ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.com เวอร์ชันเบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS ที่จำกัด เพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดตแล้ว (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าจะได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจะแสดงผลไซต์โดยไม่ใช้รูปแบบและ JavaScript
ความสมบูรณ์พันธุ์ของนกขึ้นอยู่กับความสามารถในการเก็บอสุจิที่มีชีวิตได้เพียงพอเป็นระยะเวลานานในท่อเก็บอสุจิ (SST) กลไกที่แน่นอนที่อสุจิเข้า อยู่ และออกจากท่อเก็บอสุจิ (SST) ยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน อสุจิของไก่ชาร์กาซีมีแนวโน้มสูงที่จะเกาะกลุ่มกันเป็นก้อน โดยก่อตัวเป็นมัดเส้นใยที่เคลื่อนที่ได้ซึ่งประกอบด้วยเซลล์จำนวนมาก เนื่องจากความยากในการสังเกตการเคลื่อนที่และพฤติกรรมของอสุจิในท่อนำไข่ที่ทึบแสง เราจึงใช้เครื่องมือไมโครฟลูอิดิกที่มีหน้าตัดไมโครแชนเนลคล้ายกับสเปิร์มเพื่อศึกษาการจับกลุ่มและการเคลื่อนที่ของอสุจิ การศึกษาครั้งนี้จะกล่าวถึงการก่อตัวของมัดอสุจิ การเคลื่อนที่ และบทบาทที่เป็นไปได้ในการขยายการอยู่อาศัยของอสุจิในท่อเก็บอสุจิ เราได้ศึกษาความเร็วของอสุจิและพฤติกรรมการไหลของของเหลวเมื่อเกิดการไหลของของเหลวภายในช่องทางไมโครฟลูอิดิกโดยแรงดันไฮโดรสแตติก (อัตราการไหล = 33 µm/s) สเปิร์มมีแนวโน้มที่จะว่ายทวนกระแสน้ำ (รีโอโลยีเชิงบวก) และความเร็วของมัดสเปิร์มจะลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับสเปิร์มตัวเดียว มีการสังเกตพบว่ามัดสเปิร์มจะเคลื่อนที่เป็นเกลียวและยาวขึ้นและหนาขึ้นเมื่อมีสเปิร์มตัวเดียวเข้ามามากขึ้น พบว่ามัดอสุจิเคลื่อนเข้าใกล้และเกาะติดกับผนังด้านข้างของช่องไมโครฟลูอิดิกเพื่อหลีกเลี่ยงการถูกพัดพาด้วยความเร็วการไหลของของเหลวที่ > 33 µm/s พบว่ามัดอสุจิเคลื่อนเข้าใกล้และเกาะติดกับผนังด้านข้างของช่องไมโครฟลูอิดิกเพื่อหลีกเลี่ยงการถูกพัดพาด้วยความเร็วการไหลของของเหลวที่ > 33 µm/s Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрофлюидных каналов, чтобы избежать сметания со скоростью потока жидкости> 33 мкм / с. พบว่ามัดอสุจิเข้าใกล้และยึดติดกับผนังด้านข้างของช่องไมโครฟลูอิดิกเพื่อหลีกเลี่ยงการถูกกวาดออกไปเมื่ออัตราการไหลของของเหลว >33 µm/s观察到精子束接近并粘附在微流体通道的侧壁上，以避免被流体流速> 33 µm/s 扫过。33 µm/s ไมโครเมตร. Было замечено, что пучки сперматозоидов приближаются и прилипают к боковым стенкам микрожидкостного канала, чтобы избежать сметания потоком жидкости со скоростью > 33 мкм/с. พบว่ามัดอสุจิเข้าใกล้และยึดติดกับผนังด้านข้างของช่องไมโครฟลูอิดิกเพื่อหลีกเลี่ยงการถูกพัดพาโดยการไหลของของเหลวที่ >33 µm/sกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและแบบส่องผ่านเผยให้เห็นว่ามัดสเปิร์มได้รับการรองรับด้วยวัสดุหนาแน่นจำนวนมาก ข้อมูลที่ได้แสดงให้เห็นถึงความคล่องตัวเฉพาะตัวของสเปิร์มไก่ชาร์กาซี รวมถึงความสามารถของสเปิร์มในการเกาะกลุ่มกันและสร้างมัดที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจการจัดเก็บสเปิร์มในระยะยาวใน SMT ได้ดียิ่งขึ้น
เพื่อให้เกิดการปฏิสนธิในมนุษย์และสัตว์ส่วนใหญ่ อสุจิและไข่จะต้องมาถึงจุดปฏิสนธิในเวลาที่เหมาะสม ดังนั้น การผสมพันธุ์จะต้องเกิดขึ้นก่อนหรือในเวลาที่มีการตกไข่ ในทางกลับกัน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด เช่น สุนัข รวมถึงสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่น แมลง ปลา สัตว์เลื้อยคลาน และนก จะเก็บอสุจิไว้ในอวัยวะสืบพันธุ์เป็นเวลานานจนกว่าไข่จะพร้อมสำหรับการปฏิสนธิ (การปฏิสนธิแบบไม่พร้อมกัน 1) นกสามารถรักษาความสามารถในการมีชีวิตอยู่ของอสุจิให้สามารถปฏิสนธิไข่ได้เป็นเวลา 2-10 สัปดาห์2
ลักษณะพิเศษนี้ทำให้สัตว์ปีกแตกต่างจากสัตว์ชนิดอื่น เนื่องจากนกมีโอกาสปฏิสนธิสูงหลังจากผสมพันธุ์ครั้งเดียวเป็นเวลาหลายสัปดาห์โดยไม่ได้ผสมพันธุ์และตกไข่พร้อมกัน อวัยวะเก็บอสุจิหลักที่เรียกว่าท่อเก็บอสุจิ (SST) อยู่ที่รอยพับของเยื่อเมือกภายในที่บริเวณรอยต่อระหว่างมดลูกและช่องคลอด จนถึงปัจจุบัน กลไกที่อสุจิเข้า อยู่ และออกจากธนาคารอสุจิยังไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ จากการศึกษาก่อนหน้านี้ ได้มีการเสนอสมมติฐานมากมาย แต่ยังไม่มีการพิสูจน์สมมติฐานใดเลย
Forman4 ตั้งสมมติฐานว่าสเปิร์มจะคงอยู่ในโพรง SST โดยการเคลื่อนตัวแบบสั่นอย่างต่อเนื่องในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการไหลของของเหลวผ่านช่องโปรตีนที่อยู่บนเซลล์เยื่อบุผิว SST (รีโอโลยี) ATP หมดลงเนื่องจากกิจกรรมของแฟลกเจลลาที่คงที่ซึ่งจำเป็นต่อการเก็บสเปิร์มไว้ในลูเมน SST และในที่สุดการเคลื่อนที่ก็ลดลงจนกว่าสเปิร์มจะถูกพาออกจากธนาคารสเปิร์มโดยการไหลของของเหลวและเริ่มการเดินทางใหม่ลงไปตามท่อนำไข่เพื่อปฏิสนธิกับสเปิร์ม ไข่ (Forman4) แบบจำลองการเก็บสเปิร์มนี้ได้รับการสนับสนุนโดยการตรวจจับด้วยอิมมูโนไซโตเคมีของอควาพอริน 2, 3 และ 9 ที่มีอยู่ในเซลล์เยื่อบุผิว SST จนถึงปัจจุบัน การศึกษาเกี่ยวกับรีโอโลยีของน้ำเชื้อไก่และบทบาทในการจัดเก็บ SST การคัดเลือกสเปิร์มในช่องคลอด และการแข่งขันของสเปิร์มยังขาดอยู่ ในไก่ สเปิร์มจะเข้าไปในช่องคลอดหลังจากผสมพันธุ์ตามธรรมชาติ แต่สเปิร์มมากกว่า 80% จะถูกขับออกจากช่องคลอดไม่นานหลังจากผสมพันธุ์ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าช่องคลอดเป็นแหล่งหลักสำหรับการคัดเลือกอสุจิในนก นอกจากนี้ ยังมีรายงานว่าอสุจิที่ปฏิสนธิในช่องคลอดน้อยกว่า 1% จะเข้าสู่ภาวะ SST2 ในการผสมเทียมลูกไก่ในช่องคลอด จำนวนอสุจิที่เข้าสู่ภาวะ SST มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น 24 ชั่วโมงหลังการผสมเทียม จนถึงขณะนี้ กลไกการคัดเลือกอสุจิในระหว่างกระบวนการนี้ยังไม่ชัดเจน และการเคลื่อนที่ของอสุจิอาจมีบทบาทสำคัญในการดูดซึมอสุจิเข้าสู่ภาวะ SST เนื่องจากผนังของท่อนำไข่หนาและทึบแสง จึงยากที่จะตรวจสอบการเคลื่อนที่ของอสุจิในท่อนำไข่ของนกได้โดยตรง ดังนั้น เราจึงขาดความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับการเปลี่ยนผ่านของอสุจิไปสู่ภาวะ SST หลังจากการปฏิสนธิ
