Name: automated analysis of c. elegans swim behavior using celest software
Uploaded: 2016-12-07T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 47 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software at JoVE.com

NIH tarafından desteklenen Celest geliştirme R21AG027513 ve U01AG045864 verir. Veriler ve bazı kısa video gösterimleri Restif ark uyarlanmıştır. Creative Commons Attribution (CC BY) lisansı http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ altında yayınlandı (2014) 8. Biz el yazması yardım için Ricardo Laranjeiro teşekkür ederiz.

1. nematodu Büyüme ve Taşıma <ol><li> NGM besin kaynağı 1-3 olarak OP50-1 Escherichia coli ile benekli içeren standart Petri kapları C. elegans büyütün. </li><li> istenilen sıcaklığı koruyan bir inkübatör kültürleri tutun. C. elegans 20 ° C standart büyüme sıcaklığı olmak üzere, sıra 15 ila 25 ° C kadar büyür. NOT: Yüzme, ancak enerji kültürlerin ve slaytlar kalıplarda kirlenme ve aşırı ısınma dahil olmak üzere çevresel faktörlerden etkilenebilir yüzmek, sağlam bir fenotip olduğunu. kararlı koşulları sağlamak için güçlü çabalar yapılmalıdır. </li><li> Her bir hayvan için 4 transferini yönetmek için bir cam çubuk içinde alev sızdırmaz bir platin telden yapılmış bir ev yapımı nematod çekme kullanın. </li></ol> 2. Swim Analizi için ayarlama <ol><li> Bir stereomikroskop, dijital CCD kamera ve dijital video kayıt yazılımı oluşan entegre bir sistem kullanın. Celest yazılım can ayrı bir bilgisayarda kullanılabilir. <ol><li> Karanlık bir bezle örtün mikroskop mikroskop lamı üzerine yüzmek damla alanında parlamayı önlemek ve görüntü kalitesini artırmak için (örneğin, keçe). </li><li> Tam yüzmek alanının görüntüsü ve arka plana karşı hayvanların keskin kontrast elde etmek için baz ayna mikroskop çalışma mesafesini ve büyütme ayarlayın. hesaplamalı görselleştirme ve yüzmek analiz yazılımı ile izlemek için çok iyi çalışıyor siyah arka plan karşı beyaz yetişkinlerin organları görselleştirmek için koyu alana aydınlatma ayarlayın. </li><li> çalışma alanı, bir mikroskop lamı tutmak ve çok temiz damla yüzmek için özen gösterin. Enkaz yetişkinlerin serbest yüzme tıkayarak analizi engelleyebilir, ve lif ince iplikleri izleme sırasında hayvanların nonmoving olarak tespit edilebilir. </li></ol></li></ol> Sıvı Fiziksel Uygunluk Analizi 3. Hayvan Hazırlık <ol><li> Pipet 60 mcL obir mikroskop lamı üzerine önceden basılmış 10 mm halka içine f 1x M9 tampon. damla tamamen halka iç alanı kaplamaktadır emin olun. yazılımı multiwell plakaları kullanan varsa olduğundan daha bir slayt yer alan bu damla boyutu kullanarak daha fazla yüzme bilgileri ayıklar. </li><li> Tek yetişkin nematod almak ve sıvı bulut bakterilerin taşınmasını en aza indirerek, 1x M9 tampon damla içine aktarabilirsiniz. Önce onları yukarı kaldırarak yavaşça, çok bakteriyel çim içermez plaka bir tarafı transfer için hayvanları yerleştirerek onları tarama sağlayarak, ve bakterilerin en aza indirin. <ol><li> Damla içine nematodları aktarırken, hayvanların 25 davranışını etkileyebilir, yüzmek süreyi azaltmak için analiz istasyonuna yakın bir diseksiyon kapsamı kullanın. </li><li> genellikle şiddetle hareket ve çapraz yolları ise damla sadece 4 yetişkin yerleştirin. (Hesaplamalı analizi boşa olan) yüzücüler örtüşen en aza indirmek için rehberlik gibi, yerleştirmeyi düşününOnlar eski ve daha az canlılığı gösterdiğinizde genç, sağlıklı WT yetişkinler ve damla başına 5 hayvan gibi aktif damla başına 4 hayvan. NOT: Sağlıklı WT nematod içgüdüsel sıvı konuyor kısa bir süre sonra yüzmeye başlar. simlenirler eğer nematod çekme yardımıyla hafifçe açılan yetişkin ayırın. </li></ol></li></ol> Sıvı Fiziksel Uygunluk 4. Analizi - Yüzmenin Video Kayıt <ol><li> kendi yüzme kaydetmek için mikroskop baz yetişkinler yüklü slayt yerleştirin. Sıvı bireysel hayvanın davranışının 30 s videoları yakalama ayrıntıları (Video 1) ve Celest yazılımı 8,26 yardımıyla zaman kolayca gerçekleştirilir bu kayıtların çok sayıda örnekleme; Ancak, daha uzun süreler diğer özel davranışsal çalışmalar 25 için ideal olabilir yüzebilirsiniz. Önemlisi, büyütme farklılıkları affec yana tüm kayıtları boyunca aynı büyütme korumak için emin olunt yüzme analizi ve irade önyargı karşılaştırılması. Not: Bu adımlarda Malzeme tablosunda listelenen dijital video kayıt yazılımı kullanılarak rehber olarak sağlanır; Bu test edilmemiş olmasına rağmen VirtualDub açık erişim yazılımı, yerine olabilir. <ol><li> 696 x 520 piksel görüntü boyutu, 0.02 mm / piksel görüntü çözünürlüğü ve 18 kare / sn hızında: Başarılı yüzmek analizi için rehber olarak aşağıdaki ayarları kullanın. Bu ayarların yüksek çözünürlük sürümleri izleme kolaylaştırabilir ancak program tarafından hesaplanır önlemleri etkilemez. NOT: mikroskop lamı üzerine 1x M9 tampon 60 uL damla tarafından sağlanan yüzmek bölgesi yukarı aza indirir çok derinlik ve aşağı doğru yüzme hareketi yoktur. </li></ol></li><li> Ayarlar altında, &#39;diskte 545 kare&#39; ayarlanmış &#39;Sınır Sıra Boyutu&#39; &#39;Kayıt&#39; gidin. Aynı başlık altında, &#39;kullan Kayıt Yöneticisi&#39; kutusunu işaretleyin. &#39;Edit akım recor tıklayınding komut ... komutlar &#39;düğmesine basın ve altında&#39; &#39;girin,&#39; Dur Koşullar &#39;ve altında&#39; tut Frame &#39;seçeneğini&#39; Dur 0 sonra: 00: 30.00 &#39;. </li><li> kaydetmek için, daha sonra kırmızı &#39;Record&#39; düğmesine basın, ev başlığı altında &#39;RAM Yeni Sırası&#39; seçeneğini seçin. Yazılım dijital kamera ile 30 saniye boyunca 545 kare yakala ve RAM bellek onları tutacaktır. </li></ol> Sıvı Fiziksel Uygunluk 5. Analizi - video Tedavisi <ol><li> ev başlığı tıklayıp video kayıt yazılımı &#39;... İhracat tam dizisini seçerek görüntü karelerinden oluşan bir dizi içine video parçalara. NOT: Dijital video kayıt yazılımı Burada sunulan yüzme analiz programı tarafından okunabilir bütün bunlar .bmp, .jpg, .tif veya .png gibi kare kaydedebilirsiniz. Bu .tif Not dosyaları daha fazla depolama alanı kullanabilirsiniz, ancak .jpg gibi bazı formatlar görüntü kalitesini düşürebilir. </li><li> MATLAB b yüzmek analizi programı başlatmaky çalıştırmak butonuna tıklayarak. </li><li> yüzmek analizi programının ana ekranında, bir defada bir çerçeveleri ya da genotip, tarih, deneme ve süresi gibi ilgili etiketler takarken gruplar halinde görüntü dizileri yüklemek için düğmeler &#39;birden videos Ekle&#39; bir video ekle &#39;ya da kullanımı . Yazılım etiketli dizilerin bir veritabanı oluşturur. </li><li> 1 &#39;tıklayarak yüklenen dizileri birden hayvanların aynı anda izlemeyi etkinleştirin. Süreç videoları &#39;. Yeni ekranda, soldaki kutuda istediğiniz videoları seçmek ve &#39;listesine ekle&#39;, tıklayın. her bir video için sağ alt videonun ilk resmi görüntülemek için sağ üst listede adını tıklatın. halkasının içinde 3 puanı seçerek yüzmek bölgesini ayırmak ve &#39;yukarıda listelenen tüm videoları Süreci&#39; tıklayarak işleme başlatırlar. orta alt kısmında işleme ilerlemesini görüntüleyin. </li><li> video işleme ekran Tamamlandığında, &#39;Close&#39;. </li></ol> 6. Sıvı Fiziksel Uygunluk Analizi - Ölçme <ol><li> 2 &#39;tıklayın. Hesaplamak önlemler &#39;doğrulamak ya da tek hayvanların takibini reddetmek için, işlenmiş videoları teker teker, yüklenebilir yeni bir ekran açmak için. işlenmiş olan videolar video ismi o videoyu yüklemek için tıklanabilir soldaki listede görünecektir. </li><li> Başarılı izleme (yeşil bloklar) aksine cevapsız izleme (kırmızı blokların) alanlarına odaklanmak için bu adımı el kullanın. NOT: Yazılım (404 videoları 8&#39;den 2.020 hayvanlarda gözlendiği gibi% 94.1 geçerlilik) sağlam bir izleme sistemine sahip çünkü Alternatif olarak, bir geçerli izleme otomatik çıkış güvenebilirsiniz. <ol><li> alt yarısında ekran karşısında ilk renkli çubuğunda &#39;parçalı bedenin Geçerlilik&#39; bulun. &#39;Geçerli kare&#39; yüzdesi yeşil ve &#39;Reddedildi kare&#39; yüzdesi kırmızı olduğunu. Geçerli kare ≥80% ima olduğunu izleme iönlemler hesaplamak için kullanılan aberler 30 s 540 üzerinden en az 432 kare gelen 18 kare / sn kaydedildi deneme yüzmek. </li><li> Kolayca gezinmek ve geçerli blokları değiştirmek / &#39;Sonraki blok&#39;, &#39;Anahtar geçerliliğini&#39;, &#39;Bölünmüş blok&#39; ve &#39;İzole çerçeve&#39; seçeneklerini kullanarak çerçeveleri reddetti. 