Fortgeschrittene Techniken in Biologie und Medizin
Offener Zugang

Abstrakt

Pneumatisches Transportsystem für assoziatives Lernen bei Drosophila melanogaster

Austin James Taylor

Eine weit verbreitete Methode des assoziativen Lernens für biologische Studien besteht darin, Drosophila-Larven zwei verschiedenen Gerüchen auszusetzen und einen der Gerüche mit einem Reiz zu assoziieren. Die experimentelle Methode erfordert das Hin- und Hertransportieren der Larven zwischen zwei Geruchskammern. Jede Kammer enthält einen anderen Geruchsstoff und eine der Kammern enthält einen begleitenden Reiz. Indem die Larven mehrere Male den beiden verschiedenen Gerüchen ausgesetzt werden, werden sie darauf trainiert, sich den mit dem Reiz verbundenen Geruch einzuprägen. Wir haben ein mechatronisches System zum Hin- und Hertransportieren von Drosophila-Larven zwischen zwei Agarschalen entwickelt, um manuelle Arbeit zu reduzieren und eine skalierbare Plattform für assoziatives Lernen und ähnliche Studien zu schaffen. Als Transportmittel für die Larven wurde Luft gewählt und eine Kammer zur Aufnahme der beiden Agarschalen konstruiert. Es wurde eine Steuerelektronik implementiert, um eine schwungvolle Blasbewegung zu erzeugen und die Larven auf schonende Weise zu transportieren. Mithilfe von CAD-Software (Computer Aided Design) und einem 3D-Drucker wurden Düsen gebaut, die den Luftstrom lenken. Mithilfe von Strömungsanalysesoftware wurden numerische Strömungssimulationen zur Optimierung der Luftdüsen erstellt. In dieser Studie wurde ein pneumatisches Transportsystem entwickelt und getestet. Die Versuchsergebnisse zeigten eine Erfolgsquote von 90 % beim Transport von Drosophila-Larven durch die Kammer und eine Gesamtverkürzung der Transportzeit um das 4,8-Fache im Vergleich zum manuellen Transport.