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Artículo de método

Seguimiento del comportamiento a largo plazo de Libremente Natación débilmente eléctrico Fish

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DOI:

10.3791/50962

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6 de marzo de 2014

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En este artículo

Resumen

Se describe un conjunto de técnicas para el estudio de la conducta espontánea de nadar libremente peces débilmente eléctrica durante un período prolongado de tiempo, de forma sincrónica medir el tiempo de descarga de órgano eléctrico del animal, la posición del cuerpo y la postura tanto de forma precisa y fiable en un tanque del acuario especialmente diseñado dentro de un sensorial cámara de aislamiento.

Resumen

Seguimiento del comportamiento a largo plazo puede capturar y cuantificar las conductas animales naturales, incluyendo las que ocurren con poca frecuencia. Conductas tales como la exploración y las interacciones sociales pueden ser mejor estudiados mediante la observación, los animales comportarse libremente sin restricciones. Peces eléctricos débilmente (WEF) de visualización exploratoria fácilmente observables y el comportamiento social mediante la emisión de descarga órgano eléctrico (EOD). A continuación, describimos tres técnicas eficaces para medir de forma sincrónica los Tedax, la posición del cuerpo y la postura de un WEF nadan libremente durante un período prolongado de tiempo. En primer lugar, se describe la construcción de un tanque experimental en el interior de una cámara de aislamiento diseñado para bloquear las fuentes externas de estímulos sensoriales como la luz, el sonido y la vibración. El acuario se dividió para dar cabida a cuatro especímenes de ensayo, y barreras automáticas controlar remotamente el acceso de los animales a la arena central. En segundo lugar, se describe un método preciso y fiable en tiempo real de medición de tiempo del EOD de nadar libremente WEF. Distorsiones de la señal causadas por los movimientos del cuerpo del animal se corrigen por promediado espacial y etapas de procesamiento temporal. En tercer lugar, se describe una configuración de imagen en el infrarrojo cercano bajo el agua para observar comportamientos de los animales nocturnos no perturbadas. Pulsos de luz de infrarrojos se utilizan para sincronizar la temporización entre el vídeo y la señal fisiológica a través de una duración de la grabación de largo. Nuestro software de seguimiento automatizado mide la posición del cuerpo del animal y la postura de forma fiable en una escena acuática. En combinación, estas técnicas permiten la observación a largo plazo de la conducta espontánea de nadar libremente peces débilmente eléctrica de una manera fiable y precisa. Creemos que nuestro método se puede aplicar de manera similar al estudio de otros animales acuáticos, relacionando sus señales fisiológicas con comportamientos exploratorios o sociales.

Introducción

Antecedentes. Experimentos cuantitativos sobre el comportamiento animal (por ejemplo, elección forzada, evitación de shock, laberinto en T, etc.) Se utilizan normalmente para investigar las hipótesis específicas relativas a las habilidades sensoriales y motoras, el aprendizaje y la formación de la memoria. Sin embargo, estos experimentos restrictivas se pierda gran parte de la riqueza del comportamiento natural de los animales, y es probable que resulte en modelos simplistas de la base neural subyacente de comportamiento. Los experimentos en condiciones más naturales son, por tanto, un complemento importante por el cual podemos explorar más....

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Protocolo

Este procedimiento cumple con los requisitos de la Universidad de Comité de Cuidado de Animales de Ottawa. Ningún conflicto de interés se declara. Por favor, consulte la Tabla de Materiales y Reactivos para las marcas y modelos de los equipos y materiales que figuran a continuación. Escritos Custom Spike2 y MATLAB scripts y datos de ejemplo se proporcionan en el archivo suplementario.

1. El tanque del acuario y de la Cámara de aislamiento Configuración

  1. Anti-v piso ibration. Construir una superficie anti-vibración (2,1 mx 2,1 m) apilando los cojines de goma espuma de poliestireno, acústico, el panel de madera contrachap....

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Resultados

Seguimiento de los resultados del EOD

Las formas de onda EOD grabadas de diferentes pares de electrodos varían en amplitud y las formas como se esperaba de sus posiciones únicas y orientaciones (Figura 2C arriba). El uso de múltiples pares de electrodos garantiza fuerte recepción de la señal en todas las posiciones posibles y las orientaciones de FEM dentro del tanque. La forma de onda envolvente (Figura 2C parte inferior, verde rastro) siempre contenía un solo.......

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Discusión

Importancia de nuestras técnicas. En resumen, se describió por primera vez la construcción de un gran tanque de acuario y una cámara de aislamiento para observar comportamientos exploratorios espontáneas producidas por WEF. A continuación, se demostró la técnica de registrar y hacer un seguimiento de la tasa de EOD y los estados de movimiento de los peces sin restricciones en tiempo real, utilizando múltiples pares de electrodos. Finalmente, describimos la técnica de infrarrojos de grabación de vídeo a través d.......

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Este trabajo contó con el generoso apoyo de las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá (NSERC) y los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Aquarium Construction
suelo blindado eléctricamenteThermoSoft Corp., IL, EE. UUThermoTilewww.thermosoft.com
Panel de vidrio templadogenérico0,5 pulgadas de espesor, utilizado para la construcción de acuarios
Silicona de grado de acuariogenériconbsp;
Lámina acrílicagenéricade 0,25 pulgadas de grosor, blanco mate
Lámina de caucho naturalgenéricade 0,25 pulgadas de grosor
ServomotorHTECHRCD Inc., CoreaHS-325HB, rotación de 180 gradoswww.servocity.com
Montaje de brazo de servomotorHITECHRCD Inc., Corea56362 Controladorde
(6 canales)SparkfunROB-09664Micro Maestro Servo Controlador USB de 6 canales Cable
extensión USB activoC2G3899012 m USB 2.0 A macho a hembra Cable de extensión activo de 4 puertos
Extractor de aireNutoneILFK120www.homedepot.com
Filtro vertical para acuarios Tetra, AlemaniaWhisper Filtro de potencia interno - 40i 
CoralSe utiliza para aumentar el pH del tanque de agua
EOD Configuración de grabación
Electrodos de grafitoStaedtler, AlemaniaMars Carbon 2-mm tipo HBAfeitar la capa exterior
Amplificador/filtro fisiológicoIntronix, Canadá2015F 
Cable coaxialgenérico RG174Para montaje de electrodos
Cable coaxialgenérico RG54Para uso de cableado
Conector jack BNC para RG-174Amphenol Connex112160Para montaje de electrodos
Conector de enchufe BNC para RG-54Amphenol Connex112116Para uso de cableado
Hardware digitalizador de señalesCambridge Electronic Design, Reino UnidoPotencia MKII 1401 
Software digitalizador de señalesCambridge Electronic Design, Reino UnidoSpike 2. ver 7 
Visual Tracking Setup
White luz LEDIKEA, SueciaDIODER 201.194.18www.ikea.com
Luz LED infrarroja (850 nm)Scene Electronics, ChinaS8100-60-B/C-IRQuitar el ventilador incorporado
web USBLogitech Inc., CA, EE. UUC910Quitar el filtro de bloqueo de infrarrojos
Cámara motorizadaLogitech Inc., CA, EE. UUQuickcam OrbitRemove Filtro de bloqueo de infrarrojos
Software de grabación de vídeoLogitech Inc., CA, EE. UUDescarga del software Logitech Quickcamde www.logitech.com
MATLABMathworks, MA, EE. UU.2012aCaja de herramientas de procesamiento de imágenes
Calentador de . de &servomotor www.servocity.com spline grande de triturado Cámara . . .

Referencias

  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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Reimpresiones y permisos

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