2 hayvan bir uncrowded yüzmek bölgesinde yolları kesişti nadir durumlarda, &#39;Switch&#39; düğmesi ile belirli bir çerçeve aralığında kendi kimlik numaralarını değiştirmek. </li><li> izleme ve üst üste performansları hakkında ek bilgi için, ekranın alt yarısında çubuk grafikler görüntüleyin. Parçalara gövde (kare başına hayvanın vücut uzunluğu) uzunluğu incidences örtüşen ile ilişkilidir. </li></ol></li><li> video üzerinde herhangi bir parlak noktalar analizi ile müdahale ederse, &#39;Glare zonların fonksiyonunu seçerek yüzmek bölgesinde parlak alanlar ayarlayın. </li><li> tıklayın &#39;Kaydet ve Compute önlemler&#39; geçerlilik girişi önce biriktirmekBaşka işlenmiş video yükleme. Yazılım hesaplar Bu aşamada, arka, tek tek hayvanların yüzme performansı eğrilik haritalar (kullanıcıya gösterilmemiştir) ve parametreler aşağıda belirtilen (Video 2). Not: Burada odaklanan parametreler ölçülmüştür Tablo 1 &#39;de tarif edilmiştir. Dalga başlatma hızı, vücut dalga sayısı, asimetri, streç ve kıvırma yazılım hayvanlar için hesaplar eğrilik haritalara göre hesaplanır; Hareket hızı, fırça darbesi ve Etkinlik indeksi parametreleri eğrilik haritalar dayalı değildir. </li><li> &#39;Compute tedbirler&#39; ekranından çıkmak için &#39;Kapat&#39;ı tıklayın. </li></ol> Sıvı Fiziksel Uygunluk 7. Analizi - Sonuçların Çıktı Not: Yazılım kolayca göz attığı değil çok ince için açık davranışsal özellikleri gelen kapak yüzmek hareket birden önlemler hakkında rapor edebilir (Video 3 ve 4). buradaDalga başlatma oranı, Vücut dalga sayısı, Asimetri, Streç, Curling, Sürüş hızı, Fırça inme ve Aktivite endeksi: odak genellikle iyi dinamik aralık 8 parametreleri üzerinde. <ol><li> Programın ana ekranında, 3 &#39;üzerine tıklayın. Ekran sonuçları &#39;analiz sonuçlarını elde etmek için. </li><li> Sol kutusuna kare istenen analiz dizileri seçip ya da &#39;seçilmiş numune ekle&#39; &#39;Yeni Örnek Ekle&#39; butonlara basarak yeni veya mevcut örneklem grubunun taşıyarak istatistiksel tedavi için örnek gruplar oluşturun. </li><li> Ekranın üst kısmında seçimi ile grafikleri ve 8 parametrelerin her biri için numunelerin önemli istatistikleri görüntüleyen ikinci bir ekrana geçmek için &#39;bu örneklerin göster grafikleri tıklayın. <ol><li> İstenirse, &#39;Renkler&#39;, &#39;histogramlar içinde&#39; ve seçiciler &#39;Worms #&#39; kullanarak, ekranın sol üst kısmında çubuk grafikler temsil ayarlayın. </li></ol></li><li> kullanım&#39;2B histogramlar&#39; Ekranın solundaki menüler açılır &#39;Y ekseni üzerinde Tedbir&#39; ve &#39;X eksenindeki Tedbir&#39; üzerinden herhangi iki parametre kombinasyonları çizmek için. Çıkmak ve &#39;Görüntü sonuçları&#39; ekranına dönmek için &#39;Kapat&#39;ı tıklayın. </li><li> açmak ve daha fazla bir tablo programında işlemek için .csv dosyası olarak ayrıntılı sayısal verileri kaydetmek için ekranın sol üst köşesinde &#39;Export ...&#39; düğmesini kullanın. </li><li> Ana ekrana gidin ve analiz video dizileri içeren veritabanının tasarrufu sağlamak için &#39;Quit&#39; tıklayın &#39;Close&#39; &#39;Görüntü sonuçları&#39; ekran. </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), 71-94 (1974).</li><li>Stiernagle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintenance+of+C.+elegans.">Maintenance of C. elegans.</a> WormBook. , 1-11 (2006).</li><li>Gallagher, T., Kim, J., Oldenbroek, M., Kerr, R., You, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ASI+regulates+satiety+quiescence+in+C.+elegans.">ASI regulates satiety quiescence in C. elegans.</a> J Neurosci. 33 (23), 9716-9724 (2013).</li><li>Brown, A. E., Yemini, E. I., Grundy, L. J., Jucikas, T., 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=A+dictionary+of+behavioral+motifs+reveals+clusters+of+genes+affecting+Caenorhabditis+elegans+locomotion.">A dictionary of behavioral motifs reveals clusters of genes affecting Caenorhabditis elegans locomotion.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (2), 791-796 (2013).</li><li>Herndon, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stochastic+and+genetic+factors+influence+tissue-specific+decline+in+ageing+C.+elegans.">Stochastic and genetic factors influence tissue-specific decline in ageing C. elegans.</a> Nature. 419 (6909), 808-814 (2002).</li><li>Restif, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CeleST:+computer+vision+software+for+quantitative+analysis+of+C.+elegans+swim+behavior+reveals+novel+features+of+locomotion.">CeleST: computer vision software for quantitative analysis of C. elegans swim behavior reveals novel features of locomotion.</a> PLoS Comput Biol. 10 (7), e1003702 (2014).</li><li>Ibanez-Ventoso, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulated+microRNA+expression+during+adult+lifespan+in+Caenorhabditis+elegans.">Modulated microRNA expression during adult lifespan in Caenorhabditis elegans.</a> Aging Cell. 5 (3), 235-246 (2006).</li><li>Hahm, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=C.+elegans+maximum+velocity+correlates+with+healthspan+and+is+maintained+in+worms+with+an+insulin+receptor+mutation.">C. elegans maximum velocity correlates with healthspan and is maintained in worms with an insulin receptor mutation.</a> Nat Commun. 6, 8919 (2015).</li><li>Hsu, A. L., Feng, Z., Hsieh, M. Y., Xu, X. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+by+machine+vision+of+the+rate+of+motor+activity+decline+as+a+lifespan+predictor+in+C.+elegans.">Identification by machine vision of the rate of motor activity decline as a lifespan predictor in C. elegans.</a> Neurobiol Aging. 30 (9), 1498-1503 (2009).</li><li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+aging+in+the+nervous+system+contributes+to+age-dependent+motor+activity+decline+in+C.+elegans.">Functional aging in the nervous system contributes to age-dependent motor activity decline in C. elegans.</a> Cell Metab. 18 (3), 392-402 (2013).</li><li>Gerstbrein, B., Stamatas, G., Kollias, N., Driscoll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+spectrofluorimetry+reveals+endogenous+biomarkers+that+report+healthspan+and+dietary+restriction+in+Caenorhabditis+elegans.">In vivo spectrofluorimetry reveals endogenous biomarkers that report healthspan and dietary restriction in Caenorhabditis elegans.</a> Aging Cell. 4 (3), 127-137 (2005).</li><li>Husson, S. J., Costa, W. S., Schmitt, C., Gottschalk, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Keeping+track+of+worm+trackers.">Keeping track of worm trackers.</a> WormBook. , 1-17 (2012).</li><li>Yemini, E., Jucikas, T., Grundy, L. J., Brown, A. E., 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=A+database+of+Caenorhabditis+elegans+behavioral+phenotypes.">A database of Caenorhabditis elegans behavioral phenotypes.</a> Nat Methods. 10 (9), 877-879 (2013).</li><li>Wang, S. J., Wang, Z. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Track-a-worm,+an+open-source+system+for+quantitative+assessment+of+C.+elegans+locomotory+and+bending+behavior.">Track-a-worm, an open-source system for quantitative assessment of C. elegans locomotory and bending behavior.</a> PLoS One. 8 (7), e69653 (2013).</li><li>Likitlersuang, J., Stephens, G., Palanski, K., 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=C.+elegans+tracking+and+behavioral+measurement.">C. elegans tracking and behavioral measurement.</a> J Vis Exp. (69), e4094 (2012).</li><li>Tsechpenakis, G., Bianchi, L., Metaxas, D., Driscoll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+computational+approach+for+simultaneous+tracking+and+feature+extraction+of+C.+elegans+populations+in+fluid+environments.">A novel computational approach for simultaneous tracking and feature extraction of C. elegans populations in fluid environments.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 55 (5), 1539-1549 (2008).</li><li>Krajacic, P., Shen, X., Purohit, P. K., Arratia, P., Lamitina, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+profiling+of+Caenorhabditis+elegans+motility.">Biomechanical profiling of Caenorhabditis elegans motility.</a> Genetics. 191 (3), 1015-1021 (2012).</li><li>Pierce-Shimomura, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+analysis+of+crawling+and+swimming+locomotory+patterns+in+C.+elegans.">Genetic analysis of crawling and swimming locomotory patterns in C. elegans.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (52), 20982-20987 (2008).</li><li>Schreiber, M. A., Pierce-Shimomura, J. T., Chan, S., Parry, D., McIntire, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulation+of+behavioral+decline+in+Caenorhabditis+elegans+with+the+Rag+GTPase+raga-1.">Manipulation of behavioral decline in Caenorhabditis elegans with the Rag GTPase raga-1.</a> PLoS Genet. 6 (5), e1000972 (2010).</li><li>Fang-Yen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+analysis+of+gait+adaptation+in+the+nematode+Caenorhabditis+elegans.">Biomechanical analysis of gait adaptation in the nematode Caenorhabditis elegans.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (47), 20323-20328 (2010).</li><li>Buckingham, S. D., Partridge, F. A., Sattelle, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated,+high-throughput,+motility+analysis+in+Caenorhabditis+elegans+and+parasitic+nematodes:+Applications+in+the+search+for+new+anthelmintics.">Automated, high-throughput, motility analysis in Caenorhabditis elegans and parasitic nematodes: Applications in the search for new anthelmintics.</a> Int J Parasitol Drugs Drug Resist. 4 (3), 226-232 (2014).</li><li>Ghosh, R., Emmons, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Episodic+swimming+behavior+in+the+nematode+C.+elegans.">Episodic swimming behavior in the nematode C. elegans.</a> J Exp Biol. 211 (Pt 23), 3703-3711 (2008).</li><li>Restif, C., Ibanez-Ventoso, C., Driscoll, M., Metaxas, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+C.+elegans+swimming+for+high-throughput+phenotyping.">Tracking C. elegans swimming for high-throughput phenotyping.</a> 2011 IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: From Nano to Macro. , 1542-1548 (2011).</li><li>Friedman, D. B., Johnson, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mutation+in+the+age-1+gene+in+Caenorhabditis+elegans+lengthens+life+and+reduces+hermaphrodite+fertility.">A mutation in the age-1 gene in Caenorhabditis elegans lengthens life and reduces hermaphrodite fertility.</a> Genetics. 118 (1), 75-86 (1988).</li><li>Johnson, T. E., Tedesco, P. M., Lithgow, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+mutants,+selective+breeding,+and+transgenics+in+the+dissection+of+aging+processes+of+Caenorhabditis+elegans.">Comparing mutants, selective breeding, and transgenics in the dissection of aging processes of Caenorhabditis elegans.