Name: À long terme de suivi comportemental de librement piscine faiblement poisson électrique (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-06T13:15:00.000+00:00
Duration: 10 min 56 s
Description: Découvrez l'enregistrement comportemental de poissons électriques faibles en nage libre grâce à une technique non invasive synchronisant signaux physiologiques et vidéo infrarouge.

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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).

Cette procédure est conforme aux exigences de l&#39;Université Comité de protection des animaux d&#39;Ottawa. Aucun conflit d&#39;intérêts est déclaré. S&#39;il vous plaît se référer à la table des matières et des réactifs pour les marques et modèles de l&#39;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 <ol><li> 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 polystyrène acoustique, panneau de contreplaqué marine, et des tapis de mousse de polyuréthane à partir du bas vers le haut (figure 1A). Disposez quatre poteaux en bois (5 cm x 10 cm) sur le panneau de contreplaqué pour soutenir les bords de l&#39;aquarium. </li><li> chauffage au sol. Posez un élément chauffant blindé électriquement sur ​​thermiquement classés rembourrage en mousse (voir figure 1D bas). Couvrir l&#39;élément chauffant avec un métallic mesh pour le blindage électrique. </li><li> Réservoir spatiale. Construire un aquarium large et peu profonde (1,8 mx 1,8 mx 30 cm) à l&#39;aide de 1,3 cm d&#39;épaisseur des panneaux de verre trempé, cadre en aluminium en forme de L et silicone aquarium de qualité (voir la figure 1A). Couvrir la face inférieure de la cuve avec une grande feuille de fond blanc de fournir un contraste élevé d&#39;imagerie (voir Protocole 3). </li><li> Diviser le réservoir d&#39;aquarium dans une arène centrale (1,5 m de diamètre) et quatre compartiments de coin (voir la figure 1B) par des parois de l&#39;installation (22,5 cm de hauteur) en feuilles d&#39;acrylique (mat blanc, 0,64 cm d&#39;épaisseur). <ol><li> Bend quatre feuilles acryliques (22,5 cm x 102,7 cm) par application de chaleur pour créer quatre sections de murs courbes, et les attacher au fond de la cuve à l&#39;aide calfeutrage en silicone pour séparer la scène centrale des quatre compartiments de coin. Laissez 20 cm d&#39;espace entre les sections incurvées pour l&#39;installation de la porte. </li><li> Séparez les compartiments de coin voisine en installant quatre murs doubles wie 15 cm lacunes, qui fournissent l&#39;isolement et lieux électrique supplémentaire pour les capteurs sous-marins comme un hydrophone. </li></ol></li><li> Assemblez quatre portails motorisés, et les installer entre les compartiments de coin et la scène centrale. <ol><li> Assembler quatre cadres de porte comme le montre la figure 1C. Créer six puits (0,64 cm de profondeur) sur chaque cadre de porte, incorporer écrous borgnes de nylon (fil de 0,64 cm de diamètre) et les fixer avec de l&#39;époxy. </li><li> Couper quatre panneaux de porte en acrylique et feuilles de caoutchouc, et de créer six trous (0,64 cm de diamètre) sur l&#39;acrylique et les panneaux en caoutchouc pour le mécanisme de verrouillage. Joignez-vous à l&#39;acrylique et les panneaux de caoutchouc à l&#39;aide de pâte silicone. </li><li> Installez acrylique charnières à rejoindre les panneaux de porte avec les cadres de porte. </li><li> Mont bras oscillants sur servomoteurs, et les installer sur le dessus des cadres de porte (voir figure 1C). Faire des boucles avec des colliers pour relier les bras oscillants pour les panneaux de porte. </li><li> Placez les ensembles de porte sur la gaps créée entre les sections de murs courbes, et fixez-les à l&#39;aide de pâte silicone. </li><li> Connecter tous les servomoteurs à un contrôleur de servo, et le connecter à une source d&#39;alimentation et un ordinateur via un câble d&#39;extension USB actif. Tester les grilles de commande en utilisant un logiciel fourni avec le contrôleur d&#39;asservissement. </li><li> Après le silicone durcit, vérifier l&#39;étanchéité en verrouillant toutes les portes avec des vis en nylon et en remplissant un compartiment à la fois. </li></ol></li><li> chambre d&#39;isolement. Construire une chambre d&#39;isolement pour entourer l&#39;aquarium et de bloquer les sources externes de lumière, le son et le bruit électrique (voir figure 1D). <ol><li> Faire trois panneaux muraux (2 mx 2 mx 5 cm) et quatre panneaux de porte (1,9 mx 0,95 mx 5 cm). Pour chaque panneau, rejoindre moulures d&#39;aluminium (5 cm x 2,5 cm) pour créer un cadre rectangulaire et riveter un panneau de plastique ondulé blanc sur le cadre en aluminium. Remplissez nattes de fibre de verre dans les panneaux acoustiques, et à proximité d&#39;un panneau de plastique ondulé noir.</li><li> Installer trois panneaux muraux sur le plancher anti-vibration, et installer les charnières à piano de joindre les quatre panneaux de portes sur les panneaux muraux. </li><li> Entourer la chambre d&#39;isolation avec des mailles en aluminium, et la masse en prise de tous les côtés pour créer une cage de Faraday. </li></ol></li><li> Contrôle de l&#39;humidité. Installez un ventilateur d&#39;extraction à faible bruit (figure 1F haut) afin d&#39;éliminer l&#39;excès d&#39;humidité accumulation de chauffage. Placer le ventilateur d&#39;extraction d&#39;au moins 2 m à une distance à partir du site d&#39;enregistrement, et d&#39;installer un conduit d&#39;air entre la chambre d&#39;isolement et le ventilateur d&#39;extraction. </li><li> Surveiller régulièrement et maintenir les conditions de l&#39;eau du réservoir et des animaux. <ol><li> Maintenir