مقالة منهجية

باستخدام نظام 3D تتبع الآلي لتسجيل الفردية وشولز من اسماك الزرد الكبار

12.5K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/50681

⸱

ديسمبر 5, 2013

 ,  , 
1R&D, xyZfish

في هذه المقالة

ملخص

يتم وصف استخدام نظام فيديو أوتوماتيكي ثلاثي الأبعاد يمكنه تتبع الأفراد والمجموعات من أسماك الزرد. كمثال للتطبيق ، نستكشف تأثيرات مضاد مستقبلات NMDA MK-801 على المياه الضحلة من أسماك الزرد.

الملخص

< p class = "jove_content" >مثل العديد من المائية ، يتحرك الزرد (Danio rerio) في مساحة ثلاثية الأبعاد. وبالتالي يفضل استخدام نظام تسجيل ثلاثي الأبعاد لدراسة سلوكه. يحقق نظام التتبع التلقائي للفيديو المقدم ذلك باستخدام نظام مرآة وإجراء معايرة يصحح الخطأ الكبير الناجم عن انتقال الضوء من الماء إلى الهواء. باستخدام هذا النظام ، من الممكن تسجيل كل من أسماك الزرد البالغة ومجموعاتها. قبل الاستخدام ، يجب معايرة النظام. يتكون النظام من ثلاث وحدات: التسجيل وإعادة بناء المسار ومعالجة البيانات. يتم تقديم البروتوكولات خطوة بخطوة للمعايرة واستخدام الوحدات الثلاث. اعتمادا على الإعداد التجريبي ، يمكن استخدام النظام لاختبار رهاب النوم الجديد ، والنفور الأبيض ، والتماسك الاجتماعي ، والإعاقات الحركية ، واستكشاف الأشياء الجديدة ، إلخ. إنه واعد بشكل خاص كأداة للخطوة الأولى لدراسة آثار الأدوية أو الطفرات على الأنماط السلوكية الأساسية. يوفر النظام معلومات حول التوزيع الرأسي والأفقي لأسماك الزرد ، حول مكونات xyz للمعلمات الحركية (مثل الحركة والسرعة والتسارع وزاوية الدوران) ويوفر البيانات اللازمة لحساب معلمات التماسك الاجتماعي عند اختبار المياه الضحلة.

المقدمة

أصبحت أسماك الزرد نموذجا مهما للبحوث البيولوجية والدوائية1-3. إن تتبع الحركة وأنماط التوزيع المكاني لأسماك الزرد الفردية والمياه الضحلة لأسماك الزرد لا يقدر بثمن. تطبق الدراسات القديمة القياس الكمي اليدوي بناء على الصورالمسجلة 4. الآن ، تستخدم أنظمة تتبع الفيديو الأوتوماتيكية ثنائية الأبعاد بشكل شائع5. ومع ذلك ، نظرا لأن أسماك الزرد والعديد من المائية وغير المائية الأخرى تتحرك في مساحة ثلاثية الأبعاد ، فإن الاهتمام بالأنظمة ثلاثية الأبعاد يتزايد6. تم نشر النظام ثلاثي الأبعاد الموصوف لأول مرة في عام 20077. للحصول على التفاصيل الفنية والمقارنات مع الأنظمة الأخرى ، انظر8. الميزة الأساسية لهذا النظام مقارنة بالأنظمة الأخرى هي أنه يكتسب عرضين متزامنين ومستقلين (ثلاثة اختياريا) باستخدام نظام النسخ المتطابق وهذا يستخدم بروتوكول معايرة من خطوتين. في الخطوة الأولى ، تتم معايرة الهندسة ثلاثية الأبعاد لنظام الاستريو (الذي تشكله الكاميرا والمرايا). في الخطوة الثانية ، يتم تصحيح الأخطاء غير الخطية الناتجة عن انكسار الضوء. عند دراسة المائية ، يمكن أن يكون تأثير انكسار الضوء كبيرا عند تركه دون تصحيح. الأنظمة الأخرى المنشورة حتى الآن (حتى التطورات الأحدث9) تحذف إجراء المعايرة المكون من خطوتين. للحصول على تفاصيل فنية حول تحديد الكائن ، والانسداد مع تتبع الكائنات المتعددة ، وضوضاء القفز ، إلخ. يحال القارئ إلى المنشورات الأصلية8،9. تم التحقق من صحة النظام لدراسة الاستجابات السلوكية الشبيهة بالقلق10،11 ، والمياهالضحلة 8،11،12 ، وفي دراسة أولية ، للسلوك العدائي في أسماك الزرد13. كما تم اختباره لأنواع الأسماك الأخرى (السمكةالذهبية 8 ، ذيل السيف ، شوكة النمر) والفئران9.

في ما يلي ، يتم وصف بروتوكولات المعايرة واستخدام النظام ، ويتم تقديم نتائج تجربة اختبار تأثيرات الخصم غير التنافسي لمستقبلات NMDA MK-801 على سمك الزرد الضحل كمثال تمثيلي لتوضيح نوع البيانات التي يمكن الحصول عليها باستخدام النظام.

< p class = "jove_content" > سواء في البيئة الطبيعية أو في أحواض السمك ، يسبح سمك الزرد عادة في المياه الضحلة14. يبدو أن تفضيلات الضحلة تعتمد على عدة عوامل ، مثل التربية والجنس وتوافر الغذاء14،15. ومن المثير للاهتمام أن المسافة بين أسماك الزرد الفردية في المياه الضحلة تصبح أصغر عند وجود إشارات خطر محتمل ، مثل فيرومونات الإنذار16 أو الجدة11. لذلك يتم استخدام نموذج المياه الضحلة أيضا لاختبار الأدوية المزيلةللقلق 17. تعد التسلسلات الهرمية للهيمنة18 والتعلمالاجتماعي 19 جانبا رائعا من سلوك الزرد. نظرا لطابعها السلوكي الاجتماعي المتطور للغاية ، أصبحت أسماك الزرد أيضا موضع اهتمام أبحاث التوحد20،21.

تم الإبلاغ عن

MK-801 لتغيير السلوك الاجتماعي في أسماك الزرد5،22،23 ، وهو ما يذكرنا بآثاره على الثدييات24. ومع ذلك ، فإن MK-801 له أيضا العديد من التأثيرات الأخرى على السلوكيات الأخرى (مثل سلوك السباحة والتجنب المثبط وتفضيل المكان25-27). لذلك من الأهمية بمكان ، في التجارب الأولية الحصول على أكبر قدر ممكن من المعلومات من الملاحظات الأساسية. سيوفر هذا الأساس لتصميم تجارب أكثر استهدافا.

مسح جهاز التسجيل والبرامج

< p class = "jove_content" > في تكوينها الحالي ، يتم وضع حاوية المراقبة (25 سم × 25 سم × 18 سم ، الطول × العرض × الارتفاع) ، التي تحمل سمكة الزرد ، في غرفة المراقبة (91 سم × 46 سم × 56 سم ، الطول × العرض × الارتفاع). تحتوي الغرفة أيضا على كاميرا ومرآة معلقة بزاوية >45 درجة تقريبا فوق الحاوية وقضبان إضاءة LED. يوضح الشكل 1 مخططا مبسطا. تسجل الكاميرا كلا من المنظر الأمامي والمنظر العلوي (المرآة) لبناء المسارات ثلاثية الأبعاد لأسماك الزرد من خلال تحديد إحداثيات x و y و z. لأغراض التوجيه ، يتم عرض متجهات الإحداثيات في الزاوية الأمامية اليسرى من حاوية المراقبة (الموضع بالنسبة للكاميرا) ، والتي تتوافق مع المتجهات المعروضة على طرق العرض ثلاثية الأبعاد (على سبيل المثال الشكل 15) التي تم إنشاؤها بواسطة وحدة إعادة بناء المسار (انظر المزيد أدناه). يعتمد معدل أخذ العينات على الكاميرا والكمبيوتر. في تجاربنا ، يبلغ حوالي 40 إطارا / ثانية (fps). الدقة المكانية للإطارات المسجلة هي 640 × 480 بكسل (تم اختيار هذا التكوين كتوازن مثالي بين الدقة المكانية والزمانية). مطلوب نظام التشغيل Windows XP أو أعلى.

قبل التسجيل الأول ، يجب معايرة النظام لتحديد مواقع جدران الحاوية وسطح الماء ، لتحديد عامل قياس الإطارات المسجلة وضبط الخطأ الكبير الناتج عن انكسار الضوء عند المرور من الماء إلى الهواء. من حيث المبدأ ، يجب إجراء المعايرة فقط أثناء التثبيت الأولي وبعد نقل أجزاء من الإعداد ، مثل الكاميرا أو المرآة ، أو استبدالها. ومع ذلك ، فمن الممارسات الجيدة التحقق من وقت لآخر مما إذا كانت المعايرة لا تزال صحيحة وإعادة المعايرة ، إذا لزم الأمر.

يتكون البرنامج من ثلاث وحدات. تسجل وحدة التسجيلات الإطارات (يظهر إطاران مثاليان في الشكل 2). تعيد وحدة المسار بناء المسارات لكل سمكة زرد. تحسب وحدة معالجة البيانات مجموعة من المعلمات الحركية والمكانية القياسية. لغرض إجراء مزيد من التحليل ، يمكن استيراد البيانات إلى جداول بيانات أو برامج إحصائية.

البروتوكول

تم إجراء جميع التجارب وفقا لدليل المعهد الوطني للصحة لرعاية واستخدام المختبر.