</a> Genetica. 91 (1-3), 65-77 (1993).</li><li>Morris, J. Z., Tissenbaum, H. A., Ruvkun, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+phosphatidylinositol-3-OH+kinase+family+member+regulating+longevity+and+diapause+in+Caenorhabditis+elegans.">A phosphatidylinositol-3-OH kinase family member regulating longevity and diapause in Caenorhabditis elegans.</a> Nature. 382 (6591), 536-539 (1996).</li><li>Lin, K., Dorman, J. B., Rodan, A., Kenyon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=daf-16:+An+HNF-3/forkhead+family+member+that+can+function+to+double+the+life-span+of+Caenorhabditis+elegans.">daf-16: An HNF-3/forkhead family member that can function to double the life-span of Caenorhabditis elegans.</a> Science. 278 (5341), 1319-1322 (1997).</li><li>Ogg, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Fork+head+transcription+factor+DAF-16+transduces+insulin-like+metabolic+and+longevity+signals+in+C.+elegans.">The Fork head transcription factor DAF-16 transduces insulin-like metabolic and longevity signals in C. elegans.</a> Nature. 389 (6654), 994-999 (1997).</li><li>Ziv, E., Hu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+variation+in+insulin/IGF-1+signaling+pathways+and+longevity.">Genetic variation in insulin/IGF-1 signaling pathways and longevity.</a> Ageing Res Rev. 10 (2), 201-204 (2011).</li><li>Murphy, C. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genes+that+act+downstream+of+DAF-16+to+influence+the+lifespan+of+Caenorhabditis+elegans.">Genes that act downstream of DAF-16 to influence the lifespan of Caenorhabditis elegans.</a> Nature. 424 (6946), 277-283 (2003).</li><li>Sulston, J. E., Horvitz, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-embryonic+cell+lineages+of+the+nematode,+Caenorhabditis+elegans.">Post-embryonic cell lineages of the nematode, Caenorhabditis elegans.</a> Dev Biol. 56 (1), 110-156 (1977).</li><li>White, J. G., Southgate, E., Thomson, J. N., 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+structure+of+the+nervous+system+of+the+nematode+Caenorhabditis+elegans.">The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans.</a> Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 314 (1165), 1-340 (1986).</li><li>Varshney, L. R., Chen, B. L., Paniagua, E., Hall, D. H., Chklovskii, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+properties+of+the+Caenorhabditis+elegans+neuronal+network.">Structural properties of the Caenorhabditis elegans neuronal network.</a> PLoS Comput Biol. 7 (2), e1001066 (2011).</li><li>Jarrell, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+connectome+of+a+decision-making+neural+network.">The connectome of a decision-making neural network.</a> Science. 337 (6093), 437-444 (2012).</li><li>Greenblum, A., Sznitman, R., Fua, P., Arratia, P. E., Sznitman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caenorhabditis+elegans+segmentation+using+texture-based+models+for+motility+phenotyping.">Caenorhabditis elegans segmentation using texture-based models for motility phenotyping.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 61 (8), 2278-2289 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Bir model sistem olarak C. elegans kullanımı genetik dövülebilirlik, titiz detay açıklamalı deneysel tractability ve anatomi nedeniyle artmaya devam etmektedir. Örneğin, C. elegans hermafrodit nöronal yapısı ve bağlantı açıkça ölçüde belirli davranışlarını kontrol belirli nöronal devrelerin soruşturma kolaylaştırılması, 34-36 dışarı eşleştirilir. 302 nöronlar lokomosyon gibi temel davranış çıkışlara duyusal girdilerin geniş bir işleme yetişkin hermafrodit en sinir sistemini oluşturmaktadır. Daha karmaşık bir erkek sinir sisteminin yapısı da ele alınması cinsiyete özgü devreyi sağlayan, 37 tarif edilmiştir. 37 C. elegans davranışı yoğun katı ortam içeren standart kültür levhaları üzerinde incelenmiştir. WT C, agar dolu plakaları üzerinde öngörülebilir sinüzoidal dalgalar halinde hareket, sapmaları elegans yanagenel model gözü tarafından algılanabilen ve el attı edilebilir. Bu yaklaşım, ancak deneycinin kritere tabi olup emek yoğundur. Izlemek ve C. katı ortam üzerinde lokomosyon ele alınması daha sofistike biyolojik soruları izin, öznellik önyargı kaldırmak ve büyük ölçekli çalışmalar için izin elegans ölçmek için tasarlanmış donanım ve yazılım araçları. Schafer laboratuarında 16 tarafından oluşturulan son davranışsal veritabanı plakaları üzerinde hareket etmek için bir hesaplama sistemi ile elde edilmiştir analitik uzantısı ve derinlik mükemmel bir örnektir. WT C. elegans sıvı yerleştirildiğinde, hayvan hızla yüzerek başlatarak, yeni ortama hareketini uyarlar. C. yüzme tarama daha hareket daha geniş bir yelpazede kullanır ve 8 daha düzensiz olabilir elegans. Celest gibi yazılım C. detaylı analiz için boşluğu doldurmak için tasarlanmıştır sıvı içinde, Permi davranışı eleganskolayca un destekli gözle ölçülen değil, ya da daha hızlı manuel puanlama daha yapılabilir hareket ilişkili parametrelerin tting kantitatif. 8 sabit h bir birey ~, 200 videoları günde 1000 kayıtları işleme olabilir. Yazılım fiziksel uygunluk ve davranış kapsamlı bir parmak izi olarak hizmet değerlendiren parametreleri yüzme tanımlar. C. elegans sıvı davranış ve bunların altında yatan moleküler yolların karmaşık yönleriyle anlaşılmasını zenginleştirerek yanı sıra, bu yazılım farmakolojik tepkiler, yaşlanma ve farklı davranış da dahil olmak üzere biyoloji birden yönlerini keşfetmek için kullanılabilir. Bu yaş yazılım gibi uygulamanın bir örnek olarak burada sunulan, C fiziksel performans ortaya sayısal değişikliklerin genel yetişkin elegans (daha ayrıntılı bir açıklama için, Restif ve ark. 8). yaşlanma çerçevede, ölçülen parametreler ise azalmıştırDiğerleri artmış veya sürekli vahşi tip değişmedi. Eğilimler uzun ömürlü mutantlar hesaplama profili ile büyük ölçüde teyit edildi ve aynı yaştaki nüfusun zarif ve kötü ager kohortların göreli profilleri homojen çevre koşullarında tuttu. Yazılımın yüksek çözünürlüklü da kapsamlı bir şekilde, özelliği mutant (Şekil 1 &#39;de, örneğin, yaş-1 (hx546)), daha önce bilinmeyen bir ince fenotipleri ortaya çıkarabilir. tarif edilen protokolün bir kaç özellikle kritik adım vardır. deneyci son derece tesadüfi sıcaklık değişiklikleri önlemek için büyük ağrıları gitmek için teşvik böylece yüzmek çevre ve gerilme plaka kültürü arasında bir sabit sıcaklık ortamını koruyarak, yüzmek tekrarlanabilir için önemlidir. Yüzücü ortam plakaları ile aynı sıcaklıkta olmalıdır. Aynı şekilde, yüzmek için damla boyutu dikkatli özen tekrarlanabilirliği sağlamaya yardımcı olur. Son olarak, düşünmek ihtiyatlıbirikir büyük video dosyalarını boşaltma konusunda ilerlemek. video yakalama bilgisayardan ayrı bir sitedeki görüntü işleme tavsiye edilir. yüzmek analiz için burada sunulan yazılımın kullanımı bazı sınırlamalar vardır. programları aynı anda birden fazla hayvan izleyebilirsiniz rağmen beşten fazla hayvan ortaklaşa incelendiğinde ise Birincisi, hayvanlar video görüntüleri birbirlerine yüzerek olacağı artan bir şansı yoktur. Ne zaman programı açıkça bu o veri çerçeveleri censors, hangi hangi hayvan belirleyemiyor. Bu program özelliği, bireysel hayvanlar için veriler yüksek kalitede olmasını sağlar rağmen, verimi sınırlamaktadır. ilişkili sinyaller aynı zamanda görüntü analizleri etkileyebilecek gibi İkincisi, görüntüler oldukça temiz olması gerektiğini, toz, leke ve ışıklar parlama ücretsizdir. protokol Bölüm 2.1.1, büyük ölçüde dalgalanmalar komplikasyonları ortadan kaldırarak görüntü yakalama yardımcı olabilir çok düşük teknolojili yatırım belirtildiği gibi benn çevre aydınlatma ortam ışığı aşamaya ulaşmak için izin vermez bir karanlık bezle sahne alanı kapsayacak etmektir. Üçüncü olarak, program, yetişkin safhasında hayvanlar için optimize edilmiştir. Genç larvalar yüzmek çok hızlı ve program hatası artırır, küçük bedenlere sahip. Dördüncü olarak, bazı yazılım MATLAB kullanır ve sürüm yükseltmeleri ve / veya işletim sistemi yükseltmeleri olduğunda, bazı program bağlantıları bozulabilir. Şu anda, yazılım MATLAB 2015b ve Mac OS sürümü 10.10 kullanım için optimize edilmiş, ama biz yakında bu tür değişikliklere karşı daha dayanıklı bir yazılım sürümünü göndermek için bekliyoruz edilir. Son olarak, video veri dosyaları hızlı geniş olur ve tahsis edilecek depolama alanı gerektirebilir. Özetle, burada sunulan kolayca Celest analizi için yüzme C. elegans videoları oluşturmak için çok yatırım yapmadan herhangi bir laboratuvar tarafından uygulanan basit bir yöntemdir. yazılım paketinin özellikleri sayesinde izleme kapsamlı otomasyon dahilanalizi, aynı anda birden fazla hayvan izleme ve çoğu lokomosyon parametrelerinin kantitatif için matematiksel üsleri (yani eğrilik tedbirler) kullanımı. Yazılım Restif ark ayrıntılı olarak halka açık kod ve demolar ile açık kaynak vardır. 8. Program takibi için gelişmiş bilgisayar vizyonu analizi, diğer yayınlanmış izleme sistemleri özellikleri olsa da (örneğin, Greenblum ve diğ., 2014 38) Burada sunulan yazılımın parametre analizi ile uyumludur. Gelecek gelişmeler yukarıda belirtilen işletim sistemleri (aynı zamanda Malzemelerin Tabloda belirtilen) özel sürümleri için kullanımını kısıtlamak değil daha sağlam bir paket içine dönüştürme yazılımı doğru yönlendirilecektir.

