Name: automated charting of the visual space of housefly compound eyes
Uploaded: 2022-03-31T14:20:00
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この研究は、空軍科学研究局/欧州航空宇宙研究開発局AFOSR/EOARD(助成金FA9550-15-1-0068、D.G.S.)の財政的支援を受けた。多くの有益な議論をしてくれたプリモシュ・ピリ博士、そしてケハン・サトゥ、ハイン・リールトゥーワー、オスカー・リンコン・カルデーニョの支援に感謝します。

プロトコルは、大学の昆虫ケアガイドラインに準拠しています。
1.イエバエ、ムスカドメカの準備
<ol><li>実験室で飼育された人口からハエを集める。フライを真鍮ホルダーに入れます(図1)。<ol>
<li>拘束チューブの上部から6 mm切ります(材料表を参照)。チューブの新しい上部の外径は4mm、内径は2.5mmです(<strong class="xfi...

<ol>
	<li>Land, M. F., Nilsson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Animal Eyes. , (2012).</li><li>Cronin, T. W., Johnsen, S., Marshall, N. J., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Visual Ecology. , (2014).</li><li>Horridge, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+separation+of+visual+axes+in+apposition+compound+eyes.">The separation of visual axes in apposition compound eyes.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B. 285 (1003), 1-59 (1978).</li><li>Land, M. F., Eckert, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maps+of+the+acute+zones+of+fly+eyes.">Maps of the acute zones of fly eyes.</a> Journal of Comparative Physiology. A. 156, 525-538 (1985).</li><li>Warrant, E. J., Barth, F. G., Schmid, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+design+of+compound+eyes+and+the+illumination+of+natural+habitats.">The design of compound eyes and the illumination of natural habitats.</a> Ecology of Sensing. , 187-213 (2001).</li><li>Warrant, E. J., Kelber, A., Kristensen, N. P., Kristensen, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eyes+and+vision.+In.">Eyes and vision. In.</a> Handbook of Zoology, Vol. IV, Part 36, Lepidoptera, Moths and Butterflies, Vol 2: Morphology, Physiology and Development. , 325-359 (2003).</li><li>Petrowitz, R., Dahmen, H., Egelhaaf, M., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arrangement+of+optical+axes+and+spatial+resolution+in+the+compound+eye+of+the+female+blowfly+Calliphora.">Arrangement of optical axes and spatial resolution in the compound eye of the female blowfly Calliphora.</a> Journal of Comparative Physiology. A. 186 (7-8), 737-746 (2000).</li><li>Smolka, J., Hemmi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topography+of+vision+and+behaviour.">Topography of vision and behaviour.</a> The Journal of Experimental Biology. 212, 3522-3532 (2009).</li><li>Krapp, H. G., Gabbiani, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+distribution+of+inputs+and+local+receptive+field+properties+of+a+wide-field,+looming+sensitive+neuron.">Spatial distribution of inputs and local receptive field properties of a wide-field, looming sensitive neuron.</a> Journal of Neurophysiology. 93 (4), 2240-2253 (2005).</li><li>Strausfeld, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Arthropod Brains: Evolution, Functional Elegance, and Historical Significance. , (2012).</li><li>Jeong, K. H., Kim, J., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologically+inspired+artificial+compound+eyes.">Biologically inspired artificial compound eyes.</a> Science. 312 (5773), 557-561 (2006).</li><li>Davis, J., Barrett, S., Wright, C., Wilcox, 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+bio-inspired+apposition+compound+eye+machine+vision+sensor+system.">A bio-inspired apposition compound eye machine vision sensor system.</a> Bioinspiration &amp; Biomimetics. 4 (4), 046002 (2009).</li><li>Lee, G. J., Choi, C., Kim, D., Song, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+artificial+eyes:+Optic+components,+digital+cameras,+and+visual+prostheses.">Bioinspired artificial eyes: Optic components, digital cameras, and visual prostheses.</a> Advanced Functional Materials. 28 (24), 1870168 (2018).</li><li>Zhang, K., 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=Origami+silicon+optoelectronics+for+hemispherical+electronic+eye+systems.">Origami silicon optoelectronics for hemispherical electronic eye systems.</a> Nature Communications. 8, 1782 (2017).