< p class = "jove_title" >1. المعايرة

  1. ضع حاوية مراقبة فارغة في الغرفة بحيث يتم إدخال أقدام الحاوية في الفتحات المتوفرة للمحاذاة الصحيحة. قم بتوجيه الحاوية بحيث تواجه الجدران شبه الشفافة (الغرض من هيكلها تقليل الانعكاسات) الجانب البعيد وعلى يمين الكاميرا.
  2. افتح وحدة التسجيل ، وحدد "التحكم في الكاميرا" واضبط "الكسب" و "الغالق" (بعد إلغاء تحديدهما ، المربعات الموجودة على اليمين) بحيث تكون الصورة واضحة. ضع المرآة الجانبية بزاوية 45 درجة تقريبا على الجانب الأيسر من حاوية المراقبة بحيث يكون المنظر الجانبي للحاوية على شاشة الكمبيوتر مرئيا بالكامل. علاوة على ذلك ، يجب محاذاة المرآة بحيث ينظر إلى الجدار الأمامي للحاوية على أنه خط واحد (كما هو موضح بالسهم في الشكل 3).
  3. قم بتوصيل لوحة المعايرة بالمنفذ المتوازي (لبطاقة الكاميرا) واضغط على زر "تشغيل/إيقاف تشغيل لوحة LED" في وحدة التسجيل لتشغيل مصابيح LED.
  4. ضع لوحة المعايرة في حاوية المراقبة الفارغة بحيث يمكن رؤية 5 مصابيح LED في المناظر الأمامية والعلوية والجانبية على شاشة الكمبيوتر كما في الشكل 3 (في بعض الأحيان يحجب الكابل الرؤية ، وفي هذه الحالة يحركه). تأكد أيضا من أن مصابيح LED أقل من علامات مستوى الماء (هذه العلامات محفورة في حاويات المراقبة على بعد 135 مم من الجزء السفلي الداخلي للخزان) وأن موضع اللوحة مستقر (بحيث لا تتحرك عند ملء الحاوية بالماء في الخطوة 1.9).
  5. أطفئ الأضواء في غرفة المراقبة وأغلق الستارة (احرص على عدم لمس كابل لوحة المعايرة أو المرآة الجانبية).
  6. اضغط على زر "موقع البيانات" وقم بإنشاء أو تحديد مجلد لملفات المعايرة. سيتم استخدام هذه الملفات لجميع التسجيلات (أو التجارب) اللاحقة حتى تصبح إعادة المعايرة ضرورية. وبالتالي ، من الناحية المثالية ، اجعل بيانات المعايرة جزءا من اسم مجلد المعايرة.
  7. اضبط المربعات الحمراء الثلاثة على شاشة الكمبيوتر بحيث يشمل كل منها 5 مصابيح LED في أي من طرق العرض الثلاثة (الشكل 4 ، اللوحة اليسرى). استخدم مرة أخرى "الكسب" و "الغالق" ضمن "التحكم في الكاميرا" للحصول على صور واضحة لمصابيح LED ، بدون صور لنقاط الإضاءة الأخرى (التي ترجع إلى الضوضاء أو الانعكاسات أو قطرات الماء على جدار الحاوية) ، كما في الشكل 4 ، اللوحة اليمنى.
  8. قم بإيقاف تشغيل مصابيح LED واضغط على زر "تجميع المعايرة بدون الماء". على شاشة الكمبيوتر تظهر 5 علامات ('x') مرقمة من 0-4. قم بتشغيل اللوحة. يجب أن تتزامن مواقع العلامات مع مصابيح LED. إذا لم يكن الأمر كذلك، فكرر الخطوة 1.7 (انظر الشكل 4 للحصول على توضيح لتعيين العلامات غير الصحيح على اللوحة اليسرى وتعيين العلامة الصحيح على اللوحة اليمنى).
  9. املأ غرفة المراقبة بالماء حتى العلامة. يجب أن تكون مصابيح LED تحت مستوى الماء (كما هو موضح في الخطوة 1.4). إذا كانت فوق مستوى الماء ، فقم بإفراغ الحاوية وارجع إلى الخطوة 1.4. عند ملء الماء في الحاوية ، احرص على عدم تحرك لوحة LED. ومع ذلك ، إذا حدث ذلك ، فقم بإفراغ الحاوية وارجع إلى الخطوة 1.4. هذا مهم ، لأن المعايرة تعتمد على تحديد الاختلافات بين مواضع مصابيح LED المسجلة بدون الماء ومع الماء.
  10. اضغط على زر "تجميع المعايرة مع الماء". مرة أخرى ، كما هو الحال في الخطوة 1.8 ، ستظهر خمس علامات على الشاشة ، والتي سيتم في معظم الحالات إزاحة طفيفة عن تلك التي تم الحصول عليها أثناء المعايرة بدون ماء. في هذه الخطوة ، قد يلزم إعادة ضبط الكسب والغالق. كرر حتى يتم وضع العلامات بشكل صحيح أعلى مصابيح LED (كما في الشكل 4 ، اللوحة اليمنى).
  11. قم بتشغيل الأضواء في غرفة المراقبة ، واضبط الكسب والغالق (ضمن "التحكم في الكاميرا") حتى لا تكون الصورة شديدة السطوع.
  12. يوضح الشكل 5 النقاط الست التي يجب تحديدها بالتتابع بالنقر بزر الماوس الأيمن. تأكد من أن النقاط موجودة على الخطوط المحددة: 1. مستوى المياه في الرؤية الأمامية ، 2. التلال العلوية اليسرى للحاوية في المنظر العلوي ، 3. الخط العمودي الذي يحدد الجدار الأمامي في المنظر الجانبي. طول الخط ليس ضروريا. بين النقر فوق المواضع 1 و 2 و 3 و 4 و 5 و 6 ، ستظهر خطوط مستقيمة (لن تظهر الأرقام فعليا على الشاشة). اضغط على "جمع معلومات الحاوية" لحفظ هذه المعلومات.
  13. قم بإزالة كل من المرآة الجانبية ولوحة LED واملأ الماء تماما حتى العلامة. حدد "بدء التسجيل". نافذة جديدة تسأل عن المدة بالدقائق. للغرض الحالي 1 دقيقة كافية. اضغط على موافق.
  14. بعد التسجيل ، اخرج من وحدة التسجيل ، وافتح وحدة المسار ، وحدد مجلد المعايرة (تم إنشاؤه في الخطوة 1.6) مع "موقع البيانات" (قد يستغرق تحميل الملف بعض الوقت). يحتوي هذا المجلد على ملفات المعايرة وملفات البيانات المسجلة للتو (الخطوة 1.13).
  15. اضغط على زر "الحصول على الخلفية". تفتح نافذة جديدة ، دون تغيير أي شيء ، اضغط على موافق. انتظر حتى تظهر صورة (مقلوبة) لخزان المراقبة على الشاشة. ثم اضغط على "تحميل الخلفية". سيتم تصحيح صورة الخلفية. تفتح نافذة جديدة تطلب ضبط الصناديق. ما عليك سوى الضغط على موافق.
  16. اضغط بالتتابع على الزر من الثالث إلى السابع: "تحميل المراسلات بدون الماء" ، "معايرة الكاميرات (الكاميرات) الافتراضية" ، "تحميل المراسلات المنكسورة" ، "جمع هندسة الحاويات" ، "استرداد معلومات حاوية". قد تستغرق هذه الخطوة الأخيرة عدة دقائق. يكتمل عندما تظهر ثلاثة خطوط بيضاء على الشاشة (وهي الخطوط التي تم رسمها في الخطوة 1.12). اضغط على زر "حفظ معلومات الحاوية".
  17. اضغط على زر "تجميع مستوى الصوت". الآن ، كما هو موضح في الشكل 6 ، حدد على التوالي 8 زوايا من الجسم المائي ، وهو متوازي المستطيلات. لكل نقطة ، انقر فوقها أولا في المنظر الأمامي ثم في العرض العلوي.
  18. حدد "3D" في الزاوية اليسرى من النافذة. الآن تفتح نافذة جديدة توضح الخطوط العريضة لمربع ذو قاع أبيض (كما في الشكل 15 ، ولكن بدون المسار). انقر بزر الماوس الأيمن على الماوس لتحديد التدوير والترجمات لعرض المربع. إذا لم تظهر أي صورة أو إذا لم تكن الصورة صورة متوازي المستطيلات (على سبيل المثال ، في الخطوة 1.17 ، تم النقر بزر الماوس الأيمن فوق الزوايا بترتيب خاطئ) ، فقم بما يلي: أثناء مغادرة ، ولكن ليس إغلاق وحدة المسار ، باستخدام Windows ، انتقل إلى مجلد المعايرة (تم إجراؤه في الخطوة 1.6) ، وحدد المجلد الفرعي "بيانات حاوية" واحذف الملف المسمى TankVertices وكرر الخطوة 1.17.
  19. مبروك ، اكتملت المعايرة. من الناحية المثالية ، يجب إجراء اختبار تشغيل باستخدام سمكة وهمية للتحقق مما إذا كان كل شيء يعمل بشكل جيد. والخبر السار هو أنه يجب إجراء إعادة المعايرة فقط إذا تم تغيير مواضع المرآة أو الكاميرا (ولو بشكل طفيف فقط) أو إذا كانت هناك مشاكل في التتبع (انظر القسم 3).