des conditions d&#39;eau constants à 10 cm de profondeur, à 100 uS / cm conductivité et pH 7,0 par addition d&#39;eau ou d&#39;une solution de sel d&#39;actions (voir Knudsen 33 pour la recette). Ajouter un sac de corail écrasé si le pH chute en dessous de 6,5. </li><li> Installer des filtres d&#39;aquarium verticales qui peuvent fonctionner à partir de l&#39;eau peu profonde pour le nettoyage etfins d&#39;aération (1F de fond de la figure). Débranchez les filtres et les sortir de l&#39;arène centrale pendant les sessions d&#39;enregistrement. </li><li> Livrer les vers de farine vivants sur le fond de la cuve en les attachant sur ventouses avec des élastiques. Évitez proies flottantes telles que blackworms pour empêcher l&#39;alimentation incontrôlée des proies errants pendant l&#39;enregistrement. </li></ol></li></ol> 2. Suivi EOD <ol><li> l&#39;installation des électrodes. Assembler huit électrodes de graphite et un espace entre eux aussi sur la paroi courbe de la scène centrale. <ol><li> Obtenir dessin pistes (15 cm de longueur; Mars carbone 2 mm type HB) et raser le revêtement extérieur des pistes. </li><li> Couper huit 10 cm segments de câble coaxial (RG-174), envelopper l&#39;âme du câble autour d&#39;une extrémité des barres de graphite, et appliquer gaine thermorétractable sur eux pour la connexion électrique solide et stable. Fixez BNC connecteurs jack sur les extrémités opposées (figure 2A de gauche). &lt;/ Li&gt; <li> Placer les électrodes sur le mur par du ruban adhésif, et d&#39;appliquer de fines bandes de ruban de masquage sur la surface des électrodes à l&#39;abri de silicone. Appliquer un joint silicone de tenir en permanence les électrodes, et enlever le ruban adhésif avant le durcissement du silicone (Figure 2A droite). </li></ol></li><li> Construire huit ensembles de câbles en mesurant la distance entre chaque électrode de l&#39;unité d&#39;amplification, et la coupe des câbles coaxiaux (RG-54) dans des longueurs. Attacher des connecteurs BNC sur les deux extrémités des câbles. </li><li> Utilisez les assemblages de câbles à raccorder toutes les électrodes à l&#39;amplificateur. Amplifier de façon différentielle en jumelant deux électrodes orientées à 90 ° (voir figure 2B), et la terre tous les fils de blindage coaxiaux en les reliant à la cage de Faraday. </li><li> Régler le gain de l&#39;amplificateur au-dessous de la limite de saturation de signal, et à appliquer un filtre passe-bande (200 Hz-5 kHz) pour supprimer le bruit. Numériser les quatre paires d&#39;électrodes d&#39;enregistrement à 40 kS / s. </li><li> En lignele traitement du signal. Les instructions sont écrites pour le logiciel Spike2, et les paramètres sont optimisés pour Gymnotus sp. (Voir la figure 2C pour le résumé). <ol><li> Ajouter un DC supprimer processus (τ = 0,1 sec) pour tous les canaux d&#39;enregistrement. </li><li> Ajouter un processus rectifier pour tous les canaux de enregistrements. </li><li> Créer un canal virtuel en additionnant les quatre canaux d&#39;enregistrement. </li><li> Extrait d&#39;une enveloppe unimodale par EOD impulsion en ajoutant RMS (root-mean-squared, <img alt="" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50962/50962_clip_image002.gif" width="70px" /> ) Procédé (τ = 0,25 ms) pour le canal virtuel, destiné à générer un pic unique par cycle de NEM pour déterminer sans ambiguïté l&#39;impulsion de synchronisation. </li><li> Créer un canal de RealMark du canal virtuel et enregistrer le temps et les valeurs des amplitudes de pointe, après la fixation d&#39;un seuil approprié pour capturer tous EOD impulsions wiThoout manque une impulsion, tout en évitant les faux positifs. </li><li> Surveiller le taux d&#39;EOD instantanée en temps réel en activant l&#39;option d&#39;affichage de canal du canal de RealMark à un mode de fréquence instantanée. </li><li> Surveiller le mouvement du poisson en temps réel par la duplication du canal de RealMark, et réglez l&#39;option d&#39;affichage pour un mode de forme d&#39;onde. </li><li> Quantifier un niveau d&#39;activité des RMS de l&#39;amplitude pente EOD par la création d&#39;un canal virtuel du canal de RealMark (période d&#39;échantillonnage de 0,01 s), et ajouter pente (τ = 0,25 ms) et RMS (τ = 0,5 ms) processus. </li><li> Exporter le canal de RealMark dans le logiciel Spike2 au format MATLAB. </li></ol></li></ol> 3. Suivi de la vidéo synchronisée <ol><li> Créer une scène de fond. <ol><li> Masquer tout objet qui jette une réflexion sur la surface de l&#39;eau en couvrant avec film mat de comptoir blanc. </li><li> Installer un blanc matPanneau en plastique ondulé 15 cm au-dessous du plafond pour cacher la caméra et la mise à l&#39;air. </li><li> Imprimer des motifs de grille sur une grande feuille de papier blanc pour l&#39;étalonnage d&#39;un appareil photo, et le poser sous le réservoir pour fournir un fond à contraste élevé. </li></ol></li><li> Installez les sources de lumière. <ol><li> Obtenir des lumières LED IR et, retirez ventilateurs intégrés pour réduire le bruit. Conduisez la LED avec une alimentation en courant continu à courant régulé placé à l&#39;extérieur de la cage de Faraday. </li><li> Installer des lumières pour l&#39;imagerie dans l&#39;obscurité, et des lumières blanches LED pour la conduite d&#39;un cycle de lumière diurne dans les poissons d&#39;essai LED IR. Direct toutes les sources lumineuses vers le plafond de réaliser un éclairage indirect et uniforme (figure 3A). </li><li> Réguler le cycle de la lumière diurne en entraînant le blanc des lumières LED avec une minuterie contrôlée (par exemple 12 heures on/12 h off). </li></ol></li><li> Installer une