เมื่อไม่นานมานี้ รีโอโลยีได้รับการยอมรับว่าเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมการเคลื่อนย้ายอสุจิในอวัยวะสืบพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยอาศัยความสามารถของอสุจิที่เคลื่อนที่ได้ในการเคลื่อนตัวสวนทางกัน Zaferani และคณะ8 จึงใช้ระบบไมโครฟลูอิดิกของคอร์ราเพื่อแยกอสุจิที่เคลื่อนที่ได้จากตัวอย่างอสุจิที่ถูกจับ การแยกอสุจิประเภทนี้มีความจำเป็นสำหรับการรักษาภาวะมีบุตรยากทางการแพทย์และการวิจัยทางคลินิก และเป็นที่นิยมมากกว่าวิธีการแบบดั้งเดิมซึ่งต้องใช้เวลาและแรงงานมาก ซึ่งอาจส่งผลต่อรูปร่างและความสมบูรณ์ของโครงสร้างของอสุจิได้ อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีการศึกษาวิจัยใดๆ เกี่ยวกับผลกระทบของสารคัดหลั่งจากอวัยวะสืบพันธุ์ของไก่ต่อการเคลื่อนตัวของอสุจิ
นักวิจัยหลายคนพบว่าอสุจิที่อาศัยอยู่ใน SST จะเกาะกลุ่มกันเป็นกลุ่มหัวต่อหัวใน SST ของไก่ 9, 10, นกกระทา 2 และไก่งวง 11 เพื่อสร้างกลุ่มอสุจิที่เกาะกลุ่มกัน ผู้เขียนแนะนำว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างการเกาะกลุ่มกันนี้กับการเก็บอสุจิไว้เป็นเวลานานใน SST
Tingari และ Lake12 รายงานถึงความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างสเปิร์มในต่อมรับสเปิร์มของไก่ และตั้งคำถามว่าสเปิร์มของนกเกาะกลุ่มกันในลักษณะเดียวกับสเปิร์มของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหรือไม่ พวกเขาเชื่อว่าการเชื่อมต่อที่ลึกระหว่างสเปิร์มในท่อนำอสุจิอาจเกิดจากความเครียดที่เกิดจากการมีสเปิร์มจำนวนมากในพื้นที่เล็กๆ
เมื่อประเมินพฤติกรรมของสเปิร์มบนสไลด์แก้วแขวนสด จะสังเกตเห็นสัญญาณการเกาะกลุ่มชั่วคราว โดยเฉพาะที่ขอบของหยดน้ำอสุจิ อย่างไรก็ตาม การเกาะกลุ่มมักถูกรบกวนจากการหมุนที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวต่อเนื่อง ซึ่งอธิบายลักษณะชั่วคราวของปรากฏการณ์นี้ นักวิจัยยังสังเกตเห็นว่าเมื่อเติมสารเจือจางลงในอสุจิ จะเกิดการรวมตัวของเซลล์ที่มีลักษณะยาวคล้ายเส้นด้าย
ความพยายามในช่วงแรกในการเลียนแบบสเปิร์มนั้นทำได้โดยการเอาลวดบางๆ ออกจากหยดน้ำที่ห้อยลงมา ซึ่งส่งผลให้มีถุงน้ำอสุจิที่ยาวขึ้นคล้ายสเปิร์มยื่นออกมาจากหยดน้ำอสุจิ สเปิร์มเรียงตัวขนานกันทันทีภายในถุง แต่หน่วยทั้งหมดก็หายไปอย่างรวดเร็วเนื่องจากข้อจำกัดของ 3D ดังนั้น เพื่อศึกษาการจับกลุ่มของสเปิร์ม จำเป็นต้องสังเกตการเคลื่อนที่และพฤติกรรมของสเปิร์มโดยตรงในท่อเก็บสเปิร์มที่แยกจากกัน ซึ่งทำได้ยาก ดังนั้น จึงจำเป็นต้องพัฒนาเครื่องมือที่เลียนแบบสเปิร์มเพื่อสนับสนุนการศึกษาการเคลื่อนที่และพฤติกรรมการจับกลุ่มของสเปิร์ม Brillard et al13 รายงานว่าความยาวเฉลี่ยของท่อเก็บสเปิร์มในลูกไก่โตเต็มวัยคือ 400–600 µm แต่ SST บางตัวอาจยาวได้ถึง 2,000 µm Mero และ Ogasawara14 แบ่งต่อมสร้างอสุจิออกเป็นท่อเก็บอสุจิที่ขยายใหญ่ขึ้นและท่อเก็บอสุจิที่ไม่ขยายใหญ่ขึ้น โดยท่อทั้งสองมีความยาวเท่ากัน (~500 µm) และความกว้างของคอท่อ (~38 µm) แต่เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของลูเมนของท่อทั้งสองคือ 56.6 และ 56.6 µm ตามลำดับ . . , 11.2 µm ตามลำดับ ในการศึกษาปัจจุบัน เราใช้เครื่องมือไมโครฟลูอิดิกที่มีขนาดช่อง 200 µm × 20 µm (กว้าง × สูง) ซึ่งมีหน้าตัดค่อนข้างใกล้เคียงกับ SST ที่ขยายใหญ่ขึ้น นอกจากนี้ เรายังได้ตรวจสอบการเคลื่อนที่ของอสุจิและพฤติกรรมการเกาะกลุ่มกันในของเหลวที่ไหล ซึ่งสอดคล้องกับสมมติฐานของ Foreman ที่ว่าของเหลวที่ผลิตโดยเซลล์เยื่อบุผิว SST จะทำให้สเปิร์มอยู่ในลูเมนในทิศทางตรงข้าม (รีโอโลยี)
วัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้คือเพื่อแก้ปัญหาการสังเกตการเคลื่อนที่ของอสุจิในท่อนำไข่และหลีกเลี่ยงความยากลำบากในการศึกษารีโอโลยีและพฤติกรรมของอสุจิในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิก โดยใช้เครื่องมือไมโครฟลูอิดิกที่สร้างแรงดันไฮโดรสแตติกเพื่อจำลองการเคลื่อนที่ของอสุจิในอวัยวะเพศของไก่
เมื่อหยดตัวอย่างอสุจิที่เจือจาง (1:40) ลงในอุปกรณ์ไมโครแชนเนล จะสามารถระบุการเคลื่อนที่ของอสุจิได้ 2 ประเภท (อสุจิที่แยกออกมาและอสุจิที่ผูกไว้) นอกจากนี้ อสุจิยังมีแนวโน้มที่จะว่ายทวนกระแสน้ำ (รีโอโลยีเชิงบวก วิดีโอ 1, 2) แม้ว่ามัดอสุจิจะมีความเร็วต่ำกว่ามัดอสุจิที่อยู่โดดเดี่ยว (p < 0.001) แต่กลับเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของอสุจิที่แสดงรีโอแท็กซิสที่เป็นบวก (p < 0.001; ตารางที่ 2) แม้ว่ามัดอสุจิจะมีความเร็วต่ำกว่ามัดอสุจิที่อยู่โดดเดี่ยว (p < 0.001) แต่กลับเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของอสุจิที่แสดงรีโอแท็กซิสที่เป็นบวก (p < 0.001; ตารางที่ 2) хотя пучки сперматозоидов имели более низкую скорость, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов, демонстрирущих положительный реотаксис (p < 0,001; таблица 2). แม้ว่ามัดอสุจิจะมีความเร็วต่ำกว่ามัดอสุจิตัวเดียว (p < 0.001) แต่กลับทำให้เปอร์เซ็นต์ของอสุจิที่แสดงรีโอแท็กซิสเป็นบวกเพิ่มขึ้น (p < 0.001; ตารางที่ 2)尽管精子束的速度低于孤独精子的速度（p < 0.001），但它们增加了显示阳性流变性的精子百分比（p < 0.001;表2).尽管 精子束 的 速度 低于 孤独 的 速度 （p <0.001） , 但 增加 了 显示 阳性 流变性 精子 百分比 （p <0.001 ; 2。。。。。。）))))) хотя скорость пучков сперматозоидов была ниже, чем у одиночных сперматозоидов (p < 0,001), они увеличивали процент сперматозоидов с положительной реологией (p < 0,001; таблица 2). แม้ว่าความเร็วของกลุ่มอสุจิจะต่ำกว่าของกลุ่มอสุจิเดี่ยว (p < 0.001) แต่ก็เพิ่มเปอร์เซ็นต์ของอสุจิที่มีคุณสมบัติรีโอโลยีเป็นบวก (p < 0.001; ตารางที่ 2)ค่ารีโอโลยีเชิงบวกของสเปิร์มเดี่ยวและกลุ่มฟองไข่ประมาณอยู่ที่ 53% และ 85% ตามลำดับ