genetik, epigenetik, deneyim ve çevre etkisi davranışı modern biyolojinin önemli bir sorundur nasıl tanımlanması. hesaplama izlenen ve bu hedefe doğru kritik katkılar sağlayabilir ölçülebilir Basit, genetik müsait modelleri. Nematod Caenorhabditis elegans böyle bir modeldir. Bu makalenin amacı, lokomosyon yüzme C. elegans izlenir ve biyolojik alaka ile sekiz yeni özellikleri hakkında bilgi ayıklamak için oranlamr nasıl göstermektir. 3 w ve 20 ° C 1,2 yaklaşık 4 gün bir üreme dönemi - C. elegans yaklaşık 2 nispeten kısa bir ömrü vardır. Standart laboratuvar kültürlerde, bu mikroskobik nematod bakteriyel bir besin kaynağı 3,4 ile yayılır nematodu Büyüme Medya (NGM) içeren Petri kapları yetiştirilir. WT N2 hayvanlar agar dolu plakaları üzerinde zarif sinüzoidal dalgalar aktif hareket; Onlar hareket sıçan değiştirmek(tarama) konut, (gıda arayışı) dolaşım, ya da bir yemek (inaktif tokluk sakinleştikten) kurtarma sırasında es 5. Düşüş 6 veya yaş 7-12 zamanda dramatik plakalar üzerinde hareket değiştirebilir. Healthspan&#39;in ya da yaşlanma davranışı modüle eden genler işlevsel olarak C. elegans hareket paternleri veya lokomosyon analizi ile karakterize edilebilir. Healthspan&#39;in ölçmek için bir yaklaşım olarak şiddetli fiziksel aktivite sınıfı A ve felç olma sınıfının C 7,8,13 ile, plakalar üzerinde kendi hareketin göre üç kategoriye (örneğin, A, B, ve C) içine yaşlanma yetişkin sınıflandırmak etmektir. Böyle nitel sıralama fiziksel uygunluk farklılıkları ortaya çıkarmak için yararlı olsa da, kategoriler net sınırlar olmadan geniştir ve dolayısıyla puanlama önyargı deneyci tabidir. Izci Giderek artan sayıda nesnellik, gelişmişliği yükseltilmiş, ve C analizi hassas hareketini elegansKatı ortam 14-18. Plakalar üzerindeki hareket çok hayvan ortamın katı yüzey ile temas ettiği düzleme sınırlıdır elegans. (C. elegans, birden çok düzlemde elemanların, bir katı yüzey ile temas halinde de vücudun geri kalan kafadan kaldırarak keşif neden olabilir. Bununla birlikte, bu davranış, olağan değildir.), Sıvı yerleştirilmiştir, bu nematod katı yüzeylerdeki hayvanlara kıyasla daha kapsamlı boyutlu hareketi, hız ve hareket derinliği daha geniş bir yelpazede, ve posterior farklı hareket anterior yaşla birlikte artan insidansı özellikleri bir dalgalı hareket, ya da yüzme, başlatır. fiziksel uygunluk ve yeni ortama yanıt hızlı bir analiz olarak, bir deneyci bir sıvı damlası içine tek bir hayvanı yerleştirebilir ve diseksiyon kapsamında vücut kıvıran frekansını puan. Video kayıt yüzme gücü bugünkü ve gelecekteki skorlarının kolaylaştırabilirhayvan. Ancak, manuel yaklaşım atılır olabilir özelliklerin sayısını sınırlar ve tam bir defada bir hayvan puanlama kısıtlıdır. sıvı içindeki Hareket az katı ortam üzerinde hareketin daha incelenmiştir. Nitekim, sıvı 19-24 yılında lokomosyon ölçmek için laboratuarda uygulanması sağlam ve kolay birkaç yazılım seçenekleri vardır. Yazılım Celest (C. elegans Swim Testi) Hareket 8 doğası ile doğrudan alakalı verileri (eğrilik puanları) teslim kullanımı ve matematiksel temelli önlemlerin sadeliği sunar; (Restif ve ark., 8 özellikleri ve avantajları detaylı tanımı). Dahası, hesaplama analizleri insan gözünün puan için imkansız olan fenotipik özelliklerin açıklanmasını sağlar. İşte, bu analiz yaklaşımının çözünürlüğü örneklemek veri sonraki Celest analizi açıklanmıştır için yüzmek denemeler kayıt protokolü uygulamak için kolay sunulmuş ve.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;REAGENT&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>N2</td><td>Caenorhabditis Genetics Center (CGC)</td><td></td><td>&lt;em&gt;C. elegans&lt;/em&gt; WT (ancestral).</td></tr><tr><td>OP50 &lt;em&gt;Escherichia coli&lt;/em&gt;</td><td>Caenorhabditis Genetics Center (CGC)</td><td></td><td>Biosafety Level: BSL-1.</td></tr><tr><td>OP50-1 &lt;em&gt;Escherichia Coli&lt;/em&gt;&amp;nbsp;</td><td>Caenorhabditis Genetics Center (CGC)</td><td></td><td>Streptomycin resistant strain of OP50.&amp;nbsp; Biosafety Level: BSL-1.</td></tr><tr><td>Streptomycin sulfate salt</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S6501</td><td></td></tr><tr><td>Printed Microscope Slides&amp;nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Gold Seal Fluorescent Antibody Microslides: 3032-002</td><td>have two etched 10 mm diameter circles delineated by white ceramic ink</td></tr><tr><td>Nematode Growth Medium (NGM)</td><td>For 1 L: 17 g Agar, 3 g NaCl, 2.5 g Peptone, 1 mL 1 M CaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;, 1 mL 5 mg/mL Cholesterol in ethanol, 25 mL 1 M KPO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt; buffer, 1 mL 1 M MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;, H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O to 1 L. Sterilize by autoclaving.</td><td></td><td>Stiernagle, T. Maintenance of &lt;em&gt;C. elegans&lt;/em&gt;. WormBook, 1-11, doi:10.1895/wormbook.1.101.1 (2006)</td></tr><tr><td>M9 buffer</td><td>For 1 L: 3 g KH&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;PO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;, 6 g Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;HPO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;, 5 g NaCl, 1 mL 1 M MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;, H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O to 1 L. Sterilize by autoclaving.</td><td></td><td>Stiernagle, T. Maintenance of &lt;em&gt;C. elegans&lt;/em&gt;. WormBook, 1-11, doi:10.1895/wormbook.1.101.1 (2006)</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;EQUIPMENT&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>CeleST</td><td>Driscoll Lab, Rutgers University</td><td>&lt;em&gt;C. elegans&lt;/em&gt; Swim Test</td><td>Open Source, see http://celestmod.github.io/CeleST/ and http://celest.mbb.rutgers.edu/</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>www.mathworks.com/downloads</td><td>MatLab version 2015b (best)</td><td>The CeleST version demonstrated here has best functionality with Mac OS 10.10 and MatLab 2015b. MATLAB 2015B introduced changes to how MATLAB handled graphics, including a new coding convention and syntax. These changes resolved an issue that couldn&#039;t be resolved elegantly (primarily because the internals of MATLAB really needed the major graphics overhaul implemented in MATLAB 2015B). For this reason, CeleST should always be run on MATLAB 2015B or later versions. However for users without access to MATLAB version 2015B or later (or MATLAB at all), we have created a CeleST program that doesn&#039;t need MATLAB on the computer at al. An installer is downloaded by the prospective user and then it installs itself onto the computer through a couple prompts like most programs.&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Mac OS</td><td>www.apple.com</td><td>Version 10.10</td><td>Currently, CeleST has been ported to the major operating systems (Windows, Mac, and Linux). The current code can be run on any of the operating systems and there are versions for each operating system that don&#039;t even require users to have MATLAB to use CeleST (this version requires a large download). The Windows version has been tested the least and is most prone to bugs as such. Linux has been moderately tested. And Mac has been and continues to be tested extensively (primarily because it&#039;s the operating system in our lab).</td></tr><tr><td>Stereomicroscope&amp;nbsp;</td><td>Zeiss</td><td>Stemi 2000-C&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Transmitted Light Base</td><td>Diagnostic Instruments</td><td>TLB 3.1</td><td></td></tr><tr><td>Digital CCD Camera</td><td>QImaging</td><td>Rolera-XR Mono Fast 1394 (ROL-XR-F-M-12)</td><td></td></tr><tr><td>Digital Video Recording Software</td><td>Norpix</td><td>Streampix Version 3.17.2</td><td></td></tr></tbody></table>