2. التسجيل

  1. ضع حاوية المراقبة المملوءة بالماء حتى العلامات في غرفة المراقبة بحيث يتم إدخال أقدام الحاوية في الفتحات المتوفرة للمحاذاة الصحيحة. قم بتوجيه الحاوية بحيث تواجه الجدران شبه الشفافة (أو الجدران البيضاء في مثالنا - انظر المناقشة) الجانب البعيد وإلى اليمين كما ترى من الكاميرا.
  2. قم بتشغيل الأضواء في المقصورة ، ضع السمكة (التجريبية أو الوهمية) في الحاوية وأغلق الستائر. ملاحظة: يمكن للنظام تسجيل أسماك متعددة (انظر قسم النتائج التمثيلية) ؛ ومع ذلك ، ينصح باكتساب بعض الخبرة مع النظام عن طريق تسجيل سمكة مفردة أولا.
  3. افتح وحدة التسجيل. تظهر على الشاشة صورة المنظر الأمامي والعلوي (المرآة) للحاوية. قد لا تكون الصورة مثالية (على سبيل المثال ، مفرط التعريض ، على سبيل المثال الشكل 7) وقد يتعين تعديلها (الخطوات الثلاث التالية) للحصول على تباين جيد بين الأسماك والخلفية (على سبيل المثال الشكل 8).
  4. حدد "التحكم في الكاميرا" ، وفي نافذة "الإعدادات العامة" التي تفتح ، اضبط "الغالق" و "الكسب" (بعد إلغاء تحديد المربعات المقابلة على اليمين ، انظر الشكل 9) بحيث لا يتم تعريض الصورة بشكل مفرط وهناك تباين جيد بين الأسماك والخلفية.
  5. على الجانب الأيسر من نافذة "التحكم في الكاميرا" ، حدد "توازن اللون الأبيض / اللون" وفي النافذة الجديدة ، قم بإلغاء تحديد مربع "تلقائي" واضبط القيم الحمراء والأزرق (انظر الشكل 10) للحصول على أفضل تباين في الألوان في كل من المنظر الأمامي والعلوي.
  6. قد يكون من الضروري التبديل عدة مرات بين ضبط اللون (ضمن "توازن اللون الأبيض / اللون") وضبط الكسب والغالق (ضمن "الإعدادات العامة") للحصول على أفضل إعداد للكاميرا. اعلم أنه حتى لو كنت راضيا دون أي تعديل ، فمن الضروري إلغاء تحديد مربعات "الغالق" و "الكسب" و "التلقائي" (كما هو موضح في الخطوتين 2.4 و 2.5) ، وإلا ستتقلب الخلفية على مدار التسجيل مما يجعل من المستحيل استخراج المسارات. لا تقم بتغيير أي من الإعدادات الأخرى. عند الانتهاء ، أغلق نافذة "التحكم في الكاميرا".
  7. من القائمة الرئيسية لوحدة التسجيل النمطية ، حدد "موقع البيانات" لإنشاء أو لفتح مجلد تم إنشاؤه مسبقا. لاحظ أن كل تسجيل (مثل الأسماك أو المياه الضحلة) يحصل على مجلد خاص به والذي يجب أن يكون من الناحية المثالية مجلدا فرعيا لمجلد التجربة.
  8. اضغط على "بدء التسجيل". تفتح نافذة تسأل عن مدة التسجيل بالدقائق (أدخل الأرقام الصحيحة فقط). اضغط على "موافق" ، الذي يبدأ جلسة التسجيل الفعلية.
  9. إذا اكتمل التسجيل ، فقم بالخروج من البرنامج. قبل تسجيل السمكة التالية ، يوصى بإعادة تشغيل الكمبيوتر. استخدم خيار إعادة التشغيل في Windows للحفاظ على إعدادات الكاميرا (من الخطوتين 2.4 و 2.5). ترجع ضرورة إعادة تشغيل الكمبيوتر بين التسجيلات إلى بعض المشاكل في بطاقة الكاميرا.
  10. قبل الانتقال إلى وحدة المسار لإعادة بناء المسار ، انسخ والصق المجلدات الفرعية "بيانات حاوية" و "بيانات المراسلات" من مجلد المعايرة (تم إنشاؤه في القسم الأول من هذا البروتوكول) في كل مجلد تم إنشاؤه أثناء التسجيل. في هذه المجلدات الأخيرة ، يوجد مجلدان فرعيان آخران ، وهما "البيانات الأولية" و "الطوابع الزمنية". الأول يحتوي على جميع الإطارات المسجلة بتنسيق JPEG. يحتوي الأخير على معلومات حول العدد الإجمالي للإطارات والفترات الفاصلة بين الأرتال (بالمللي ثانية).
< p class = "jove_title" >3. إعادة بناء المسار

  1. افتح وحدة المسار ، واضغط على "موقع البيانات" لتحديد المجلد الذي تم إنشاؤه باستخدام وحدة التسجيل ، ثم اضغط على زر "إعداد النظام" لفتح "المعلمات" (انظر الشكل 11).
  2. حدد عتبات ألوان العرض العلوي والسفلي. قيمة البداية الجيدة هي 1,000. إذا كانت هذه القيمة منخفضة ، فمن المرجح أن يسجل البرنامج الضوضاء. ومع ذلك ، إذا كانت القيمة عالية جدا ، فقد تكون الأسماك أقل من نطاق الكشف. في وقت لاحق (الخطوتان 3.11 و 3.12) قد يصبح من الضروري إعادة ضبط عتبات الألوان. لاحظ أيضا أن عتبات الألوان العلوية والسفلية لا يجب أن تكون هي نفسها.
  3. حدد عتبات حجم العرض العلوي والسفلي. قيمة البداية الجيدة لسمك الزرد متوسط الحجم هي 10 ، وبالنسبة لسمك الزرد الكبير جدا 20 ، وللسمك الصغير جدا 5. كلما ارتفعت عتبة الحجم ، قل احتمال التقاط الضوضاء. ومع ذلك ، إذا كان مرتفعا جدا ، فقد لا يتمكن البرنامج من اكتشاف الأسماك أيضا. مرة أخرى ، في الخطوتين 3.11 و 3.12 ، قد يصبح من الضروري إعادة ضبط عتبات الحجم. لاحظ أيضا أن عتبات الحجم العلوي والسفلي يجب ألا تكون متماثلة.
  4. بالنسبة إلى "عتبة الحجم العلوي" ، عادة ما تكون القيمة 3,000 جيدة وبالنسبة إلى "الطول المحدد" ، اتركها عند 220 (محددة مسبقا بالفعل). يشير "عدد الأسماك" إلى عدد الأسماك في حوض المراقبة. يشير "الحد الأقصى لعدد النقاط" إلى العدد الإجمالي للإطارات. تذكر (أو اكتب) هذا الرقم أو أقل قليلا (على سبيل المثال ، قد يتم حفظ 45،703 ك 45،000). اضغط على موافق.
  5. اضغط بالتتابع على الأزرار "تحميل المراسلات بدون الماء" و "معايرة الكاميرات (الكاميرات) الافتراضية" و "تحميل معلومات حاوية". سيتم إنشاء رسالة خطأ إذا لم يتم نسخ المجلدات الفرعية للمعايرة "بيانات حاوية" و "البيانات المقابلة" إلى المجلد التجريبي الحالي (انظر الخطوة 2.10). إذا كان الأمر كذلك ، فقم بنسخ هذه المجلدات الفرعية والصقها الآن واضغط على الأزرار مرة أخرى.
  6. اضغط على الزر "الحصول على الخلفية". ستطلب نافذة جديدة ملء "من" و "إلى" بالقيم الافتراضية 0 و 100 على التوالي. قم بتغيير الرقم 100 إلى الحد الأقصى لعدد الإطارات (في المثال الوارد في الخطوة 3.4 يمكن تبسيط هذا على أنه 45,000). اضغط على موافق.
  7. انتظر حتى تظهر صورة (مشوهة). ثم اضغط على "تحميل الخلفية" مما سيؤدي إلى إنشاء صورة الخلفية الصحيحة. يجب ألا تكون السمكة مرئية في صورة الخلفية هذه. إذا كانت السمكة مرئية ، فحاول الحصول على خلفية أفضل من مقاطع التسجيل الأخرى (على سبيل المثال ، جرب 0-1,000 ، 1,000-2,000 وما إلى ذلك في الخطوة 3.6).
  8. إذا لم تتحرك السمكة على الإطلاق أثناء جلسة التسجيل ، فإن الطريقة الوحيدة للحصول على خلفية هي إزالة السمكة وإجراء تسجيل قصير جديد بدون السمكة ، ولكن بنفس إعدادات "عناصر التحكم في الكاميرا" (هذا مهم). احصل على الخلفية وانسخ المجلد الفرعي "بيانات الخلفية" إلى المجلد التجريبي الحالي. الآن اضغط على "تحميل الخلفية" ، ولا تضغط على "الحصول على الخلفية". لاحظ أن فتح الستارة وإغلاقها غالبا ما يؤدي إلى تغيير الخلفية إلى حد ما ، وبالتالي قد يصبح من الضروري ضبط العتبات في الخطوتين 3.2 و 3.3 لتقليل الضوضاء. توضح الخطوة 3.11 كيفية التحقق من وجود ضوضاء.
  9. بعد تحميل الخلفية ، اضبط المربعات الحمراء الثلاثة (بمساعدة الماوس) كما هو موضح في الشكل 12. تحدد المربعات المناطق التي يبحث فيها البرنامج عن الأسماك. أغلق المربع الموجود على اليسار (أي قم بتقليله إلى خط أو نقطة) لأن المنظر الجانبي يستخدم فقط للمعايرة (كما هو موضح في الخطوة 1.7).
  10. اضغط على زر "بدء إنشاء المسارات". تفتح نافذة تطلب رقم إطار البداية. اذهب مع الافتراضي "0". بعد الضغط على "موافق" ، تفتح نافذة "تعيينات العلامات" (انظر الشكل 13). اضغط على "خطوة إلى الأمام" حتى تظهر العلامة ("X0") على الشاشة. إذا لم يتم وضع العلامة على صورة السمكة ، فاضغط على "لا" حتى يتم وضعها بشكل صحيح. ثم اضغط على "انتقال". إذا لم يتم تعيينه بشكل صحيح (أو على الإطلاق) ، فاضغط على "Go" على أي حال وابحث عن المشكلة (الخطوة التالية).
  11. تبدأ إعادة بناء المسار. من الناحية المثالية ، يجب دائما وضع العلامة (أو على الأقل في معظم الأوقات) على صورة السمكة. إذا تم وضعها بشكل خاطئ في كثير من الأحيان ، فافتح نافذة "المعلومات" (الخيار الثاني أعلى شاشة الفيديو). يوضح الشكل 14 أ الحالة المثالية ، حيث لا ترى سوى الخطوط العريضة للأسماك. يوضح الشكل 14 ب حالة من الضوضاء المفرطة التي تمنع التخصيص الصحيح للعلامة. إذا رأيت صورة واضحة للأسماك بدون ضوضاء (كما في الشكل 14 أ) ، ولكن لن يتم تعيين العلامة أبدا أو نادرا ما يتم تعيينها بشكل صحيح ، فإن السبب الأكثر ترجيحا هو إيقاف تشغيل المعايرة. إعادة معايرة إعادة بناء المسار وإعادة تنفيذها. إذا لم يتم نقل المرآة والكاميرات أثناء المعايرة، فيمكن استخدام بيانات المعايرة الجديدة للتسجيلات التي تم إجراؤها مسبقا.
  12. في حالة الضوضاء المفرطة (كما في الشكل 14 ب) ، اضغط على "إيقاف" في القائمة الرئيسية واختر عتبات جديدة للون والحجم (الخطوتان 3.2 و 3.3). تحقق أيضا مما إذا كان يمكن تقليل المربعات الحمراء (الخطوة 3.9) قليلا (على سبيل المثال لاستبعاد الضوضاء الناتجة عن حركات الماء في الأعلى). لاحظ أنه في بعض الأحيان يكون البرنامج "عالقا" (إذا لم يكن من الممكن تخصيص أي علامة على الإطلاق): في هذه الحالة أعد تشغيل البرنامج.
  13. شاهد المسار على الشاشة ثلاثية الأبعاد (الخيار الثالث فوق الشاشة). الشكل 15. يمثل مثالا على المسار. بالنقر بزر الماوس الأيمن ، حدد بين التدوير والترجمات للتكوين ثلاثي الأبعاد.
  14. عند اكتمال المسار ، اضغط بالتتابع على الأزرار "حفظ" (وليس "إيقاف" ، مما يؤدي إلى حذف المسار!) ، و "تنظيف المسار" و "تنعيم المسار". تفتح نافذة جديدة تعرض معلمات المرشح للتنعيم (الشكل 16). لا تغير القيم الافتراضية قبل اكتساب المزيد من الخبرة مع النظام. اضغط على "موافق".
    15. الآن
  15. يجب أن يكون واضحا سبب أهمية اختيار إعداد الكاميرا الجيد (مع تباين جيد بين الأسماك والخلفية) قبل التسجيل (انظر الخطوات 2.4-2.6). انتقل إلى معالجة البيانات.