caméra au dessus de l&#39;aquarium. <ol><li> Obtenir une caméra NIR sensible, ou supprimer un blocage filte IRr par la rupture d&#39;une fine feuille de verre teinté à l&#39;arrière de l&#39;ensemble de l&#39;objectif. Assurez-vous que l&#39;angle de vision est assez large à l&#39;image de l&#39;ensemble du domaine central. </li><li> Faites un petit trou d&#39;observation dans le milieu du panneau de plafond, et placer la caméra directement au-dessus du trou. </li><li> Installez un anneau de garde blanc autour de l&#39;objectif si les sources de lumière génèrent éclats. </li></ol></li><li> Faire un enregistrement vidéo synchronisée. <ol><li> Passer une LED IR à l&#39;un des quatre coins de réservoir pour générer des impulsions de synchronisation de temps (1 d&#39;une durée de ms, 10 sec de la période). Ajouter une résistance de limitation de charge (1 kohm) en série, et conduire la LED IR à partir d&#39;un port de sortie numérique du matériel de numérisation. </li><li> Utilisez le logiciel d&#39;enregistrement vidéo fourni avec l&#39;appareil photo, si disponible. Sélectionnez la meilleure qualité d&#39;enregistrement (par exemple de compression sans perte) et les plus hautes résolutions prises en charge. </li><li> Lancer l&#39;enregistrement vidéo juste avant de commencer l&#39;enregistrement EOD, et arrêter le immédiate d&#39;enregistrement vidéoimmédiatement après l&#39;enregistrement EOD. </li><li> Après l&#39;enregistrement, convertir les numéros de trames d&#39;image à l&#39;unité de temps du convertisseur analogique-numérique en interpolant linéairement entre la première et la dernière des impulsions lumineuses captées par le convertisseur analogique-numérique du signal et de l&#39;enregistrement vidéo. </li></ol></li><li> Suivi automatisé des images Les instructions sont écrites pour le MATLAB de traitement de l&#39;image boîte à outils, et de faire usage de ses fonctions. Un script MATLAB personnalisé est fourni avec cet argument pour automatisé de suivi de l&#39;image. <ol><li> Importer de la vidéo. Importation d&#39;un fichier d&#39;enregistrement vidéo directement à l&#39;espace de travail MATLAB en utilisant &quot;Videoreader. Lu&quot; la fonction. </li><li> Créer une image de fond composite en combinant deux trames d&#39;image. Remplacer la région de l&#39;image occupée par un animal avec une image non occupée de la même région d&#39;une autre trame (voir la figure 3B). </li><li> Spécifiez une région de l&#39;image à suivre en traçant un masque circulaire autour de l&#39;arène centrale d&#39;exclure l&#39;unrea l&#39;extérieur (figure 3B bas), et multiplier par une constante (r int) de fixer un seuil minimum de la différence d&#39;intensité. Par exemple, la mise en rimer = 0,85 supprimera les fluctuations d&#39;intensité de 15% = (1 - r int) en dessous du fond. </li><li> soustraction de l&#39;image. Soustraire une trame d&#39;image (IM = k) de l&#39;image de fond (= IM 0) pour obtenir l&#39;image de différence (= ΔIM k). Utilisation entier non signé de la précision numérique pour stocker les valeurs d&#39;intensité d&#39;image comme des entiers non négatifs. </li><li> Segmenter l&#39;image de différence en appliquant un seuil d&#39;intensité déterminée à partir de la fonction de graythresh. Nettoyez l&#39;image binaire en utilisant la fonction de bwmorph, et ​​choisir le plus grand blob correspondant à un animal après avoir calculé tous les domaines de blob en utilisant la fonction regionprops. </li><li> Déterminer le centre de gravité et une orientation majeurexis du plus grand blob en appliquant la fonction de regionprops, et faire pivoter l&#39;image à aligner l&#39;axe majeur de l&#39;axe des x. Diviser l&#39;image de la tête et de la queue parties au centre de gravité (figure 3D haut). </li><li> Déterminer le grand axe de la partie de tête, et faire tourner l&#39;ensemble de l&#39;image pour l&#39;aligner sur l&#39;axe des x (figure 3D en bas à gauche). Monter la limite boîtes autour de la tête et des parties de la queue parallèles à leurs axes principaux en utilisant la fonction regionprops. </li><li> Déterminer les coordonnées y médianes du blob à gauche, au centre et les bords verticaux à droite des boîtes englobantes (points verts dans le fond figure 3D), et les affecter à cinq points caractéristiques (tête-pointe, mi-tête, à mi-corps , mi-queue, bout de la queue). </li><li> Traiter les trames successives après rognage d&#39;une trame d&#39;image centrée au centre de gravité de l&#39;animal déterminée à partir de son image précédente. </li><li> Attribuer manuellement l&#39;orientation de la tête de la première image, et utiliser un betwe produit scalaireen les vecteurs d&#39;orientation de deux trames successives pour déterminer automatiquement l&#39;orientation de la tête. Inspectez le résultat, et retourner manuellement l&#39;orientation de la tête si mal attribué. </li></ol></li><li> Tracer une trajectoire animal en se joignant à la tête-conseils, et lisser à l&#39;aide médiane et filtres moyennes (n = 3) si elle a un aspect nerveux. Superposer la trajectoire avec une image de fond, et interpoler médianes de poissons en utilisant les cinq points caractéristiques (voir figure 2E). </li><li> Calculer le taux d&#39;EOD moyenne à chaque moment de la capture d&#39;image par rééchantillonnage le taux d&#39;EOD instantanée (100 de fréquence d&#39;échantillonnage Hz) et moyenne (fenêtre de temps 0,0625 sec). Tracer la trajectoire en pseudo-couleurs déterminées à partir du taux EOD apparié dans le temps, et superposer à une image d&#39;arrière-plan (voir la figure 2F). </li></ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