automated analysis of c. elegans swim behavior using celest software

davranışı düzenleyen nöronal ve nöromüsküler devreleri Kesme biyoloji önemli bir sorun olmaya devam etmektedir. Nematod Caenorhabditis elegans aslında temel fonksiyonel desen spesifik moleküler sürücüleri aydınlatan, insan beyninin connectome bina, teknolojik yaklaşımlar ilham verici, bu meydan mücadele için yardımcı paha biçilmez bir model organizmadır olduğu kanıtlanmıştır. C. elegans davranışsal çalışmalar dökme katı substratlar üzerinde gerçekleştirilmiştir. sıvı içinde, hayvanlar 3D hızları aralığında hareket yanı sıra kantitatif için yeni zorluklar tanıtmak gibi ön şekil değişikliği olmadan posterior kıvrılma gibi kısmi vücut hareketleri, dahil davranış sergilerler. Basit bir işlem aşamaları ve C. elegans yüksek çözünürlüklü analiz davranışını yüzmek sağlayan bir yazılımın kullanımı, burada sunulmuştur. Celest adlı yazılım, izleyen bir uzman bilgisayar programı kullananC. birden aynı anda hayvanlar ve sağlayan yeni önlemler sıvı (yüzme) &#39;de lokomosyon elegans. önlemler çoğunlukla eşik kesilmelerine karşı hesaplama gereksinimleri olmadan, bilgisayar vizyonu ve örüntü tanıma kullanılan matematik hayvan duruş topraklı ve dayanır. Her iki kombine küçük parti çalışmalardan elde edilen hayvanların yüzlerce genel yüzme cesaret değerlendirmek ve hatta yeni fenotipleri iyi karakterize genetik mutantlar ortaya çıkarmak için yazılım aracı kullanılabilir. Celest ile analiz için örneklerin hazırlanması bilimsel topluluk tarafından geniş adaptasyonunu sağlayarak, basit ve düşük teknoloji olduğunu. Burada açıklanan hesaplama yaklaşımının kullanılması dolayısıyla C. elegans modeli davranış ve davranış devrelerin daha iyi anlaşılması için katkıda bulunmalıdır.