4. معالجة البيانات

  1. أولا ، ألق نظرة على المجلد الذي تم استخدامه لتسجيل الأسماك (الشكل 17). يحتوي على المجلدات الفرعية "بيانات حاوية" و "بيانات المراسلات" التي تم نسخها من مجلد المعايرة (الخطوة 2.10) ، والمجلدات الفرعية "الطوابع الزمنية" و "البيانات الأولية" التي تم إنشاؤها أثناء تسجيل الأسماك والمجلدات الفرعية "بيانات الخلفية" و "المسارات" التي تم إنشاؤها أثناء إعادة بناء المسار.
    2. يوضح
  2. الشكل 17 أيضا أن المجلد الفرعي "المسارات" يحتوي على ثلاثة ملفات. الملف point.smoothed-file هو الملف الذي سيتم استخدامه لمزيد من معالجة البيانات. في حالة تسجيل الأسماك المتعددة (مثل تجربة المياه الضحلة) ، سيتم إنشاء ملف point.smoothed-منفصل لكل سمكة.
    3. يوضح
  3. الشكل 18 الجزء العلوي من مثال point.smoothed-file. يعطي السطر الأول العدد الإجمالي للعينات أو الإطارات ، والسطر الثاني مدة التسجيل (بالدقائق) والسطر الثالث الإحداثيات (التسلسل: x ، z ، y) لمركز الجسم المائي بالنسبة للكاميرا. يتبع ذلك سطر واحد لكل إطار يعطي إحداثيات x و y و z (بالمليمتر) للأسماك ومدة تلك العينة (بالثواني).
  4. هناك طريقتان لمعالجة البيانات المتوفرة في ملفات point.smoothed: استخدام وحدة معالجة البيانات أو استخدام برامج أخرى ، مثل Excel أو MATLAB لإجراء العمليات الحسابية التي لم يتم دمجها (بعد) في وحدة معالجة البيانات.
  5. افتح وحدة معالجة البيانات ، وحدد "مشروع" على شريط الأدوات ، ثم من القائمة المنسدلة حدد "جديد" ثم املأ اسما للتجربة. حدد "تحرير المشروع" على شريط الأدوات ، وحدد "إضافة إلى المشروع" من القائمة المنسدلة ، متبوعا ب "مجموعة جديدة" واملأ اسما للمجموعة (مثل "عناصر التحكم"). لاحظ أنه في هذه اللحظة لا يتم استخدام أسماء المشاريع والمجموعات حقا ، ولكن يجب ملء الأسماء. يمكن استخدام المجلدات التي تم إنشاؤها لتخزين ملفات الإخراج (انظر الخطوة 4.10).
  6. حدد مجموعة (مثل "عناصر التحكم") في النافذة اليمنى (انظر الشكل 19). سيتغير شريط الأدوات. حدد "تحرير المجموعة" ، ثم "إضافة إلى المجموعة" من القائمة المنسدلة ، ثم "قياسات جديدة". سيؤدي هذا إلى فتح متصفح. افتح المجلد الذي تم إنشاؤه أثناء التسجيل (الخطوة 2.7) ، وحدد المجلد الفرعي "المسارات" ثم ملف point.smoothed. في المثال المقدم في الشكل 19، تم تحميل ستة ملفات للمجموعة أ، وأربعة ملفات للمجموعة ب. (لاحظ أنه في المثال الموضح ، تحتوي الملفات الممهدة على الامتدادين 0 و 1 ، لأنه في تلك التجربة تم اختبار سمكتين ذهبيتين في وقت واحد).
  7. للتحليل ، حدد الملف الممهد بالنقطة في النافذة اليمنى ، وحدد "معالجة البيانات" ، وحدد "نقاط النهاية الفردية" من القائمة المنسدلة ، وعلى سبيل المثال ، حدد "تجميد المدة" (الشكل 20). تفتح نافذة لتحديد التجميد من حيث عتبة السرعة وعتبة المدة. في المثال ، تنفق الأسماك 25.86٪ من وقت المراقبة على التجميد.
  8. للتعرف على البرنامج ، جرب أمثلة أخرى ، مثل مسافة السفر ، وتوزيع العمق (الذي يسمح لك بتحديد عدد مستويات العمق) وتردد الاندفاع.
  9. هناك حسابات أكثر تقدما ، مثل التحليل الطيفي للمكون z للتسارع على سبيل المثال. في هذه الحالة، حدد "ميزات السلاسل الزمنية"، ثم "تحليل مجال تردد TD" و"التحليل الطيفي" و"طيف التسارع Z". سيتم إجراء تحليل فورييه على المعلمة المشار إليها (للشرح7). لم يتم تنفيذ جميع الخيارات المعروضة في القائمة بالكامل بعد. على سبيل المثال ، تمت إضافة "التواء المسار" تجريبيا فقط.
  10. عند تحديد الخيار "معالجة الدفعات باستخدام الحد الافتراضي"، سيتم حساب حوالي 200 نقطة نهاية. في هذا السياق ، تعني كلمة "افتراضية" أنه تم تعيين المحددات. على سبيل المثال ، يتم حساب توزيع العمق حاليا لثلاثة مستويات عمق ، ويتم حساب التوزيع الزاوي لأربعة أقسام (أي أرباع) وما إلى ذلك. بعد إنشاء المعلمات ، تفتح نافذة جديدة تطلب موقع واسم الملف المراد إنشاؤه. سيتم حفظها بتنسيق CSV ويمكن استيرادها إلى برامج أخرى ، مثل Excel ، لمزيد من المعالجة.
  11. على عكس وحدة التسجيل ووحدة المسار ، فإن وحدة معالجة البيانات هي وحدة متطورة سيتم تكييفها بشكل أكبر مع متطلبات الباحثين.

النتائج

تم شراء أسماك الزيبرا الأنثوية (Danio rerio) بعمر ستة أشهر، من سلالة النوع البري غير محددة ('short-fin')، من شركة Aquatica Tropicals, Inc. وقد استُخدم ما مجموعه 120 سمكة زيبرا. جرى تعويدها على ظروف المختبر لمدة 8 أسابيع تقريبًا في أحواض مائية سعة 38 L قبل بدء التجارب. كانت درجة حرارة الماء مساوية لدرجة حرارة الغرفة (~23° C). نظام الإضاءة: 14 hr إضاءة (6:00-20:00)، و10 hr إظلام. تم تغذية أسماك الزيبرا ثلاث مرات يوميًا: في الساعة 8:00 رقائق Tetra tropical، وفي الساعة 12:00 يرقات روبيان الملح الحية، وفي الساعة 15:00 رقائق Tetra tropical. وفي أيام التجارب، تم تغذية أسماك الزيبرا بالرقائق فقط في الساعة 8:00. ومباشرة بعد التسجيل الثاني، تم تخدير أسماك الزيبرا وقتلها رحيمًا باستخدام 300 mg/L من tricaine methanesulfate (MS-222).