</li><li>Wang, M., 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=Subtle+control+on+hierarchic+reflow+for+the+simple+and+massive+fabrication+of+biomimetic+compound+eye+arrays+in+polymers+for+imaging+at+a+large+field+of+view.">Subtle control on hierarchic reflow for the simple and massive fabrication of biomimetic compound eye arrays in polymers for imaging at a large field of view.</a> Journal of Materials Chemistry. C. 4, 108-112 (2016).</li><li>Floreano, D., 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=Miniature+curved+artificial+compound+eyes.">Miniature curved artificial compound eyes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110, 9267-9272 (2013).</li><li>Song, Y. M., 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=Digital+cameras+with+designs+inspired+by+the+arthropod+eye.">Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye.</a> Nature. 497 (7447), 95-99 (2013).</li><li>Douglass, J. K., Wehling, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+mapping+of+compound+eye+visual+sampling+parameters+with+FACETS,+a+highly+automated+wide-field+goniometer.">Rapid mapping of compound eye visual sampling parameters with FACETS, a highly automated wide-field goniometer.</a> Journal of Comparative Physiology A. 202 (12), 839-851 (2016).</li><li>Franceschini, N., Snyder, A. W., Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+of+the+visual+environment+by+the+compound+eye+of+the+fly:+fundamentals+and+applications.">Sampling of the visual environment by the compound eye of the fly: fundamentals and applications.</a> Photoreceptor Optics. , 98-125 (1975).</li><li>Franceschini, N., Kirschfeld, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+automatic+control+of+the+light+flux+in+the+compound+eye+of+Diptera.+Spectral,+statistical,+and+dynamical+properties+of+the+mechanism.">The automatic control of the light flux in the compound eye of Diptera. Spectral, statistical, and dynamical properties of the mechanism.</a> Biological Cybernetics. 21, 181-203 (1976).</li><li>Stavenga, D. G., Autrum, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pseudopupils+of+compound+eyes.">Pseudopupils of compound eyes.</a> Handbook of Sensory Physiology, Vol VII/6A. , 357-439 (1979).</li><li>Stavenga, D. G., Kruizinga, R., Leertouwer, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dioptrics+of+the+facet+lenses+of+male+blowflies+Calliphora+and+Chrysomia.">Dioptrics of the facet lenses of male blowflies Calliphora and Chrysomia.</a> Journal of Comparative Physiology A. 166, 365-371 (1990).</li><li>Straw, A. D., Warrant, E. J., O'Carroll, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+&amp;#34;bright+zone&amp;#34;+in+male+hoverfly+(Eristalis+tenax)+eyes+and+associated+faster+motion+detection+and+increased+contrast+sensitivity.">A &amp;#34;bright zone&amp;#34; in male hoverfly (Eristalis tenax) eyes and associated faster motion detection and increased contrast sensitivity.</a> The Journal of Experimental Biology. 209, 4339-4354 (2006).</li><li>Stavenga, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reflections+on+colourful+ommatidia+of+butterfly+eyes.">Reflections on colourful ommatidia of butterfly eyes.</a> The Journal of Experimental Biology. 205, 1077-1085 (2002).</li><li>Beersma, D. G. M., Stavenga, D. G., Kuiper, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+visual+axes+in+the+compound+eye+of+the+fly+Musca+domestica+L.+and+behavioural+consequences.">Organization of visual axes in the compound eye of the fly Musca domestica L. and behavioural consequences.</a> Journal of Comparative Physiology. 102, 305-320 (1975).</li><li>Taylor, G. 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=Bumblebee+visual+allometry+results+in+locally+improved+resolution+and+globally+improved+sensitivity.">Bumblebee visual allometry results in locally improved resolution and globally improved sensitivity.</a> eLife. 8, 40613 (2019).</li><li>Rigosi, E., Warrant, E. J., O'Carroll, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new,+fluorescence-based+method+for+visualizing+the+pseudopupil+and+assessing+optical+acuity+in+the+dark+compound+eyes+of+honeybees+and+other+insects.">A new, fluorescence-based method for visualizing the pseudopupil and assessing optical acuity in the dark compound eyes of honeybees and other insects.</a> Scientific Reports. 11, 21267 (2021).</li></ol>

イエバエの目の視覚軸の空間分布は、複眼の擬似瞳孔現象と光依存の瞳孔機構による反射変化を用いてチャート化することができる。したがって、調査されたハエはゴニオメトリックシステムに取り付けられ、デジタルカメラを備えた顕微鏡セットアップで局所的なファセットパターンを検査することができ、すべてコンピュータの制御下で行われる。画像解析により、アイマップが生成さ?...

昆虫の視覚システムのコンパクトさとその所有者の敏捷性は、高度に発達した視覚情報処理を実証し、科学的背景と非科学的背景の両方から人々を魅了してきました。昆虫複眼は、急性で汎用性の高い視覚能力を可能にする強力な光学デバイスとして認識されています1,2。例えば、ハエは動く物体に対する反応が速いことでよく知られており、ミツバチは色覚と偏光視力を持つことで有名です2。
節足動物の複眼は、解剖学的に類似した多数の単位、オマチジアで構成され、それぞれがファセットレンズによってキャップされている。双翅目(ハエ)では、角膜として総称されるファセットレンズの集合体は、しばしば半球に近似する。各オンマチジウムサンプルは、半値幅が1°程度の小さな立体角から光を入射します。2つの目のオンマチディアは、ほぼ完全な立体角をサンプリングしますが、オンマチディアの視覚軸は均等に分布していません。特定の目の領域は視覚軸の密度が高く、口語的に中心窩と呼ばれる高い空間的鋭敏さの領域を作り出します。次に、眼の残りの部分は、より粗い空間分解能3,4,5,6,7,8,9を有する。
複眼の光学的組織化の定量的分析は、視覚情報の神経処理の詳細な研究にとって極めて重要である。昆虫の脳10のニューラルネットワークの研究は、しばしばオマチジウム軸の空間分布の知識を必要とする。さらに、複眼はいくつかの技術革新に影響を与えました。バイオにインスパイアされた人工眼を製造するための多くのイニシアチブは、実際の複眼の既存の定量的研究に基づいて構築されています11,12,13。例えば、高空間分解能の半導体ベースのセンサは、昆虫複眼11,14,15,16,17のモデルに基づいて設計されました。しかし、これまでに開発された装置は、既存の昆虫の目の特徴を実際に実装していない。昆虫の複眼とその空間的構成を正確に表現するには、自然の目からの詳細で信頼性の高いデータが必要ですが、これは広くは利用できません。
データの不足の主な理由は、目の空間特性をチャート化するための利用可能な手順の極端な退屈さです。これにより、より自動化されたアイマッピング手順を確立しようとする試みが動機付けられました。昆虫の複眼の自動分析の最初の試みで、DouglassとWehling18 は角膜のファセットサイズをマッピングするためのスキャン手順を開発し、いくつかのハエ種でその実現可能性を実証しました。ここでは、角膜のファセットをスキャンするだけでなく、ファセットが属するオマチディアの視覚軸を評価する方法を開発することによって、彼らのアプローチを拡張します。私たちは、関連する手順を例示するためにイエバエの目の例を提示します。
昆虫の目をスキャンするための実験セットアップは、部分的に光学的、すなわち、カメラおよび照明光学系を備えた顕微鏡である。部分的に機械的、すなわち、調査された昆虫を回転させるためのゴニオメータシステム;部分的に計算された、すなわち、測定および分析を実行するための機器およびプログラム用のソフトウェアドライバの使用。開発された手法は、画像のキャプチャ、カメラチャンネルの選択、画像処理のしきい値の設定から、凸面から反射された光の輝点 を介した 個々のファセット位置の認識まで、さまざまな計算手順を網羅しています。フーリエ変換法は、個々のファセットの検出とファセットパターンの解析の両方において、画像解析において極めて重要であった。
論文の構成は以下の通りです。まず、実験セットアップと疑似瞳孔現象、すなわち生きた目の光受容体の視覚軸を識別するために使用される光学マーカーを紹介する19,20,21.続いて、スキャン手順と画像解析で使用されるアルゴリズムの概要を説明します。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Digital Camera</td>
			<td>PointGrey</td>
			<td>BFLY-U3-23S6C-C</td>
			<td>Acquision of amplified images and digital communication with PC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High power star LED</td>
			<td>Velleman</td>
			<td>LH3WW</td>
			<td>Light source for observation and imaging the compound eye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holder for the investigated fly</td>
			<td>University of Groningen</td>
			<td></td>
			<td>Different designs were manufactured by the university workshop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear motor</td>
			<td>ELERO</td>
			<td>ELERO Junior 1, version C</td>
			<td>Actuates the upper microscope up and down. (Load 300N, Stroke speed 15mm/s, nominal current 1.2A)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low temperature melting wax</td>
			<td>various</td>
			<td></td>
			<td>The low-temperature melting point wax serves to immobilize the fly and fix it to the holder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td></td>
			<td>Any alternative microscope brand will do; the preferred objective is a 5x</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor and LED Controller</td>
			<td>University of Groningen</td>
			<td>Z-o1</td>
			<td>Designed and built by the University of Groningen and based on Arduino and Adafruit technologies.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motorized Stage</td>
			<td>Standa (Vilnius, Lithuania)</td>
			<td>8MT175-50XYZ-8MR191-28</td>
			<td>A 6 axis motorized stage modified to have 5 degrees of freedom.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical components</td>
			<td>LINUS</td>
			<td></td>
			<td>Several diagrams and lenses forming an epi-illumination system (see Stavenga, Journal of Experimental Biology 205, 1077-1085, 2002)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PC running MATLAB</td>
			<td>University of Groningen</td>
			<td></td>
			<td>The PC is able to process the images of the PointGrey camera, control the LED intensity, and send control commants to the motor cotrollers of the system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Supply (36V, 3.34A)</td>
			<td>Standa (Vilnius, Lithuania)</td>
			<td>PUP120-17</td>
			<td>Dedicated power supply for the STANDA motor controllers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soldering iron</td>
			<td>various</td>
			<td></td>
			<td>Used for melting the wax</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stepper and DC Motor Controller</td>
			<td>Standa (Vilnius, Lithuania)</td>
			<td>8SMC4-USB-B9-B9</td>
			<td>Dedicated controllers for the STANDA motorized stage capable of communicating with MATLAB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Finntip-61</td>
			<td>Finnpipette Ky, Helsinki</td>
			<td>FINNTIP-61, 200-1000&#956;L</td>
			<td>PIPETTE TIPS FOR FINNPIPETTES, 400/BOX. It is used to restrain the fly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carving Pen Shaping/Thread Burning Tool</td>
			<td>Max Wax</td>
			<td></td>
			<td>The tip of the carving pen is designed to transfer wax to the head of fly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>Mathworks, Natick, MA, USA</td>
			<td>main program plus Image Acquisition, Image Analysis, and Instrument Control toolboxes.</td>
			<td>Programming language used to implement the algorithms</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated charting of the visual space of housefly compound eyes

本稿では、昆虫複眼の視覚軸の空間的組織化の自動測定について述べるが、これはオンマチディアと呼ばれる数千の視覚単位からなる。各オンマチジウムは、視軸を中心とするおおよそのガウス分布感度(1°程度の半値幅)で、小さな立体角から光学情報をサンプリングします。一緒に、ommatidiaはほぼパノラマの視野から視覚情報を収集します。したがって、視覚軸の空間分布は、目の空間分解能を決定する。複眼の光学的組織化とその視力に関する知識は、視覚情報の神経処理の定量的研究にとって極めて重要である。ここでは、内在的な 生体内 光学現象、疑似瞳孔、および視細胞の瞳孔機構を使用して、複眼の視覚軸をマッピングするための自動化された手順を提示する。昆虫の目をスキャンするための光力学的セットアップを概説し、イエバエ、 Musca domesticaから得られた実験結果を使用して、測定手順のステップを説明します。

動物と光刺激 実験は、フローニンゲン大学の進化遺伝学部によって維持されている培養物から得られたイエバエ(Musca domestica)に対して行われる。測定の前に、ハエは、よくフィットするチューブ内の低融点ワックスで接着することによって固定化される。フライはその後、電動ゴニオメーターのステージに取り付けられます。2つの回転ステージの中心は、顕微鏡セット?...

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Automated Charting of the Visual Space of Housefly Compound Eyes

ここでのプロトコルは、擬似瞳孔現象と視細胞の瞳孔機構を用いて、自動装置によってマッピングされたイエバエの目の視覚軸の空間的組織化の測定を記述する。

イエバエ複眼の視覚空間の自動チャート作成

This paper describes the automatic measurement of the spatial organization of the visual axes of insect compound eyes, which consist of several thousands ...

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

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Drosophila has long been used as model system to study development, mainly due to the ease with which it is genetically tractable. Over the years, a ...

Trajectory Data Analyses for Pedestrian Space-time Activity Study

歩行者空間·時間·アクティビティ·研究のための軌道データ解析

It is well recognized that human movement in the  spatial and temporal dimensions has direct influence on disease transmission1-3.  An infectious disease ...

Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

Design and Analysis of Temperature Preference Behavior and its Circadian Rhythm in Drosophila

ショウジョウバエにおける温度嗜好挙動とその概日リズムの設計と解析

The circadian clock regulates many aspects of life, including sleep, locomotor activity, and body temperature (BTR) rhythms1,2. We recently identified a ...

Capture Compound Mass Spectrometry - A Powerful Tool to Identify Novel c-di-GMP Effector Proteins

捕獲化合物質量分析 - 小説のc-ジ-GMPエフェクタータンパク質を同定するための強力なツール

Considerable progress has been made during the last decade towards the identification and characterization of enzymes involved in the synthesis ...

Laser Capture Microdissection of Highly Pure Trabecular Meshwork from Mouse Eyes for Gene Expression Analysis

遺伝子発現解析のためのマウスの目から非常に純粋な小柱網のキャプチャ マイクロダイゼクション

Laser capture microdissection (LCM) has allowed gene expression analysis of single cells and enriched cell populations in tissue sections. LCM is a great ...

Measuring the Confluence of iPSCs Using an Automated Imaging System

自動イメージングシステムを用いたiPS細胞の合流点の測定

This study focuses on understanding how growing iPSCs on different ECM coating substrates can affect cell confluence. A protocol to assess iPSC confluence ...