Sıvı (yüzme) &#39;de lokomosyon analiz ederek, (emekleme) katı ortam üzerinde kolayca anlaşılır olmayan fenotipleri açıklığa edilebilir. Yüzme lokomosyon ölçmek için biz yüzme davranışı 8 on yeni parametreleri ölçen özel bir yazılım geliştirdi. Bu parametrelerin sekiz en yararlı Tablo 1 &#39;de ayrıntılı olarak tarif edilmiştir. Bu parametreler Dalga başlatma oranı, Vücut dalga sayısı, Asimetri, Streç, Curling, Sürüş hızı, Fırça inme ve Aktivite endeksi olarak adlandırılır. Yazılımın gücünü örnekleyen Çalışmalar, WT, mutant davranışsal ya da uzun ömürlü kökenden 8 ile yaşlanma yetişkinlerin yüzlerce fonksiyonel düşüş tanımladığınız ve iyi çalışılmış uzun ömürlü mutantlar yaş-1 (hx546) ve daƒ-16 (mgDƒ50) analiz ettik hangi normal insülin sinyal yolunu bozan mutasyonu taşıyan. Gen yaş 1 (a phosphatidylinositide 3-kinaz PIK3 kodlayanBu mutasyon hx546 barındırdığı) katalitik alt birim ve, ömür uzatma ve stres direnci 27-29 neden olur. Gen daƒ-16 ömrünü kısaltır ve 30-33 silinen zaman stres yanıtı bozan bir forkhead kutusu O (Foxo) transkripsiyon faktörü kodlayan. Dalga başlatma oranı, Seyahat hızı, Fırça inme ve Etkinlik indeksi gibi yüzme belirli parametreler giderek daha olumlu genetik geçmişleri (Şekil 1) yaşla birlikte azalmıştır. Mevcut bilgi doğrultusunda, uzun ömürlü yaş 1 (hx546) mutantlar, gelişmiş ve son derece ileri yaslarda WT daha şiddetli fiziksel performans gösterdi. Beklenen olarak da, kısa ömürlü daƒ-16 (mgDƒ50) mutantlar özellikle son derece ileri yaslarda, performans tehlikeye görüntülenen. Enteresandır ki, sadece Celest bilgisayarla görme ve matematiksel algoritma paketinin SuperIO incelemesine altındayaş 1 (hx546) mutantlar r yüzmek performansı yetişkinlik başlangıcında saptanabilir oldu. Yaş 1 (hx546) genç erişkin yaşamda gelişmiş fiziksel performans sonuçları bu mutasyon daha önce (Şekil 1) takdir şekilde normal gelişimini ve / veya genç erişkin fenotip etkilediğini düşündürmektedir gerçeği. Vücut dalga sayısı, Asimetri, Stretch ve Curling parametreleri WT yaş ve yaşlanma mutant yetişkinler (Şekil 2) ile yukarı yönlü seyir. İlginçtir, yazılım çözünürlük seviyesi germek ve aynı ölçüde bükmek için yaş-1 (hx546) yaşamlarının ve aşırı eski daƒ-16 (mgDƒ50) mutantlar yetersizlik boyunca mutantlar sürekli simetri gibi ince davranış özellikleri ortaya daha yukarı yaştaki WT ve yaş 1 (hx546) yetişkinler. Fiziksel perfo genel kaçınılmaz kaybına ek olarakyaş, her yetişkin yaşlanma sürecinde eşsiz bir ilerleme desen görüntüler nedeniyle genetik ve çevre 7 neredeyse homojen olsa bile rmance. (Genetik ve çevre kontrol ederek, bu faktörlerin olası karıştırıcı etkileri yaşa bağlı dejenerasyon stochasticity önemli katkısı açıklanması, en aza indirilir.) Benzer genetik arka plan bir senkronize C. elegans nüfus kontrollü bir ortamda tutulan hala bir karışımını içerir onların yaşlanma özelliklerine göre bireylerin farklı sınıflar. Tüm sağlıklı yetişkinler başlar rağmen diğerleri daha uzun süre (zarif agers, sınıf A) canlılığını muhafaza ederken, bazıları hızla kendi fiziksel uygunluk (kötü Agers, C sınıfı) kaybedersiniz. Kötü: agers Böylece zarif agers nazaran daha kısa bir Healthspan&#39;in var gibi görünmektedir. Gibi diğer çalışmamızda 8 ayrıntılı, zarif agers genç fiziksel fitn muhafazaess daha genç yetişkinlerin yüzme profili ile karşılaştırıldığında gözlemlediği gibi (3, 4 ve Şekiller 5). Bu sürekli spor sonrası üreme çağındaki uzun ömürlü yaş 1 (hx546) mutantlar fiziksel performans (D 11) ile karşılaştırılabilir (Şekil 1 ve 2). Aksine, kötü agers dramatik aşırı eski ve progerik daƒ-16 (mgDƒ50) yetişkinler (- 4 Şekil 1) benzer seviyelerde performans, kısa bir süre üreme sonra fiziksel kapasite çoğunu kaybetti. Bu benzerlikler brüt karşılaştırma yoluyla çizilebilir, ancak belirli imzalar yakından bakmak kolaylıkla fark edilir. Streç ve curling aşırı eski vahşi türleri ve yaşlanma mutantlar hem yaygınlığı arasında bazı korelasyon (Şekil 2) olmasına rağmen Örneğin, bu ilişki kötü agers görülmez (Şekil 4 ve 5), kıvrılmaya yüksek eğilimi göstermektedir ki yukarı amaTest örnekleri germek değil. Sunduğumuz yazılım böylece daha önce uysal değildi daha gelişmiş çalışmalar için araçlar sağlayarak fiziksel uygunluk veya lokomotor kapasite analizi boyut katar. Özetle, Celest belirli koşulların imzaları olabilir benzersiz ve ortak parametre kalıplarının belirlenmesini (sağlayan sekiz özgü genetik, epigenetik davranışsal parmak izi tanımlamak burada vurgulanan yeni önlemler ve çevre kökenden şeklinde kapsamlı okumalar sağlar bu Healthspan&#39;in çevre, farmakolojik, beslenme), biyolojik işlemler, ya da organizma belirtir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54359/54359fig1.jpg" /> Şekil 1: Dalga Başlatma Oranı (A) Aktivite İndeksi (B), Fırça Darbesi (C) ve WT, yaş-1 (hx546) için Sürüş Hızı (D) ve daƒ-16 Celest Yazılım Raporları (mgDƒ50)<html> D 4 (genç yetişkinlik), 11 (post-üreme) ve 20 (aşırı eski) hakkında Yetişkinler. y ekseni anlamı &#39;numarası&#39; &#39;#&#39;. WTS yeşil ve daƒ-16 kırmızı, gri, yaş-1 renklidir. Hata çubukları, ortalamanın (SEM), standart hatalarıdır. Aynı yaş WT ve yaşlanma mutantlar ANOVA Dunnett çoklu karşılaştırma testi ile takip tek yönlü kullanarak istatistiksel anlamlılık için karşılaştırıldı. ** P = 0.001 - &lt;0.01; *** P = 0.0001 - &lt;0.001. n = her veri 62 dört bağımsız çalışmalarda etmektedir. Burada dikkat ve Şekil 2, her 30 s Video 4 hayvanlar ile yapılır ve her deneme için biz 4 yüzme videoları 16 hayvanların toplam puanı, bu gösterilen her bir veri noktası için 4 biyolojik çoğaltır için yapılır. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54359/54359fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <html> ntent &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54359/54359fig2.jpg" /> Şekil 2: Vücut Dalga sayısı (A), Asimetri (B), Stretch (C) ve WT Curling (D), yaş-1 (hx546) ve daƒ-16 D 4 (mgDƒ50) Yetişkinler Yazılım Raporları (genç yetişkinlik), 11 (post-üreme) ve 20 (aşırı eski). y ekseni anlamı &#39;numarası&#39; &#39;#&#39;. WT kırmızı, gri, yaş-1 yeşil ve daf-16 renklidir. Hata çubukları, ortalamanın (SEM), standart hatalarıdır. Aynı yaş WT ve yaşlanma mutantlar ANOVA Dunnett çoklu karşılaştırma testi ile takip tek yönlü kullanarak istatistiksel anlamlılık için karşılaştırıldı. * P = 0.01 - &lt;0.05; ** P = 0.001 - &lt;0.01; *** P = 0.0001 - &lt;0.001. n = her veri noktası 62 bağımsız dört itibaren, 30 s denemeler yüzmek.e.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54359/54359fig3.jpg" /> Şekil 3: Dalga Başlatma Oranı (A) Aktivite İndeksi (B), Fırça Darbesi (C) ve genç WT yetişkinler için Sürüş Hızı (D) (D 4) ve aynı yaş Zarif ve Kötü Agers (D10 Yazılım Raporları ve 11). y ekseni anlamı &#39;numarası&#39; &#39;#&#39;. Genç WTS bir yeşil zarif Agers ve C sınıfı kötü agers kırmızı, gri, sınıfta renklidir. Hata çubukları, ortalamanın (SEM), standart hatalarıdır. Sınıf A zarif agers ve C sınıfı kötü agers Dunnett çoklu karşılaştırma testi ile takip tek yönlü ANOVA D 4 genç yetişkinler karşılaştırıldı. ****, P &lt;0.0001. n = bağımsız ikisinden her veri noktası 27, 30 s denemeler yüzmek. Grafik biraz Restif et al modifiye edilir. Creative altında yayınlandı (2014) 8,Commons Attribution (CC BY) lisansı http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54359/54359fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54359/54359fig4.jpg" /> Şekil 4: Genç WT Yetişkinler için Vücut Dalga sayısı (A), Asimetri (B) ve Curling (C) Yazılım Raporları (D 4) ve aynı yaş zarif ve Kötü Agers (D 10 ve 11). y ekseni anlamı &#39;numarası&#39; &#39;#&#39;. Genç WTS kırmızı, gri, sınıfta yeşil ve C sınıfı kötü agers bir zarif Agers renklidir. Hata çubukları, ortalamanın (SEM), standart hatalarıdır. Sınıf A zarif agers ve C sınıfı kötü agers Dunnett çoklu karşılaştırma testi ile takip tek yönlü ANOVA D 4 genç yetişkinler karşılaştırıldı. ** P = 0.001 - &lt;0.01; ****, P &lt;0.0001; <strong&gt; n / a, toplam örnek büyüklüğünün sadece biri hayvan kıvrılmış beri sigara uygulanabilir. n = bağımsız ikisinden her veri noktası 27, 30 s denemeler yüzmek. Grafik biraz Restif et al modifiye edilir. (2014) 8, Creative Commons Attribution (CC BY) lisansı http yazıyı hangi: /creativecommons.org/licenses/by/4.0/. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54359/54359fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/54359/54359fig5.jpg" /> Şekil 5: Genç WT yetişkinler için Stretch Yazılım Raporu (D 4) ve aynı yaş Zarif ve Kötü Agers (D 10 ve 11). Genç WTS kırmızı, gri, sınıfta yeşil ve C sınıfı kötü agers bir zarif Agers renklidir. Hata çubukları, ortalamanın (SEM), standart hatalarıdır. A sınıfı zarif agers ve C sınıfı kötü agers D 4 y karşılaştırıldıDunnett çoklu karşılaştırma testi ile takip tek-yönlü ANOVA kullanılarak genç yetişkinler. n = her verilerde 27 iki bağımsız çalışmalarda etmektedir. Grafik biraz Restif et al modifiye edilir. (2014) 8, Creative Commons Attribution (CC BY) lisansı http yazıyı hangi: /creativecommons.org/licenses/by/4.0/. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54359/54359fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Video 1" src="/files/ftp_upload/54359/54359video1.jpg" /> Video 1: C. Temsilci grup Yüzme yetişkin elegans. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54359/Video1.mov" target="_blank">Bu videoyu görmek için lütfen buraya tıklayınız. (Indirmek için sağ tıklatın.)</a> <img alt="Video 2" src="/files/ftp_upload/54359/54359video2.jpg" /> Video 2: Test Hayvanlar yüzün Performansları bireysel eğriliği Haritalarının Celest Yazılım Hesaplama. Eğrilik haritaları arka planda hesaplanır; onlar kullanıcı ile yazılım arayüzü görünmez. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54359/Video2.mov" target="_blank">Bu videoyu görmek için lütfen buraya tıklayınız. (Indirmek için sağ tıklatın.)</a> <img alt="Video 3" src="/files/ftp_upload/54359/54359video3.jpg" /> Video 3: Bireysel Eğriliği Maps dayalı yüzmek Önlemleri Yazılım hesaplama. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54359/Video3.mov" target="_blank">Bu videoyu görmek için lütfen buraya tıklayınız. (Indirmek için sağ tıklatın.)</a> <img alt="Video 4" src="/files/ftp_upload/54359/54359video4.jpg" /> Video 4: Eğrilik güvenin yok Yüzücü Tedbirlerinin Yazılım HesaplamaHaritalar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54359/Video4.mov" target="_blank">Bu videoyu görmek için lütfen buraya tıklayınız. (Indirmek için sağ tıklatın.)</a>

Watch this Scientific Journal Video about Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software at JoVE.com

Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software

sıvı içinde nematod yüzme davranış bilgisayar tabanlı analiz için etkin ve basit bir yöntem tarif edilmektedir. Yöntem C. elegans laboratuarlar için hiçbir yatırım çok az gerektirir. kullanılan donanım standart ve davranışsal analizi (Celest) için bilgisayar yazılımı açık kaynak kodlu bir tanesidir.

ve Otomatik Analizi<em&gt; C. elegans</emCelest Yazılım Kullanma&gt; Deniz Davranışı

Dissecting the neuronal and neuromuscular circuits that regulate behavior remains a major challenge in biology. The nematode Caenorhabditis elegans has ...

automated-analysis-of-c-elegans-swim-behavior-using-celest-software

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software

12.4K Görüntüleme.  Rutgers University.  sıvı içinde nematod yüzme davranış bilgisayar tabanlı analiz için etkin ve basit bir yöntem tarif edilmektedir. Yöntem C. elegans laboratuarlar için hiçbir yatırım çok az gerektirir. kullanılan donanım standart ve davranışsal analizi (Celest) için bilgisayar yazılımı açık kaynak kodlu bir tanesidir. 

Video: Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software

Single Wavelength Shadow Imaging of Caenorhabditis elegans Locomotion Including Force Estimates

This study demonstrates an inexpensive and straightforward technique that allows the measurement of physical properties such as position, velocity, acceleration and forces involved in the locomotory behavior of nematodes suspended in a column of water in response to single wavelengths of light. We demonstrate how to evaluate the locomotion of a microscopic organism using Single Wavelength Shadow Imaging (SWSI) using two different examples.
The first example is a systematic and statistically viable study of the average descent of C. elegans in a column of water. For this study, we used living and dead wildtype C. elegans. When we compared the velocity and direction of nematode active movement with the passive descent of dead worms within the gravitational field, this study showed no difference in descent-times. The average descent was 1.5 mm/sec &#177; 0.1 mm/sec for both the live and dead worms using 633 nm coherent light.
The second example is a case study of select individual C. elegans changing direction during the descent in a vertical water column. Acceleration and force are analyzed in this example. This case study demonstrates the scope of other physical properties that can be evaluated using SWSI while evaluating the behavior using single wavelengths in an environment that is not accessible with traditional microscopes. Using this analysis we estimated an individual nematode is capable of thrusting with a force in excess of 28 nN.
Our findings indicate that living nematodes exert 28 nN when turning, or moving against the gravitational field. The findings further suggest that nematodes passively descend in a column of water, but can actively resist the force of gravity primarily by turning direction.

Single Wavelength Shadow Imaging of Caenorhabditis elegans Locomotion Including Force Estimates

The technique presented here measures the path of freely swimming microscopic species using single wavelength exposure. C. elegans are used to demonstrate shadow imaging as an inexpensive alternative to costly microscopes. This technique can be adapted to accommodate various orientations, environments and species to measure direction, speed, acceleration and forces.