จากการสังเกตพบว่าอสุจิของไก่ชาร์กาซีจะรวมตัวกันเป็นมัดเชิงเส้นทันทีหลังจากการหลั่งน้ำอสุจิ โดยมัดเหล่านี้จะยาวและหนาขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป และอาจคงอยู่ในหลอดทดลองเป็นเวลาหลายชั่วโมงก่อนที่จะสลายไป (วิดีโอ 3) มัดเส้นใยเหล่านี้มีรูปร่างเหมือนอสุจิของอีคิดนาที่ก่อตัวที่ปลายท่อนเก็บอสุจิ พบว่าน้ำเชื้อไก่ชาร์กาซีมีแนวโน้มที่จะเกาะกลุ่มกันเป็นตาข่ายภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งนาทีหลังจากเก็บ ลำแสงเหล่านี้มีความคล่องตัวและสามารถเกาะติดกับผนังหรือวัตถุที่อยู่นิ่งได้ แม้ว่ามัดอสุจิจะลดความเร็วของเซลล์อสุจิ แต่ก็ชัดเจนว่าเมื่อมองด้วยสายตาระดับมหภาค มัดอสุจิจะเพิ่มความเป็นเส้นตรง ความยาวมัดอสุจิจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับจำนวนอสุจิที่เก็บรวมกันเป็นมัด โดยมัดอสุจิจะถูกแยกออก 2 ส่วน ได้แก่ ส่วนแรก ซึ่งประกอบด้วยส่วนหัวที่เป็นอิสระของอสุจิที่เกาะกลุ่มกัน และส่วนปลาย ซึ่งประกอบด้วยหางและปลายสุดทั้งหมดของอสุจิ การใช้กล้องความเร็วสูง (950 fps) พบว่าหัวอสุจิที่เกาะกลุ่มกันเป็นกลุ่มอิสระในส่วนแรกของมัดอสุจิ ซึ่งเป็นตัวการที่มัดอสุจิเคลื่อนที่เนื่องจากการเคลื่อนที่แบบแกว่งไปมา โดยจะลากอสุจิที่เหลือเข้าไปในมัดอสุจิด้วยการเคลื่อนที่แบบเกลียว (วิดีโอ 4) อย่างไรก็ตาม ในกลุ่มอสุจิที่ยาว พบว่าหัวอสุจิบางส่วนเกาะติดกับลำตัว และส่วนปลายสุดของกระจุกอสุจิจะทำหน้าที่เป็นใบพัดเพื่อช่วยขับเคลื่อนกระจุกอสุจิ
ในขณะที่มีของเหลวไหลช้าๆ มัดอสุจิจะเคลื่อนที่ขนานกัน แต่จะเริ่มทับซ้อนกันและเกาะติดกับสิ่งที่อยู่นิ่งทั้งหมด เพื่อไม่ให้ถูกกระแสน้ำพัดพาไปเมื่อความเร็วของการไหลเพิ่มขึ้น มัดอสุจิจะก่อตัวขึ้นเมื่อเซลล์อสุจิจำนวนหนึ่งเคลื่อนเข้าหากัน พวกมันจะเริ่มเคลื่อนที่พร้อมกันและพันรอบกัน จากนั้นจึงเกาะติดกับสารเหนียวๆ ภาพที่ 1 และ 2 แสดงให้เห็นว่าอสุจิเคลื่อนเข้าหากันอย่างไร ก่อตัวเป็นจุดเชื่อมต่อเมื่อหางพันกัน
นักวิจัยใช้แรงดันไฮโดรสแตติกเพื่อสร้างการไหลของของเหลวในช่องไมโครเพื่อศึกษารีโอโลยีของอสุจิ โดยใช้ช่องไมโครที่มีขนาด 200 µm × 20 µm (กว้าง × สูง) และมีความยาว 3.6 µm ใช้ช่องไมโครระหว่างภาชนะโดยใส่เข็มฉีดยาไว้ที่ปลาย ใช้สีผสมอาหารเพื่อให้ช่องมองเห็นได้ชัดเจนขึ้น
ผูกสายเชื่อมต่อและอุปกรณ์เสริมเข้ากับผนัง วิดีโอนี้ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบคอนทราสต์เฟส ในแต่ละภาพจะแสดงภาพกล้องจุลทรรศน์แบบคอนทราสต์เฟสและภาพแมปปิ้ง (A) การเชื่อมต่อระหว่างกระแสน้ำสองสายต้านการไหลเนื่องจากการเคลื่อนที่แบบเกลียว (ลูกศรสีแดง) (B) การเชื่อมต่อระหว่างมัดท่อและผนังช่อง (ลูกศรสีแดง) ในเวลาเดียวกัน ทั้งสองยังเชื่อมต่อกับมัดอื่นอีกสองมัด (ลูกศรสีเหลือง) (C) มัดสเปิร์มในช่องไมโครฟลูอิดิกเริ่มเชื่อมต่อกัน (ลูกศรสีแดง) ทำให้เกิดตาข่ายมัดสเปิร์ม (D) การก่อตัวของเครือข่ายมัดสเปิร์ม
เมื่อหยดอสุจิที่เจือจางแล้วถูกบรรจุลงในอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกและสร้างการไหล ลำแสงอสุจิจะเคลื่อนที่สวนทางกับทิศทางการไหล มัดอสุจิจะแนบสนิทกับผนังของไมโครแชนเนล และหัวอิสระในส่วนเริ่มต้นของมัดอสุจิจะแนบสนิทกับไมโครแชนเนล (วิดีโอ 5) นอกจากนี้ มันยังเกาะติดกับอนุภาคที่หยุดนิ่งในเส้นทางของมัน เช่น เศษซาก เพื่อป้องกันไม่ให้ถูกกระแสน้ำพัดพาไป เมื่อเวลาผ่านไป กลุ่มของอสุจิเหล่านี้จะกลายเป็นเส้นใยยาวที่ดักจับอสุจิตัวเดียวและกลุ่มที่สั้นกว่า (วิดีโอ 6) เมื่อการไหลเริ่มช้าลง อสุจิเป็นแถวยาวจะเริ่มสร้างเครือข่ายของสายอสุจิ (วิดีโอ 7 รูปที่ 2)
ที่ความเร็วการไหลสูง (V > 33 µm/s) การเคลื่อนที่แบบเกลียวของเส้นด้ายจะเพิ่มขึ้นเพื่อพยายามจับตัวอสุจิจำนวนมากที่รวมตัวกันเป็นมัด เพื่อให้ต้านทานแรงเคลื่อนตัวของการไหลได้ดีขึ้น ที่ความเร็วการไหลสูง (V > 33 µm/s) การเคลื่อนที่แบบเกลียวของเส้นด้ายจะเพิ่มขึ้นเพื่อพยายามจับตัวอสุจิจำนวนมากที่รวมตัวกันเป็นมัด เพื่อให้ต้านทานแรงเคลื่อนตัวของการไหลได้ดีขึ้น При высокой скорости потока (V > 33 мкм/с) спиралевидные движения нитей усиливаются, поскольку они пытаются поймать множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, которые лучше противостоят дрейфующей силе потока. ที่อัตราการไหลสูง (V > 33 µm/s) การเคลื่อนที่เป็นเกลียวของสายจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากพยายามจับตัวอสุจิจำนวนมากที่รวมตัวกันเป็นกลุ่ม ซึ่งสามารถต้านทานแรงเคลื่อนตัวของการไหลได้ดีขึ้น在高流速(V > 33 µm/s)时，螺纹的螺旋运动增加，以试上捕捉许多形成束的单个精子，从而更好地抵抗流动的漂移力。在 高 流速 (v> 33 µm/s) 时 , 的 螺旋 运动 增加 , 以 试上 许多 形成 束 单 个 精子 , 从而 更 地抵抗 的 漂移力。。。。。。。。。。 При высоких скоростях потока (V > 33 мкм/с) спиральное движение нитей увеличивается в попытке захватить множество отдельных сперматозоидов, образующих пучки, чтобы лучше сопротивляться силам дрейфа потока. ที่อัตราการไหลสูง (V > 33 µm/s) การเคลื่อนที่แบบเกลียวของเส้นใยจะเพิ่มขึ้นเพื่อพยายามจับตัวอสุจิจำนวนมากที่มารวมตัวกันเป็นกลุ่ม เพื่อต้านทานแรงดริฟท์ของการไหลได้ดีขึ้นพวกเขายังพยายามที่จะติดไมโครแชนเนลเข้ากับผนังด้านข้างด้วย
