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Articolo metodologico

A lungo termine comportamentale inseguimento di Liberamente Nuoto debolmente elettrico Pesce

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DOI:

10.3791/50962

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6 marzo 2014

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In questo articolo

Sommario

Descriviamo un insieme di tecniche per studiare il comportamento spontaneo di nuotare liberamente pesci debolmente elettrica per un periodo prolungato di tempo, in modo sincrono i misurando temporizzazione di scarico organo elettrico dell'animale, la posizione del corpo e la postura sia preciso e affidabile in un acquario appositamente progettato all'interno di un sensoriale camera di isolamento.

Abstract

Monitoraggio del comportamento a lungo termine in grado di catturare e quantificare comportamenti animali naturali, comprese quelle che si verificano di rado. Comportamenti come l'esplorazione e le interazioni sociali possono essere meglio studiate osservando sfrenato, gli animali si comportano liberamente. Pesci elettrici debolmente (WEF) di visualizzazione esplorativa facilmente osservabili e comportamenti sociali emettendo organo scarica elettrica (EOD). Qui, descriviamo tre tecniche efficaci per misurare in modo sincrono la EOD, posizione del corpo, e la postura di un WEF nuoto libero per un periodo di tempo prolungato. In primo luogo, si descrive la costruzione di un serbatoio sperimentale all'interno di una camera di isolamento progettato per bloccare fonti esterne di stimoli sensoriali come luce, suono e vibrazioni. L'acquario è stato suddiviso per ospitare quattro provini e porte automatiche controllare a distanza l'accesso degli animali per l'arena centrale. In secondo luogo, si descrive un metodo di misurazione di temporizzazione EOD in tempo reale, preciso e affidabile da banche di nuoto WEF. Distorsioni di segnale causate dai movimenti del corpo dell'animale sono corretti da media spaziale e fasi di lavorazione temporali. In terzo luogo, si descrive una configurazione subacquea di imaging nel vicino infrarosso per osservare i comportamenti degli animali notturni imperturbati. Impulsi di luce infrarossa sono stati usati per sincronizzare la temporizzazione tra il video e il segnale fisiologico per una durata di registrazione lunghi. Il nostro software di monitoraggio automatizzato di misura la posizione del corpo dell'animale e la postura in modo affidabile in una scena acquatica. In combinazione, queste tecniche consentono osservazione lungo termine del comportamento spontaneo di nuotare liberamente pesci debolmente elettrica in modo affidabile e preciso. Crediamo che il nostro metodo può essere applicato in modo simile allo studio di altri animali acquatici rapportando loro segnali fisiologici con comportamenti esplorativi o sociali.

Introduzione

Sfondo. Esperienze quantitative sul comportamento animale (ad esempio scelta forzata, shock evitamento, T-labirinto, ecc.) Sono tipicamente utilizzati per studiare ipotesi specifiche riguardanti le abilità senso-motorie, di apprendimento e di formazione della memoria. Tuttavia, questi esperimenti restrittive perdere gran parte della ricchezza del comportamento animale naturale e sono suscettibili di tradursi in modelli semplificate del sottostante basi neurali del comportamento. Esperimenti in condizioni più naturalistiche sono quindi un complemento importante con il quale possiamo esplorare più a fondo un repertorio comportamentale specie.....

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Protocollo

Questa procedura è conforme ai requisiti della Università di Ottawa Comitato Animal Care. Nessun conflitto di interessi è dichiarato. Si prega di fare riferimento alla Tabella dei Materiali e reagenti per le marche e modelli di attrezzature e materiali elencati di seguito. Sono forniti scritte personalizzate Spike2 e MATLAB script e dati di esempio nel file supplementare.

1. Acquario serbatoio e isolamento Camera Setup

  1. Anti-v piano ibration. Costruire una superficie anti-vibrazione (2,1 mx 2,1 m) impilando tamponi in gomma, polistirolo acustico, pannello di compensato marino e cuscinetti in schiuma di poliuretano dal b....