L&#39;importance de nos techniques. En résumé, nous avons d&#39;abord décrit la construction d&#39;un grand aquarium et une chambre d&#39;isolement à observer des comportements exploratoires spontanées produites par le WEF. Ensuite, nous avons démontré la technique de l&#39;enregistrement et le suivi du taux EOD et les états de mouvement des poissons effrénée en temps réel en utilisant plusieurs paires d&#39;électrodes. Enfin, nous avons décrit la technique infrarouge d&#39;enregistrement vidéo par le biais de ...

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&#39;apprentissage et la formation de la mémoire. Toutefois, ces expériences restrictives manquez beaucoup de la richesse du comportement animal naturel et sont susceptibles d&#39;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 comportemental de l&#39;espèce. Expériences impliquant des animaux se déplaçant librement doivent, toutefois, de relever les défis techniques uniques tels que des artefacts d&#39;enregistrement induite mouvement. Contrairement réponses de relance évoqués, survenant spontanément un comportement exploratoire ne peut pas être prédit, donc sujets expérimentaux doivent être constamment surveillés et suivis sur une période de temps prolongée. Questions de recherche spécifiques can être mieux traitée par les organismes soigneusement sélectionnés et des outils techniques disponibles. Par exemple, les techniques d&#39;enregistrement et de stimulation optiques tels que des capteurs de calcium génétiquement codés et une optogenetics 2 ont été appliqués avec succès à des organismes modèles génétiques déplacer librement 3-5. Alternativement, les systèmes de télémesure de neurones miniaturisés peuvent enregistrer et stimuler déplacer librement petits animaux 6,7. Poissons électriques. WEF espèces produisent des décharges électriques d&#39;organes (de DOE), qui leur permettent de sentir leur environnement immédiat ou de communiquer sur de grandes distances. Les tendances temporelles de DOE varient dans des conditions différentes telles que l&#39;auto-mouvements, 8,9 stimuli sensoriels 10,11 et 12,13 interactions sociales. WEF espèces de type à impulsions produisent un train d&#39;impulsions discrètes, par opposition espèces de type à onde qui génèrent des formes d&#39;onde quasi-sinusoïdale continue. En général, de type impulsion exposition des espèces more taux d&#39;EOD variables par rapport à l&#39;espèce type d&#39;onde, et les taux de NEM des animaux reflètent fidèlement le contenu de nouveauté de leur environnement sensorielles 10,14. espèces de type Pulse peuvent immédiatement réduire l&#39;intervalle entre les impulsions (IPI) dans un cycle d&#39;impulsion unique dans répondent à une perturbation sensorielle roman (réponse nouveauté 10,11,14). Le comportement électrique continue de ces poissons peut être perturbée par des stimuli sensoriels non contrôlés provenant de sources externes, et différents types de stimuli tels que les vibrations, le son, l&#39;électricité et la lumière sont les réponses de nouveauté de déclenchement connu. Par conséquent, des précautions particulières doivent être prises pour empêcher ou atténuer les stimuli sensoriels externes lors d&#39;une observation à long terme de la nage libre WEF. De cette façon, les changements de taux d&#39;EOD et trajectoires de mouvement peuvent être spécifiquement attribués à des stimuli présentés par l&#39;expérimentateur. Réservoir d&#39;aquarium et de la chambre d&#39;isolement. Nous avons donc passé plusieurs couches de matériaux absorbant les vibrations under un grand aquarium (2,1 mx 2,1 mx 0,3 m), et le réservoir entouré d&#39;une enceinte isolée de bloquer les sources de lumière externes, le bruit électrique, le son et le flux de chaleur. EOD taux dépend de la température ambiante 15,16, donc la température de l&#39;eau a été strictement réglementée dans une plage tropicale (25 ± 1 ° C) pour les espèces d&#39;Amérique du Sud WEF. Nous avons construit un grand et profond réservoir (10 cm de profondeur) à observer des comportements exploratoires spatiales de WEF essentiellement restreintes à deux dimensions (figure 1A). Le réservoir a été divisée en une arène centrale à observer des comportements spatiaux, et quatre compartiments de coin pour loger séparément chaque poisson (figure 1B). Chaque compartiment étanche à l&#39;eau a été construit pour empêcher la communication électrique entre les individus. L&#39;accès des animaux à l&#39;arène centrale a été contrôlée de l&#39;extérieur par quatre portes motorisées. Les portes ont été placées entre les compartiments, et ils sont devenus étanche lorsqu&#39;il est verrouillépar nylon ailes noix. Pas de pièces métalliques ont été utilisés sous l&#39;eau depuis WEF réagir avec sensibilité aux métaux. Enregistrement EOD. DOE sont générés de manière stéréotypée par activation de simple (dans Mormyrids) ou plusieurs organes électriques répartis dans l&#39;espace (dans Gymnotiforms) 17,18. Modulations temporelles de la fréquence EOD peuvent révéler activités neuronales plus haut niveau, depuis le stimulateur médullaire reçoit des entrées de neurones directs des régions supérieures du cerveau comme le noyau de prepacemaker diencéphaliques, qui à son tour reçoit des projections axonales du cerveau antérieur 19. Toutefois, le moment EOD doit être extrait avec précaution d&#39;un enregistrement de forme d&#39;onde brute et non biaisée par les distorsions induites par le mouvement-de l&#39;animal. Le champ électrique généré par une FEM peut être approximée comme un dipôle, ainsi NEM impulsions amplitudes à des électrodes d&#39;enregistrement sont fonction des distances et des orientations relatives entre l&#39;animal et les électrodes de 8,20. Auto-mouvem de l&#39;animalents modifient la géométrie relative entre l&#39;animal et les électrodes, ce qui provoquent des mouvements dans des amplitudes de NEM différentes électrodes pour faire varier au cours du temps d&#39;une manière volatile (voir la figure 2B en juin et al. 8). De plus, des auto-mouvements modifient également la forme de formes d&#39;onde enregistrées NEM, parce que les contributions relatives de jeu différent des organes électriques dépendent de leurs emplacements le long de la longueur du corps et leurs courbures locales introduites par pliage queue. Les distorsions dans les amplitudes et les formes EOD induite mouvement-peuvent conduire à