มัดอสุจิถูกระบุว่าเป็นกลุ่มของหัวอสุจิและหางที่ม้วนงอโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (LM) มัดอสุจิที่มีการรวมกลุ่มต่างๆ ยังถูกระบุว่าเป็นหัวบิดและการรวมกลุ่มของแฟลกเจลลา หางอสุจิที่เชื่อมติดกันหลายอัน หัวอสุจิที่ติดกับหาง และหัวอสุจิที่มีนิวเคลียสที่งอเป็นนิวเคลียสที่เชื่อมติดกันหลายอัน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) แสดงให้เห็นว่ามัดอสุจิเป็นกลุ่มของหัวอสุจิที่หุ้มด้วยปลอก และการรวมกลุ่มของอสุจิแสดงให้เห็นเครือข่ายของหางที่พันกัน
สัณฐานวิทยาและโครงสร้างจุลภาคของอสุจิ การสร้างมัดอสุจิ ได้รับการศึกษาโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (ครึ่งส่วน) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งผ่าน (TEM) ย้อมสเมียร์ของอสุจิด้วยอะคริดีนออเรนจ์ และตรวจสอบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เอพิฟลูออเรสเซนต์
การย้อมอสุจิด้วยสีอะคริดีนออเรนจ์ (รูปที่ 3B) แสดงให้เห็นว่าส่วนหัวของอสุจิติดกันและปกคลุมด้วยสารคัดหลั่ง ซึ่งทำให้เกิดกระจุกขนาดใหญ่ (รูปที่ 3D) มัดอสุจิประกอบด้วยกลุ่มอสุจิที่มีหางติดกันเป็นเครือข่าย (รูปที่ 4A-C) มัดอสุจิประกอบด้วยหางของอสุจิจำนวนมากที่ติดกัน (รูปที่ 4D) สารคัดหลั่ง (รูปที่ 4E,F) ปกคลุมส่วนหัวของมัดอสุจิ
การสร้างมัดสเปิร์ม การใช้กล้องจุลทรรศน์แบบคอนทราสต์เฟสและการทดสอบสเปิร์มที่ย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์ แสดงให้เห็นว่าส่วนหัวของสเปิร์มเกาะติดกัน (A) การก่อตัวของกระจุกสเปิร์มในระยะแรกเริ่มต้นด้วยสเปิร์ม 1 ตัว (วงกลมสีขาว) และสเปิร์ม 3 ตัว (วงกลมสีเหลือง) โดยเกลียวเริ่มจากหางและสิ้นสุดที่ส่วนหัว (B) ภาพถ่ายจุลภาคของการทดสอบสเปิร์มที่ย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์ แสดงให้เห็นส่วนหัวของสเปิร์มที่ยึดติด (ลูกศร) การขับถ่ายปกคลุมส่วนหัว กำลังขยาย × 1000 (C) การพัฒนาของลำแสงขนาดใหญ่ที่ส่งผ่านโดยการไหลในช่องไมโครฟลูอิดิก (โดยใช้กล้องความเร็วสูงที่ 950 fps) (D) ภาพถ่ายจุลภาคของการทดสอบสเปิร์มที่ย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์ แสดงให้เห็นกระจุกสเปิร์มขนาดใหญ่ (ลูกศร) กำลังขยาย: ×200
ภาพจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดของลำแสงอสุจิและคราบอสุจิที่ย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์ (A, B, D, E) เป็นภาพจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสีดิจิทัลของอสุจิ และภาพ C และ F เป็นภาพจุลทรรศน์ของคราบอสุจิที่ย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์ ซึ่งแสดงให้เห็นการเกาะติดของอสุจิหลายตัวที่ห่อหุ้มใยหาง (AC) ก้อนอสุจิรวมแสดงเป็นเครือข่ายของหางที่เกาะติด (ลูกศร) (D) การเกาะติดของอสุจิหลายตัว (ด้วยสารยึดเกาะ เส้นขอบสีชมพู ลูกศร) ห่อหุ้มหาง (E และ F) ก้อนอสุจิรวม (ตัวชี้) ปกคลุมด้วยวัสดุยึดเกาะ (ตัวชี้) อสุจิรวมตัวเป็นมัดที่มีโครงสร้างคล้ายกระแสน้ำวนหลายอัน (F) กำลังขยาย (C) ×400 และ (F) ×200
เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน เราพบว่ามัดสเปิร์มมีหางที่ติดอยู่ (รูปที่ 6A, C) หัวติดอยู่กับหาง (รูปที่ 6B) หรือหัวติดอยู่กับหาง (รูปที่ 6D) หัวของสเปิร์มในมัดมีลักษณะโค้งงอ โดยปรากฏอยู่ในส่วนที่สองของนิวเคลียส (รูปที่ 6D) ในกลุ่มที่ผ่าออก สเปิร์มจะมีหัวบิดงอ มีนิวเคลียส 2 ส่วนและบริเวณแฟลกเจลลาหลายส่วน (รูปที่ 5A)
ไมโครกราฟสีดิจิทัลของอิเล็กตรอนแสดงหางที่เชื่อมต่อกันในกลุ่มอสุจิและวัสดุจับกลุ่มที่เชื่อมต่อหัวของอสุจิ (A) หางที่ติดอยู่ของอสุจิจำนวนมาก สังเกตว่าหางมีลักษณะอย่างไรเมื่อมองจากภาพฉายแนวตั้ง (ลูกศร) และแนวนอน (ลูกศร) (B) หัว (ลูกศร) ของอสุจิเชื่อมต่อกับหาง (ลูกศร) (C) หางของอสุจิหลายตัว (ลูกศร) ถูกยึดติด (D) วัสดุจับกลุ่ม (AS สีน้ำเงิน) เชื่อมต่อหัวของอสุจิสี่ตัว (สีม่วง)
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดใช้เพื่อตรวจจับส่วนหัวของอสุจิในกลุ่มอสุจิที่ปกคลุมไปด้วยสารคัดหลั่งหรือเยื่อ (รูปที่ 6B) ซึ่งบ่งชี้ว่ากลุ่มอสุจิถูกยึดด้วยวัสดุภายนอกเซลล์ วัสดุที่เกาะกลุ่มกันจะกระจุกตัวอยู่ในส่วนหัวของอสุจิ (กลุ่มที่คล้ายหัวแมงกะพรุน รูปที่ 5B) และขยายออกไปทางปลาย ทำให้มีลักษณะเป็นสีเหลืองสดใสภายใต้กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์เมื่อย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์ (รูปที่ 6C) สารนี้มองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดและถือเป็นสารยึดเกาะ ส่วนกึ่งบาง (รูปที่ 5C) และคราบอสุจิที่ย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์แสดงให้เห็นกลุ่มอสุจิที่มีส่วนหัวที่อัดแน่นและหางที่ม้วนงอ (รูปที่ 5D)
ภาพถ่ายจุลทรรศน์แบบต่างๆ ที่แสดงการรวมกลุ่มของหัวอสุจิและหางที่พับโดยใช้วิธีต่างๆ (A) ภาพจุลทรรศน์แบบดิจิทัลสีตัดขวางของมัดอสุจิ แสดงให้เห็นหัวอสุจิที่ขดเป็นเกลียวพร้อมนิวเคลียสสองส่วน (สีน้ำเงิน) และส่วนแฟลกเจลลาหลายส่วน (สีเขียว) (B) ภาพจุลทรรศน์แบบดิจิทัลสีแบบสแกน แสดงให้เห็นกลุ่มของหัวอสุจิที่ดูเหมือนแมงกะพรุน (ลูกศร) ที่ดูเหมือนถูกปกคลุม (C) ภาพตัดขวางบางส่วน แสดงให้เห็นหัวอสุจิที่รวมกัน (ลูกศร) และหางที่ม้วนงอ (ลูกศร) (D) ภาพจุลทรรศน์ของคราบอสุจิที่ย้อมด้วยสีส้มอะคริดีน แสดงให้เห็นการรวมกลุ่มของหัวอสุจิ (ลูกศร) และหางที่ม้วนงอ (ลูกศร) โปรดสังเกตว่ามีสารเหนียว (S) ปกคลุมหัวของอสุจิ (D) กำลังขยาย x 1000
เมื่อใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งผ่าน (รูปที่ 7A) พบว่าหัวของอสุจิบิดเบี้ยวและนิวเคลียสมีรูปร่างเป็นเกลียว ซึ่งได้รับการยืนยันจากการทดสอบอสุจิที่ย้อมด้วยอะคริดีนออเรนจ์และตรวจสอบโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เรืองแสง (รูปที่ 7B)
