בדיקת ראוטקסיס של דגי זברה: שיטה למדידת התנהגות התמצאות בתגובה לקצבי זרימת מים שונים

תקציר

מקור: Cresci, A., et al. הערכת השפעת האישיות על רגישות לשדות מגנטיים בדגי זברה. J. Vis. Exp.(2019)

סרטון זה מתאר את בדיקת הראוטקסיס בדגי זברה. השיטה כוללת מדידת התנהגות אוריינטציה של דגי זברה בתגובה לקצבי זרימת מים שונים בהשפעת שדות מגנטיים שונים.

פרוטוקול

1.הגדרת השדה המגנטי עם מניפולציית השדה המגנטי החד-ממדית

1. הפעילו את יחידת הכוח (איור 1A).
2. מקמו את המנהרה המפותלת במקום שבו יבוצע הפרוטוקול הריאוטקטי (קטע 3), אך השאירו אותה מנותקת ממנגנון השחייה (איור 1A). מקם בדיקה מגנטית המחוברת עם גאוס/טסלמטר בתוך המנהרה וודא איזה מתח נחוץ כדי לקבל את ערך השדה המגנטי שנבחר לאורך הציר הראשי של המנהרה.
   הערה: בגלל התכונות המגנטיות של סולנואידים, השדה אחיד למדי בתוך המנהרה; ניתן לבדוק זאת על ידי הזזת הגשושית לאט הן אופקית והן אנכית.
3. נתקו את הגשושית וחברו את מנהרת הזרימה למכשיר השחייה.
4. התחל עם הפרוטוקול הריאוטקטי (סעיף 3).

2. הגדרת השדה המגנטי באמצעות מניפולציית השדה המגנטי התלת מימדי

1. הפעל את מנהלי ההתקן של המעבד, ה-DAC והסליל (איור 1B).
2. הגדר את השדה המגנטי שנבחר בכל אחד משלושת הצירים (x, y ו- z).
3. מקמו את המנהרה במרכז סט זוגות הלמהולץ.
4. התחל עם הפרוטוקול הריאוטקטי (סעיף 3).

3. בדיקת ריאוטקסיס של דג הזברה בתא הזרימה

1. מעבירים דג אחד עד חמישה למנהרת הזרימה באמצעות מיכל 2 ליטר כאשר הדפנות והתחתית מוסתרות.
2. הפעל את המשאבה והגדר את קצב הזרימה במנהרה ל- 1.7 cm/s.
   הערה: מים איטיים אלה ישמרו על המים במנהרה מחומצנים והם יקלו על התאוששות בעלי החיים.
3. תנו לבעלי החיים להתאקלם במנהרת השחייה למשך שעה אחת.
4. התחל את הקלטת הווידאו של התנהגות הדגים במנהרה.
   הערה: השתמשנו במצלמה (למשל, Yi 4K Action) עם שלט רחוק (למשל, Bluetooth) ושמרנו את הווידאו כ-.mpg (30 פריימים לשנייה).
5. התחל את העלייה ההדרגתית של קצב הזרימה בהתאם לפרוטוקול הניסוי שנבחר (1.3 ס"מ לשנייה במחקר זה; איור 2).
   הערה: עבור פרוטוקול זה, השתמשנו בקצבי זרימה נמוכים אשר, עבור דגי זברה, נעים בין 0 ל -2.8 BL (אורכי גוף) / s. מהירויות זרימה אלה הן בטווח הנמוך יותר של קצבי זרימה הגורמים לשחייה מכוונת רציפה בדגי זברה (3%-15% ממהירות השחייה הקריטית [U_crit]). השימוש בספיקות נמוכות (בהתאם לפרוטוקול של ברט) קשור למאפיינים ההתנהגותיים הספציפיים של מין זה בנוכחות זרמי מים. דגי זברה נוטים לשחות לאורך הציר הראשי של החדר, מסתובבים לעתים קרובות, אפילו בנוכחות זרימת מים, ונוטים לשחות הן במעלה הזרם והן במורדו. התנהגות זו מושפעת מקצב זרימת המים, ונעלמת במהירויות גבוהות יחסית (>8 BL/s), כאשר החיות שוחות ללא הרף כשהן פונות כלפי מעלה (תגובה ראוטקטית חיובית מלאה). תזוזות אנכיות ורוחביות הן נדירות מאוד.
6. בצע מורפומטריה של בעלי החיים (מין ואורך כולל [TL], אורך מזלג [FL], או BL) על תמונות של דגים בתא מורפומטרי.
   1. בחר את התמונה המתאימה.
   2. פתח את התמונה ב- ImageJ.
   3. שימו לב למין החיה (דגי זברה זכרים דקים ונוטים להיות צהבהבים, בעוד שהנקבות מעוגלות יותר ונוטות להיות בעלות צבעים כחולים ולבנים).
   4. לחצו על 'נתח' >'קבע קנה מידה' וקבעו את קנה המידה של התמונה בסנטימטרים, תוך שימוש בכל האורך האופקי של המנהרה כהפניה.
   5. לחץ על נתח > מדוד ורשום את האורך הליניארי של החיה.
   6. חישוב משקל גופו (BW).
      הערה: BW מחושב מקשרי מין-FL-BW שנבנו בעבר במעבדה או ממטא-נתונים. ההליך כולו מונע לחץ מניפולציה על בעלי החיים.

תוצאות

איור 1: הגדרה לבקרת שדה מגנטי.(A) עיבוד מנהרת השחייה עם סולנואיד להשראת שדה מגנטי סטטי אופקי בתוך המנהרה. הסולנואיד (0.83 סיבובים לס"מ) מחובר ליחידת כוח והוא מייצר שדות בטווח של ±250 μT (טווח עוצמה הכולל את תחום השדות המגנטיים של כדור הארץ). בצד ימין מוצגת תמונה של מנהרת הסולנואיד המחוברת למתקן השחייה. המנהרה עשויה אקריליק ויש לה שני לוחות אקריליק מחוררים המוצבים בפתח המים, המבטיחים שהזר...

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
9500 גרם מטר	FWBell	לא ישים	מד גאוס, DC-10 קילוהרץ; רזולוציית בדיקה: 0.01 μT
AD5755-1	התקנים אנלוגיים	EVAL-AD5755SDZ	ארבעה ערוצים, 16 סיביות, ממיר דיגיטלי לאנלוגי
ALR3003D	ELC	3.76024E+12	ספק כוח DC כפול מווסת
BeagleBone שחור	Beagleboard.org	לא ישים	מחשב לוח יחיד
נהג סליל	תוצרת בית	לא ישים	מגבר המבוסס על OP מסחרי (OPA544 by TI)
זוגות הלמהולץ	תוצרת בית	לא ישים	סלילים המיוצרים עם חוט AWG-14 סטנדרטי
HMC588L	האניוול	900405	Rev E מגנטומטר דיגיטלי תלת-צירי
MO99-2506	FWBell	129966	בדיקה מגנטית בעלת ציר יחיד
מכשיר שחייה	M2M הנדסה ציוד מדעי מותאם אישית	לא ישים	מכשיר שחייה המורכב על ידי משאבה פריסטלטית ומד זרימה של מתג זרימה SMC עם משוב דיגיטלי
TECO 278	טקו	לא ישים	תרמו-קריוסטט