des mesures imprécises et non fiables synchronisation NEM. Nous avons surmonté ces problèmes en faisant la moyenne spatiale des signaux multiples NEM recensés sur différents sites, et en ajoutant un filtre d&#39;extraction de l&#39;enveloppe de déterminer avec précision le moment EOD d&#39;un WEF nage libre. En outre, notre technique mesure également les amplitudes EOD, qui indiquent si un animal est au repos ou en mouvement activement sur la base du changement de l&#39;EODamplitudes plus de temps (voir les figures 2E et 2F). Nous avons enregistré des signaux amplifiés différentielle des paires d&#39;électrodes d&#39;enregistrement pour réduire le bruit de mode commun. Depuis les impulsions EOD sont générées à des intervalles de temps irréguliers, le cas des séries chronologiques EOD ont un taux d&#39;échantillonnage variable. La série temporelle EOD peut être converti en un taux d&#39;échantillonnage constant par interpolation si nécessaire par un outil d&#39;analyse de choix. l&#39;enregistrement de la vidéo. Bien que l&#39;enregistrement EOD peut surveiller une activité de transport de brut d&#39;un animal, l&#39;enregistrement vidéo permet des mesures directes de corps la position et la posture de l&#39;animal. Proche infrarouge (NIR) éclairage (λ = 800 ~ 900 nm) permet l&#39;observation visuelle imperturbable de nager librement poissons 21,22, depuis WEFs sont les plus actifs dans l&#39;obscurité et les yeux ne sont pas sensibles au spectre NIR 23,24. La plupart des capteurs d&#39;imagerie numérique (par exemple CMOS ou CCD) peuvent capturer spectre NIR avec le wavelength comprise entre 800-900 nm, après la suppression d&#39;un infrarouge (IR) filtre de blocage 25. Certains consommation de qualité webcams haut de gamme offrent haute définition, large angle de vision et une bonne sensibilité en faible luminosité, ce qui peut produire une qualité d&#39;image comparable ou supérieure aux caméras infrarouges de qualité professionnelle disponibles à coûts beaucoup plus élevés. En outre, certains consommation de qualité webcams sont livrées avec un logiciel d&#39;enregistrement qui permet une durée d&#39;enregistrement prolongée par la compression vidéo sans perte de qualité. La plupart des appareils de qualité professionnelle offrent synchronisation TTL sorties d&#39;impulsions de temps ou entrées d&#39;impulsions de déclenchement TTL 26 pour aligner la synchronisation entre la vidéo avec les signaux numérisés, mais cette fonction est généralement absent dans consommation de qualité webcams. Toutefois, la synchronisation entre un enregistrement vidéo et un convertisseur analogique-numérique du signal peut être adaptée avec précision en capturant simultanément une LED IR clignoter périodiquement avec la caméra et le convertisseur analogique-numérique du signal. La synchronisation initiale et finale impulsion IR peut être utilisé uns deux marqueurs de calibrage de temps pour convertir le nombre de trames vidéo à l&#39;unité de temps signal de convertisseur analogique-numérique et inversement. Éclairage et arrière-plan. Capture d&#39;image dans l&#39;eau peut être techniquement difficile en raison de réflexions de la lumière à la surface de l&#39;eau. La surface de l&#39;eau peut agir comme un miroir pour refléter une scène visuelle au-dessus de l&#39;eau et des fonctionnalités visuelles obscurs sous-marine; ainsi la scène ci-dessus de l&#39;eau doit être rendue sans relief pour prévenir toute interférence visuelle. Afin d&#39;image de l&#39;ensemble de l&#39;aquarium, une caméra doit être placé au dessus de l&#39;eau, et il doit être caché derrière le plafond au-dessus d&#39;un petit trou d&#39;observation pour éviter sa réflexion sur la surface de l&#39;eau. En outre, la surface de l&#39;eau peut produire des éclats et éclairage non uniforme si les sources lumineuses sont projetées de manière incorrecte. Éclairage indirect peut obtenir une luminosité uniforme sur toute aquarium en visant les sources de lumière vers le plafond, de telle sorte que le plafond et le wal environnantels peuvent réfléchir et diffuser les rayons de lumière avant d&#39;atteindre la surface de l&#39;eau. Choisir un illuminateur infrarouge qui correspond à une réponse spectrale de l&#39;appareil (par exemple 850 nm longueur d&#39;onde maximale). Le bruit électrique provenant des sources de lumière peut être minimisé en utilisant des lumières LED et de placer leurs alimentations en courant continu à l&#39;extérieur de la cage de Faraday. Placez un fond blanc sous le réservoir, car les poissons contraste bien dans un fond blanc à des longueurs d&#39;onde NIR. De même, l&#39;utilisation de mat de couleur blanche sur les surfaces intérieures de la chambre d&#39;isolation fournit uniforme et brillant éclairage de fond. suivi de la vidéo. Après un enregistrement vidéo, un algorithme de suivi automatique des images peut mesurer les positions et les postures du corps de l&#39;animal au fil du temps. Le suivi de la vidéo peut être effectuée automatiquement par le logiciel soit prêt à l&#39;emploi (Point de vue ou Ethovision), ou un logiciel programmable par l&#39;utilisateur (OpenCV ou MATLAB Traitement de l&#39;image boîte à outils). En tant que première étape de poursuite d&#39;image,une zone de suivi valide doit être défini par le dessin d&#39;une forme géométrique d&#39;exclure la zone à l&#39;extérieur (opération de masquage). Ensuite, l&#39;image d&#39;un animal doit être isolé à partir de l&#39;arrière-plan en soustrayant une image de fond à partir d&#39;une image contenant l&#39;animal. L&#39;image soustraite est converti en un format binaire en appliquant un seuil d&#39;intensité, de telle sorte que le centre de gravité et l&#39;axe d&#39;orientation peuvent être calculées à partir des opérations morphologiques binaires. Dans Gymnotiforms 27-29 et 30-32 Mormyrids, la densité de électrorécepteur est la plus haute à proximité de la région de la tête; ainsi la position de la tête à tout moment, indique un emplacement de la plus haute acuité sensorielle. Les emplacements de tête et de queue peuvent être automatiquement déterminées en appliquant les opérations de rotation d&#39;image et sélection-box. Les extrémités de tête et de queue peuvent être distingués les uns des autres en les définissant manuellement dans la première image, et en gardant la trace de leurs emplacements de la comparaison de deux trames successives.

