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Methodenartikel

Langfristige Verhaltens Verfolgung von Frei Schwimmen Schwach elektrische Fische

12.4K Aufrufe

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DOI:

10.3791/50962

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6. März 2014

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben eine Reihe von Techniken für die Untersuchung spontane Verhalten frei schwimmend schwach-elektrischen Fischen über einen längeren Zeitraum durch synchrones Messen der elektrischen Organ Ausstoßzeitpunkt des Tieres, Körper Position und Stellung sowohl genau und zuverlässig in einem speziell konstruierten Aquariumbehälter in einem sensorischen Isolationskammer.

Zusammenfassung

Langfristige Verhaltens Tracking kann erfassen und zu quantifizieren, natürlichen tierischen Verhaltensweisen, auch die selten auftreten. Verhaltensweisen wie Exploration und sozialen Interaktionen können am besten durch die Beobachtung hemmungslos, frei lebenden Tier untersucht werden. Schwach elektrische Fische (WEF) Display leicht beobachtbar Sondierungs-und Sozialverhalten durch Aussenden elektrische Orgel Entladung (EOD). Hier beschreiben wir drei effektiven Techniken synchron messen die EOD, Körperposition und Haltung eines frei schwimm WEF für einen längeren Zeitraum. Zunächst beschreiben wir den Bau eines Versuchs Tank in einer Isolationskammer entwickelt, um externe Quellen von Sinnesreizen wie Licht, Sound und Vibration zu blockieren. Das Aquarium wurde aufgeteilt auf vier Proben aufnehmen und automatisierte Tore Fernzugriff der Tiere an die zentrale Arena steuern. Zweitens beschreiben wir eine präzise und zuverlässige Echtzeit-EOD Zeitmessverfahren von frei schwimm WEF. Signalverzerrungen durch Körperbewegungen des Tieres verursacht werden durch räumliche und zeitliche Mittelung Verarbeitungsstufen korrigiert. Drittens, beschreiben wir eine Unterwasser Nah-Infrarot-Bildgebungs Setup, um ungestörten Nachttierverhalten zu beobachten. Infrarotlicht-Impulse wurden verwendet, um die Zeitsteuerung zwischen dem Videosignal und dem physiologischen über einen langen Aufzeichnungsdauer zu synchronisieren. Unsere automatisierten Tracking-Software misst Körperposition und Körperhaltung des Tieres zuverlässig in einem aquatischen Szene. In Kombination sind diese Techniken ermöglichen langfristige Beobachtung des spontanen Verhaltens in einer zuverlässigen und präzisen Art und Weise frei schwimmen schwach-elektrischen Fischen. Wir glauben, dass unsere Methode kann ähnlich wie bei der Studie von anderen Wassertieren, die im Zusammenhang mit ihrer physiologischen Signale Sondierungs oder sozialen Verhaltensweisen angewandt werden.

Einleitung

Hintergrund. Quantitative Versuche über das Verhalten von Tieren (z. B. Zwangs Wahl, Stoßvermeidung, T-Labyrinth, etc.) Werden in der Regel verwendet, um spezifische Hypothesen zu untersuchen über sensorisch-motorischen Fähigkeiten, Lernen und Gedächtnisbildung. , Vermissen jedoch diese restriktiven Experimente viel von dem Reichtum an natürlichen Verhalten der Tiere und werden wahrscheinlich in stark vereinfachte Modelle der zugrunde liegenden neuronalen Grundlagen von Verhalten führen. Experimente unter naturalistischen Bedingungen sind daher eine wichtige Ergänzung, durch die wir näher erkunden eine Art Verhaltensrepertoire. Experimente ....

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Protokoll

Dieses Verfahren entspricht den Anforderungen der Universität von Ottawa Animal Care Committee. Kein Interessenkonflikt erklärt. Bitte beachten Sie die Tabelle der Materialien und Reagenzien für die Marken und Modelle der Geräte und unten aufgeführten Materialien. Benutzerdefinierte schriftliche Spike2 und MATLAB-Skripten und Beispieldaten werden in der Supplemental-Datei bereitgestellt.

1. Aquarium Tank und Isolation Chamber-Setup

  1. Anti-v ibration Boden. Konstruieren Sie ein Anti-Vibrations-Oberfläche (2,1 mx 2,1 m) durch Stapeln von Gummi-Pads, akustische Styropor-, Meeres-Sperrholzplatte, und Polyurethan-Schaumstoff-....