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Risultati

Monitoraggio dei risultati EOD

Le forme d'onda EOD registrate da diverse coppie di elettrodi varia in ampiezze e forme come previsto dalle loro posizioni uniche e orientamenti (Figura 2C alto). L'uso di più coppie di elettrodi assicurata forte ricezione del segnale a tutte le possibili posizioni e orientamenti del WEF all'interno del serbatoio. La forma d'onda busta (Figura 2C sotto, tracce verde) conteneva sempre un unico picco per ciclo EOD, c.......

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Discussione

Importanza delle nostre tecniche. In sintesi, abbiamo prima descritto la costruzione di un grande acquario e una camera di isolamento per osservare i comportamenti esplorativi spontanee prodotte dal WEF. Successivamente, abbiamo dimostrato la tecnica di registrazione e il monitoraggio del tasso di EOD e gli stati di movimento dal pesce sfrenato in tempo reale utilizzando più coppie di elettrodi. Infine, abbiamo descritto la tecnica dell'infrarosso registrazione video attraverso l'acqua in modo sincroniz.......

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Dichiarazioni

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

Questo lavoro è stato generosamente sostenuto dalle scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada (NSERC) e Canadian Institutes of Health Research (CIHR).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Aquarium Construction
Riscaldatore a pavimento schermato elettricamenteThermoSoft Corp., IL, USAThermoTilewww.thermosoft.com
Pannello in vetro temperatogenerico0,5 pollici di spessore, utilizzato per la costruzione dell'acquario
genericoacquari 
Lastra acrilicagenerica0,25 pollici di spessore, bianco opaco
Lastra di gomma naturalegenerica0,25 pollici di spessore
ServomotoreHTECHRCD Inc., CoreaHS-325HB, www.servocity.com di rotazione 180 gradi
Supporto per braccioservomotore HITECHRCD Inc., Corea56362 Controlloreservomotore www.servocity.com
(6 canali)SparkfunROB-09664Micro Maestro Servo Controller USB a 6 canali
Cavo di prolunga USB attivoC2G3899012 m USB 2.0 A A Maschio a Femmina Cavo di prolunga attivo a 4 porte
Ventola di scaricoNutoneILFK120www.homedepot.com
Filtro per acquario verticaleTetra, GermaniaWhisper Filtro di alimentazione interno - 40i 
frantumatoUtilizzato per aumentare il pH dell'acqua
EOD Impostazione di registrazione
Elettrodi di grafiteStaedtler, GermaniaMarte Carbonio 2 mm tipo HBRasare il rivestimento esterno
Fisiologico Amplificatore/filtroIntronix, Canada2015F 
Cavo coassialegenericoRG174Per assemblaggio elettrodi
Cavo coassialegenericoRG54Per il cablaggio utilizzare
connettore jack BNC per RG-174Amphenol Connex112160Per assemblaggio elettrodi
Connettore BNC per RG-54Amphenol Connex112116Per uso cablaggio
Hardware digitalizzatore di segnaleCambridge Electronic Design, UKPotenza MKII 1401 
Software di digitalizzazione del segnaleCambridge Electronic Design, Regno UnitoSpike 2. ver 7 
Visual Tracking Setup
Luce LED biancaIKEA, SveziaDIODER 201.194.18www.ikea.com
Luce LED a infrarossi (850 nm)Scene Electronics, ChinaS8100-60-B/C-IRRimuovere la ventola integrata
webcam USBLogitech Inc., CA, USAC910Rimuovere il filtro di blocco a infrarossi
TelecameramotorizzataLogitech Inc., CA, USAQuickcam OrbitRimuovi filtro di blocco a infrarossi
Software di registrazione videoLogitech Inc., CA, USASoftware Logitech QuickcamScarica da www.logitech.com
MATLABMathworks, MA, USA2012aCassetta degli attrezzi per l'elaborazione delle immagini
Silicone per per scanalata grandeCorallo

Riferimenti

  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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Ristampe e permessi

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