<table><tbody><tr><td>Aquarium Construction</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chauffage au sol à blindage électrique</td><td>ThermoSoft Corp., IL, USA</td><td>ThermoTile</td><td>www.thermosoft.com</td></tr><tr><td>Panneau en verre trempé</td><td>générique</td><td></td><td>0,5 po d’épaisseur, utilisé pour la construction d’aquarium</td></tr><tr><td>Silicone de qualité aquarium</td><td>générique</td><td></td><td>&nbsp ;</td></tr><tr><td>Feuille acrylique</td><td>générique</td><td></td><td>0,25 po d’épaisseur, blanc mat</td></tr><tr><td>Feuille de caoutchouc naturel</td><td>générique</td><td></td><td>0,25 po d’épaisseur</td></tr><tr><td>Servomoteur</td><td>HTECHRCD Inc., Corée</td><td>HS-325HB, rotation de 180 degrés</td><td>www.servocity.com</td></tr><tr><td>Support de bras de servomoteur</td><td>HITECHRCD Inc., Corée</td><td>56362 Grand www.servocity.com</td><td></td></tr><tr><td>cannelé Contrôleur de servomoteur (6 canaux)</td><td>Sparkfun</td><td>ROB-09664</td><td>Micro Maestro 6 canaux USB</td></tr><tr><td>Servo Controller Câble d’extension USB actif</td><td>C2G</td><td>38990</td><td>12 m USB 2.0 A mâle vers une femelle Câble d’extension actif à 4 ports</td></tr><tr><td>Ventilateur d’extraction</td><td>Nutone</td><td>ILFK120</td><td>www.homedepot.com</td></tr><tr><td>Filtre d’aquarium vertical</td><td>Tetra, Allemagne</td><td>Whisper Filtre d’alimentation interne - 40i</td><td>&nbsp ;</td></tr><tr><td>Corail</td><td></td><td></td> broyé <td>Utilisé pour augmenter le pH de l’aquarium eau</td></tr><tr><td><fort>EOD Configuration d’enregistrement</fort></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Électrodes en graphite</td><td>Staedtler, Allemagne</td><td>Mars Carbone 2 mm type HB</td><td>Rase le revêtement extérieur</td></tr><tr><td>Amplificateur/Filtre physiologique</td><td>Intronix, Canada</td><td>2015F</td><td>&nbsp ;</td></tr><tr><td>Câble coaxial</td><td>générique</td><td>RG174</td><td>Pour l’assemblage des électrodes</td></tr><tr><td>Câble coaxial</td><td>générique</td><td>RG54</td><td>Pour le câblage, utilisez</td></tr><tr>le<td>connecteur jack BNC pour RG-174</td><td>Amphenol Connex</td><td>112160</td><td>Pour l’assemblage des électrodes</td></tr>, <tr><td>connecteur BNC pour RG-54</td><td>Amphenol Connex</td><td>112116</td><td>Pour l’utilisation du câblage</td></tr> : <tr><td>Matériel de numériseur de signal</td><td>Cambridge Electronic Design, Royaume-Uni</td><td>Puissance MKII 1401</td><td>&nbsp ;</td></tr><tr><td>Logiciel de numérisation de signal</td><td>Cambridge Electronic Design, Royaume-Uni</td><td>Spike 2. ver 7</td><td>&nbsp ;</td></tr><tr><td>Visual Tracking Setup</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lumière LED blanche</td><td>IKEA, Suède</td><td>DIODER 201.194.18</td><td>www.ikea.com</td></tr><tr><td>Lumière LED infrarouge (850 nm)</td><td>Scene Electronics, China</td><td>S8100-60-B/C-IR</td><td>Supprimer le ventilateur intégré</td></tr><tr><td>Webcam USB</td><td>Logitech Inc., CA, USA</td><td>C910</td><td>Supprimer Filtre de blocage infrarouge</td></tr><tr><td>Caméra</td> <td>motoriséeLogitech Inc., CA, États-Unis</td><td>Quickcam Orbit</td><td>Remove Filtre de blocage infrarouge</td></tr><tr><td>Logiciel d’enregistrement vidéo</td><td>Logitech Inc., CA, États-Unis</td><td>Logiciel Logitech Quickcam</td><td>Télécharger sur www.logitech.com</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks, MA, États-Unis</td><td>2012a</td><td>Boîte à outils de traitement d’images</td></tr></tbody></table>

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

Long-term Behavioral Tracking of Freely Swimming Weakly Electric Fish

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&#39;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&#39;organe électrique (EOD). Ici, nous décrivons trois techniques efficaces pour mesurer de manière synchrone l&#39;EOD, la position du corps et la posture d&#39;un WEF nage libre pour une période de temps prolongée. Tout d&#39;abord, nous décrivons la construction d&#39;un réservoir expérimental à l&#39;intérieur d&#39;une chambre d&#39;isolement conçu pour bloquer les sources externes de stimuli sensoriels tels que la lumière, le son, et les vibrations. L&#39;aquarium a été partagé pour accueillir quatre éprouvettes, et des portes automatiques de contrôler à distance l&#39;accès des animaux à l&#39;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&#39;animal sont corrigées par calcul de la moyenne spatiale et d&#39;étapes de traitement temporel. Troisièmement, nous décrivons une installation d&#39;imagerie dans le proche infrarouge sous l&#39;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&#39;enregistrement de temps. Notre logiciel de suivi automatisé mesure corps la position et la posture de l&#39;animal de manière fiable dans une scène aquatique. En combinaison, ces techniques permettent l&#39;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&#39;étude d&#39;autres animaux aquatiques en rapportant leurs signaux physiologiques des comportements exploratoires ou sociaux.

Les résultats du suivi EOD Les formes d&#39;onde enregistrées EOD de différentes paires d&#39;électrodes modifiées en amplitudes et de formes comme prévu à partir de leurs positions uniques et orientations (figure 2C haut). L&#39;utilisation de plusieurs paires d&#39;électrodes assure la réception du signal fort à toutes les positions et orientations des WEF possibles dans le réservoir. La forme d&#39;onde d&#39;enveloppe (figure 2C bas, trace verte) contient t...

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&#39;animal à la fois précise et fiable dans un aquarium spécialement conçu dans un sensorielle chambre d&#39;isolement.

Long-term behavioral tracking can capture and quantify natural animal behaviors, including those occurring infrequently. Behaviors such as exploration and ...

