Un appareil d’exercice de poisson-zèbre induit par la natation pour des approches d’entraînement polyvalentes

Dans la recherche sur le poisson-zèbre, l’exercice physique peut être effectué à l’aide de tunnels de nage disponibles dans le commerce ou fabriqués sur mesure. Ici, nous avons développé un système d’exercice à haut débit et convivial pour le poisson zèbre, en utilisant des matériaux facilement disponibles. La configuration est basée sur le comportement d’accès réel du poisson-zèbre.

Pour tester l’efficacité de l’appareil, deux protocoles d’exercice ont été utilisés. Entraînement continu d’intensité modérée et entraînement par intervalles de haute intensité. Pour surveiller la vitesse d’écoulement de l’eau indiquée par le capteur de débit, nous utilisons un Arduino Nano, un écran LCD 16 x 2, une résistance traversante de 10 kiloohms et un potentiomètre de 10 kiloohms.

Assemblez les composants en suivant le schéma fourni. À l’aide d’une carte perforée, d’un fil à souder, d’un fer à souder, d’un fil et de trois cavaliers mâles. Chargez le croquis Arduino fourni à l’aide d’un câble USB approprié via l’IDE Arduino.

Le débit d’eau, le temps écoulé depuis la dernière réinitialisation en minutes et la vitesse de l’eau sont affichés sur l’écran LCD. Pour assembler le système de recirculation de l’eau, utilisez des tuyaux en PVC de trois quarts de pouce et des connecteurs de trois quarts de pouce. Il est nécessaire de créer deux sorties d’eau.

Le premier ramènera l’eau du flux principal vers le réservoir, et le second dirigera le flux vers la zone de formation des poissons. Ajoutez une vanne globale pour réguler le flux de retour. Ajoutez une soupape de sortie d’eau supérieure pour réguler le débit d’eau vers la zone d’entraînement.

Fixez un raccord en T à la vanne supérieure. Notez qu’il est nécessaire d’ajouter un filet à l’intérieur de la connexion près de la vanne pour empêcher les poissons de pénétrer dans la partie inférieure de l’appareil. Dans la connexion en T, ajoutez une vanne globale, qui servira de porte pour l’entrée et la sortie des poissons du système.

Fixez le tuyau en acrylique au connecteur en T. Ensuite, fixez le capteur de débit au tuyau en acrylique. Notez qu’il est nécessaire de placer un tamis à l’intérieur du tuyau pour empêcher les poissons de passer à travers.

Connectez l’appareil partiellement assemblé à la pompe submersible à l’intérieur du réservoir d’eau. Pour maintenir la recirculation de l’eau, il est nécessaire de connecter le tuyau à la dernière partie de l’appareil après le capteur de débit. Enfin, connectez le capteur de débit au moniteur pour surveiller la vitesse d’écoulement de l’eau.

Notez qu’il s’agit de connecteurs qui doivent être connectés dans le bon ordre. Il est maintenant prêt à l’emploi. Avant d’ajouter le poisson-zèbre à l’appareil, il est nécessaire de régler le débit.

Pour ce faire, ouvrez d’abord complètement les deux vannes de régulation de débit pour permettre aux bulles de sortir du système, en maintenant la vanne d’entrée et de sortie du poisson fermée. Ensuite, ajustez le débit à la vitesse maximale, environ 0,6 mètre par seconde. Cela fournira une plus grande précision dans le réglage du débit à l’aide de la vanne supérieure.

Capturez le poisson, puis fermez la vanne supérieure pour arrêter l’écoulement de l’eau. Ouvrez ensuite complètement la vanne suivante qui servira de porte d’entrée aux poissons. Il est important de garder l’ouverture de la valve vers le haut.

Immédiatement après, fermez la vanne d’admission et ouvrez la vanne de régulation de débit. Il est possible de placer un petit groupe de six poissons maximum, qui doivent être insérés tous en même temps. Pour retirer les poissons, fermez complètement la vanne supérieure, tournez la vanne de sortie d’entrée du poisson en tournant son ouverture vers le bas.