بالنسبة لمجموعة الضبط، تم استخدام 14 رباعية (أي مجموعات مكونة من أربعة أسماك زيبرا) (n =14)، وبالنسبة لمجموعة MK-801 تم استخدام 16 رباعية (n = 16). وبعد التعرض لمدة 1 hr لتركيز 10 µM من MK-801 (بدءاً من الساعة 9:30) في حاويات سعة 1 L، نُقلت الرباعيات إلى حاويات الملاحظة. بدأ التسجيل فوراً (في الساعة 10:30) واستمر لمدة 20 min. لاحقاً، تُرِكت أسماك الزيبرا في الحاويات لمدة 3.5 hr. وخلال هذه الفترة، تم توفير التهوية عبر أنبوب متصل بمضخة هواء. وفي الساعة 14:00 تم إجراء تسجيل ثانٍ لمدة 20 min. كان الهدف من التسجيلين هو دراسة آثار التعود و/أو تضاؤل تأثيرات الأدوية (يبلغ عمر النصف لـ MK-801 في الجرذان حوالي 2 hr28). قمنا بتحليل (1) متوسط المسافات الاجتماعية (والتي تسمى أيضاً المسافات بين الأفراد11,29) كمقياس للتماسك الاجتماعي، (2) التوزيع الرأسي عبر عشرة مستويات من العمق، (3) التوزيع الأفقي عبر أربع مناطق شعاعية (انظر Figure 24A, المربع الداخلي لمعرفة مواقع المناطق) وعبر الأرباع (انظر Figure 24B، المربع الداخلي لمعرفة مواقع الأرباع)، و (4) المكونات الثلاثة (x,y,z) لمسافة التنقل. تم حساب متوسط البيانات لكل سرب. وبعد أن أظهرت اختبارات Shapiro-Wilkins أن جميع المتغيرات لم تكن موزعة توزيعاً طبيعياً، تم تطبيق اختبارات Mann-Whitney U لجميع المتغيرات لمقارنة متوسطات مجموعتي الضبط و MK-801. أُجريت هذه المقارنات بشكل منفصل لجلسات الصباح وبعد الظهر. اعتمدنا قيمة α = 0.05/4 = 0.0125، نظراً لاستخدام أربع (مجموعات من) المتغيرات (انظر أعلاه).

الشكل 2A يوضح إطاراً مثالياً نموذجياً لأسماك الزيبرا في مجموعة الضبط، والشكل 2B يوضح إطاراً مثالياً نموذجياً لأسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801، وكلاهما سُجل خلال الجلسة الصباحية. يلاحظ أن أسماك الزيبرا في مجموعة الضبط كانت قريبة من القاع، وبالقرب من الجدار الأمامي (أي الجانب الأقرب إلى الكاميرا)، وبقيت متقاربة جداً (أي كان التماسك الاجتماعي مرتفعاً). وفي المقابل، كانت أسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801 قريبة من الأعلى، ولم تُظهر أي تفضيل في المستوى الأفقي، وسبحت على مسافة كبيرة من بعضها البعض (أي كان التماسك الاجتماعي منخفضاً). يوضح الشكل 21 مسارات ممثلة؛ حيث أظهرت أسماك الزيبرا في مجموعة الضبط ميلاً واضحاً للبقاء في الجانب الأمامي من وعاء المراقبة، علاوة على ذلك، بقيت قريبة من القاع معظم الوقت. أما أسماك الزيبرا المعالجة بـ MK801، فقد سبحت في أي مكان في المستوى الأفقي، ومع ذلك، أظهرت تفضيلاً واضحاً لمستويات العمق العليا في الساعة 10:30، وفي الساعة 14:00، أصبحت توزيعاتها الرأسية أكثر تجانساً.

أكد التحليل الكمي للبيانات وصفنا. يوضح الشكل 22A أن متوسط المسافة الاجتماعية (أي متوسط المسافات الفردية بين أسماك الزيبرا الأربع في المجموعات الرباعية) كان بالنسبة لأسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801 أكبر بأكثر من ثلاث مرات مما كان عليه في أسماك الزيبرا الضابطة خلال الصباح (في الساعة 10:30)، مع U = 0 و p<0.00001. وبعد 3.5 ساعة من الاعتياد (في الساعة 14:00)، زادت المسافة الاجتماعية في أسماك الزيبرا الضابطة، بينما ظلت دون تغيير تقريباً في أسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801. ومع ذلك، ظلت المسافة مختلفة بشكل ملحوظ لكلتا المجموعتين (U = 19, p<0.0005). يوضح الشكل 22B المخططات الزمنية للمسافة الاجتماعية للمجموعتين التجريبيتين في كل من الساعة 10:30 و 14:00.

كما كان التوزيع الرأسي مختلفاً جداً لكلا المجموعتين. يوضح الشكل 23 أن أسماك zebrafish في مجموعة الضبط، سواء في الصباح (10:30) أو في فترة بعد الظهر (14:00)، قضت معظم الوقت في أدنى مستويين أو ثلاثة مستويات من العمق (أي المستويات الأقرب إلى قاع وعاء المراقبة). وفي المقابل، سبحت أسماك zebrafish المعالجة بـ MK-801 معظم الوقت بالقرب من سطح الماء في الساعة 10:30 (الشكل 23A). وبعد 3.5 hr من التعود، وفي الساعة 14:00، كانت موزعة بشكل متساوٍ تقريباً على جميع مستويات العمق.

وكان التوزيع الأفقي مختلفاً جداً أيضاً لكلا المجموعتين التجريبيتين. في الشكل 24أ نلاحظ أن أسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801 قضت وقتاً أقل في المنطقة الخارجية ووقتاً أطول في المنطقتين الوسطى والمركزية مقارنة بأسماك الزيبرا في مجموعة الضبط. وكانت الاختلافات بين المجموعات فيما يتعلق بالأرباع أكثر وضوحاً (الشكل 24B). وأظهرت أسماك الزيبرفيش الضابطة تفضيلاً قوياً جداً للربعين الأماميين (1 و 4)، أي. إي. (أي بمعنى)جانب الوعاء الأقرب إلى الكاميرا. ومن ناحية أخرى، توزعت أسماك الزيبرا (zebrafish) المعالجة بـ MK-801 بشكل متساوٍ تقريبًا عبر الأرباع الأربعة.

فيما يتعلق بالبارامترات الكينماتيكية، سنقصر المناقشة هنا على مسافة الانتقال (الشكل 25). تحركت أسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801 أكثر من أسماك الزيبرا في مجموعة الضبط. ومن المثير للاهتمام أن هذا الاختلاف كان ملحوظاً بشكل خاص في المركبة y لمسافة الانتقال، وهو اتجاه الكاميرا (انظر الشكل 1). وبالفعل، بقيت أسماك الزيبرا في مجموعة الضبط معظم الوقت بالقرب من الجدار الأمامي في الربعين 1 و 4 (كما يتضح في الشكلين 24A و 24B). وفي المقابل، تحركت أسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801 ذهاباً وإياباً بين النصفين الأمامي والخلفي للحاوية.

لقد قدمنا هنا مجرد عينة من الطرق الممكنة لتحليل البيانات التي وفرتها التجربة. وفي هذه المرحلة، نمتنع عن ربط أي تفسير بيولوجي محدد بالنتائج. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه وُجد أن MK-801 يحفز الانسحاب الاجتماعي30 ويقلل من سلوكيات الاستقصاء الاجتماعي في الجرذان31، وقد تمت دراسته كنطاق لنمذجة الأعراض السلبية لمرض الفصام30. كما تسبب أيضاً في فرط النشاط31، وسلوك الدوران32، وضعف حسي33، وانخفاض تثبيط ما قبل النبضة34 في الثدييات. ورغم أننا لم نختبر تلك الاعتلالات بشكل محدد، إلا أن نتائجنا تبدو متوافقة معها. وتوجد حاجة إلى إعدادات تجريبية أكثر تحديداً لتحديد ما إذا كانت تأثيرات MK-801 الموصوفة في أسماك zebrafish قابلة للمقارنة بتلك الموصوفة في الثدييات. كما ستكون التحليلات والتجارب الإضافية ضرورية لتحديد ما إذا كان القلق، أو مشاكل التنفس، أو الارتباك المكاني، أو نقص الانتباه، أو النمطية إلى غير ذلك قد لعبت أدواراً مهمة في السلوكيات المتغيرة التي حفزها MK-801 في أسماك zebrafish.

مخطط لإعداد القياس البصري يضم كاميرا، وحاسوباً، ومكعباً، ومرآة؛ دراسة في الفوتونيات.
الشكل 1. مخطط تخطيطي للجهاز. تلتقط الكاميرا إطارات (أي صور ثابتة) تُظهر كلاً من المنظر الأمامي والمنظر العلوي لخزان الملاحظة. تُخزن هذه الإطارات في الحاسوب لمعالجتها لاحقاً. لاحظ مواقع أبعاد xyz، والتي تُعد مهمة لوصف الخصائص ثلاثية الأبعاد لحركات ومواقع أسماك zebrafish. كان الجداران المظللان في الشكل (وقاع الخزان) في تجربتنا (انظر النتائج التمثيلية) مطليين باللون الأبيض، بينما كان الجداران الآخران شفافين. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

تجربة سلوك حوض الأسماك، حوضان مع توزيع الأسماك، إعداد دراسة سلوكية.
الشكل 2. إطارات توضيحية. لاحظ أن المناظر الأمامية أو العلوية وحدها تتميز بفقدان المعلومات. يتضح هذا بشكل خاص في اللوحة B حيث تبدو أسماك الزيبرا الثلاث الموجودة على اليسار في تقارب شديد من بعضها البعض عند النظر إلى المنظر الأمامي، بينما يظهر المنظر العلوي أن هذا ليس صحيحاً. ومن ناحية أخرى، لا يعطي المنظر العلوي أي إشارة إلى المسافة من القاع. A) أسماك زيبرا ضابطة. B) أسماك زيبرا معالجة بـ 10 µM من MK-801. لاحظ أن لون الخلفية (الأزرق) قد تم إنتاجه بواسطة برنامج التسجيل واختياره لتحقيق تباين جيد. اللون الحقيقي للجدران في الخلف وعلى اليمين وللقاع كان الأبيض. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

نظام تتبع سلوك الحيوانات المائية؛ إعداد تحليل الفيديو؛ لوحة المعايرة؛ عملية المراقبة.
الشكل 3. محاذاة المرآة الجانبية. يشير السهم الأبيض الموجود على اليسار إلى الجدار الأمامي (الأقرب إلى الكاميرا) في المرآة الجانبية. إذا ظهر خطان، قم بتصحيح موضع المرآة الجانبية حتى يظهر خط واحد فقط (الخطوة 1.2). تظهر مصابيح الـ LED الخمسة في لوحة المعايرة بوضوح في جميع المشاهد الثلاثة. يرجى ملاحظة أنه نظرًا لتشغيل الأضواء في الغرفة، تظهر العديد من الانعكاسات الأخرى على لوحة LED (الخطوة 1.4). انقر هنا لعرض صورة أكبر.