Tek Dalgaboyu Gölge Görüntüleme<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Locomotion dahil Kuvvetleri Tahminleri

This study demonstrates an inexpensive and straightforward technique that allows the measurement of physical properties such as position, velocity, ...

Mühendislik

Quantitative Locomotion Study of Freely Swimming Micro-organisms Using Laser Diffraction

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in contrast, have been conducted using microscope-based approaches, which limit the movement and behavior to a narrow, nearly two-dimensional focal field.1 We present a novel analytical approach that provides real-time analysis of freely swimming C. elegans in a cuvette without dependence on microscope-based equipment. This approach consists of tracking the temporal periodicity of diffraction patterns generated by directing laser light through the cuvette. We measure oscillation frequencies for freely swimming nematodes.
Analysis of the far-field diffraction patterns reveals clues about the waveforms of the nematodes. Diffraction is the process of light bending around an object. In this case light is diffracted by the organisms. The light waves interfere and can form a diffraction pattern. A far-field, or Fraunhofer, diffraction pattern is formed if the screen-to-object distance is much larger than the diffracting object. In this case, the diffraction pattern can be calculated (modeled) using a Fourier transform.2
C. elegans are free-living soil-dwelling nematodes that navigate in three dimensions. They move both on a solid matrix like soil or agar in a sinusoidal locomotory pattern called crawling and in liquid in a different pattern called swimming.3 The roles played by sensory information provided by mechanosensory, chemosensory, and thermosensory cells that govern plastic changes in locomotory patterns and switches in patterns are only beginning to be elucidated.4 We describe an optical approach to measuring nematode locomotion in three dimensions that does not require a microscope and will enable us to begin to explore the complexities of nematode locomotion under different conditions.

Microscopic organisms like the free-swimming nematode C. elegans, live and behave in a complex three-dimensional environment. We report on a novel approach that provides analysis of C. elegans using diffraction patterns. This approach consists of tracking the temporal periodicity of diffraction patterns generated by directing laser light through a cuvette.

Serbestçe Mikro-organizmalar Yüzme Kantitatif Locomotion Eğitim Lazer Kırınım kullanma

Soil and aquatic microscopic organisms live and behave in a complex three-dimensional environment. Most studies of microscopic organism behavior, in ...

Biyomühendislik

Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

The nematode Caenorhabditis elegans is a versatile model organism for biomedical research because of its conservation of disease-related genes and pathways as well as its ease of cultivation. Several C. elegans disease models have been reported, including neurodegenerative disorders such as Parkinson's disease (PD), which involves the degeneration of dopaminergic (DA) neurons 1. Both transgenes and neurotoxic chemicals have been used to induce DA neurodegeneration and consequent movement defects in worms, allowing for investigations into the basis of neurodegeneration and screens for neuroprotective genes and compounds 2,3.
Screens in lower eukaryotes like C. elegans provide an efficient and economical means to identify compounds and genes affecting neuronal signaling. Conventional screens are typically performed manually and scored by visual inspection; consequently, they are time-consuming and prone to human errors. Additionally, most focus on cellular level analysis while ignoring locomotion, which is an especially important parameter for movement disorders.
We have developed a novel microfluidic screening system (Figure 1) that controls and quantifies C. elegans' locomotion using electric field stimuli inside microchannels. We have shown that a Direct Current (DC) field can robustly induce on-demand locomotion towards the cathode ("electrotaxis") 4. Reversing the field's polarity causes the worm to quickly reverse its direction as well. We have also shown that defects in dopaminergic and other sensory neurons alter the swimming response 5. Therefore, abnormalities in neuronal signaling can be determined using locomotion as a read-out. The movement response can be accurately quantified using a range of parameters such as swimming speed, body bending frequency and reversal time.
Our work has revealed that the electrotactic response varies with age. Specifically, young adults respond to a lower range of electric fields and move faster compared to larvae 4. These findings led us to design a new microfluidic device to passively sort worms by age and phenotype 6.
We have also tested the response of worms to pulsed DC and Alternating Current (AC) electric fields. Pulsed DC fields of various duty cycles effectively generated electrotaxis in both C. elegans and its cousin C. briggsae 7. In another experiment, symmetrical AC fields with frequencies ranging from 1 Hz to 3 KHz immobilized worms inside the channel 8.
Implementation of the electric field in a microfluidic environment enables rapid and automated execution of the electrotaxis assay. This approach promises to facilitate high-throughput genetic and chemical screens for factors affecting neuronal function and viability.

Microfluidic-based Electrotaxis for On-demand Quantitative Analysis of Caenorhabditis elegans' Locomotion

A semi-automated micro-electro-fluidic method to induce on-demand locomotion in Caenorhabditis elegans is described. This method is based on the neurophysiologic phenomenon of worms responding to mild electric fields (&#x201C;electrotaxis&#x201D;) inside microfluidic channels. Microfluidic electrotaxis serves as a rapid, sensitive, low-cost, and scalable technique to screen for factors affecting neuronal health.

On-talep Kantitatif Analiz için mikroakışkan tabanlı Electrotaxis<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; &#39;Locomotion

The nematode Caenorhabditis elegans is a versatile model organism for biomedical research because of its conservation of disease-related genes and ...

C. elegans Tracking and 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 surface of an agar plate. For the study of the genetic, biochemical, and neuronal basis of behavior, C. elegans is an ideal organism because it is genetically tractable, amenable to microscopy, and shows a number of complex behaviors, including taxis, learning, and social interaction1,2. Behavioral analysis based on tracking the movements of worms as they crawl on agar plates have been particularly useful in the study of sensory behavior3, locomotion4, and general mutational phenotyping5. Our system works by moving the camera and illumination system as the worms crawls on a stationary agar plate, which ensures no mechanical stimulus is transmitted to the worm. Our tracking system is easy to use and includes a semi-automatic calibration feature. A challenge of all video tracking systems is that it generates an enormous amount of data that is intrinsically high dimensional. Our image processing and data analysis programs deal with this challenge by reducing the worms shape into a set of independent components, which comprehensively reconstruct the worms behavior as a function of only 3-4 dimensions6,7. As an example of the process we show that the worm enters and exits its reversal state in a phase specific manner.

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

We have developed a video-rate tracking microscope system that can record and quantify C. elegans behavior at high resolution and high speeds. We have also developed computational methods to reduce the dimensionality of the worm images to a fundamental set of measurements that completely describe the shape of the worm.

C. elegans Takip ve Davranış Ölçme

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

Nörobilim

Swimming Induced Paralysis to Assess Dopamine Signaling in Caenorhabditis elegans

The swimming assay described in this protocol is a valid tool to identify proteins regulating the dopaminergic synapses. Similar to mammals, dopamine (DA) controls several functions in C. elegans including learning and motor activity. Conditions that stimulate DA release (e.g., amphetamine (AMPH) treatments) or that prevent DA clearance (e.g., animals lacking the DA transporter (dat-1) which are incapable of reaccumulating DA into the neurons) generate an excess of extracellular DA ultimately resulting in inhibited locomotion. This behavior is particularly evident when animals swim in water. In fact, while wild-type animals continue to swim for an extended period, dat-1 null mutants and wild-type treated with AMPH or inhibitors of the DA transporter sink to the bottom of the well and do not move. This behavior is termed "Swimming Induced Paralysis" (SWIP). Although the SWIP assay is well established, a detailed description of the method is lacking. Here, we describe a step-by-step guide to perform SWIP. To perform the assay, late larval stage-4 animals are placed in a glass spot plate containing control sucrose solution with or without AMPH. Animals are scored for their swimming behavior either manually by visualization under a stereoscope or automatically by recording with a camera mounted on the stereoscope. Videos are then analyzed using a tracking software, which yields a visual representation of thrashing frequency and paralysis in the form of heat maps. Both the manual and automated systems guarantee an easily quantifiable readout of the animals' swimming ability and thus facilitate screening for animals bearing mutations within the dopaminergic system or for auxiliary genes. In addition, SWIP can be used to elucidate the mechanism of action of drugs of abuse such as AMPH.

Swimming Induced Paralysis to Assess Dopamine Signaling in Caenorhabditis elegans

Swimming induced paralysis (SWIP) is a well-established behavioral assay used to study the underlying mechanisms of dopamine signaling in Caenorhabditis elegans (C. elegans). However, a detailed method to perform the assay is lacking. Here, we describe a step-by-step protocol for SWIP.

Yüzme felç indüklenen Caenorhabditis elegans dopamin sinyal değerlendirmek için

The swimming assay described in this protocol is a valid tool to identify proteins regulating the dopaminergic synapses. Similar to mammals, dopamine (DA) ...

Davranış

Comparative Analysis of Experimental Methods to Quantify Animal Activity in Caenorhabditis elegans Models of Mitochondrial Disease

Caenorhabditis elegans is widely recognized for its central utility as a translational animal model to efficiently interrogate mechanisms and therapies of diverse human diseases. Worms are particularly well-suited for high-throughput genetic and drug screens to gain deeper insight into therapeutic targets and therapies by exploiting their fast development cycle, large brood size, short lifespan, microscopic transparency, low maintenance costs, robust suite of genomic tools, mutant repositories, and experimental methodologies to interrogate both in vivo and ex vivo physiology. Worm locomotor activity represents a particularly relevant phenotype that is frequently impaired in mitochondrial disease, which is highly heterogeneous in causes and manifestations but collectively shares an impaired capacity to produce cellular energy. While a suite of different methodologies may be used to interrogate worm behavior, these vary greatly in experimental costs, complexity, and utility for genomic or drug high-throughput screens. Here, the relative throughput, advantages, and limitations of 16 different activity analysis methodologies were compared that quantify nematode locomotion, thrashing, pharyngeal pumping, and/or chemotaxis in single worms or worm populations of C. elegans at different stages, ages, and experimental durations. Detailed protocols were demonstrated for two semi-automated methods to quantify nematode locomotor activity that represent novel applications of available software tools, namely, ZebraLab (a medium-throughput approach) and WormScan (a high-throughput approach). Data from applying these methods demonstrated similar degrees of reduced animal activity occurred at the L4 larval stage, and progressed in day 1 adults, in mitochondrial complex I disease (gas-1(fc21)) mutant worms relative to wild-type (N2 Bristol) C. elegans. This data validates the utility for these novel applications of using the ZebraLab or WormScan software tools to quantify worm locomotor activity efficiently and objectively, with variable capacity to support high-throughput drug screening on worm behavior in preclinical animal models of mitochondrial disease.

Comparative Analysis of Experimental Methods to Quantify Animal Activity in Caenorhabditis elegans Models of Mitochondrial Disease

This study presents protocols for two semi-automated locomotor activity analysis approaches in C. elegans complex I disease gas-1(fc21) worms, namely, ZebraLab (a medium-throughput assay) and WormScan (a high-throughput assay) and provide comparative analysis among a wide array of research methods to quantify nematode behavior and integrated neuromuscular function.

Caenorhabditis elegans Mitokondriyal Hastalık Modellerinde Hayvan Aktivitesini Ölçmek için Deneysel Yöntemlerin Karşılaştırmalı Analizi

Caenorhabditis elegans is widely recognized for its central utility as a translational animal model to efficiently interrogate mechanisms and therapies of ...

An Assay for Measuring the Effects of Ethanol on the Locomotion Speed of Caenorhabditis elegans

Alcohol use disorders are a significant public health concern, for which there are few effective treatment strategies. One difficulty that has delayed the development of more effective treatments is the relative lack of understanding of the molecular underpinnings of the effects of ethanol on behavior. The nematode, Caenorhabditis elegans (C.&#160;elegans), provides a useful model in which to generate and test hypotheses about the molecular effects of ethanol. Here, we describe an assay that has been developed and used to examine the roles of particular genes and environmental factors in behavioral responses to ethanol, in which locomotion is the behavioral output. Ethanol dose-dependently causes an acute depression of crawling on an agar surface. The effects are dynamic; animals exposed to a high concentration demonstrate an initial strong depression of crawling, referred to here as initial sensitivity, and then partially recover locomotion speed despite the continued presence of the drug. This ethanol-induced behavioral plasticity is referred to here as the development of acute functional tolerance. This assay has been used to demonstrate that these two phenotypes are distinct and genetically separable. The straightforward locomotion assay described here is suitable for examining the effects of both genetic and environmental manipulations on these acute behavioral responses to ethanol in C.&#160;elegans.

An Assay for Measuring the Effects of Ethanol on the Locomotion Speed of Caenorhabditis elegans

C. elegans is a useful model for studying the effects of ethanol on behavior. We present a behavioral assay that quantifies the effects of ethanol on the locomotion speed of crawling worms; both initial sensitivity and the development of acute functional tolerance to ethanol can be measured with this assay.

Locomotion Speed ​​Etanol Etkilerinin Ölçülmesi için bir Testi<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Alcohol use disorders are a significant public health concern, for which there are few effective treatment strategies. One difficulty that has delayed the ...

Automated Behavioral Analysis of Large C. elegans Populations Using a Wide Field-of-view Tracking Platform

Caenorhabditis elegans is a well-established animal model in biomedical research, widely employed in functional genomics and ageing studies. To assess the health and fitness of the animals under study, one typically relies on motility readouts, such as the measurement of the number of body bends or the speed of movement. These measurements usually involve manual counting, making it challenging to obtain good statistical significance, as time and labor constraints often limit the number of animals in each experiment to 25 or less. Since high statistical power is necessary to obtain reproducible results and limit false positive and negative results when weak phenotypic effects are investigated, efforts have recently been made to develop automated protocols focused on increasing the sensitivity of motility detection and multi-parametric behavioral profiling. In order to extend the limit of detection to the level needed to capture the small phenotypic changes that are often crucial in genetic studies and drug discovery, we describe here a technological development that enables the study of up to 5,000 individual animals simultaneously, increasing the statistical power of the measurements by about 1,000-fold compared to manual assays and about 100-fold compared to other available automated methods.

Automated Behavioral Analysis of Large C. elegans Populations Using a Wide Field-of-view Tracking Platform

We describe protocols for using the wide field-of-view nematode tracking platform (WF-NTP), which enables high-throughput phenotypic characterization of large populations of Caenorhabditis elegans. These protocols can be used to characterize subtle behavioral changes in mutant strains or in response to pharmacological treatment in a highly scalable fashion.

Otomatik davranış analizi büyük C. elegans nüfus kullanarak bir geniş alan bakış açısı izleme platformu

Caenorhabditis elegans is a well-established animal model in biomedical research, widely employed in functional genomics and ageing studies. To assess the ...

İmmünoloji ve Enfeksiyon

Evaluation of Motor Impairment in C. elegans Models of Amyotrophic Lateral Sclerosis

The neurodegenerative disease amyotrophic lateral sclerosis (ALS) features progressive loss of motor neurons accompanied by muscle weakness and motor impairment that worsens with time. While considerable advances have been made in determining genetic drivers of ALS for a subset of patients, the majority of cases have an unknown etiology. Further, the mechanisms underlying motor neuron dysfunction and degeneration are not well understood; therefore, there is an ongoing need to develop and characterize representative models to study these processes. Caenorhabditis elegans can adapt their movement to the physical constraints of their surroundings, with two primary movement paradigms studied in a laboratory environment- crawling on a solid surface and swimming in liquid. These represent a complex interplay between sensation, motor neurons, and muscles. C. elegans models of ALS can exhibit impairment in one or both of these movement paradigms. This protocol describes two sensitive assays for evaluating motility in C. elegans: an optimized radial locomotion assay measuring crawling on a solid surface and an automated method for tracking and analyzing swimming in liquid (thrashing). In addition to the characterization of baseline motor impairment of ALS models, these assays can detect suppression or enhancement of the phenotypes from genetic or small molecule interventions. Thus, these methods have utility for studying ALS&#160;models and any C. elegans strain that exhibits altered motility.

Evaluation of Motor Impairment in C. elegans Models of Amyotrophic Lateral Sclerosis

This protocol describes two sensitive assays for discriminating among mild, moderate, and severe motor impairment in C. elegans models of amyotrophic lateral sclerosis, with general utility for C. elegans strains, with altered motility.

C. elegans Amyotrofik Lateral Skleroz Modellerinde Motor Bozukluğun Değerlendirilmesi

The neurodegenerative disease amyotrophic lateral sclerosis (ALS) features progressive loss of motor neurons accompanied by muscle weakness and motor ...

Swimming-Induced Paralysis (SWIP) Assay: A Method to Quantify Dopamine-Mediated Locomotion in C. elegans

Source: Kudumala, S., et al. <a href="https://www.jove.com/video/59243/swimming-induced-paralysis-to-assess-dopamine-signaling">Swimming Induced Paralysis to Assess Dopamine Signaling in&#160;Caenorhabditis elegans</a>.&#160;J. Vis. Exp.&#160;(2019).
Here, we introduce an assay to measure SWIP, a behavioral phenotype of&#160;C. elegans&#160;that occurs during vigorous motion like swimming.&#160; The example protocol discusses both manual and automated analysis approaches.

Yüzmeye Bağlı Felç (SWIP) Testi: Dopamin Aracılı Hareketi Ölçmek İçin Bir Yöntem C. elegans

Source: Kudumala, S., et al. Swimming Induced Paralysis to Assess Dopamine Signaling in&#160;Caenorhabditis elegans.&#160;J. Vis. Exp.&#160;(2019).
Here, ...

ve Otomatik Analizi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Tek Dalgaboyu Gölge Görüntüleme

Serbestçe Mikro-organizmalar Yüzme Kantitatif Locomotion Eğitim Lazer Kırınım kullanma

On-talep Kantitatif Analiz için mikroakışkan tabanlı Electrotaxis

C. elegans Takip ve Davranış Ölçme

Yüzme felç indüklenen Caenorhabditis elegans dopamin sinyal değerlendirmek için

Caenorhabditis elegans Mitokondriyal Hastalık Modellerinde Hayvan Aktivitesini Ölçmek için Deneysel Yöntemlerin Karşılaştırmalı Analizi

Locomotion Speed Etanol Etkilerinin Ölçülmesi için bir Testi

Otomatik davranış analizi büyük C. elegans nüfus kullanarak bir geniş alan bakış açısı izleme platformu

C. elegans Amyotrofik Lateral Skleroz Modellerinde Motor Bozukluğun Değerlendirilmesi

Yüzmeye Bağlı Felç (SWIP) Testi: Dopamin Aracılı Hareketi Ölçmek İçin Bir Yöntem C. elegans

ve Otomatik Analizi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Tek Dalgaboyu Gölge Görüntüleme

Serbestçe Mikro-organizmalar Yüzme Kantitatif Locomotion Eğitim Lazer Kırınım kullanma

On-talep Kantitatif Analiz için mikroakışkan tabanlı Electrotaxis

C. elegans Takip ve Davranış Ölçme

Yüzme felç indüklenen Caenorhabditis elegans dopamin sinyal değerlendirmek için

Caenorhabditis elegans Mitokondriyal Hastalık Modellerinde Hayvan Aktivitesini Ölçmek için Deneysel Yöntemlerin Karşılaştırmalı Analizi

Locomotion Speed ​​Etanol Etkilerinin Ölçülmesi için bir Testi

Otomatik davranış analizi büyük C. elegans nüfus kullanarak bir geniş alan bakış açısı izleme platformu

C. elegans Amyotrofik Lateral Skleroz Modellerinde Motor Bozukluğun Değerlendirilmesi

Yüzmeye Bağlı Felç (SWIP) Testi: Dopamin Aracılı Hareketi Ölçmek İçin Bir Yöntem C. elegans

Locomotion Speed Etanol Etkilerinin Ölçülmesi için bir Testi