Cilien der Glockentierchen bei der Arbeit

[Johannes Kropiunig]

Hallo,

ich habe ein paar Videos von Glockentierchen auf meine Homepage hoch geladen. Da es mir dabei vor allem um das Festhalten des Cilienschlages ging, war die Schichtdicke relativ dick, um sie dabei nicht einzuschränken.

Hier der Link zur den Videos:
http://www.mikroskopie-konserve.at/Videos/videos.html
Beispiel 1 und 2 wurde mit einer Dauer von 300 µSekunden synchron zur Framerate geblitzt, bei 3 und 4 waren es nur noch 50 µSekunden und digitalen Zoom.

Leider lässt die Helligkeit der LED bei diesen kurzen Blitzzeiten schon deutlich nach, was sich bei den letzten beiden Videos in verstärkten Rauschen bemerkbar macht. Ein Problem woran noch gearbeitet, und auch gelöst werden wird. Als Kontrastverfahren kamen schiefe Beleuchtung und Phasenkontrast zum Einsatz.


Ich hoffe sie gefallen euch trotz der zur Zeit noch vorhandenen Schwierigkeiten und bin gespannt auf eure Meinung.

Viele Grüße,
Johannes

[Peter V.]

Hallo Johannes,

interessant wäre gewesen, auch jeweils Videos mit "durchgehender" Beleuchtung als Vergleich zu drehen.

Herzliche Grüße
Peter

[Johannes Kropiunig]

Hallo Peter,

dein Wunsch ist mir Befehl, hier also der Vergleich bei dem zuerst normal beleuchtet wird, und nach einer kurzen dunkel Phase, da ladend der Arduino das neue Programm, die LED gepulst wird.
http://www.mikroskopie-konserve.at/Videos/vergleich/vergleich.html 
Die Helligkeit variiert ein wenig, das liegt daran, dass im Puls-Betrieb die LED eigentlich dunkler leuchtet und manuell der Regler hochgedreht wurde.

Um vielleicht doch noch ein wenig mehr Feedback zu bekommen, bzw. Lust auf das nächste Video zu machen, wurden aus dem nächsten Video 20 aufeinanderfolgende Einzelframes entnommen und zu einen Gif zusammengefügt.

Cilien in Zeitlupe:
   

Hier gibt es die restlichen 702 Frames dazu, als Video:
http://www.mikroskopie-konserve.at/Videos/glockentierchen/glockentierchen.html

Die Aufnahmen wurden mit einen simplen 40/0.65 PH2 Achromaten am Zeiss Standrad 16 gemacht.

Viele Grüße,
Johannes

[the_playstation]

Hallo Johannes.
Hast Du schon mal eine Slowmotion-Kamera ausprobiert? Seit Ich die ersten Bewegungen von Glockentierchen gesehen habe, denke Ich daran, Sie mal mit meinem Casio-Fotoapperat aufzunehmen. Sie kann Zeitlupen-Videos in 240fps, 480fps und 1000fps aufzeichnen. Leider müßte Ich Sie adaptieren oder vor das Okular halten, ...

Deine Ergebnisse sehen aber schon sehr interessant aus.

Liebe Grüße Jorrit.

[Peter V.]

Hallo Johannes,

ein eindrucksvoller Beleg der Möglichkeiten dieser Idee. Nun bin ich zu wenig Tümpler, um zu wissen, ob das a) nicht vielleicht schon ein alter Hut ist (von dem ich nur noch nie gehört habe) oder b) das doch nicht so interessant ist.
Es wundert mich, dass so wenig Kommentare dazu kommen.....
Das Ganze hat doch Potenzial - oder liege ich da falsch  
Oder liegt es am Titel oder dem falschen Board?

Herzliche Grüße
Peter

[Johannes Kropiunig]

Hallo Jorrit,

Seit Sonntag habe ich wenigstens eine 1100D mit 30fps, obgleich ich sagen muss, dass mir auch da das russische Freewareprogramm zum abfilmen des Live-Views lieber ist als die Canon eigenen Möglichkeiten, die sich lediglich auf drauf halten und filmen beschränkt. Diese Casio scheint zwar interessant zu sein, leider nur bis zu dem Punkt mit welchen Auflösungen diese Frameraten erreicht werden und eine 4te Kamera muss wirklich nicht sein. Falls du es mal an Glockentierchen ausprobieren möchtest, einfach ein wenig Heu in 1/2Liter Teichwasser und ein paar Tage am Fensterbrett stehen lassen, neugierig wäre ich schon wie die dann mit deiner Kamera aussehen würde.

@Peter
Dir natürlich auch ein Hallo,
ehrlich gesagt wundere ich mich selbst ein wenig und bin sogar enttäuscht über diese Resonanz. Ein Bäh, was für ein Dreck wäre mir lieber als dieses Schweigen, dann könnte ich wenigstens nach den Gründen fragen und an deren Verbesserungen arbeiten. Vielleicht bin ich auch einfach nur meiner Zeit voraus und bleibe beim nächsten Mal bei altbewährten, ein Beitrag zu Blutuntersuchung nach Enderlein wäre doch mal was.     