(A) ภาพถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบดิจิทัลสี และ (B) ภาพหยดอสุจิที่ย้อมด้วยสีส้มอะคริดีน แสดงให้เห็นหัวที่ขดเป็นวง และการเกาะติดของหัวและหางอสุจิ (ลูกศร) (B) กำลังขยาย × 1,000
การค้นพบที่น่าสนใจคือ สเปิร์มของ Sharkazi รวมตัวกันเป็นกลุ่มเส้นใยที่เคลื่อนที่ได้ คุณสมบัติของกลุ่มเส้นใยเหล่านี้ทำให้เราเข้าใจถึงบทบาทที่เป็นไปได้ของพวกมันในการดูดซึมและการเก็บสเปิร์มใน SST
หลังจากผสมพันธุ์แล้ว อสุจิจะเข้าไปในช่องคลอดและผ่านกระบวนการคัดเลือกที่เข้มข้น ส่งผลให้มีอสุจิจำนวนจำกัดที่เข้าไปใน SST15,16 จนถึงปัจจุบัน กลไกที่อสุจิเข้าและออกจาก SST ยังไม่ชัดเจน ในสัตว์ปีก อสุจิจะถูกเก็บไว้ใน SST เป็นเวลานาน 2 ถึง 10 สัปดาห์ ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์6 ยังคงมีการถกเถียงกันเกี่ยวกับสภาพของน้ำอสุจิระหว่างการจัดเก็บใน SST อสุจิเคลื่อนไหวหรืออยู่เฉยๆ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เซลล์อสุจิรักษาตำแหน่งใน SST ได้อย่างไรเป็นเวลานานขนาดนั้น
Forman4 แนะนำว่าการอยู่อาศัยและการขับของ SST สามารถอธิบายได้ในแง่ของการเคลื่อนที่ของอสุจิ ผู้เขียนตั้งสมมติฐานว่าอสุจิจะคงตำแหน่งไว้โดยว่ายทวนการไหลของของเหลวที่สร้างขึ้นโดยเยื่อบุผิว SST และอสุจิจะถูกขับออกจาก SST เมื่อความเร็วของอสุจิลดลงต่ำกว่าจุดที่เริ่มเคลื่อนตัวถอยหลังเนื่องจากขาดพลังงาน Zaniboni5 ยืนยันการมีอยู่ของอควอพอริน 2, 3 และ 9 ในส่วนยอดของเซลล์เยื่อบุผิว SST ซึ่งอาจสนับสนุนแบบจำลองการเก็บอสุจิของ Foreman โดยอ้อม ในการศึกษาปัจจุบัน เราพบว่าอสุจิของ Sharkashi เกือบครึ่งหนึ่งแสดงรีโอโลยีเชิงบวกในของเหลวที่ไหล และกลุ่มอสุจิที่เกาะกลุ่มกันจะเพิ่มจำนวนอสุจิที่แสดงรีโอโลยีเชิงบวก แม้ว่าการเกาะกลุ่มกันจะทำให้จำนวนอสุจิลดลงก็ตาม ยังไม่เข้าใจดีว่าเซลล์อสุจิเดินทางขึ้นท่อนำไข่ของนกไปยังบริเวณที่เกิดการปฏิสนธิได้อย่างไร ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ของเหลวในรูขุมขนจะดึงดูดสเปิร์ม อย่างไรก็ตาม เชื่อกันว่าสารเคมีดึงดูดสเปิร์มจะชี้นำสเปิร์มให้เข้าใกล้ในระยะไกล7 ดังนั้น จึงมีกลไกอื่นๆ ที่รับผิดชอบในการขนส่งสเปิร์ม ความสามารถของสเปิร์มในการวางทิศทางและไหลทวนของเหลวในท่อนำไข่ที่ปล่อยออกมาหลังผสมพันธุ์เป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดเป้าหมายสเปิร์มในหนู Parker 17 แนะนำว่าสเปิร์มจะข้ามท่อนำไข่โดยว่ายทวนกระแสขนตาในนกและสัตว์เลื้อยคลาน แม้ว่าจะยังไม่ได้มีการสาธิตในนก แต่ Adolphi18 เป็นคนแรกที่ค้นพบว่าสเปิร์มของนกให้ผลลัพธ์ในเชิงบวกเมื่อสร้างชั้นของเหลวบางๆ ระหว่างแผ่นปิดและแผ่นสไลด์ด้วยแถบกระดาษกรอง Rheology Hino และ Yanagimachi [19] วางคอมเพล็กซ์รังไข่-ท่อนำไข่-มดลูกของหนูในวงแหวนการไหลเวียนเลือดและฉีดหมึก 1 µl เข้าไปในคอคอดเพื่อดูการไหลของของเหลวในท่อนำไข่ พวกเขาสังเกตเห็นการเคลื่อนไหวที่หดตัวและคลายตัวของท่อนำไข่อย่างแข็งขัน ซึ่งลูกหมึกทั้งหมดเคลื่อนตัวไปทางแอมพูลลาของท่อนำไข่อย่างสม่ำเสมอ ผู้เขียนเน้นย้ำถึงความสำคัญของการไหลของของเหลวในท่อนำไข่จากท่อนำไข่ส่วนล่างไปยังส่วนบนเพื่อการยกตัวอสุจิและการปฏิสนธิ Brillard20 รายงานว่าในไก่และไก่งวง อสุจิจะอพยพโดยการเคลื่อนไหวที่แข็งขันจากทางเข้าช่องคลอด ซึ่งเป็นที่ที่อสุจิถูกเก็บไว้ ไปยังรอยต่อระหว่างมดลูกและช่องคลอด ซึ่งเป็นที่ที่อสุจิถูกเก็บไว้ อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนไหวนี้ไม่จำเป็นระหว่างรอยต่อระหว่างมดลูกและช่องคลอดและปากช่องคลอด เนื่องจากอสุจิถูกเคลื่อนย้ายโดยการเคลื่อนที่แบบพาสซีฟ เมื่อทราบคำแนะนำก่อนหน้านี้เหล่านี้และผลลัพธ์ที่ได้ในการศึกษาวิจัยปัจจุบันแล้ว สามารถสันนิษฐานได้ว่าความสามารถในการเคลื่อนที่ขึ้นต้นน้ำของอสุจิ (รีโอโลยี) เป็นคุณสมบัติอย่างหนึ่งที่กระบวนการคัดเลือกขึ้นอยู่กับ ซึ่งจะกำหนดว่าอสุจิจะเคลื่อนผ่านช่องคลอดและเข้าสู่ซีซีทีเพื่อการจัดเก็บหรือไม่ ตามที่ Forman4 แนะนำ สิ่งนี้อาจอำนวยความสะดวกให้กับกระบวนการที่อสุจิเข้าไปใน SST และที่อยู่อาศัยเป็นช่วงระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นจึงออกไปเมื่อความเร็วเริ่มช้าลง
ในทางกลับกัน Matsuzaki และ Sasanami 21 แนะนำว่าสเปิร์มของนกจะมีการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่จากช่วงพักตัวไปเป็นการเคลื่อนที่ในระบบสืบพันธุ์ของตัวผู้และตัวเมีย การยับยั้งการเคลื่อนที่ของสเปิร์มที่อาศัยอยู่ใน SST ได้รับการเสนอเพื่ออธิบายระยะเวลาในการเก็บรักษาสเปิร์มที่ยาวนานและการฟื้นตัวหลังจากออกจาก SST ภายใต้สภาวะที่ขาดออกซิเจน Matsuzaki และคณะ 1 รายงานว่ามีการผลิตและการปล่อยแลคเตตในปริมาณสูงใน SST ซึ่งอาจนำไปสู่การยับยั้งการเคลื่อนที่ของสเปิร์มที่อาศัยอยู่ใน SST ในกรณีนี้ ความสำคัญของรีโอโลยีของสเปิร์มสะท้อนให้เห็นในการคัดเลือกและการดูดซึมสเปิร์ม ไม่ใช่ในการจัดเก็บ
รูปแบบการจับตัวกันของอสุจิถือเป็นคำอธิบายที่สมเหตุสมผลสำหรับระยะเวลาการเก็บอสุจิใน SST เป็นเวลานาน เนื่องจากเป็นรูปแบบทั่วไปของการกักเก็บอสุจิในสัตว์ปีก2,22,23 Bakst et al. 2 พบว่าอสุจิส่วนใหญ่เกาะติดกัน ก่อตัวเป็นกลุ่มก้อน และพบอสุจิเพียงตัวเดียวใน CCM ของนกกระทาได้น้อยมาก ในทางกลับกัน Wen et al. 24 พบว่าอสุจิกระจัดกระจายมากขึ้นและมีกลุ่มอสุจิกระจุกน้อยลงในลูเมน SST ของไก่ จากการสังเกตเหล่านี้ สามารถสันนิษฐานได้ว่าแนวโน้มการจับตัวกันของอสุจิแตกต่างกันระหว่างนกและระหว่างอสุจิในอสุจิที่หลั่งออกมาครั้งเดียวกัน นอกจากนี้ Van Krey et al. 9 ยังแนะนำว่าการแยกตัวแบบสุ่มของอสุจิที่จับตัวกันเป็นสาเหตุของการแทรกซึมของอสุจิเข้าไปในลูเมนของท่อนำไข่อย่างช้าๆ ตามสมมติฐานนี้ สเปิร์มที่มีความสามารถในการเกาะกลุ่มน้อยกว่าควรถูกขับออกจาก SST ก่อน ในบริบทนี้ ความสามารถในการเกาะกลุ่มของสเปิร์มอาจเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อผลลัพธ์ของการแข่งขันของสเปิร์มในนกที่สกปรก นอกจากนี้ ยิ่งสเปิร์มที่เกาะกลุ่มแยกตัวออกจากกันนานเท่าไร ความสมบูรณ์พันธุ์ก็จะคงอยู่ได้นานขึ้นเท่านั้น
