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Article de méthode

À long terme de suivi comportemental de librement piscine faiblement poisson électrique

12.4K vues

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DOI :

10.3791/50962

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6 mars 2014

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Dans cet article

Résumé

Nous décrivons un ensemble de techniques pour étudier le comportement spontané de nager librement poissons faiblement électriques sur une période de temps prolongée, en mesurant de manière synchrone électrique organe décharge le calendrier, la position du corps et la posture de l'animal à la fois précise et fiable dans un aquarium spécialement conçu dans un sensorielle chambre d'isolement.

Résumé

Suivi du comportement à long terme peut capturer et quantifier les comportements animaux naturels, y compris ceux qui se produisent rarement. Comportements tels que l'exploration et interactions sociales peuvent être mieux étudiées en observant effrénée, des animaux se comportent librement. Poissons faiblement électriques (WEF) affichage exploratoire facilement observables et les comportements sociaux par décharge à émission d'organe électrique (EOD). Ici, nous décrivons trois techniques efficaces pour mesurer de manière synchrone l'EOD, la position du corps et la posture d'un WEF nage libre pour une période de temps prolongée. Tout d'abord, nous décrivons la construction d'un réservoir expérimental à l'intérieur d'une chambre d'isolement conçu pour bloquer les sources externes de stimuli sensoriels tels que la lumière, le son, et les vibrations. L'aquarium a été partagé pour accueillir quatre éprouvettes, et des portes automatiques de contrôler à distance l'accès des animaux à l'arène centrale. Deuxièmement, nous décrivons une méthode de mesure de distribution de NEM en temps réel précis et fiable de la natation librement WEF. distorsions de signal provoquées par les mouvements du corps de l'animal sont corrigées par calcul de la moyenne spatiale et d'étapes de traitement temporel. Troisièmement, nous décrivons une installation d'imagerie dans le proche infrarouge sous l'eau pour observer les comportements des animaux nocturnes perturbés. Des impulsions de lumière infrarouge ont été utilisés pour synchroniser la synchronisation entre la vidéo et le signal physiologique sur une durée d'enregistrement de temps. Notre logiciel de suivi automatisé mesure corps la position et la posture de l'animal de manière fiable dans une scène aquatique. En combinaison, ces techniques permettent l'observation à long terme de comportement spontané de nager librement poissons faiblement électriques de manière fiable et précise. Nous croyons que notre méthode peut être appliquée de manière similaire à l'étude d'autres animaux aquatiques en rapportant leurs signaux physiologiques des comportements exploratoires ou sociaux.

Introduction

Contexte. Expériences quantitatives sur le comportement animal (choix forcé, choc évitement, labyrinthe en T, etc.) Sont généralement utilisés pour enquêter sur des hypothèses spécifiques concernant les compétences sensori-motrices, l'apprentissage et la formation de la mémoire. Toutefois, ces expériences restrictives manquez beaucoup de la richesse du comportement animal naturel et sont susceptibles d'entraîner des modèles simplistes de la base neurale sous-jacente du comportement. Expériences dans des conditions plus naturalistes sont donc un complément important par lequel nous pouvons explorer plus à fond un répertoire comportem....

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Protocole

Cette procédure est conforme aux exigences de l'Université Comité de protection des animaux d'Ottawa. Aucun conflit d'intérêts est déclaré. S'il vous plaît se référer à la table des matières et des réactifs pour les marques et modèles de l'équipement et des matériaux énumérés ci-dessous. Personnalisé écrites Spike2 et MATLAB son, un échantillon de données sont fournies dans le fichier supplémentaire.

Une. Configuration Tank Aquarium et isolement Chambre

  1. Anti-v-de-chaussée de libration. Construire une surface anti-vibration (2,1 mx 2,1 m) en empilant des coussinets en caoutchouc, mousse de polystyrèn....

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Résultats

Les résultats du suivi EOD

Les formes d'onde enregistrées EOD de différentes paires d'électrodes modifiées en amplitudes et de formes comme prévu à partir de leurs positions uniques et orientations (figure 2C haut). L'utilisation de plusieurs paires d'électrodes assure la réception du signal fort à toutes les positions et orientations des WEF possibles dans le réservoir. La forme d'onde d'enveloppe (figure 2C bas, trace verte) contient t.......

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Discussion

L'importance de nos techniques. En résumé, nous avons d'abord décrit la construction d'un grand aquarium et une chambre d'isolement à observer des comportements exploratoires spontanées produites par le WEF. Ensuite, nous avons démontré la technique de l'enregistrement et le suivi du taux EOD et les états de mouvement des poissons effrénée en temps réel en utilisant plusieurs paires d'électrodes. Enfin, nous avons décrit la technique infrarouge d'enregistrement vidéo par le biais de .......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Remerciements

Ce travail a été généreusement soutenu par le Conseil de recherches en génie du Canada (CRSNG) en sciences naturelles et les Instituts canadiens de recherche en santé du Canada (IRSC).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Aquarium Construction
Chauffage au sol à blindage électriqueThermoSoft Corp., IL, USAThermoTilewww.thermosoft.com
Panneau en verre trempégénérique0,5 po d’épaisseur, utilisé pour la construction d’aquarium
Silicone de qualité aquariumgénérique  ;
Feuille acryliquegénérique0,25 po d’épaisseur, blanc mat
Feuille de caoutchouc naturelgénérique0,25 po d’épaisseur
ServomoteurHTECHRCD Inc., CoréeHS-325HB, rotation de 180 degréswww.servocity.com
Support de bras de servomoteurHITECHRCD Inc., Corée56362 Grand www.servocity.com
cannelé Contrôleur de servomoteur (6 canaux)SparkfunROB-09664Micro Maestro 6 canaux USB
Servo Controller Câble d’extension USB actifC2G3899012 m USB 2.0 A mâle vers une femelle Câble d’extension actif à 4 ports
Ventilateur d’extractionNutoneILFK120www.homedepot.com
Filtre d’aquarium verticalTetra, AllemagneWhisper Filtre d’alimentation interne - 40i  ;
CorailUtilisé pour augmenter le pH de l’aquarium eau
EOD Configuration d’enregistrement
Électrodes en graphiteStaedtler, AllemagneMars Carbone 2 mm type HBRase le revêtement extérieur
Amplificateur/Filtre physiologiqueIntronix, Canada2015F  ;
Câble coaxialgénériqueRG174Pour l’assemblage des électrodes
Câble coaxialgénériqueRG54Pour le câblage, utilisez
connecteur jack BNC pour RG-174Amphenol Connex112160Pour l’assemblage des électrodes
connecteur BNC pour RG-54Amphenol Connex112116Pour l’utilisation du câblage
Matériel de numériseur de signalCambridge Electronic Design, Royaume-UniPuissance MKII 1401  ;
Logiciel de numérisation de signalCambridge Electronic Design, Royaume-UniSpike 2. ver 7  ;
Visual Tracking Setup
Lumière LED blancheIKEA, SuèdeDIODER 201.194.18www.ikea.com
Lumière LED infrarouge (850 nm)Scene Electronics, ChinaS8100-60-B/C-IRSupprimer le ventilateur intégré
Webcam USBLogitech Inc., CA, USAC910Supprimer Filtre de blocage infrarouge
CaméramotoriséeLogitech Inc., CA, États-UnisQuickcam OrbitRemove Filtre de blocage infrarouge
Logiciel d’enregistrement vidéoLogitech Inc., CA, États-UnisLogiciel Logitech QuickcamTélécharger sur www.logitech.com
MATLABMathworks, MA, États-Unis2012aBoîte à outils de traitement d’images
broyé le,  :

Références

  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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