عملية اكتشاف الجسيمات، مربعات حمراء محددة، مخطط تحليل بصري، ظروف إضاءة منخفضة.
الشكل 4. وسم مصابيح LED. يوضح اللوح الأيسر أن الوسوم الخمسة (المرقمة من 0-4) التي تم تحديدها بواسطة إجراء المعايرة لا تتطابق مع مصابيح LED الفعلية. وبالإضافة إلى مصابيح LED، يمكن رؤية بقع ضوئية أخرى (في الواقع هي انعكاسات). وفي اللوح الأيمن، تم تقليل الكسب (gain) والغالق (shutter) بحيث تظهر مصابيح LED فقط. الآن تم تعيين الوسوم الخمسة بشكل صحيح (كما هو موضح في الخطوات 1.7-1.10). انقر هنا لعرض صورة أكبر.

واجهة برنامج تتبع سلوك الحيوانات المائية التي تعرض التحكم في الكاميرا وإعدادات المعايرة.
الشكل 5. جمع معلومات الحاوية. يتم عرض تسلسل النقاط الست التي يجب تحديدها (عن طريق النقر بزر الماوس الأيمن). سيتم رسم الخطوط تلقائيًا. لاحظ أن الأرقام الموضحة هنا لا تظهر على الشاشة. عند الانتهاء، اضغط على 'Collect container info' (كما هو موضح في الخطوة 1.12). انقر هنا لعرض صورة أكبر.

مخطط تجربة الهيدروديناميكا؛ إعداد خزان ديناميكا السوائل والطفو؛ المكونات موضحة.
الشكل 6. تجميع الحجم. انقر بزر الماوس الأيمن على المواقع المحددة التي تمثل أركان الكتلة المائية: حدد الركن أولاً في المنظر الأمامي ثم في المنظر العلوي. انتقل بعد ذلك إلى الركن التالي (من 1-8). لاحظ أن النقاط الثماني تحدد محيط الكتلة المائية، وليس الخزان. لاحظ أيضاً أنه عند النقر بزر الماوس الأيمن يظهر فقط 'x0'، والذي سيختفي مرة أخرى عند النقر على النقطة التالية (وبالتالي فإن الأرقام 1-8 لا تظهر فعلياً على الشاشة). تم وصف هذا الإجراء في الخطوة 1.17. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

إعداد تتبع سلوك الحيوانات المائية مع التحكم في الكاميرا، لمراقبة حركة الحيوان في خزان المياه.
الشكل 7. تباين غير مصحح. الصورة شديدة التعرض للضوء والتباين بين الأسماك والخلفية (خاصة في العرض الأمامي) منخفض. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

تجهيز مائي يحتوي على الأسماك المستخدمة في دراسة التوازن الساكن؛ تجربة في ديناميكا السوائل.

الشكل 8. التباين المصحح. تم تحسين التباين الآن مقارنة بـ الشكل 7. يرجى ملاحظة أن الألوان الظاهرة على الشاشة هي ألوان زائفة. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

واجهة إعدادات الكاميرا لجهاز Bumblebee2 BB2-03S2C، وتوضح تعديلات السطوع والتعرض والتشبع.
الشكل 9. الإعدادات العامة. بعد اختيار 'Camera control' في القائمة الرئيسية، تفتح نافذة 'General Settings'. قم بإلغاء تحديد مربعي 'Shutter' و'Gain' واستخدم أشرطة التمرير للعثور على أفضل تباين بين الأسماك والخلفية. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

واجهة المستخدم الرسومية لضبط توازن اللون الأبيض للكاميرا؛ منزلقات حمراء/زرقاء؛ تحسين معالجة الصور.
الشكل 10. إعدادات الألوان. في نافذة 'White Balance/Color'، قم بإلغاء تحديد مربع 'Auto' واستخدم منزلقات اللون 'Red' واللون 'Blue' للعثور على أفضل تركيبة لتحقيق تباين جيد بين الأسماك والخلفية. المعلمات (Parameters). بعد فتح Trajectory Module، حدد الملف التجريبي باستخدام 'Data location' ثم افتح نافذة 'Parameters' عبر 'System Setup'. تم تعيين قيم بدائية جيدة للمعلمات هنا. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

واجهة برنامج تتبع سلوك الحيوانات المائية؛ معاملات المعايرة؛ إعداد تحليل الفيديو.
الشكل 11. المعاملات. بعد فتح Trajectory Module، اختر ملف التجربة باستخدام ‘Data location’ ثم افتح نافذة ‘Parameters’ عبر ‘System Setup’. تم هنا تعيين قيم ابتدائية مناسبة للمعاملات. .انقر هنا لعرض صورة أكبر.

إعداد تتبع السلوك المائي، معايرة النظام ثلاثي الأبعاد، واجهة البرنامج، تحليل المسار.
الشكل 12. محاذاة الصناديق. لاحظ كيف تحدد الصناديق الحمراء للعرض العلوي والأمامي المناطق التي قد تتواجد فيها الأسماك. تم تقليص الصندوق الموجود على اليسار إلى خط لاستبعاد هذه المنطقة من البحث. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

واجهة برنامج تتبع الحيوانات المائية، توضح إعداد المعايرة والمراقبة لتحليل السلوك.

الشكل 13. تعيينات العلامات. بعد الضغط على زر 'Start generating trajectories' واختيار الإطار البدائي (عادةً الإطار رقم #0)، تفتح نافذة 'Tag assignments'. اضغط على 'Step forward' حتى تظهر العلامة ('X0') على الشاشة. إذا لم يتم وضع العلامة على صورة السمكة، اضغط على 'No' حتى يتم وضعها بشكل صحيح، ثم اضغط على 'Go'. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

مخطط التحليل الديناميكي مع متجه القوة، وتركيز الإجهاد؛ المكونات المحددة بـ A وB.
الشكل 14. شاشة المعلومات. يوضح اللوح (A) التعيين الصحيح للعلامة. تم وضع العلامة ('X0') على صورة السمكة في كلا المنظرين، وعادة ما يمر خط عبر العلامة. يوضح اللوح (B) ضوضاء مفرطة وغياب تعيين العلامة. تم الحصول على الإطارات من نفس التسجيل عن طريق تغيير عتبات اللون والحجم (في الخطوة 2.2) من 1,000-50 و 10-5، على التوالي. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

تحليل المسار ثلاثي الأبعاد، مخطط متجهي يوضح حركة الجسيمات في إحداثيات ديكارتية.
الشكل 15. تمثيل ثلاثي الأبعاد للمسار المعاد بناؤه. تقع نقطة بداية الأسهم عند الزاوية الأمامية اليسرى للحوض لأغراض التوجيه (انظر أيضاً الشكل 1). وبذلك، في هذا المثال، تظل السمكة قريبة من الجدار الأيسر (نسبةً إلى الكاميرا). انقر هنا لعرض صورة أكبر.

نافذة إعداد المعلمات لتنعيم المسار؛ إعدادات التصفية: عتبات الضوضاء، وحجم النافذة.
الشكل 16. تنعيم المسار. تفتح هذه النافذة بعد الضغط على زر 'Trajectory smoothing'. في الوقت الحالي، اقبل القيمة الافتراضية بالضغط على 'OK'. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

مخطط تنظيم الملفات يوضح نقل البيانات من مجلد "fish1" إلى المجلد الفرعي "Trajectories".
الشكل 17. المجلدات الفرعية. يظهر أعلاه المجلد الذي تم إنشاؤه أثناء التسجيل. وبعد إعادة بناء المسار، يحتوي المجلد على المجلدات الفرعية الستة الموضحة. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

بيانات رقمية بتنسيق نصي للتحليل الإحصائي.
الشكل 18. الملف المُنعم. يظهر الجزء العلوي من مثال لملف point.smoothed-file، حيث يوضح عدد الإطارات، ومدة التسجيل (بالدقيقة)، وإحداثيات مركز الكتلة المائية بالنسبة للكاميرا، بالإضافة إلى الإحداثيات والمدة لكل إطار. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

واجهة برنامج معالجة البيانات لتحليل بيانات المسار؛ إعداد المشروع وتعيينات المجموعات.
الشكل 19. معالجة البيانات. اختيار الملفات المراد تحليلها (النافذة اليمنى). انقر هنا لعرض صورة أكبر.

