Un aparato de ejercicio de pez cebra inducido por la natación para enfoques de entrenamiento versátiles

En la investigación del pez cebra, el ejercicio físico se puede realizar utilizando túneles de natación disponibles comercialmente o hechos a medida. Aquí, desarrollamos un sistema de ejercicio de alto rendimiento y fácil de usar para el pez cebra, utilizando materiales que son fácilmente accesibles. La configuración se basa en el comportamiento de acceso real del pez cebra.

Para probar la eficiencia del aparato, se emplearon dos protocolos de ejercicio. Entrenamiento continuo de intensidad moderada y entrenamiento interválico de alta intensidad. Para monitorear la velocidad del flujo de agua indicada por el sensor de flujo, empleamos un Arduino Nano, una pantalla LCD de 16 por 2, una resistencia de orificio pasante de un cuarto de vatio de 10 kiloohmios y un potenciómetro de 10 kiloohmios.

Ensamble los componentes siguiendo el esquema proporcionado. Usando una placa de perforación, alambre de soldar, soldador, alambre y tres puentes macho. Cargue el boceto de Arduino proporcionado utilizando un cable USB adecuado a través del IDE de Arduino.

El caudal de agua, el tiempo transcurrido desde el último reinicio en minutos y la velocidad del agua se muestran en la pantalla LCD. Para ensamblar el sistema de recirculación de agua, use tubos de PVC de tres cuartos de pulgada y conectores de tres cuartos de pulgada. Es necesario crear dos salidas de agua.

El primero conducirá el agua desde el flujo principal de regreso al embalse, y el segundo dirigirá el flujo al área de entrenamiento de peces. Agregue una válvula global para regular el flujo de retorno. Añade una válvula de salida de agua superior para regular el caudal de agua a la zona de entrenamiento.

Conecte una conexión en T a la válvula superior. Tenga en cuenta que es necesario agregar una red dentro de la conexión cerca de la válvula para evitar que los peces ingresen a la parte inferior del aparato. En la conexión en T, agregue una válvula global, que servirá como compuerta para la entrada y salida de peces del sistema.

Conecte el tubo acrílico al conector en T. A continuación, conecte el sensor de flujo al tubo acrílico. Tenga en cuenta que es necesario colocar una pantalla dentro de la tubería para evitar que los peces pasen a través de ella.

Conecte el aparato parcialmente ensamblado a la bomba sumergible dentro del depósito de agua. Para mantener la recirculación de agua, es necesario conectar la manguera a la parte final del aparato después del sensor de flujo. Finalmente, conecte el sensor de flujo al monitor para monitorear la velocidad del flujo de agua.

Tenga en cuenta que estos son conectores que deben conectarse en el orden correcto. Ahora está listo para usar. Antes de agregar el pez cebra al aparato, es necesario configurar el flujo.

Para hacer esto, primero abra ambas válvulas de control de flujo por completo para permitir que las burbujas salgan del sistema, manteniendo cerrada la válvula de entrada y salida de pescado. A continuación, ajuste el flujo a la velocidad máxima, aproximadamente 0,6 metros por segundo. Esto proporcionará una mayor precisión en el ajuste del caudal mediante la válvula superior.

Capture el pez y luego cierre la válvula superior para detener el flujo de agua. A continuación, abra completamente la siguiente válvula que servirá como puerta de entrada de los peces. Es importante mantener la abertura de la válvula hacia arriba.

Inmediatamente después, cierre la válvula de entrada y abra la válvula de control de flujo. Es posible colocar un pequeño grupo de hasta seis peces, que deben insertarse todos a la vez. Para quitar los peces, cierre completamente la válvula superior, gire la válvula de salida de entrada de peces, girando su apertura hacia abajo.

A continuación, abra completamente la válvula. Use un recipiente para recoger los peces, junto con el agua que fluirá por gravedad desde el aparato. Finalmente, cierre la válvula de salida de entrada para detener la fuga de agua.

Antes de emplear los protocolos de ejercicio, es necesario aclimatar a los animales a una velocidad relativamente baja y constante durante al menos 60 minutos al día durante una semana. Antes de cada sesión de ejercicio, es necesario aclimatar a los animales durante 10 minutos. Después del período de aclimatación, la Umax debe determinarse evaluando la velocidad máxima de natación contra la corriente.

Para ello, el caudal se incrementará en 0,02 metros por segundo, cada minuto, hasta que el pez llegue al agotamiento. Para aumentar la velocidad, simplemente abra la válvula superior suavemente, monitoreando la velocidad a través de la pantalla LCD. Someta a los peces a nadar forzado contra el flujo de agua al 60% de Umax, según lo determinado en la prueba de capacidad máxima, durante 35 minutos.

Tenga en cuenta que durante los primeros 10 minutos, el pez se aclimata a la misma velocidad que el grupo sedentario, 0,06 metros por segundo. Los peces nadan contra el caudal constante de agua sin llegar a un estado de agotamiento físico. Someta a los peces a nadar a la fuerza, alternando entre las velocidades de nado.

Dos minutos al 90% de Umax, seguidos de dos minutos al 30% de Umax, repetidos durante 18 minutos, nueve ciclos. Los peces nadan contra un caudal de agua alternativo sin llegar a un estado de agotamiento físico. La configuración fue precisa, lo que permitió ajustes finos en la velocidad del flujo.

Sin embargo, el error era de alrededor del 30% cuando la velocidad era baja, 0,06 metros por segundo. Cuando la velocidad era alta, alrededor de 0,3 metros por segundo y 0,5 metros por segundo, la tasa de error era solo entre el tres y el cuatro por ciento. Las velocidades más rápidas alcanzadas durante el entrenamiento fueron de 0,4 metros por segundo en el grupo sedentario, 0,44 metros por segundo en el grupo de entrenamiento moderado y 0,49 metros por segundo en el grupo de alta intensidad en la prueba de resistencia final.

Ambos regímenes de entrenamiento fueron diseñados para cubrir la misma distancia, pero el protocolo de entrenamiento de alta intensidad resultó en mejoras de rendimiento más rápidas, como lo demuestra el aumento semanal de Umax. Los peces expuestos a un entrenamiento de alta intensidad mejoraron su rendimiento en un 10% cada semana, totalizando alrededor del 30% en general. Por otro lado, los peces expuestos a un entrenamiento moderado mostraron un progreso más lento, con un notable aumento del 10% en Umax solo en la tercera semana, y ninguna mejora adicional en la semana siguiente.

Estos resultados ponen de manifiesto cómo la elección de los protocolos de entrenamiento puede afectar al rendimiento físico del pez cebra de forma diferente. En este estudio, creamos un nuevo sistema de ejercicio rentable inspirado en los sistemas existentes de túnel de natación y canal. Este sistema permite un examen exhaustivo del rendimiento de natación del pez cebra.

Determinamos la Umáx aumentando gradualmente el caudal de agua hasta que los peces quedaron exhaustos, caracterizados por tres fatigas consecutivas o la incapacidad de seguir nadando contra la corriente. Estos hallazgos nos ayudaron a diseñar dos protocolos de ejercicio y confirmar la eficacia de nuestro aparato de túnel de natación para evaluar el rendimiento físico del pez cebra. Además, este sistema compacto es versátil, cubre una amplia gama de velocidades de flujo de agua y facilita la personalización de los protocolos de entrenamiento.