แม้ว่าจะมีการสังเกตการรวมตัวของอสุจิและการรวมตัวเป็นกลุ่มในหลายการศึกษาวิจัย2,22,24 แต่ไม่มีการอธิบายรายละเอียดเนื่องจากความซับซ้อนของการสังเกตทางจลนศาสตร์ภายใน SST ได้มีการพยายามศึกษาการจับตัวกันของอสุจิในหลอดทดลองหลายครั้ง พบว่ามีการรวมตัวกันอย่างกว้างขวางแต่ชั่วคราวเมื่อนำลวดเส้นเล็กออกจากเมล็ดที่ห้อยลงมา ซึ่งทำให้มีฟองอากาศยาวยื่นออกมาจากเมล็ด ซึ่งเลียนแบบต่อมน้ำอสุจิ เนื่องจากข้อจำกัดของ 3 มิติและเวลาในการทำให้แห้งด้วยการหยดที่สั้น ทำให้บล็อกทั้งหมดทรุดโทรมอย่างรวดเร็ว9 ในการศึกษาวิจัยปัจจุบันนี้ เราสามารถอธิบายได้ว่ากระจุกตัวเหล่านี้ก่อตัวขึ้นได้อย่างไรและเคลื่อนที่อย่างไร โดยใช้ไก่ชาร์กาชิและชิปไมโครฟลูอิดิก มัดอสุจิก่อตัวขึ้นทันทีหลังจากเก็บน้ำเชื้อ และพบว่าเคลื่อนที่เป็นเกลียว ซึ่งแสดงรีโอโลยีเชิงบวกเมื่ออยู่ในกระแสน้ำ นอกจากนี้ เมื่อมองในเชิงมหภาค จะพบว่ามัดสเปิร์มมีการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงมากขึ้นเมื่อเทียบกับสเปิร์มที่แยกตัวออกมา สิ่งนี้บ่งชี้ว่าการจับตัวกันของสเปิร์มอาจเกิดขึ้นก่อนการแทรกซึมของ SST และการผลิตสเปิร์มไม่ได้จำกัดอยู่แค่บริเวณเล็กๆ เนื่องจากความเครียดตามที่ได้แนะนำไว้ก่อนหน้านี้ (Tingari และ Lake12) ในระหว่างการสร้างกระจุกสเปิร์ม สเปิร์มจะว่ายไปพร้อมกันจนกระทั่งเกิดรอยต่อ จากนั้นหางของสเปิร์มจะพันกันและส่วนหัวของสเปิร์มจะยังคงเป็นอิสระ แต่หางและส่วนปลายของสเปิร์มจะเกาะติดกันด้วยสารเหนียว ดังนั้น ส่วนหัวของเอ็นที่เป็นอิสระจึงมีหน้าที่ในการเคลื่อนที่ โดยลากส่วนที่เหลือของเอ็นไปด้วย กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดของมัดสเปิร์มแสดงให้เห็นส่วนหัวของสเปิร์มที่ติดอยู่ปกคลุมด้วยสารเหนียวจำนวนมาก ซึ่งบ่งชี้ว่าส่วนหัวของสเปิร์มติดอยู่ในกลุ่มพัก ซึ่งอาจเกิดขึ้นหลังจากไปถึงบริเวณจัดเก็บ (SST)
เมื่อย้อมสเมียร์ด้วยอะคริดีนออเรนจ์ เราจะเห็นสารยึดเกาะนอกเซลล์ที่อยู่รอบๆ เซลล์อสุจิได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์เรืองแสง สารนี้ช่วยให้มัดอสุจิเกาะติดและเกาะติดกับพื้นผิวหรืออนุภาคโดยรอบได้ เพื่อไม่ให้ลอยไปตามกระแสน้ำโดยรอบ ดังนั้น จากการสังเกตของเรา พบว่าการยึดเกาะของอสุจิมีบทบาทในรูปของมัดที่เคลื่อนที่ได้ ความสามารถในการว่ายทวนกระแสน้ำและเกาะติดกับพื้นผิวบริเวณใกล้เคียง ทำให้อสุจิสามารถอยู่ใน SST ได้นานขึ้น
Rothschild25 ใช้กล้องตรวจเม็ดเลือดเพื่อศึกษาการกระจายตัวของน้ำเชื้อโคในของเหลวที่แขวนลอยอยู่ โดยถ่ายภาพจุลภาคผ่านกล้องที่มีแกนแสงทั้งแนวตั้งและแนวนอนของกล้องจุลทรรศน์ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอสุจิถูกดึงดูดไปที่พื้นผิวของห้องทดลอง ผู้เขียนเสนอแนะว่าอาจมีปฏิสัมพันธ์ของไฮโดรไดนามิกระหว่างอสุจิและพื้นผิว เมื่อพิจารณาจากสิ่งนี้ ร่วมกับความสามารถของน้ำเชื้อลูกไก่ Sharkashi ในการสร้างก้อนเหนียว อาจเพิ่มโอกาสที่น้ำเชื้อจะเกาะติดกับผนังห้องทดลองและถูกเก็บไว้เป็นเวลานาน
Bccetti และ Afzeliu26 รายงานว่าสเปิร์มไกลโคคาลิกซ์จำเป็นสำหรับการจดจำและการเกาะกลุ่มของเซลล์สืบพันธุ์ Forman10 สังเกตพบว่าการไฮโดรไลซิสของพันธะอัลฟาไกลโคซิดิกในสารเคลือบไกลโคโปรตีน-ไกลโคไลปิดโดยการบำบัดน้ำเชื้อนกด้วยนิวรามินิเดสส่งผลให้ความสามารถในการสืบพันธุ์ลดลงโดยไม่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของสเปิร์ม ผู้เขียนแนะนำว่าผลของนิวรามินิเดสต่อไกลโคคาลิกซ์ทำให้การเก็บสเปิร์มที่รอยต่อระหว่างมดลูกและช่องคลอดลดลง จึงทำให้ความสามารถในการสืบพันธุ์ลดลง การสังเกตของพวกเขาไม่สามารถละเลยความเป็นไปได้ที่การบำบัดด้วยนิวรามินิเดสอาจลดการจดจำสเปิร์มและโอโอไซต์ได้ Forman และ Engel10 พบว่าความสามารถในการสืบพันธุ์ลดลงเมื่อแม่ไก่ได้รับการผสมเทียมทางช่องคลอดกับสเปิร์มที่ได้รับการบำบัดด้วยนิวรามินิเดส อย่างไรก็ตาม การทำเด็กหลอดแก้วโดยใช้สเปิร์มที่ได้รับการบำบัดด้วยนิวรามินิเดสไม่ส่งผลต่อความสามารถในการสืบพันธุ์เมื่อเทียบกับไก่ในกลุ่มควบคุม ผู้เขียนสรุปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของสารเคลือบไกลโคโปรตีน-ไกลโคไลปิดที่อยู่รอบเยื่อหุ้มอสุจิทำให้ความสามารถในการปฏิสนธิของอสุจิลดลงโดยทำให้การเก็บตัวอสุจิที่รอยต่อระหว่างมดลูกและช่องคลอดลดลง ส่งผลให้การสูญเสียอสุจิเพิ่มขึ้นเนื่องจากความเร็วของรอยต่อระหว่างมดลูกและช่องคลอด แต่ไม่ส่งผลต่อการจดจำอสุจิและไข่
ในไก่งวง Bakst และ Bauchan 11 พบถุงน้ำเล็ก ๆ และเศษเยื่อหุ้มในลูเมนของ SST และสังเกตเห็นว่าเม็ดเลือดบางส่วนได้หลอมรวมกับเยื่อหุ้มอสุจิ ผู้เขียนแนะนำว่าความสัมพันธ์เหล่านี้อาจส่งผลต่อการเก็บอสุจิใน SST ในระยะยาว อย่างไรก็ตาม นักวิจัยไม่ได้ระบุแหล่งที่มาของอนุภาคเหล่านี้ว่าถูกหลั่งโดยเซลล์เยื่อบุผิว CCT ผลิตและหลั่งโดยระบบสืบพันธุ์ของเพศชาย หรือผลิตโดยตัวอสุจิเอง นอกจากนี้ อนุภาคเหล่านี้ยังมีหน้าที่ในการเกาะกลุ่มกัน Grützner et al27 รายงานว่าเซลล์เยื่อบุผิวของท่อนเก็บอสุจิผลิตและหลั่งโปรตีนเฉพาะที่จำเป็นสำหรับการสร้างท่อน้ำอสุจิที่มีรูพรุนเดียว ผู้เขียนยังรายงานด้วยว่าการกระจายตัวของกลุ่มโปรตีนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนของท่อนเก็บอสุจิ Nixon et al28 พบว่าส่วนต่อขยายหลั่งโปรตีนชนิดหนึ่ง ซึ่งก็คือ ออสทีโอเนกตินที่มีกรดสูง SPARC มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างกลุ่มสเปิร์มในอีคิดนาและตุ่นปากเป็ดปากสั้น การกระจัดกระจายของลำแสงเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสูญเสียโปรตีนนี้
ในการศึกษาปัจจุบัน การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงให้เห็นว่าสเปิร์มเกาะติดกับวัสดุที่มีความหนาแน่นจำนวนมาก สารเหล่านี้เชื่อกันว่าเป็นสาเหตุของการเกาะกลุ่มที่ควบแน่นระหว่างและรอบๆ หัวที่เกาะกลุ่ม แต่มีความเข้มข้นต่ำกว่าในบริเวณหาง เราถือว่าสารที่เกาะกลุ่มนี้ถูกขับออกจากระบบสืบพันธุ์เพศชาย (ท่อนเก็บอสุจิหรือท่อนำอสุจิ) พร้อมกับน้ำอสุจิ เนื่องจากเราสังเกตเห็นน้ำอสุจิแยกออกจากน้ำเหลืองและพลาสมาของเซมินัลบ่อยครั้งในระหว่างการหลั่งน้ำอสุจิ มีรายงานว่าเมื่อสเปิร์มของนกผ่านท่อนเก็บอสุจิและท่อนำอสุจิ พวกมันจะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโต ซึ่งสนับสนุนความสามารถในการจับโปรตีนและรับไกลโคโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเล็มมาในพลาสมา การคงอยู่ของโปรตีนเหล่านี้บนเยื่อหุ้มสเปิร์มใน SST แสดงให้เห็นว่าโปรตีนเหล่านี้อาจส่งผลต่อการได้รับเสถียรภาพของเยื่อหุ้มสเปิร์ม 30 และกำหนดความสมบูรณ์พันธุ์ 31 Ahammad และคณะ 32 รายงานว่าอสุจิที่ได้จากส่วนต่างๆ ของระบบสืบพันธุ์เพศผู้ (ตั้งแต่อัณฑะไปจนถึงปลายท่อนำอสุจิ) แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในความสามารถในการมีชีวิตภายใต้สภาวะการจัดเก็บของเหลว โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิในการจัดเก็บ และความสามารถในการมีชีวิตในไก่ยังเพิ่มขึ้นในท่อนำไข่หลังการผสมเทียมอีกด้วย
สเปิร์มของไก่ชาร์กาชิมีลักษณะและหน้าที่ที่แตกต่างจากสปีชีส์อื่น เช่น อีคิดนา ตุ่นปากเป็ด หนูป่า หนูตะเภา และหนูตะเภา ในไก่ชาร์กาชิ การสร้างกลุ่มสเปิร์มทำให้ความเร็วในการว่ายน้ำของพวกมันลดลงเมื่อเทียบกับสเปิร์มตัวเดียว อย่างไรก็ตาม กลุ่มสเปิร์มเหล่านี้เพิ่มเปอร์เซ็นต์ของสเปิร์มที่มีรีโอโลยีบวกและเพิ่มความสามารถของสเปิร์มในการคงตัวในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิก ดังนั้น ผลการศึกษาของเราจึงยืนยันข้อเสนอแนะก่อนหน้านี้ที่ว่าการเกาะกลุ่มสเปิร์มใน SST เกี่ยวข้องกับการเก็บสเปิร์มในระยะยาว นอกจากนี้ เรายังตั้งสมมติฐานว่าแนวโน้มของสเปิร์มในการสร้างกลุ่มอาจควบคุมอัตราการสูญเสียสเปิร์มใน SST ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ของการแข่งขันของสเปิร์ม ตามสมมติฐานนี้ สเปิร์มที่มีความสามารถในการเกาะกลุ่มต่ำจะปล่อย SST ก่อน ในขณะที่สเปิร์มที่มีความสามารถในการเกาะกลุ่มสูงจะผลิตลูกหลานส่วนใหญ่ การสร้างกลุ่มสเปิร์มที่มีรูพรุนเพียงรูเดียวเป็นประโยชน์และส่งผลต่ออัตราส่วนของพ่อแม่ต่อลูก แต่ใช้กลไกที่แตกต่างกัน ในอีคิดนาและตุ่นปากเป็ด สเปิร์มจะเรียงตัวขนานกันเพื่อเพิ่มความเร็วของลำแสง อีคิดนาที่รวมกันเป็นกลุ่มจะเคลื่อนที่เร็วกว่าสเปิร์มตัวเดียวประมาณสามเท่า เชื่อกันว่าการสร้างกระจุกสเปิร์มดังกล่าวในอีคิดนาเป็นการปรับตัวตามวิวัฒนาการเพื่อรักษาความเหนือกว่า เนื่องจากตัวเมียมักผสมพันธุ์กับตัวผู้หลายตัว ดังนั้น สเปิร์มจากน้ำอสุจิที่หลั่งออกมาต่างกันจะแข่งขันกันอย่างดุเดือดเพื่อปฏิสนธิกับไข่
สเปิร์มที่เกาะกลุ่มกันของไก่พันธุ์ชาร์กาซีสามารถมองเห็นได้ง่ายโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบคอนทราสต์เฟส ซึ่งถือว่าเป็นข้อได้เปรียบเพราะช่วยให้ศึกษาพฤติกรรมของสเปิร์มในหลอดทดลองได้ง่าย กลไกที่การสร้างกระจุกสเปิร์มช่วยส่งเสริมการสืบพันธุ์ในไก่พันธุ์ชาร์กาซียังแตกต่างจากกลไกที่พบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดที่มีรก ซึ่งแสดงถึงพฤติกรรมของสเปิร์มที่ร่วมมือกัน เช่น หนูไม้ ซึ่งสเปิร์มบางตัวเข้าถึงไข่ ช่วยให้สเปิร์มอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องเข้าถึงไข่และทำลายไข่ได้ พฤติกรรมการเสียสละตนเอง 34 ตัวอย่างอื่นของพฤติกรรมความร่วมมือในสเปิร์มพบในหนูป่า ซึ่งสเปิร์มสามารถระบุและรวมตัวกับสเปิร์มที่มีความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรมมากที่สุดและรวมกลุ่มกันเพื่อเพิ่มความเร็วเมื่อเปรียบเทียบกับสเปิร์มที่ไม่เกี่ยวข้องกัน35
ผลการศึกษานี้ไม่ได้ขัดแย้งกับทฤษฎีของ Foman เกี่ยวกับการเก็บอสุจิในระยะยาวใน SWS นักวิจัยรายงานว่าเซลล์อสุจิยังคงเคลื่อนที่ไปตามกระแสของเซลล์เยื่อบุผิวที่บุผนัง SST เป็นเวลานาน และหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง พลังงานที่เก็บไว้ของเซลล์อสุจิจะหมดลง ส่งผลให้ความเร็วลดลง ซึ่งทำให้สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลเล็กถูกขับออก พลังงานของอสุจิกับการไหลของของเหลวจากลูเมนของ SST โพรงของท่อนำไข่ ในการศึกษานี้ เราพบว่าอสุจิครึ่งหนึ่งแสดงความสามารถในการว่ายทวนของเหลวที่ไหล และการยึดเกาะในมัดอสุจิเพิ่มความสามารถในการแสดงรีโอโลยีเชิงบวก นอกจากนี้ ข้อมูลของเรายังสอดคล้องกับข้อมูลของ Matsuzaki et al. 1 ซึ่งรายงานว่าการหลั่งแลคเตตที่เพิ่มขึ้นใน SST อาจยับยั้งการเคลื่อนที่ของอสุจิที่อาศัยอยู่ อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาของเราอธิบายถึงการก่อตัวของเอ็นที่เคลื่อนที่ของอสุจิและพฤติกรรมการไหลของเอ็นเหล่านั้นในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกภายในไมโครแชนเนล เพื่อพยายามอธิบายพฤติกรรมของเอ็นเหล่านั้นใน SST การวิจัยในอนาคตอาจเน้นที่การกำหนดองค์ประกอบทางเคมีและแหล่งที่มาของสารจับตัว ซึ่งจะช่วยให้นักวิจัยพัฒนาวิธีใหม่ๆ ในการจัดเก็บอสุจิเหลวและเพิ่มระยะเวลาการเจริญพันธุ์ได้อย่างไม่ต้องสงสัย
ในการศึกษานี้ นกชาร์กาซีเพศผู้คอเปล่าอายุ 30 สัปดาห์จำนวน 15 ตัว (พันธุ์ผสมที่มีโครโมโซมคู่เด่น หรือ นา นา) ได้รับการคัดเลือกให้เป็นผู้บริจาคอสุจิ นกเหล่านี้ได้รับการเลี้ยงดูที่ฟาร์มสัตว์ปีกเพื่อการวิจัยของคณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยอาชิต เขตปกครองอาชิต ประเทศอียิปต์ นกถูกเลี้ยงในกรงแยกกัน (30 x 40 x 40 ซม.) ได้รับโปรแกรมแสง (แสง 16 ชั่วโมงและความมืด 8 ชั่วโมง) และให้อาหารที่มีโปรตีนดิบ 160 กรัม พลังงานที่เผาผลาญได้ 2,800 กิโลแคลอรี แคลเซียม 35 กรัมต่อตัว และฟอสฟอรัสที่พร้อมใช้ได้ 5 กรัมต่ออาหาร 1 กิโลกรัม