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Ergebnisse

EOD Tracking-Ergebnisse

Die aufgezeichneten EOD Wellenformen aus verschiedenen Elektrodenpaare variiert in Amplituden und Formen, wie sie von ihren einzigartigen Positionen und Orientierungen (2C oben) erwartet. Die Verwendung von mehreren Elektrodenpaaren sichergestellt starken Signalempfang an allen möglichen Positionen und Orientierungen des WEF innerhalb des Tanks. Der Umschlag Wellenform (2C Boden, grüne Kurve) immer einen einzigen Peak pro EOD-Zyklus, der.......

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Diskussion

Bedeutung unserer Techniken. Zusammenfassend zuerst beschrieben wir den Bau eines großen Aquarium und eine Isolationskammer zu spontanen Erkundungsverhalten von WEF hergestellt beobachten. Weiter haben wir gezeigt, die Technik der Aufnahme und die Verfolgung der EOD Rate und die Bewegungszustände von Fisch ungebremst in Echtzeit über mehrere Elektrodenpaare. Schließlich haben wir beschrieben, die Infrarot-Videoaufzeichnungsverfahren durch Wasser in einem zeitsynchron und das Bildverfolgungsalgorithmus, um die K.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Danksagungen

Diese Arbeit wurde von der Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) und den Canadian Institutes of Health Research (CIHR) unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Aquarium Construction
Elektrisch abgeschirmte FußbodenheizungThermoSoft Corp., IL, USAThermoTilewww.thermosoft.com
gehärtete Glasscheibegenerisch0,5 Zoll dick, verwendet für den Aquarienbau
Silikon in Aquariumqualitätgenerisch 
Acrylplattegenerisch0,25 Zoll dick, mattweiß
Naturkautschukplattegenerisch0,25 Zoll dick
ServomotorHTECHRCD Inc., KoreaHS-325HB, 180° Drehungwww.servocity.com
ServomotorarmhalterungHITECHRCD Inc., Korea56362 Große Spline- www.servocity.com
Servomotorsteuerung (6 Kanäle)SparkfunROB-09664Micro Maestro 6-Kanal USB Servo Controller
Aktives USB VerlängerungskabelC2G3899012 m USB 2.0 A Stecker auf Buchse 4-Port Aktives Verlängerungskabel
AbluftventilatorNutoneILFK120www.homedepot.com
Vertikaler AquarienfilterTetra, DeutschlandFlüsterer Interner Leistungsfilter - 40i 
Zerkleinerte KoralleWird verwendet, um den pH-Wert des Aquariums zu erhöhen Wasser
EOD Recording Setup
Graphite ElektrodenStaedtler, DeutschlandMars Carbon 2-mm Typ HBRasieren Sie die äußere
Beschichtung Physiologischer Verstärker/FilterIntronix, Kanada2015F 
KoaxialkabelgenerischRG174Für Elektrodenmontage
KoaxialkabelgenerischRG54Für die Verkabelung verwenden
Sie BNC-Klinkenstecker für RG-174Amphenol Connex112160Für Elektrodenmontage
BNC-Steckverbinder für RG-54Amphenol Connex112116Für die Verkabelung verwenden
Signaldigitalisierer-HardwareCambridge Electronic Design, UKLeistung MKII 1401 
Software zur SignaldigitalisierungCambridge Electronic Design, UKSpike 2. ver 7 
Visual Tracking SetupWhite LED-Licht
IKEA, SchwedenDIODER 201.194.18www.ikea.com
Infrarot LED-Licht (850 nm)Scene Electronics, ChinaS8100-60-B/C-IREingebauter Lüfter entfernen
USB-WebcamLogitech Inc., CA, USAC910Infrarot-Sperrfilter entfernen
Motorisierte KameraLogitech Inc., CA, USAQuickcam OrbitEntfernen des Infrarot-Blockierungsfilters
VideoaufzeichnungssoftwareLogitech Inc., CA, USALogitech Quickcam SoftwareHerunterladen von www.logitech.com
MATLABMathworks, MA, USA2012aBildverarbeitungs-Toolbox

Referenzen

  1. Miyawaki, A., et al. Fluorescent indicators for Ca2+ based on green fluorescent proteins and calmodulin. Nature. 388 (6645), 882-887 (1997).
  2. Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. Millisecond-timescale, genetically targeted....

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Nachdrucke und Genehmigungen

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