Entscheidungsfindung durch Nematoden in komplexen mikrofluidischen Labyrinthen
Decision-making by nematodes in complex microfluidic mazes
Toma de decisiones por nematodos en laberintos microfluídicos complejos
Prise de décision par les nématodes dans des labyrinthes microfluidiques complexes
Processo decisionale da parte dei nematodi in complessi labirinti microfluidici
Résumé
Nematoden sind mikroskopisch kleine, im Boden lebende Würmer, die auf der Suche nach Nahrung oder einem geeigneten Wirt durch Bodenpartikel navigieren. Die meisten Nematodenarten nutzen eine Vielzahl physikalischer und chemischer Signale, die ihre Navigationsstrategien bestimmen. Hier demonstrieren wir eine mikrofluidische Methode zur Beobachtung und Charakterisierung der physikalischen Aspekte der Nematodennavigation in Echtzeit. Die mikrofluidischen Geräte bestehen aus einer Reihe miteinander verbundener T-Labyrinth- oder zylindrischer Strukturen unterschiedlicher Geometrie. An jeder physischen Kreuzung haben Nematoden die Wahl, nach links oder rechts zu wandern. Wir fanden heraus, dass diese Entscheidungsfindung von Nematoden durch den Schnittwinkel der T-Labyrinth-Strukturen beeinflusst wird. Wir haben außerdem gezeigt, dass Nematoden passiv so gesteuert werden können, dass sie sich in eine lineare Richtung bewegen, indem die Position und der Abstand zylindrischer Hindernisse auf ihrem Weg sorgfältig angepasst werden. Die Experimente wurden an zwei Nematoden (nichtparasitärer C. elegans und schweineparasitärer Fadenwurm Oesophagostomum dentatum) und in Abwesenheit jeglicher chemischer oder elektrischer Stimulanzien durchgeführt.
Nematodes are microscopic, soil-dwelling worms that navigate through soil particles in search of food or a suitable host. Most nematode species employ a myriad of physical and chemical cues that define their navigation strategies. Here, we demonstrate a microfluidic method to observe and characterize the physical aspects of nematode navigation at real-time. The microfluidic devices comprise a series of interconnected T-maze or cylindrical structures of varying geometry. At each physical intersection, nematodes are given the choice to migrate left or right. We found that this decision-making of nematodes is influenced by the angle of intersection of T-maze structures. We further showed that nematodes can be passively directed to move in a linear direction by carefully adjusting the position and spacing of cylindrical obstacles in its path. The experiments were conducted on two nematodes (non-parasitic C. elegans and pigparasitic Oesophagostomum dentatum) and in the absence of any chemical or electrical stimulants.
Los nematodos son gusanos microscópicos que habitan en el suelo y navegan a través de las partículas del suelo en busca de alimento o un huésped adecuado. La mayoría de las especies de nematodos emplean una miríada de señales físicas y químicas que definen sus estrategias de navegación. Aquí, demostramos un método de microfluidos para observar y caracterizar los aspectos físicos de la navegación de nematodos en tiempo real. Los dispositivos de microfluidos comprenden una serie de laberintos en T interconectados o estructuras cilíndricas de geometría variable. En cada intersección física, los nematodos tienen la opción de migrar hacia la izquierda o hacia la derecha. Descubrimos que esta toma de decisiones de los nematodos está influenciada por el ángulo de intersección de las estructuras del laberinto en T. Además, demostramos que los nematodos se pueden dirigir pasivamente para que se muevan en una dirección lineal ajustando cuidadosamente la posición y el espacio de los obstáculos cilíndricos en su camino. Los experimentos se realizaron en dos nematodos (C. elegans no parásitos y Oesophagostomum dentatum parásito de cerdos) y en ausencia de cualquier estimulante químico o eléctrico.
Les nématodes sont des vers microscopiques vivant dans le sol qui naviguent à travers les particules du sol à la recherche de nourriture ou d'un hôte approprié. La plupart des espèces de nématodes utilisent une myriade d'indices physiques et chimiques qui définissent leurs stratégies de navigation. Ici, nous démontrons une méthode microfluidique pour observer et caractériser les aspects physiques de la navigation des nématodes en temps réel. Les dispositifs microfluidiques comprennent une série de labyrinthes en T interconnectés ou de structures cylindriques de géométrie variable. À chaque intersection physique, les nématodes ont le choix de migrer à gauche ou à droite. Nous avons constaté que cette prise de décision des nématodes est influencée par l'angle d'intersection des structures du labyrinthe en T. Nous avons en outre montré que les nématodes peuvent être dirigés passivement pour se déplacer dans une direction linéaire en ajustant soigneusement la position et l'espacement des obstacles cylindriques sur leur chemin. Les expériences ont été menées sur deux nématodes (C. elegans non parasite et Oesophagostomum dentatum parasite du porc) et en l'absence de tout stimulant chimique ou électrique.
I nematodi sono vermi microscopici che vivono nel suolo e navigano attraverso le particelle del suolo in cerca di cibo o di un ospite adatto. La maggior parte delle specie di nematodi utilizza una miriade di segnali fisici e chimici che definiscono le loro strategie di navigazione. Qui, dimostriamo un metodo microfluidico per osservare e caratterizzare gli aspetti fisici della navigazione dei nematodi in tempo reale. I dispositivi microfluidici comprendono una serie di labirinti a T interconnessi o strutture cilindriche di varia geometria. Ad ogni intersezione fisica, i nematodi possono scegliere di migrare a sinistra oa destra. Abbiamo scoperto che questo processo decisionale dei nematodi è influenzato dall'angolo di intersezione delle strutture del labirinto a T. Abbiamo inoltre dimostrato che i nematodi possono essere indirizzati passivamente a muoversi in una direzione lineare regolando attentamente la posizione e la spaziatura degli ostacoli cilindrici sul suo percorso. Gli esperimenti sono stati condotti su due nematodi (C. elegans non parassita e Oesophagostomum dentatum parassita pig) e in assenza di qualsiasi stimolante chimico o elettrico.
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