واجهة معالجة بيانات ABMT ثلاثية الأبعاد التي تعرض إعداد تحليل التجمد لتقييم المسار.
الشكل 20. مثال للتحليل. يمكن حساب نقاط النهاية ذات الصلة عن طريق اختيارها من القائمة. في هذا المثال، تم اختيار 'Duration Freezing'. يطلب البرنامج تحديد عتبات السرعة والمدة التي تحدد حالة التجمد. يتم التعبير عن النتيجة كنسبة مئوية من المدة الإجمالية للتسجيل. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

مخطط تحليل الحركة، مسارات التتبع في أسماك الزيبرا الضابطة وأسماك الزيبرا المعالجة بـ MK-801 عبر الفترات الزمنية.
الشكل 21. مسارات نموذجية. يتم عرض مسارين نموذجيين لأسماك الزيبرا الضابطة ومسارين نموذجيين لأسماك الزيبرا المعالجة بـ 10 µM MK-801 للجلسة الصباحية التي بدأت في الساعة 10:30 (الصف العلوي) وللجلسة المسائية التي بدأت في الساعة 14:00 (الصف السفلي). يتم تمثيل مسارات كل سمكة زيبرا فردية في كل مجموعة رباعية بلون مختلف. ومع ذلك، يرجى ملاحظة احتمال حدوث تبديل في العلامات. يتطلب الأمر تصحيحاً يدوياً إذا كان من الضروري تتبع الخطوط الفردية. الجانب الأمامي الأيسر من الحاوية الموضحة (منشأ أسهم الإدراج) هو الجانب الأقرب إلى الكاميرا (راجع الشكل 1 لمعرفة موضع الحوض). انقر هنا لعرض صورة أكبر.

تحليل المسافة الاجتماعية؛ رسم بياني؛ تأثير المجموعة الضابطة مقابل MK-801؛ نتائج الجلسات المقارنة؛ سلسلة زمنية.
الشكل 22. متوسط المسافة الاجتماعية بين الأسماك. (A) يتم عرض متوسط المسافات الاجتماعية لأسماك zebrafish الضابطة وأسماك zebrafish المعالجة بـ 10 µM من MK-801 لجلسات الصباح وبعد الظهر. يتم عرض المتوسط والخطأ المعياري للمتوسط (S.E.M.). ***، p<0.001. (B) يتم عرض الخطوط الزمنية لمتوسط المسافات بين الأفراد لكلتا المجموعتين. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

تحليل العمق؛ رسم بياني متعدد المتغيرات؛ مقارنة بين المجموعة الضابطة و MK-801؛ النسبة المئوية للوقت مقابل مستويات العمق.
الشكل 23. توزيع العمق. أ) توزيع أسماك zebrafish على عشرة مستويات عمق متساوية (حيث يمثل المستوى 1 المستوى الأقرب إلى القاع) خلال الجلسة الصباحية. ب) توزيع أسماك zebrafish خلال الجلسة المسائية. تم عرض المتوسط والخطأ المعياري للمتوسط S.E.M.. *, p<0.0125; **, p<0.005; ***, p<0.001. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

رسم بياني لنسبة الوقت في المنطقة الشعاعية والربع؛ تحليل البيانات؛ نتائج تجربة نفسية.
الشكل 24. التوزيعات الأفقية. (A) يتم عرض التوزيع الزمني عبر المناطق الشعاعية الأربع للمجموعات التجريبية. يوضح الشكل الداخلي مواقع المناطق من المركز إلى المحيط: المنطقة المركزية، والوسطى، والخارجية، ومناطق الزوايا المدمجة. (B) يتم عرض التوزيع الزمني عبر الأرباع الأربعة للمجموعات التجريبية. يوضح الشكل الداخلي موقع الأرباع. تمثل الجدران المشار إليها بخطوط مزدوجة جدرانًا بيضاء، بينما تمثل الخطوط المفردة جدرانًا شفافة. تقع الكاميرا إلى يسار الشكل الداخلي، أي أنها الأقرب إلى الربعين 1 و 4 (انظر أيضًا الشكل 1). يتم عرض المتوسط والخطأ المعياري للمتوسط S.E.M.. تشير النجوم السوداء إلى المقارنات بين المجموعات لجلسة الصباح والنجوم الرمادية إلى جلسات بعد الظهر: *, p<0.0125; **, p<0.005; ***, p<0.001. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

رسم بياني للتوازن الساكن؛ مسافة التنقل مقابل الإحداثيات؛ المجموعة الضابطة مقابل MK-801؛ تحليل البيانات.
الشكل 25. مسافة التنقل. تظهر المكونات xyz لمسافة التنقل لأسماك zebrafish خلال جلستي الصباح وبعد الظهر. تم عرض المتوسط والخطأ المعياري للمتوسط (S.E.M.). تشير النجوم السوداء إلى المقارنات بين المجموعات في جلسة الصباح والنجوم الرمادية إلى المقارنات في جلسات بعد الظهر: *, p<0.0125; ***, p<0.001. انقر هنا لعرض صورة أكبر.

المناقشة

يسمح الإجراء التجريبي الموضح هنا بتسجيل أسماك الزرد الفردية وأزواج أسماك الزرد (على سبيل المثال لدراسة التزاوج أو العدوان) والمياه الضحلة من أسماك الزرد (كما هو موضح في المثال التمثيلي). النظام مناسب بشكل خاص للحصول على معلومات في وقت واحد حول التوزيع ثلاثي الأبعاد (الرأسي والأفقي) والخصائص الحركية (مثل السرعة والتسارع وزاوية الدوران) والمعلمات الاجتماعية (مثل التماسك الاجتماعي). في ما يلي ، ندرج بعض القضايا المهمة التي يجب مراعاتها عند التخطيط للتجارب.

اعتمادا على الإجراء التجريبي ، يمكن دراسة الأنظمة السلوكية المختلفة. على سبيل المثال ، لاستكشاف رهاب النويات (أي الخوف من البيئات الجديدة) يجب أن يبدأ التسجيل فور إدخال سمكة الزرد إلى خزان المراقبة (بعد الانتظار لبضع ثوان فقط حتى يستقر الماء لتقليل الضوضاء) ، دون التعود المسبق11،17،37. من ناحية أخرى ، قد تتطلب بعض موضوعات البحث أن يكون سمك الزرد معتادا جيدا ، على سبيل المثال عند دراسة آثار الفيرومونات الإنذار16. عند دراسة مجموعات من أسماك الزرد ، يجب أن يدرك المجرب أنه على الرغم من أن البرنامج يقلل من تبديل العلامات ، إلا أنه لا يمكن في هذه اللحظة متابعة سمك الزرد الفردي طوال الوقت. هذا أيضا ليس مهما للدراسات الضحلة حيث ينصب التركيز على التماسك الاجتماعي ، ولكنه سيكون حاسما عند استكشاف العدوان أو التزاوج. تعد إعادة التعيين اليدوي للعلامات خيارا ، ولكنها قد تستغرق وقتا طويلا.

يمكن أن يكون لون جدران حاوية المراقبة وغرفة المراقبة تأثير كبير على سلوك الزرد. على سبيل المثال ، تم وصف الجدران البيضاء للحث على استجابات النفور36 ، 37. عند تجربة ألوان مختلفة ، ضع في اعتبارك شيئين: 1) من المهم أن يظل الجدار الأمامي (أي الجدار الأقرب إلى الكاميرا) شفافا وأن يكون الغطاء (إذا تم استخدامه) شفافا أيضا ؛ 2) عند اختيار لون لم يتم استخدامه من قبل ، حدد أولا ما إذا كان التباين بين سمك الزرد والخلفية مناسبا للتسجيل. قم بإجراء اختبار تشغيل. يمكن أن يؤدي تغيير إعدادات الكاميرا للتسجيل (الكسب ، الغالق ، الأحمر والأزرق ، كما هو موضح في الخطوتين 2.5 و 2.6) وإعدادات إعادة بناء المسار (مثل عتبات اللون والحجم ، كما هو موضح في الخطوات 3.3 و 3.5 و 3.11 و 3.12) إلى إحداث فرق كبير. مرة أخرى ، ستقطع الخبرة مع النظام شوطا طويلا لتحديد ما هو ممكن.

اعتمادا على الغرض من التجربة ، قد يكون مصدر الضوء بخصائص مختلفة (مثل الطيف والشدة) مرغوبا فيه. يمكن استبدال قضبان LED بسهولة. تأكد من وصول الضوء إلى كل جزء من الحاوية.

إذا تطلبت التجربة بقاء الزرد في حاوية المراقبة لعدة ساعات ، فتأكد من توفير التهوية. يمكن توصيل أنبوب هواء بالزاوية اليمنى الخلفية باستخدام مشبك. تحقق على شاشة الكمبيوتر من أن المقطع لا يتداخل مع التسجيل ، أي أن سمكة الزرد ليست مخفية عن الأنظار في أي وقت من الأوقات. في الشكلين 2A و 2B ، يمكن رؤية المشبك الأسود في المنظر العلوي. من الناحية المثالية ، يجب توفير التهوية قبل التسجيلات أو بينها ، ولكن ليس أثناء التسجيل لمنع الضوضاء. لاحظ أيضا أن تشغيل أو إيقاف تشغيل التهوية القوية قد يذهل الزرد.

إذا تطلبت التجربة الاحتفاظ بسمك الزرد في الحاوية طوال الليل ، فمن المفيد تغطية غرفة المراقبة بغطاء شفاف لمنع الزرد من القفز (وهو أمر شائع جدا). إذا لم تتم إزالة الغطاء قبل التسجيل (حتى لا تزعج الزرد) ، فضع في اعتبارك النقطتين التاليتين: 1) تأكد من أن الصور المرآة لمصادر الضوء لا تعيق التسجيل (على سبيل المثال عن طريق تغيير مصادر الضوء أو عن طريق اختيار غطاء يعكس الضوء بشكل ضئيل فقط) ؛ 2) ضع في اعتبارك أن الغطاء قد يصبح ضبابيا عند استخدامه طوال الليل ، خاصة أنه في هذه الحالة يجب أيضا توفير التهوية ؛ تتمثل إحدى طرق تقليل ذلك في اختيار غطاء به ثقوب صغيرة.

بالنسبة لبعض التجارب ، قد يكون من الضروري تحديد السلوك الأساسي لسمك الزرد قبل إعطاء الدواء. في هذه الحالة ، يمكن إضافة الدواء بين الجلسات عن طريق أنبوب (على غرار أنبوب التهوية الذي تمت مناقشته أعلاه).

على الرغم من أن التركيز هنا كان على تسجيل أسماك الزرد (Danio rerio) ، إلا أنه يمكن بالطبع تسجيل أنواع الأسماك الأخرى مع النظام. وقد تم استخدامه لدراسة السلوكيات في السمكة الذهبية (اليافعة) (Carassius auratus), شوكة النمر (Barbus tetrazona), والسيف الأخضر (Xiphophorus helleri).

أخيرا ، تجدر الإشارة إلى أن الأبعاد الأخرى لخزانات المراقبة ممكنة بشكل أساسي. ومع ذلك ، سيتطلب الأمر إعادة تكوين النظام وإيجاد توازن جيد بين الدقة المكانية والزمانية عند استخدام حاويات مراقبة أكبر بكثير. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون شكل الحاوية متوازي المستطيلات. عدد أسماك الزرد أو غيرها من الموضوعات التجريبية غير محدود نظريا. ومع ذلك ، يزداد تبديل العلامات مع عدد الأهداف.

الإفصاحات

Hans Maaswinkel و Liqun Zhu و Wei Weng هم موظفون في xyZfish و Ronkonkoma NY ، التي تنتج نظام التتبع المستخدم في هذه المقالة.

شكر وتقدير

المؤلفون ليس لديهم أي اعترافات.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
AABT-3D تتبع الأجهزةxyZfishAABT IIيتضمن الكاميرا وبطاقة الفيديو وحجرة المراقبة مع مرآة وإضاءة
AABT-3D معدات المعايرةxyZfishcalibيحتوي على لوحة معايرة ومرآة جانبية
AABT-3D حاويات المراقبةxyZfishمكعبات 
AABT-3D تتبع البرمجياتxyZfishv.1.0 
الكمبيوتراختياريN / AWindows XP أو أعلى
(+) -MK-801 الهيدروجين مالياتSigmaM107  ؛
مضخة الهواءFusion500& nbsp ؛
أنابيب خط الهواء 3/16 "لي s أحواض السمك ومنتجات الأليفة14508 
الموثق المتوسطةOfficeDepot561339لربط شركة الطيران بحاوية المراقبة
مقاطع

المراجع

  1. Brennan, C. H. Zebrafish behavioural assays of translational relevance for the study of psychiatric disease. Rev. Neurosci. 22, 37-48 (2011).
  2. Kabashi, E., Brustein, E., Champagne, N., Drapeau, P. Zebrafish models for the functional genomics of neurogenetic disorders. Biochim. Biophys. Acta. 1812, 335-345 (2011).
  3. McCollum, C. W., Ducharme, N. A., Bondesson, M., Gustafsson, J. A. Developmental toxicity screening in zebrafish. Birth. Defects. Res. C. Embryo Today. 93, 67-114 (2011).
  4. Kurta, A., Palestis, B. Effects of ethanol on the shoaling behavior of zebrafish (Danio rerio). Dose-Response. 8, 527-533 (2010).
  5. Sison, M., Gerlai, R. Behavioral performance altering effects of MK-801 in zebrafish (Danio rerio). Behav. Brain Res. 220, 331-337 (2011).
  6. Delcourt, J., Denoël, M., Ylieff, M., Poncin, P. Video multitracking of fish behaviour: a synthesis and future perspectives. Fish Fish. 14, 186-204 (2013).
  7. Zhu, L., Weng, W. Catadioptric stereo-vision system for the real-time monitoring of 3D behavior in aquatic animals. Physiol. Behav. 91, 106-119 (2007).
  8. System for 3D monitoring and analysis of motion behavior of targets. US patent. , 8306260 (2012).
  9. Cachat, J., et al. Three-dimensional neurophenotyping of adult zebrafish behavior. PLoS ONE. 6, e17597(2011).
  10. Maaswinkel, H., Zhu, L., Weng, W. The immediate and the delayed effects of buspirone on zebrafish (Danio rerio) in an open field test: a 3-D approach. Behav. Brain Res. 234, 365-374 (2012).
  11. Maaswinkel, H., Le, X., He, L., Zhu, L., Weng, W. Dissociating the effects of habituation, black walls, buspirone and ethanol on anxiety-like behavioral responses in shoaling zebrafish. A 3D approach to social behavior. Pharmacol. Biochem. Behav. 108, 16-27 (2013).
  12. Maaswinkel, H., Zhu, L., Weng, W. The advantages of a 3D-automatic recording system for the study of shoaling behavior in zebrafish. 10th International Conference Zebrafish Development and Genetics, Madison, , (2012).
  13. Maaswinkel, H., Zhu, L., Weng, W. An automatic recording system to quantify antagonistic interactions between zebrafish. Abstract. 10th International Conference Zebrafish Development and Genetics, Madison, , (2012).
  14. Spence, R., Gerlach, G., Lawrence, C., Smith, C. The behaviour and ecology of the zebrafish, Danio rerio. Biol. Rev. Camb. Phil. Soc. 83, 13-34 (2008).
  15. Krause, J., Hartmann, N., Pritchard, V. L. The influence of nutritional state on shoal choice in zebrafish, Danio rerio. Anim. Behav. 57, 771-775 (1999).
  16. Speedie, N., Gerlai, R. Alarm substance induced behavioral responses in zebrafish (Danio rerio). Behav. Brain Res. 188, 168-177 (2008).
  17. Gebauer, D. L., Pagnussat, N., Piato, A. L., Schaeffer, I. C., Bonan, C. D., Lara, D. R. Effects of anxiolytics in zebrafish: similarities and differences between benzodiazepines, buspirone and. 99, 480-486 (2011).
  18. Paull, G. C., Filby, A. L., Giddins, H. G., Coe, T. S., Hamilton, P. B., Tyler, C. R. Dominance hierarchies in zebrafish (Danio rerio) and their relationship with reproductive success. Zebrafish. 7, 109-117 (2010).
  19. Engeszer, R. E., Ryan, M. J., Parichy, D. M. Learned social preference in zebrafish. Curr. Biol. 14, 881-884 (2004).
  20. Mathur, P., Guo, S. Use of zebrafish as a model to understand mechanisms of addiction and complex neurobehavioral phenotypes. Neurobiol. Dis. 40, 66-72 (2010).
  21. Tropepe, V., Sive, H. L. Can zebrafish be used as a model to study the neurodevelopmental causes of autism. Genes Brain Behav. 2, 268-281 (2003).
  22. Echevarria, D. J., Hammack, C. M., Pratt, D. W., Hosemann, J. D. A novel behavioral test battery to assess global drug effects using zebrafish. Int. J. Comp. Psychol. 21, 19-34 (2008).
  23. Seibt, K. J., Piato, A. L., Luz Oliveira, da, Capiotti, R., Vianna, K. M., R, M., Bonan, C. D. Antipsychotic drugs reverse MK-801 induced cognitive and social interaction deficits in zebrafish (Danio rerio). Behav. Brain. Res. 224, 135-139 (2011).
  24. Zou, H., et al. Low dose MK-801 reduces social investigation in mice. Pharmacol. Biochem. Behav. 90, 753-757 (2008).
  25. Ng, M. C., Hsu, C. P., Wu, Y. J., Wu, S. Y., Yang, Y. L., Lu, K. T. Effect of MK-801-induced impairment of inhibitory avoidance learning in zebrafish via inactivation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) in telencephalon. Fish Physiol. Biochem. 38, 1099-1106 (2012).
  26. Sison, M., Gerlai, R. Associative learning performance is impaired in zebrafish (Danio rerio) by the NMDA-R antagonist MK-801. Neurobiol. Learn. Mem. 96, 230-237 (2011).
  27. Swain, H. A., Sigstad, C., Scalzo, F. M. Effects of dizocilpine (MK-801) on circling behavior, swimming activity, and place preference in zebrafish (Danio rerio). Neurotox. Teratol. 26, 725-729 (2004).
  28. Vezzani, A., et al. Kinetics of MK-801 and its effect on quinolinic acid-induced seizures and neurotoxicity in rats. J. Pharmacol. Exp. Ther. 249, 278-283 (1989).
  29. Green, J., et al. Automated high-throughput neurophenotyping of zebrafish social behavior. J. Neurosci. Methods. 210, 266-271 (2012).
  30. Rung, J. P., Carlsson, A., Rydén Markinhuhta, K., Carlsson, M. L. (+)-MK-801 induced social withdrawal in rats; a model for negative symptoms of schizophrenia. Prog. Neuro-psychopharmacol. Biol. Psych. 29, 827-832 (2005).
  31. Gururajan, A., Taylor, D. A., Malone, D. T. Cannabidiol and clozapine reverse MK-801-induced deficits in social interaction and hyperactivity in Sprague-Dawley rats. J. Psychopharmacol. 226, 1317-1332 (2012).
  32. Burket, J. A., Cannon, W. R., Jacome, L. F., Deutsch, S. I. MK-801, a noncompetitive NMDA receptor antagonist, elicits circling behavior in the genetically inbred Balb/c mouse strain. Brain Res. Bull. 83, 337-339 (2010).
  33. Saunders, J. A., Gandal, M. J., Roberts, T. P., Siegel, S. J. NMDA antagonist MK801 recreates auditory electrophysiology disruption present in autism and other neurodevelopmental disorders. Behav. Brain Res. 234, 233-237 (2012).
  34. Brosda, J., et al. Pharmacological and parametrical investigation of prepulse inhibition of startle and prepulse elicited reactions in Wistar rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 99, 22-28 (2011).
  35. Wong, K., et al. Analyzing habituation responses to novelty in zebrafish (Danio rerio). Behav. Brain Res. 208, 450-457 (2010).
  36. Maximino, C., et al. Parametric analyses of anxiety in zebrafish scototaxis. Behav. Brain Res. 210, 1-7 (2010).
  37. Blaser, R. E., Rosemberg, D. B. Measures of anxiety in zebrafish (Danio rerio): dissociation of black/white preference and novel tank test. PloS One. 7, e36931(2012).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة