Name: c. elegans tracking and behavioral measurement
Uploaded: 2012-11-17T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about C. elegans Tracking and Behavioral Measurement at JoVE.com

1. Beskrivelse av Spore mikroskop <ol><li> En agarplate belyses av en fiber lyskilde og avbildes med et kamera. Dette systemet er montert til en X, Y oversettelse scenen. </li><li> Scenen beveges ved standard trinnmotorer, som er koblet til en Stegmotorstyrning. </li><li> Kontrolleren og kameraet er koblet til datamaskinen og styres av tilpassede programmer skrevet i LabVIEW. </li><li> Kamerabildene overflaten av en agarplate og identifiserer mørke objekter på en lys bakgrunn. </li><li> Bildekvaliteten er justert sl...

<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), 71-79 (1974).</li><li>de Bono, M., Maricq, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+substrates+of+complex+behaviors+in+C.+elegans.">Neuronal substrates of complex behaviors in C. elegans.</a> Annu. Rev. Neurosci. (28), 451-501 (2005).</li><li>Pierce-Shimomura, J. T., Morse, T. M., Lockery, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fundamental+role+of+pirouettes+in+Caenorhabditis+elegans+chemotaxis.">The fundamental role of pirouettes in Caenorhabditis elegans chemotaxis.</a> J. Neurosci. 19 (21), 9557-9569 (1999).</li><li>Gray, J. M., Hill, J. J., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+circuit+for+navigation+in+Caenorhabditis+elegans.">A circuit for navigation in Caenorhabditis elegans.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (9), 3184-3191 (2005).</li><li>Baek, J. H., Cosman, P., Feng, Z., Silver, J., 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=Using+machine+vision+to+analyze+and+classify+Caenorhabditis+elegans+behavioral+phenotypes+quantitatively.">Using machine vision to analyze and classify Caenorhabditis elegans behavioral phenotypes quantitatively.</a> J. Neurosci. Methods. 118 (1), 9-21 (2002).</li><li>Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., 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=Dimensionality+and+Dynamics+in+the+Behavior+of+C.+elegans.">Dimensionality and Dynamics in the Behavior of C. elegans.</a> PLoS Comput. Biol. 4 (1), e1000028 (2008).</li><li>Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., 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=From+modes+to+movement+in+the+behavior+of+C.+elegans.">From modes to movement in the behavior of C. elegans.</a> PLoS One. 5 (11), e13914 (2010).</li><li>Feng, Z., Cronin, C. J., Wittig, J. H., Sternberg, P. W., 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=An+imaging+system+for+standardized+quantitative+analysis+of+C.+elegans+behavior.">An imaging system for standardized quantitative analysis of C. elegans behavior.</a> BMC Bioinformatics. (5), 115 (2004).</li><li>Ramot, D., Johnson, B. E., Berry, T. L., Carnell, L., Goodman, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Parallel+Worm+Tracker:+A+Platform+for+Measuring+Average+Speed+and+Drug-Induced+Paralysis+in+Nematodes.">The Parallel Worm Tracker: A Platform for Measuring Average Speed and Drug-Induced Paralysis in Nematodes.</a> PLoS One. 3 (5), e2208 (2008).</li><li>Swierczek, N. A., Giles, A. C., Rankin, C. H., Kerr, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+behavioral+analysis+in+C.+elegans.">High-throughput behavioral analysis in C. elegans.</a> Nat. Methods. 8 (7), 592-598 (2011).</li><li>Leifer, A. M., Fang-Yen, C., Gershow, M., Alkema, M. J., Samuel, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optogenetic+manipulation+of+neural+activity+in+freely+moving+Caenorhabditis+elegans.">Optogenetic manipulation of neural activity in freely moving Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 8 (2), 147-152 (2011).</li><li>Stirman, J. N., Crane, M. M., Husson, S. J., Wabnig, S., Schultheis, C., Gottschalk, A., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+multimodal+optical+control+of+neurons+and+muscles+in+freely+behaving+Caenorhabditis+elegans.">Real-time multimodal optical control of neurons and muscles in freely behaving Caenorhabditis elegans.</a> Nat. Methods. 8 (2), 153-158 (2011).</li><li>Ben Arous, J., Tanizawa, Y., Rabinowitch, I., Chatenay, D., 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=Automated+imaging+of+neuronal+activity+in+freely+behaving+Caenorhabditis+elegans.">Automated imaging of neuronal activity in freely behaving Caenorhabditis elegans.</a> J Neurosci Methods. 187 (2), 229-234 (2010).</li><li>Wittenburg, N., Baumeister, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+avoidance+in+Caenorhabditis+elegans:+an+approach+to+the+study+of+nociception.">Thermal avoidance in Caenorhabditis elegans: an approach to the study of nociception.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (18), 10477-10482 (1999).</li></ol>

Studiet av bevegelse og naturlig atferd krever ikke-invasive sporing teknikker i partner med data reduksjon teknikker. Her har vi demonstrert en enkel å bruke tracking system som registrerer detaljerte bilder av C. elegans oppførsel som det kryper på overflaten av en agarplate. Mengden av informasjon som finnes i disse bildene er stort og høyt-dimensjonal, og så har vi også utviklet metoder for å redusere dimensjonalitet av dataene i bare fire grunnleggende tiltak. Disse tiltakene er omfattende og er enk...

<table border="1"><tbody><tr><td> Navn på del </td><td> Selskapet </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (valgfritt) </td></tr><tr><td> CCD-kamera </td><td> Basler </td><td> A601f </td><td></td></tr><tr><td> Lens </td><td> Edmund Optics </td><td> MMS-serien </td><td></td></tr><tr><td> Fiber Belysning </td><td> Dolan Jenner </td><td> DC-950H </td><td></td></tr><tr><td> Oversettelse scenen </td><td> Deltron </td><td> LS3-4 </td><td></td></tr><tr><td> Stepper Motor </td><td> US digital </td><td> MS23C </td><td></td></tr><tr><td> Stepper motordrift </td><td> Gekko </td><td> G201 </td><td></td></tr><tr><td> Stepper motor kontroll </td><td> SimpleStep </td><td> SSXYZ </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> All programmering koden er tilgjengelig. Vennligst send en forespørsel e-post til tilsvarende forfatteren. </td></tr></tbody></table>

c. elegans tracking and behavioral measurement

Vi har utviklet instrumentering, bildebehandling, og dataanalyse teknikker for å kvantifisere motorisk atferd C. elegans som det kryper på overflaten av en agarplate. For studiet av den genetiske, biokjemiske og neuronal grunnlag av atferd, C. elegans er en ideell organisme fordi det er genetisk medgjørlig, mottagelig for mikroskopi, og viser en rekke komplekse atferd, inkludert drosjer, læring og sosialt samspill 1,2. Atferdsanalyse basert på sporing bevegelser ormer som de gjennomgå på agarplater har vært spesielt nyttig i studiet av sensorisk atferd 3, bevegelse 4, og generell mutational fenotyping 5. Vårt system fungerer ved å flytte kameraet og belysningssystemet som ormer kryper på en stillestående agarskål, som sikrer at ingen mekaniske stimulusen overføres til ormen. Vårt system for sporing er lett å bruke og har en semi-automatisk kalibrering. En challenge av alle video sporing systemer er at den genererer en enorm mengde data som er egentlig høy dimensjonal. Vår bildebehandling og dataanalyse programmer håndtere denne utfordringen ved å redusere ormer form i et sett av uavhengige komponenter, som omfattende rekonstruere ormer atferd som en funksjon av bare 3-4 dimensjoner 6,7. Som et eksempel på prosessen viser vi at ormen entrer og utganger dens reversering tilstand i en fase spesifikk måte.

Eksempel: Når beite, C. elegans overganger fra forover for å reversere bevegelse, ofte utfører en nyorientering (omega turn) før retur til bevegelse fremover staten. Tallfesting denne overgangen er viktig for å forstå de foraging bevegelsesmønstre og også i ormen motorstyring. Makt til å avsløre subtile detaljer om bevegelse atferd kan sees ved hjelp av vår bane enhet. Som et eksempel ser vi på frem til å reversere og reversere å videresende overgang ved å fange høyo...

Watch this Scientific Journal Video about C. elegans Tracking and Behavioral Measurement at JoVE.com

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

Vi har utviklet en video-rate sporing mikroskop som kan ta opp og kvantifisere<em&gt; C. elegans</em&gt; Atferd med høy oppløsning og høy hastighet. Vi har også utviklet beregningsmetoder for å redusere dimensjonalitet ormen bilder til en grunnleggende sett av målinger som fullstendig beskriver formen ormen.

C. elegans Sporing og Behavioral Måling

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

Assaying &beta;-amyloid Toxicity using a Transgenic C. elegans Model

Assaying ÃƒÅ½Ã‚Â²-amyloid Toxicity using a Transgenic C. elegans Model

Accumulation of the &beta;-amyloid peptide (A&beta;) is generally believed to be central to the induction of Alzheimer's disease, but the relevant ...

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment ...

In vivo Laser Axotomy in C. elegans

In vivo Laser Axotomy in C. elegans

Neurons communicate with other cells via axons and dendrites, slender membrane extensions that contain pre- or post-synaptic specializations. If a neuron ...

Automated Quantification of Synaptic Fluorescence in C. elegans

Automated Quantification of Synaptic Fluorescence in C. elegans

Automatisert Kvantifisering av Synaptic fluorescens i<em&gt; C. elegans</em

Synapse strength refers to the amplitude of postsynaptic responses to presynaptic neurotransmitter release events, and has a major impact on overall ...

A Molecular Readout of Long-term Olfactory Adaptation in C. elegans

A Molecular Readout of Long-term Olfactory Adaptation in C. elegans

En molekylær Avlesning av Long-term olfactory Tilpasning i<em&gt; C. elegans</em

During sustained stimulation most sensory neurons will adapt their response by decreasing their sensitivity to the signal. The adaptation response helps ...

Hippocampal Insulin Microinjection and In vivo Microdialysis During Spatial Memory Testing

Hippocampal Insulin Microinjection and In vivo Microdialysis During Spatial Memory Testing

Hippocampus Insulin mikroinjeksjon og<em&gt; In vivo</em&gt; Mikrodialyse Under Spatial Memory Testing

Glucose metabolism is a useful marker for local neural activity, forming the basis of methods such as 2-deoxyglucose and functional magnetic resonance ...

A Method for High Fidelity Optogenetic Control of Individual Pyramidal Neurons In vivo

A Method for High Fidelity Optogenetic Control of Individual Pyramidal Neurons In vivo

En metode for High Fidelity optogenetic kontroll av enkeltPyramideFormet Neuroner<em&gt; In vivo</em

Optogenetic methods  have emerged as a powerful tool for elucidating neural circuit activity  underlying a diverse set of behaviors across a broad range ...

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

In vivo Neuronal Kalsium Imaging i C. elegans

The nematode worm C. elegans is an ideal model organism  for relatively simple, low cost neuronal imaging in vivo. Its small transparent body and simple, ...

Long-term Behavioral Tracking of Freely Swimming Weakly Electric Fish

Langsiktig Behavioral Sporing av frittsvømmende Weakly Electric Fish

Long-term behavioral tracking can capture and quantify natural animal behaviors, including those occurring infrequently. Behaviors such as exploration and ...

Visualizing Neuroblast Cytokinesis During C. elegans Embryogenesis

Visualizing Neuroblast Cytokinesis During C. elegans Embryogenesis

Visualisering neuroblast Cytokinesis Under<em&gt; C. elegans</em&gt; Embryogenese

This protocol describes the use of fluorescence microscopy to image dividing cells within developing Caenorhabditis elegans embryos. In particular, this ...