ตามข้อมูล 36, 37 น้ำเชื้อถูกเก็บรวบรวมจากผู้ชายโดยการนวดหน้าท้อง มีการเก็บตัวอย่างน้ำเชื้อทั้งหมด 45 ตัวอย่างจากผู้ชาย 15 คน เป็นเวลา 3 วัน น้ำเชื้อ (n = 15/วัน) ถูกเจือจางทันทีในอัตราส่วน 1:1 (v:v) ด้วย Belsville Poultry Semen Diluent ซึ่งประกอบด้วยโพแทสเซียมไดฟอสเฟต (1.27 กรัม) โมโนโซเดียมกลูตาเมตโมโนไฮเดรต (0.867 กรัม) ฟรุกโตส (0.5 วัน) โซเดียมอะซิเตทที่ปราศจากน้ำ (0.43 กรัม) ทริส(ไฮดรอกซีเมทิล)อะมิโนมีเทน (0.195 กรัม) โพแทสเซียมซิเตรตโมโนไฮเดรต (0.064 กรัม) โพแทสเซียมโมโนฟอสเฟต (0.065 กรัม) แมกนีเซียมคลอไรด์ (0.034 กรัม) และ H2O (100 มล.) ค่า pH = 7, 5 ออสโมลาริตี้ 333 mOsm/kg38 ตัวอย่างน้ำอสุจิที่เจือจางจะถูกตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงก่อนเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำอสุจิมีคุณภาพดี (ความชื้น) แล้วจึงเก็บไว้ในอ่างน้ำที่อุณหภูมิ 37°C จนกว่าจะนำไปใช้ภายในครึ่งชั่วโมงหลังจากเก็บ
อธิบายจลนศาสตร์และรีโอโลยีของสเปิร์มโดยใช้ระบบอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก ตัวอย่างสเปิร์มถูกเจือจางเพิ่มเติมเป็น 1:40 ในสารละลายสเปิร์มนก Beltsville แล้วโหลดลงในอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิก (ดูด้านล่าง) และพารามิเตอร์จลนศาสตร์ถูกกำหนดโดยใช้ระบบ Computerized Semen Analysis (CASA) ที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้สำหรับการจำแนกลักษณะไมโครฟลูอิดิกส์ เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของสเปิร์มในสื่อของเหลว (ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัย Assiut ประเทศอียิปต์) สามารถดาวน์โหลดปลั๊กอินได้ที่: http://www.assiutmicrofluidics.com/research/casa39 วัดความเร็วของเส้นโค้ง (VCL, μm/s), ความเร็วเชิงเส้น (VSL, μm/s) และความเร็วของวิถีการเคลื่อนที่เฉลี่ย (VAP, μm/s) วิดีโอของอสุจิถูกถ่ายโดยใช้กล้องจุลทรรศน์คอนทราสต์เฟส Optika XDS-3 แบบหัวกลับ (พร้อมเลนส์วัตถุ 40x) ที่เชื่อมต่อกับกล้อง Tucson ISH1000 ที่ 30 fps เป็นเวลา 3 วินาที ใช้ซอฟต์แวร์ CASA เพื่อศึกษาอย่างน้อยสามพื้นที่และ 500 วิถีของอสุจิต่อตัวอย่าง วิดีโอที่บันทึกไว้ได้รับการประมวลผลโดยใช้ CASA แบบทำเอง คำจำกัดความของการเคลื่อนที่ในปลั๊กอิน CASA ขึ้นอยู่กับความเร็วในการว่ายน้ำของอสุจิเมื่อเทียบกับอัตราการไหล และไม่รวมพารามิเตอร์อื่นๆ เช่น การเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง เนื่องจากพบว่าสิ่งนี้มีความน่าเชื่อถือมากกว่าในการไหลของของเหลว การเคลื่อนที่ทางรีโอโลยีอธิบายว่าเป็นการเคลื่อนที่ของเซลล์อสุจิทวนทิศทางการไหลของของเหลว อสุจิที่มีคุณสมบัติทางรีโอโลยีถูกหารด้วยจำนวนอสุจิที่เคลื่อนที่ได้ อสุจิที่อยู่นิ่งและเคลื่อนไหวโดยการพาความร้อนจะถูกแยกออกจากการนับ
สารเคมีที่ใช้ทั้งหมดได้มาจาก Elgomhoria Pharmaceuticals (ไคโร อียิปต์) เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น อุปกรณ์นี้ผลิตขึ้นตามที่อธิบายโดย El-sherry et al. 40 โดยมีการปรับเปลี่ยนบางส่วน วัสดุที่ใช้ในการผลิตไมโครแชนเนล ได้แก่ แผ่นแก้ว (Howard Glass, Worcester, MA), สารต้านทานเชิงลบ SU-8-25 (MicroChem, Newton, CA), แอลกอฮอล์ไดอะซีโตน (Sigma Aldrich, Steinheim, Germany) และโพลีอะซีโตน -184, Dow Corning, Midland, Michigan) ไมโครแชนเนลผลิตขึ้นโดยใช้ลิโทกราฟีแบบอ่อน ขั้นแรก ให้พิมพ์หน้ากากป้องกันใสที่มีดีไซน์ไมโครแชนเนลที่ต้องการบนเครื่องพิมพ์ความละเอียดสูง (Prismatic, Cairo, Egypt และ Pacific Arts and Design, Markham, ON) ต้นแบบทำขึ้นโดยใช้แผ่นแก้วเป็นวัสดุพิมพ์ แผ่นเพลทได้รับการทำความสะอาดด้วยอะซิโตน ไอโซโพรพานอล และน้ำที่ผ่านการดีไอออนไนซ์ จากนั้นเคลือบด้วยชั้น SU8-25 หนา 20 µm โดยการหมุนเคลือบ (3000 รอบต่อนาที 1 นาที) จากนั้นจึงทำให้ชั้น SU-8 แห้งเบาๆ (65°C 2 นาที และ 95°C 10 นาที) และฉายรังสี UV เป็นเวลา 50 วินาที อบภายหลังการฉายรังสีที่อุณหภูมิ 65°C และ 95°C เป็นเวลา 1 นาที และ 4 นาที เพื่อเชื่อมขวางชั้น SU-8 ที่ฉายรังสี จากนั้นจึงนำไปพัฒนาในแอลกอฮอล์ไดอะซิโตนเป็นเวลา 6.5 นาที อบวาฟเฟิลให้แข็ง (200°C เป็นเวลา 15 นาที) เพื่อทำให้ชั้น SU-8 แข็งตัวมากขึ้น
PDMS จัดทำขึ้นโดยผสมโมโนเมอร์และสารทำให้แข็งในอัตราส่วนน้ำหนัก 10:1 จากนั้นจึงไล่แก๊สออกในเครื่องดูดความชื้นแบบสุญญากาศและเทลงบนโครงหลักของ SU-8 PDMS จะถูกบ่มในเตาอบ (อุณหภูมิ 120°C เป็นเวลา 30 นาที) จากนั้นจึงตัดช่องออก แยกออกจากช่องหลัก และเจาะรูเพื่อให้สามารถติดท่อที่ทางเข้าและทางออกของไมโครแชนเนลได้ ในที่สุด ไมโครแชนเนล PDMS จะถูกติดเข้ากับสไลด์กล้องจุลทรรศน์อย่างถาวรโดยใช้โปรเซสเซอร์โคโรนาแบบพกพา (Electro-Technic Products, Chicago, IL) ตามที่อธิบายไว้ในที่อื่น ไมโครแชนเนลที่ใช้ในการศึกษานี้มีขนาด 200 µm × 20 µm (กว้าง × สูง) และยาว 3.6 ซม.
การไหลของของเหลวที่เกิดจากแรงดันไฮโดรสแตติกภายในไมโครแชนเนลทำได้โดยการรักษาระดับของเหลวในอ่างเก็บน้ำทางเข้าเหนือความแตกต่างของความสูง Δh39 ในอ่างเก็บน้ำทางออก (รูปที่ 1)
โดยที่ f คือค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ซึ่งกำหนดเป็น f = C/Re สำหรับการไหลแบบลามินาร์ในช่องสี่เหลี่ยม โดยที่ C คือค่าคงที่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของช่อง L คือความยาวของไมโครช่อง Vav คือความเร็วเฉลี่ยภายในไมโครช่อง Dh คือเส้นผ่านศูนย์กลางไฮดรอลิกของช่อง g คือความเร่งของแรงโน้มถ่วง โดยใช้สมการนี้ สามารถคำนวณความเร็วเฉลี่ยของช่องได้โดยใช้สมการต่อไปนี้: