Quantifier Poisson Natation Comportement en réponse à une exposition aiguë de cuivre aqueux assistées par ordinateur et vidéo numérique Analyse d'image

L’objectif général de cette procédure est de démontrer comment quantifier les réponses comportementales de l’esturgeon blanc à l’exposition sublétale au cuivre aqueux. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’écotoxicologie, telles que la façon dont l’exposition sublétale aux contaminants affecte le comportement de nage des poissons. Cette méthode peut fournir des renseignements importants pour la conservation de l’esturgeon blanc.

Il peut également être facilement appliqué à d’autres espèces de poissons, d’amphibiens et d’invertébrés. Le principal avantage de cette technique est que la réponse est très sensible, fournit une indication précoce de toxicité et est pertinente pour la survie de l’organisme. Au départ, cette méthode peut être difficile si l’individu n’est pas familier avec les mesures comportementales.

La démonstration du protocole sera assurée par ma co-auteure Holly Puglis. Tout d’abord, préparez deux litres de réactif aqueux de cuivre deux sulfate pentahydraté. Ensuite, équilibrez le système de dilution et les réservoirs d’exposition.

Placez le tube d’admission du distributeur automatique de seringues dans la fiole de solution. Ensuite, réglez le volume de pointe de la pompe automatisée à un millilitre et allumez le dilueur. Le système effectue une série de dilution de 50 % de cinq concentrations et un contrôle.

Grâce à un séparateur à quatre voies, ces solutions sont acheminées vers les quatre chambres d’exposition répétées. Ensuite, allumez la pompe du refroidisseur pour maintenir le bain-marie à 15 degrés Celsius. Maintenant, à l’aide de la minuterie automatique du dilueur, réglez-le pour qu’il effectue un cycle toutes les 30 minutes.

Le niveau d’eau dans les réservoirs est maintenu par un drain de tuyau vertical. Préparez les chambres d’exposition en plaçant un trou de quatre centimètres sur le côté et en recouvrant le trou d’un treillis en acier inoxydable de 30 microns. Assurez-vous de choisir des chambres d’exposition qui contiennent au moins un litre d’eau pour 10 grammes de poisson.

Par exemple, un esturgeon blanc de 89 jours pèse environ 373 milligrammes et peut donc être testé dans une chambre carrée de 28 centimètres sur 13 virgule cinq centimètres sur 25 centimètres. Au début, au milieu et à la fin d’une expérience, prélever des sous-échantillons de solution d’essai de 24 millilitres pour l’analyse chimique. Utilisez des pailles à bec attachées à des seringues en plastique.

Remplacez la paille par un filtre en polyéthersulfone de cinq microns et distribuez quatre millilitres d’eau d’essai à travers le filtre. Jetez cette eau. Ensuite, filtrez les 20 millilitres d’eau restants dans une bouteille en polyéthylène nettoyée à l’acide.

Acidifiez l’échantillon avec 16 molaires d’acide nitrique à 1 % volume par volume. Ces échantillons peuvent ensuite être conservés jusqu’à trois mois. Une fois que les expositions d’essai sont confirmées, stockez trois esturgeons dans chaque chambre d’essai répétée pour environ 172 milligrammes de poisson par litre de chambre.

Ramassez les esturgeons à l’aide d’un filet non abrasif et transférez-les dans un petit seau. Au total, 144 poissons sont nécessaires pour collecter des données à partir de six solutions d’essai. Pendant l’exposition de 96 heures, ne nourrissez pas les poissons.

Des observations quotidiennes cohérentes doivent être faites pour évaluer la mortalité et le comportement anormal. Le matin est le meilleur moment de la journée pour le faire, et idéalement, l’observateur est aveugle aux conditions du test. La perte d’équilibre est définie comme l’incapacité des poissons à maintenir une position verticale dans la colonne d’eau.

L’immobilité est définie comme l’incapacité du poisson à se déplacer ou à nager à moins d’être poussé. Notez également toute autre anomalie, telle que la léthargie, l’hyperactivité, l’augmentation ou la diminution de la respiration, les changements de couleur, les tremblements, les spasmes, les abdomens gonflés, la position dans la colonne d’eau et tout autre schéma de nage inhabituel. Les poissons morts doivent toujours être enlevés immédiatement.

Chaque jour, mesurez également les niveaux d’oxygène dissous à l’aide d’un compteur portable à partir de deux échantillons d’eau. À la fin de l’exposition de 96 heures, faites des vidéos pour l’analyse du comportement de nage. Placez l’arène d’essai dans un réservoir d’exposition.

Assurez-vous de choisir une arène d’essai suffisamment grande pour que les poissons puissent nager librement. Directement au-dessus de chaque arène de test, installez une caméra vidéo portable sur un trépied. Maintenant, parmi les poissons traités, sélectionnez au hasard jusqu’à trois survivants.

Transférez-en trois dans l’arène de test à l’aide d’un petit filet à mailles. Laissez le poisson s’acclimater à l’arène pendant environ 30 minutes. Pendant que les poissons s’acclimatent, faites la mise au point de l’image, minimisez les distorsions d’éblouissement de l’eau en mouvement et maximisez le contraste du poisson sur l’arrière-plan, en ajustant la vue pour que le poisson ne soit pas obscurci.

Une fois que le poisson est acclimaté, démarrez l’enregistrement et collectez deux minutes de données vidéo. Après avoir pris la vidéo, euthanasiez et jetez le poisson. Après avoir converti les fichiers vidéo au format requis pour le logiciel d’analyse numérique, ouvrez le logiciel de suivi et sélectionnez une nouvelle expérience par défaut sous l’option Créer une nouvelle expérience sur l’écran principal.

Remplissez les invites et appuyez sur OK. Ensuite, accédez à l’option des paramètres de l’expérience sous Configurer, puis choisissez dans Fichier vidéo sous Source vidéo. Définissez le nombre d’arènes à un.

Réglez le nombre de sujets par arène sur trois. Ensuite, sélectionnez la détection du point central sous les entités suivies et sélectionnez les unités souhaitées. Maintenant, sous Configurer, sélectionnez l’option de liste d’essai et cliquez sur Ajouter des vidéos en haut de l’écran.

Choisissez l’ordre alphabétique dans la boîte de dialogue. Cliquez sur Parcourir. Accédez au dossier où se trouvent les vidéos, mettez en surbrillance les fichiers pertinents et cliquez sur Ouvrir.

Maintenant que les fichiers vidéo sont sélectionnés, procédez à la définition de la portée de l’expérience dans le logiciel. Tout d’abord, cliquez sur Ajouter une variable en haut de l’écran et entrez concentration dans la case de l’étiquette. Entrez la concentration de cuivre en microgrammes par litre dans la case de description.

Ensuite, choisissez le type numérique dans la liste déroulante. Cliquez sur la zone des valeurs prédéfinies et choisissez l’option Définir des valeurs individuelles dans la boîte de dialogue. Entrez les concentrations utilisées pour l’expérience, en cliquant sur Ajouter entre chaque addition de nombre.

Ensuite, décochez l’option Autoriser d’autres valeurs et cliquez sur OK. Choisissez la version d’évaluation dans le menu déroulant de la zone de portée. Entrez la concentration appropriée pour chaque essai dans les cases prévues à cet effet.

Cliquez sur Ajouter une variable en haut de l’écran. Entrez réplique dans la zone d’étiquetage. Entrez le numéro de réplication dans la zone de description.

Choisissez le type numérique dans la liste déroulante. Ensuite, cliquez sur la case des valeurs prédéfinies et choisissez l’option Définir des valeurs individuelles dans la boîte de dialogue. Entrez un, deux, trois et quatre, puis décochez l’option Autoriser les autres valeurs.

Cliquez ensuite sur OK. Maintenant, choisissez l’option d’essai dans le menu déroulant de la boîte de portée. Entrez le numéro de répétition approprié pour chaque essai.

La prochaine tâche consiste à aménager les espaces de l’arène. Commencez par choisir les paramètres de l’arène sous l’onglet configuration, et nommez le premier paramètre comme mode d’essai. Dans la boîte de dialogue, sélectionnez l’option Saisir l’image d’arrière-plan et cliquez sur Parcourir.

Localisez le fichier vidéo pour la première version d’essai et cliquez sur Ouvrir. Une fois la vidéo affichée, cliquez sur saisir dans la boîte de dialogue de capture de l’image d’arrière-plan. Ensuite, cliquez sur l’icône du cercle blanc en haut de l’écran sous les paramètres de l’arène et manipulez le cercle qui semble entourer la zone de baignade.

Ensuite, cliquez sur l’icône de l’échelle d’étalonnage sous les paramètres de l’arène. Utilisez un mouvement de clic-maintien-glissement pour sélectionner l’espace de l’arène. Maintenant, sous la case de distance du monde réel dans la distance d’étalonnage, entrez 10 point cinq.

Cliquez ensuite sur OK. Si nécessaire, ajustez la ligne de calibrage de manière à ce qu’elle s’étende sur tout le diamètre de l’arène circulaire. Cliquez sur l’option Valider les paramètres de l’arène dans la boîte des paramètres de l’arène et résolvez tous les problèmes dans les paramètres qui n’ont pas été validés.

Maintenant, répétez ce processus jusqu’à ce que toutes les arènes soient définies pour chaque épreuve. Ensuite, définissez les paramètres de détection des poissons. Tout d’abord, choisissez les paramètres de détection sous l’option de configuration dans la barre d’outils d’exploration de l’expérience à gauche de l’écran.

Ensuite, choisissez la soustraction dynamique dans le menu déroulant sous Méthode dans les paramètres de détection une boîte de dialogue. Choisissez également une couleur de remplissage pour chaque sujet sous Identification du sujet dans la boîte de dialogue. Ensuite, choisissez sélectionner la vidéo et recherchez la vidéo de la première version d’essai.

Dans la boîte de dialogue des paramètres de détection, remplissez la case de fréquence d’échantillonnage sous la vidéo avec cinq virgule neuf neuf quatre un. Dans la même zone, cliquez sur les paramètres de l’option d’image de référence sous Détection. Cliquez ensuite sur l’option Démarrer l’apprentissage C dans la boîte de dialogue de l’image de référence.

Une fois que l’image dans la boîte de dialogue de l’image de référence apparaît sans animaux, cliquez sur utiliser l’image de référence dynamique sous les paramètres d’acquisition dans la boîte de dialogue et fermez cette boîte de dialogue. Maintenant, choisissez plus foncé dans le menu déroulant pour le sujet est sous détection dans les paramètres de détection une boîte de dialogue. Pour un contraste sombre sous détection, réglez le petit nombre sur 33 et le plus grand nombre sur 153.

Ensuite, cliquez sur Enregistrer les modifications en bas à droite. Maintenant, vérifiez que ce logiciel suit avec succès les animaux, par opposition aux ombres ou aux débris. Cliquez sur le bouton de lecture dans la boîte de dialogue de contrôle de lecture et ajustez les chiffres pour un contraste sombre si nécessaire.

Assurez-vous de sauvegarder tous les ajustements effectués. Le logiciel est maintenant configuré pour collecter des données à partir de la vidéo, de sorte que la tâche suivante consiste à suivre les poissons dans chaque essai. Tout d’abord, choisissez acquisition sous l’option de configuration dans la barre d’outils de l’explorateur d’expériences située à gauche de l’écran.

Ensuite, cliquez sur Suivre la prochaine version d’essai planifiée dans la boîte de dialogue des paramètres d’acquisition et vérifiez que les paramètres d’essai, de vidéo et d’arène corrects sont tous affichés dans les paramètres de la boîte de dialogue des paramètres d’acquisition. Ensuite, cochez l’option de détection détermine la vitesse dans la boîte de dialogue de contrôle d’acquisition. Cliquez sur le bouton avec le cercle vert entouré d’un carré blanc pour commencer le processus d’acquisition.

Répétez ce processus jusqu’à ce que toutes les épreuves aient été suivies. Maintenant, les objets suivis étant les poissons peuvent être analysés. Tout d’abord, cliquez sur Profils de données sous l’option d’analyse dans la barre d’outils de l’explorateur d’expériences à gauche de l’écran.

Ensuite, choisissez le temps sous l’option d’imbrication dans la barre d’outils des composants. Sous le paramètre Sélectionner l’intervalle de temps de la piste dans la boîte de dialogue de temps, réglez la valeur de à sur deux minutes et cliquez sur OK. Ensuite, faites glisser la zone d’imbrication entre la zone de début et la zone de résultat dans la zone des profils de données sur le côté droit de l’écran.

Dans la barre d’outils de l’explorateur d’expériences à gauche de l’écran, regardez sous l’option d’analyse et cliquez sur profil d’analyse. Ensuite, dans la barre d’outils des variables dépendantes, sous l’en-tête distance et temps, cliquez sur vélocité. Cliquez sur Ajouter, puis sous l’en-tête Distance et temps de la barre d’outils des variables dépendantes, cliquez sur Distance déplacée.

Ensuite, cliquez sur Ajouter dans la boîte de dialogue Distance déplacée, puis sous l’en-tête Comportement individuel de la barre d’outils des variables dépendantes, cliquez sur Mouvement. Dans la boîte de dialogue de mouvement, regardez sous l’en-tête du filtre de valeurs aberrantes et ajustez l’intervalle de calcul de la moyenne à un. Ensuite, sous l’en-tête du seuil, ajustez la vitesse de départ à deux virgule zéro zéro et ajustez la vitesse d’arrêt à un virgule sept cinq.

Sous Calculer les statistiques pour l’en-tête, cochez les deux cases pour Déplacer et Ne pas bouger. Ensuite, cliquez sur ajouter, puis sous l’option résultats dans la barre d’outils de l’explorateur d’expériences à gauche de l’écran, cliquez sur sortie d’analyse. Maintenant, cliquez sur calculer.

Une fois les variables dépendantes calculées, cliquez sur exporter en haut de l’écran. Choisissez le dossier de destination dans la boîte de dialogue de sortie de l’analyse d’exportation, puis sélectionnez Excel dans le menu déroulant Type de fichier. Cliquez ensuite sur OK.

Enfin, cliquez sur Enregistrer l’expérience sous l’onglet Fichier en haut de l’écran. Fermez le logiciel de suivi numérique. Importez les données dans un tableur et analysez-les à l’aide d’un logiciel d’analyse statistique commercial.

Après seulement 72 heures d’exposition à diverses concentrations de cuivre, deux jours après l’éclosion, les esturgeons ont montré de nombreuses anomalies observables. Il y avait un impact évident sur le comportement de nage. Les données vidéo ont aidé à définir cette déficience comportementale.

Lors d’autres essais, l’esturgeon s’est montré sensible à une exposition au cuivre de 96 heures 30 jours après l’éclosion. La vitesse de nage, le temps passé à se déplacer et la distance parcourue ont tous diminué de manière significative avec l’augmentation des concentrations de cuivre. Les voies de baignade ont également été réduites avec l’augmentation des concentrations de cuivre.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de quantifier le comportement dans un test de toxicité. Cette technique peut fournir aux gestionnaires de l’environnement un moyen d’utiliser des critères définis par le comportement pour documenter les dommages environnementaux et guider la restauration. Lors de la conduite de cette procédure, il est important de se rappeler d’être cohérent lors de l’enregistrement des observations comportementales.

D’autres comportements, tels que l’alimentation et l’agressivité, peuvent être quantifiés en suivant cette procédure afin de répondre à des questions supplémentaires sur les impacts à long terme de l’exposition aux contaminants sur la survie.