L'objectif général de cette procédure est d'enregistrer l'exploration spatiale spontanée en enregistrant simultanément des signaux physiologiques et des vidéos de poissons nageant librement. Cela est réalisé en construisant un grand réservoir expérimental entouré d'une chambre d'isolation sensorielle. Ensuite, un dispositif d'enregistrement électrique multicanal est conçu pour mesurer avec précision et fiabilité la décharge de l'organe électrique.Une caméra vidéo infrarouge est utilisée pour suivre simultanément la posture corporelle et les trajectoires de l'animal. Les résultats obtenus montrent une interaction entre les mouvements corporels de l'animal et son taux d'échantillonnage électrosensoriel actif. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, telles que l'induction de réponses évoquées par l'application de stimuli externes sur des animaux immobilisés, réside dans la possibilité d'observer de façon non invasive les comportements spontanés et naturels d'un animal en libre comportement.Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la neuropathologie, comme le rôle de la détection active durant les comportements ex

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Neuroscience

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Cette vidéo montre l’enregistrement des signaux électriques des neurones afférents chez une larve de poisson-zèbre paralysée en positionnant une micropipette près du ganglion de la ligne latérale et en formant un joint lâche pour la capture du signal. La solution extracellulaire maintient la viabilité neuronale pendant ce processus.

Surveillance des signaux électriques des neurones afférents chez une larve de poisson-zèbre immobilisée

L’utilisation d’un système vidéo automatique 3D capable de suivre des individus et des groupes de poissons-zèbres est décrite. À titre d’exemple d’application, nous explorons les effets de l’antagoniste du récepteur NMDA MK-801 sur des bancs de poissons-zèbres.

Utilisation d’un système de suivi 3D automatisé pour enregistrer les individus et les bancs de poissons-zèbres adultes

Nous présentons ici un protocole afin de suivre individuellement les animaux sur une longue période de temps. Il utilise la vision par ordinateur pour identifier un ensemble de balises construits manuellement en utilisant un groupe de homards comme étude de cas, en fournissant des informations sur la façon de la maison, manipuler et marque les homards.

Suivi à long terme de vidéo d’animaux aquatiques Cohoused : une étude de cas de l’activité locomotrice quotidienne de la langoustine (Nephrops norvegicus)

Nous présentons ici un protocole pour le développement et la caractérisation d’un modèle d’épilepsie du poisson-zèbre résultant de l’inhibition transitoire du gène DEPDC5.

Analyse comportementale et physiologique dans un modèle d’épilepsie de poisson-zèbre

Nous présentons ici les méthodes d’étude haut débit d’une série de la mexicaine agassizii comportements et coloration vitale d’un système de mécanosensoriels. Ces méthodes utilisent des scripts logiciel libre et sur mesure, fournissant une méthode pratique et rentable pour l’étude des comportements.

Suivi comportemental et l’imagerie de Neuromast des Mexicains Agassizii

Les auteurs décrivent un protocole comportemental visant à évaluer l’influence des personnalités du poisson-zèbre sur leur réaction à l’eau des courants et des champs magnétiques faibles. Poissons avec les mêmes personnalités sont séparés selon leur comportement exploratoire. Puis, on observe leur comportement rhéotaxique orientation dans un tunnel de natation avec un débit faible et sous différentes conditions magnétiques.

Évaluer l’Influence de la personnalité sur la sensibilité aux champs magnétiques chez le poisson zèbre

Une nouvelle technique sans fil pour enregistrer les signaux neuronaux extracellulaires du cerveau des poissons rouges nageant librement est présentée. Le dispositif d'enregistrement est composé de deux tétrodes, un microdrive, un enregistreur de données neuronales et un boîtier étanche. Toutes les pièces sont faites sur mesure, sauf pour l'enregistreur de données et son connecteur.

Enregistrement électrophysiologique sans fil des neurones par les tetrodes mobiles dans les poissons nageant librement

Nous décrivons un protocole pour surveiller des changements de l’activité afférente de neurone pendant des commandes de moteur dans un système de cellules de cheveux vertébré modèle.

Activité des neurones afférents de la ligne latérale postérieure pendant la baignade chez le poisson zèbre

Capable de récupération fonctionnelle après une lésion de la moelle épinière, le poisson-zèbre adulte est un système modèle de premier plan pour élucider les mécanismes innés de la régénération neuronale. Ici, nous décrivons les tests d’endurance et de comportement de natation comme des lectures fonctionnelles de la régénération de la moelle épinière.

Évaluation de l’endurance à la nage et du comportement de nage chez le poisson-zèbre adulte

La clarté optique est un avantage majeur pour le travail biologique et physiologique cellulaire chez le poisson zèbre. Des méthodes robustes de mesure de la croissance cellulaire chez des animaux individuels sont décrites qui permettent de mieux comprendre comment la croissance des muscles squelettiques et des tissus voisins est intégrée à la croissance du corps entier.

Mesure en temps réel et répétée de la croissance musculaire squelettique chez un poisson-zèbre vivant soumis à une activité électrique altérée

Les tâches de préférence sociale multi-chambres ont été adaptées des rongeurs au poisson-zèbre, facilitant l’étude du comportement social chez les organismes modèles. Ce protocole valide une tâche à faible coût en aquarium ouvert à 3 chambres utilisant des webcams et des logiciels open source pour mesurer la préférence sociale des poissons-zèbres, la rendant accessible à la recherche et à l’enseignement de premier cycle.

Alternative à faible coût pour examiner la préférence sociale chez le poisson-zèbre (Danio rerio) en utilisant la tâche de nage libre en aquarium ouvert à 3 chambres

Découvrez l'enregistrement comportemental de poissons électriques faibles en nage libre grâce à une technique non invasive synchronisant signaux physiologiques et vidéo infrarouge.

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

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