проблема не устраняется, вероятной причиной смещена магнитов. Примечание: Если распределение арене заголовок для нескольких траекторий во время вращения суда показывает значимых пиков (т.е. не является плоской более 360 градусов), то, скорее всего, ориентация смещения из-за разрегулированные магнитов.
3. Настоящее воспользоваться услугами следующих образцов экспериментальных условиях в случайном порядке: я) высокой контрастности полосатый рисунок с водяным паром, исходящие из порта запаха; II), высокую контрастность полосатый рисунок с привлекательным запахом пара; III) одной вертикальной полосой смещением на 90 градусов из сопла водяным паром, и IV), одного 90 градусов, смещение полосы с запахом пара. По нашему опыту, 30 секундными интервалами хорошо работать для экспериментов, где мухи стоит задача найти источник запаха сами по себе. Мы приобретаем видео с частотой 30 Гц в течение каждого экспериментального состояния и анализа изображений форума с помощью пользовательских процедур программное обеспечение, написанное в Matlab (один из самых полезных встроенных функций Matlab является regionprops.m которая анализирует геометрические свойства эллипса.
4. При использовании высоких концентрациях запах, остаточный запах может быть освобожден от запаха порт после запаха выключен. Чтобы свести к минимуму любые последствия это может иметь полезно спина летать в течение нескольких секунд с вращающейся панораме, чтобы позволить системе, чтобы избавиться от любых остаточный запах.
5. Это также выгодно, чтобы визуально вращаться летать между экспериментальными лечения, чтобы (я) мух активно участвует в эксперименте и (II) держать мух от оставшихся в одном месте. Например эксперимент, возможно, в следующем порядке: я) двадцать второго начального диагностического спина; II), пять вторых промежуточных спина; III) двадцать вторая пара состояние № 1, IV), пять вторых промежуточных спина; г) двадцать вторая пара состояние № 2.

Часть 3: летать оставаясь в шлейф запаха

Второй основной эксперимент в ОМТ является визуально перетащить летать в шлейф запаха, мгновенно менять визуальные условия, а затем измерить его способность оставаться в факеле. Опять же, обратите внимание, что все эксперименты проводятся в случайном формировании блокат свести к минимуму любые смещения в экспериментальном порядке.

1. Место недавно привязаны летать на арене с помощью пары щипцов.
2. Визуально поворот (спин) летают несколько раз вокруг арены перед каждым экспериментом в качестве диагностического проверку, чтобы убедиться, что животное имеет возможность ориентироваться во всех направлениях (см. часть 2.2).
3. Перед каждым условием, включите экспериментальных запах (водой или уксусом) и визуально "перетащить" летят в шлейф от колеблющегося небольшая вертикальная полоса на положение пера. Это использует мощные поведение фиксации полоса наблюдается у мух [4].
4. Теперь, когда муха ориентированы на шлейф, удалить осциллирующих полосой и представить следующие образцы визуальной обстановки: я) высокий контраст панорамных полосы с водяным паром (рис. 1А); II) однородном фоне с водяным паром (рис. 1В); III), высокую контрастность панорамный полосы с запахом пара (рис. 1в); IV) однородном фоне с запахом пара (рис. 1D). Приобретать видео, как в п. 2.3. Например эксперимент, возможно, течет порядке: я) двадцать второго начального диагностического спина; II), пять вторых колебаний полосы плюм, III) двадцать вторая пара состояние № 1, IV), пять вторых колебаний полосы плюм, г) двадцать вторая пара условием # 2 .

Представитель Результаты:

Рисунок 1

Часть 1 объясняет, как оптимизировать ОМТ видеоизображения. Видеоизображения должны иметь четкое представление о освещенные летать на темном черном фоне. Слишком яркие образы могут быть улучшены за счет снижения фоновых помех, что снижает интенсивность ИК-светодиодов, или за счет отключения комнате свет. Если лететь неправильно освещенных, регулируя фокус ИК-светодиодов или модуляции интенсивности ИК светодиоды могут решить проблему. Частями 2 и 3 описывают простые эксперименты проводить для проверки надлежащей работы ОМТ. Во всех случаях, муха должна быть визуально "принудительный" (через оптомоторных ответов), чтобы повернуть несколько оборотов на арене, чтобы обеспечить плавный и полный диапазон движения. В части 2 летать стоит задача найти шлейф запаха сам по себе. Чтобы летать занимается эксперимент, чтобы уменьшить влияние остаточных релиз запаха, и держать мух от поддержания одного заголовка в течение всего эксперимента, полезно визуально вращаться летать в течение нескольких секунд между испытаниями. Летать не должны локализовать шлейф водяного пара в значительной степени, и всегда должны локализовать запах шлейфа при наличии богатой панорамными визуальные подсказки. В части 3 летают визуально перетаскивать непосредственно в шлейф запаха и призвал сохранить свой ​​заголовок в шлейф от различных стационарных визуального фона. Если муха втянута в шлейф водяного пара, она должна быстро отвернуться. Если муха втянута в шлейф запаха и Есть достаточное визуальные подсказки посредничать надежного отслеживания, летать будет оставаться в факеле.

Обсуждение

Получения изображений для этой системы использует недорогую камеру борту FireWire и программное обеспечение, написанное в Matlab. Четкие изображения имеют решающее значение для получения точных данных следов. Стратегий, описанных выше, являются полезными для очистки изображения в этой сист...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Firewire camera	1394store.com	Fire-I board camera BW	4.3mm lens no IR coating
IR LEDs	Small Parts, Inc.
Black spray paint	Rustoleum		Flat black
Black flock paper	Edmund Scientific
Panel system	Caltech		3
Matlab 2006a	Mathworks		Image acquisition toolbox