Viele Grüße,
Johannes

[the_playstation]

Hallo Johannes,
Die Casio macht 240fps in HD, 480fps in SD und 1000fps in recht geringer Auflösung. Die 240fps und 480fps sind sehr gut nutzbar. Ich hatte schon ein paar Makroaufnahmen mit Ihr gemacht. Z.B. eine Ameise und ein Käfer, die langsam wie Godzilla herumtrampelten. Im Moment habe Ich aber keine Zeit für eine Adaption der Casio. Im Moment bastel Ich an meinem Olympus Stemi herrum. Hier mal ein Video, wie eine Zeitlupe mit der relativ günstigen Casio Kamera aussehen könnte: http://www.youtube.com/watch?v=Vpf11neyEgQ
Liebe Grüße Jorrit.

[CMB]

Moin Johannes,

die Cilien sind eigentlch ganz gut zu erkennen. Ich glaube, dass die Farbsäume weniger werden, wenn der Kondensor in der richtigen Höhe steht ( Vermutung) ... Oder Du arbeitest in einem weiteren Versuch mit einem Grünfilter und konvertierst in Schwarzweiss, dann müssten die Cilien sich noch schärfer  abbilden lassen.

Grüsse sendet
CMB

[Michael Plewka]

hallo zusammen,

Hier also meine Stellungnahme:

Wegen der grundlegenden Bedeutung nicht nur bei Ein- sondern auch bei Vielzellern (Bronchien und !! Nephridien !!!) ist die Bewegung der Cilien und Flagellen sehr ausgiebig mit den verschiedensten Techniken untersucht worden. Dazu gehören natürlich auch Stroboskop und Ultrakurzzeit-Fotografie. Einen schönen Überblick hierzu gibt der Film "Motilität" des (ehemaligen?)  IWF.

Selbstverständlich ist es jedem unbenommen, die dort gezeigten  Phänomene des Cilienschlags mit entsprechender Technik an verschiedensten Untersuchungsobjekten nachzuvollziehen, aber dabei gibt es einiges zu beachten.

Will man ein schwingendes System erfassen, muss gemäß des Shannonschen Abttasttheorems die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein wie die Frequenz des schwingenden Systems. Ist diese Bedingung nicht erfüllt,  tritt Aliasing auf, was man von den alten Wildwestfilmen mit ihren sich rückwärts drehenden Kutschenrädern kennt.  Hier hat Jorrit schon entscheidenden Hinweis gegeben mit dem Hinweis auf Kameras mit höherer zeitlicher Auflösung. Nehme ich das letzte Video als Beispiel, so zeigt sich dort das Aliasing ziemlich deutlich (wenn man nämlich versucht, die Bewegung einer Cilie zu erfassen). Der "Trick", die Blitzdauer zu reduzieren, mag zwar zu einer exakteren  Darstellung eines einzelnen Frames führen, kompensiert aber die dazwischen fehlenden Momentaufnahmen mitnichten. Im übrigen scheint es sich im letzten Video nicht um eine Zeitlupe zu handeln.
Dies zeigt sich auch bei dem GIF. Mir ist ehrlich gesagt nicht klar, ob der Creator eines solchen GIF-Bilds die Möglichkeit hat, die Frequenz der Einzelbilder für den Betrachter vorzugeben. Bei mir auf dem Monitor ist die Bildfrequenz so hoch, dass ich zeitliche Verläufe nicht erkennen kann.
Von daher meine ich, dass es schon einer anderen Kamera bedarf, um -bei diesem Ciliaten-zielführende Resultate zu erzielen.


Etwas anderes wäre es natürlich, die Frequenz des Cilienschlagz zu senken. Das geht evtl. mit Einbettung in ein höher viskoses Medium wie Methylcellulose, oder aber durch einfaches Warten: erfahrungsgemäß werden die Cilienbewegungen langsamer, wann das Präparat eintrocknet und der Ciliat in den letzten Zügen liegt (Sauerstoffmangel?).


beste Grüße Michael Plewka

[wilfried48]

....
ehrlich gesagt wundere ich mich selbst ein wenig und bin sogar enttäuscht über diese Resonanz. Ein Bäh, was für ein Dreck wäre mir lieber als dieses Schweigen, dann könnte ich wenigstens nach den Gründen fragen und an deren Verbesserungen arbeiten...

Hallo Johannes,

bitte lass dich durch die geringe Resonanz nicht entmutigen, die ist vielleicht auch dem Titel geschuldet der, an den Anwender dieser interessanten Technik gerichtet, eine zu hohe Erwartungshaltung erzeugt.
Aber immerhin hast du gezeigt, dass bei den normalen Framerates, die die heutigen Konsumerkameras bei guter Videoauflösung bringen, mit der Methode eine deutliche Verbesserung der Schärfe möglich ist, sodass man die einzelnen Cilien gut erkennen kann.
Für eine gute (wahrheitsgetreue) Beurteilung der Cilienbewegung braucht man, wie Michael Plewka richtig angeführt hat, auch höhere Framerates.
Aber gerade für diese Kameras, nehmen wir mal an es gäbe welche mit 1000 frames/sec und akzeptabler Auflösung zu erschwinglichen Preisen
(man müsste da mal recherchieren), wäre doch die Technik auch eine Verbesserung.
Du hast doch immerhin beim 40 er Ph Objektiv mit 50µsec also 1/20000 sec geblitzt (wenn auch bis jetzt mit grossem Rauschen). Aber zur Verbesserung hast du hier offensichtlich auch schon Ideen.
Ich habe im östereichischen Forum (indem ich nur ab und zu mitlese) gesehen, wie elegant du das synchrone Blitzen mit einer LED über eine
Arduino elektronik für Schrittmotoransteuerung gelöst hast. Ich finde das hochinteressant weil ich denke, dass da die LED beim Blitzen mit hoher Blitzfolge gegenüber den elektronischen Stroboskopblitzen Vorteile hat.
Das Thema Blitzen mit LED für Einzelblitzaufnahmen wurde hier im Forum vor Jahren schon diskutiert
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=2308.30
mit dem Ergebnis, dass es für normales Hellfeld durchaus reicht, aber nicht für lichtschluckende Kontrastverfahren und man deshalb auf Verbesserungen der LED warten muss.
Leider hat sich hier nicht so sehr viel getan und die Weiterentwicklung der LED basiert hauptsächlich auf Erhöhung der Gesamtleistung durch grössere Flächen und Vielchip LEDs und nicht auf Erhöhung der Leuchtdichte, die am Mikroskop gefragt ist.
Vielleicht solltest du das ganze hier noch mal unter einem Technik Thema aufgreifen, da würdest du sicher mehr Resonanz haben.

viele Grüsse
Wilfried

[Johannes Kropiunig]

Hallo,

bedanke mich für die Kritiken, ob nun negativen, oder positiven, beide sind mir immer willkommen.
Das hier der Wagenradeffekt zum tragen kommt, ist mir bewusst, und hatte hier auch mal einen Beitrag gepostet in dem ich damit einen PC-Lüfter scheinbar zum Stillstand, na ja fast, gebracht hatte, wenn auch damals nicht mit dem Arduino, sondern noch simpler.
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11509.5
Hier geht es mir aber um die Eliminierung von Bewegungsunschärfen bei schnellen Objekten unter dem Mikroskop, ohne die störenden Streifen wie sie bei diesem Lüfter damals aufgetretten sind. Die Glockentierchen sind dazu ein dankbares Testobjekt, da sie zumindest die meiste Zeit an Ort und Stelle bleiben, die Cilien eine beachtliches Tempo haben und damit schon fast einen Extremfall darstellen, wenn nicht sogar einer sind. Andere Wimpertierchen gehen natürlich auch, bewegen sich aber mehr und die Cilien bleiben dabei nicht die ganze Zeit in der Fokusebene.
http://www.mikroskopie-konserve.at/Videos/wimpertierchen.htm
Die "Zeitlupe" war auch nur auf das Gif bezogen, da hier die Einzelframes langsamer als beim Videos abgespielt werden. Dieser Zeitraum der Wiedergabe der Einzelbilder lässt sich bei der Erstellung von Gif´s mit PhotoScape einstellen und war glaub ich mit einer 1/5 Sekunden angegeben. Dieses Gif sollte also doch beträchtlich langsamer abgespielt werden als das eigentliche Video mit seinen 27,4fps.
Bei diesem hier sollte der zeitliche Abstand eigentlich 1 Sekunde sein:

   
Vorgestellt hatte ich die Technik dahinter auch schon mal in diesem Forum, leider hat sich die Diskussion dann mehr in Richtung technische Details verstrickt als in die Möglichkeiten dieser Methode. Damals waren es übrigens noch 300µs Pulsdauer der LED, mittlerweile bin ich bei 10±3µs.
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=19095.15

Viele Grüße,
Johannes   

[Tobse]

Heute war ich mit den Kindern Plankton fischen, da ich sowieso mit einer Nikon1 J1 am Mikroskop Bilder machen kann, und auch Glockentierchen mit dabei waren, war es kein großer Aufand ein paar Zeitlupenaufnahmen mit 400 fps und 1200 fps zu machen.

Die Kamera nutzt bei der hohen Framerate allerdings nur einen kleinen Teil des Sensors, entsprechend sind dann die Aufnahmen, mann kann die Cilienbewegung trotzdem sehen.
Ich habe mit 1/3000 sek belichtet.

beindruckend fand ich auch das die Kontraktion bei 1200fps immer noch ziemlich ruckartig ist, es sind gerade mal 4 Frames, wobei es täuscht, da es in Wirklichkeit nur einen Bruchteil der Strecke zurück legt, somit es ist dann also eher langsam

Ich habe noch anderes Videomaterial von der selben Wasserprobe mit in das Video gepackt
Viel Spaß beim ansehen.

http://youtu.be/-ajHUm8fuXk