Ouvrez ensuite complètement la vanne. Utilisez un récipient pour recueillir le poisson, ainsi que l’eau qui s’écoulera par gravité de l’appareil. Enfin, fermez la soupape de sortie d’entrée pour arrêter la fuite d’eau.

Avant d’utiliser des protocoles d’exercice, il est nécessaire d’acclimater les animaux à une vitesse relativement faible et constante pendant au moins 60 minutes par jour pendant une semaine. Avant chaque séance d’exercice, il est nécessaire d’acclimater les animaux pendant 10 minutes. Après la période d’acclimatation, Umax doit être déterminé en évaluant la vitesse maximale de nage par rapport au courant.

Pour cela, le débit sera augmenté de 0,02 mètre par seconde, toutes les minutes, jusqu’à ce que le poisson atteigne l’épuisement. Pour augmenter la vitesse, il suffit d’ouvrir doucement la valve supérieure, en surveillant la vitesse via l’écran LCD. Soumettre le poisson à une nage forcée à contre-courant de l’eau à 60 % de Umax, tel que déterminé dans le test de capacité maximale, pendant 35 minutes.

Notez que pendant les 10 premières minutes, le poisson est acclimaté à la même vitesse que le groupe sédentaire, 0,06 mètre par seconde. Les poissons nagent à contre-courant du débit d’eau constant sans atteindre un état d’épuisement physique. Soumettez les poissons à la nage forcée, en alternant entre les vitesses de nage.

Deux minutes à 90% d’Umax, suivies de deux minutes à 30% d’Umax, répétées pendant 18 minutes, neuf cycles. Les poissons nagent à contre-courant d’un débit d’eau alternatif sans atteindre un état d’épuisement physique. La configuration était précise, permettant des ajustements précis de la vitesse d’écoulement.

Cependant, l’erreur était d’environ 30% lorsque la vitesse était faible, 0,06 mètre par seconde. Lorsque la vitesse était élevée, environ 0,3 mètre par seconde et 0,5 mètre par seconde, le taux d’erreur n’était qu’entre trois et quatre pour cent. Les vitesses les plus rapides atteintes pendant l’entraînement étaient de 0,4 mètre par seconde dans le groupe sédentaire, de 0,44 mètre par seconde dans le groupe d’entraînement modéré et de 0,49 mètre par seconde dans le groupe de haute intensité dans le test d’endurance final.

Les deux régimes d’entraînement ont été conçus pour couvrir la même distance, mais le protocole d’entraînement à haute intensité a entraîné des améliorations plus rapides des performances, comme en témoigne l’augmentation hebdomadaire de l’Umax. Les poissons exposés à un entraînement de haute intensité ont amélioré leurs performances de 10 % chaque semaine, pour un total d’environ 30 %. D’autre part, les poissons exposés à un entraînement modéré ont montré une progression plus lente, avec une augmentation notable de 10% de l’Umax seulement au cours de la troisième semaine, et aucune amélioration supplémentaire la semaine suivante.

Ces résultats mettent en évidence comment le choix des protocoles d’entraînement peut affecter différemment les performances physiques du poisson-zèbre. Dans cette étude, nous avons créé un nouveau système d’exercice rentable inspiré des systèmes existants de tunnels et de toboggans de nage. Ce système permet un examen approfondi des performances de nage du poisson-zèbre.

Nous avons déterminé Umax en augmentant progressivement le débit d’eau jusqu’à ce que les poissons soient épuisés, caractérisés par trois fatigues consécutives ou l’incapacité de continuer à nager à contre-courant. Ces résultats nous ont aidés à concevoir deux protocoles d’exercice et à confirmer l’efficacité de notre appareil de tunnel de nage pour évaluer les performances physiques des poissons-zèbres. De plus, ce système compact est polyvalent, couvrant une large gamme de vitesses d’écoulement de l’eau et facilitant la personnalisation des protocoles d’entraînement.