Name: Automatische metingen van slaap en motorische activiteit in Mexicaanse Cavefish (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-03-21T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 10 s
Description: Leer automatische metingen van slaap en motorische activiteit in Mexicaanse holvis. Deze methode kwantificeert gedrag in sociale context en is toepasbaar op andere vissoorten voor gedragsbiologisch onderzoek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit werk werd gesteund door NIGMS award GM127872 ACK, NINDS award 105072 ERD en ACK, en NSF award 1656574 naar ACK

Opmerking: Systemen opzetten voor gedrags bijhouden in larven en volwassenen.
1. bouw een slaapsysteem voor larven
Opmerking: Het monitoring systeem voor tracking larvale door jonge vis leeftijd 4 dagen post bevruchting (dpf) via 30 dpf A. mexicanus vereist meerdere stukken van materiaal met inbegrip van infrarood (IR) verlichting, acryl IR licht diffusors, geautomatiseerde licht besturingselementen (timers), computers, camera's en secundaire materialen zoals bedrading en macht controllers (figuur 1A). De volgende instructies zullen informeren hoe de bouw van een systeem voor het nauwkeurig bijhouden van locomotor gedrag te bestuderen van slaap en circadiane ritmen in larvale A. mexicanus.
<ol><li>Bouwen van een verlichtings-systeem dat bestaat uit IR en witte light emitting diodes (LED): drie IR verlichting plaatsen in een driehoek ongeveer 7,62 cm van elkaar op een dunne metalen platform heatsink van 30,5 x 30,5 cm. Draad van lichten in serie met elektrische draad en aansluiten op een voedingsbron.</li>
	<li>Plaatst u een enkel wit licht LED in het midden van de drie IR-verlichting en deze koppelen aan de krachtbron.</li>
	<li>Sluit de voeding voor de LED naar een lichte timer ingesteld op een standaard circadiane tijd.</li>
	<li>Het bouwen van een platform voor larvale trackingsysteem. 0,33 cm dikke witte bord acryl voor alle onderdelen van het platform gebruiken.</li>
	<li>Plaats de opname platform op de top van de verlichte vierkante heatsink op welke arena's met vis verblijft tijdens gedrags bijhouden.</li>
	<li>
Plaats een tweede acryl in het vak tussen de lichten en de dieren te verspreiden van de IR voor optimale verlichting en contrast. Opmerking: de afmetingen van de larvale lichtbak is als volgt: twee 18 x 8,5 cm en twee 17 x 8,5 cm LED's die chemisch samen aan formulier een 18 x 18 cm gebonden zijn vierkant dat is 8,5 cm hoog. Bovendien, kan acryl gemakkelijk worden gesneden of geboorde met behulp van de juiste hulpmiddelen voor aangepaste grootte.<ol>
<li>Plaats de gehele bijhouden van de larvale fase en verlichting setup in een afgesloten plastic buisje, en plaats vervolgens de camera op de top van de buis. Opmerking: Het is belangrijk om te houden van verlichting reflecties van verschijnen op de tracking-video, als zal dit afbreuk doen aan tracking nauwkeurigheid. De plaatsing van camera's op de top van een buis die platform omringt verbetert verlichting en scherpte voor de camera's die worden gebruikt voor deze experimenten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Manipuleren van een webcam (Zie Tabel of Materials) voor IR-gebaseerde opnemen. Verwijderen van de lens van de fabrikant met een roterende gereedschap (Zie Tabel van materialen).</li>
	<li>Verwijder de kleine zilveren schroeven aan de achterkant kanten van de camera te verwijderen van de innerlijke behuizing.</li>
	<li>Verwijder de kleine zwarte schroeven in de behuizing van de camera los van de rest van de lens te maken. Gebruik een kleine schroevendraaier te verwijderen van alle delen van de lens behuizing die overblijft na het snijden van de lens.</li>
	<li>Verwijder de blauwe LED op het bovenste gedeelte van de geladen gekoppeld apparaat (CCD) behuizing.</li>
	<li>Samen de camera terug te stellen door het plaatsen van de innerlijke behuizing terug naar de oorspronkelijke oriëntatie en schroeven van de twee zilveren schroeven terug naar hun oorspronkelijke positie.</li>
	<li>Route de binnenkant van de camera met behulp van een kleine zag te passen met een afgeronde kunststof routering bits. Gladde beneden de extra plastic totdat het een lensadapter kan passen.</li>
	<li>Installeer een IR-pass filter in de camera zo dicht mogelijk bij de CCD mogelijk zonder rechtstreeks contact maken met de camera. Opmerking: Wees voorzichtig niet te beschadigen de CCD-chip in de behuizing van de camera. Zorg ervoor dat de cut zo niveau mogelijk. Zegel van elke open ruimte tussen de buitenkant van de IR-filter en het lichaam van de camera te houden van licht van het bereiken van de CCD zonder wordt gefilterd.</li>
	<li>Sluit de camera aan een 35 mm vaste lens (Zie Tabel van materialen) door de schroeven van de adapter in de voorkant van de camera in de achterkant van de lens.</li>
	<li>Plaats de camera en de lens in het gat geboord in het deksel op de top van de buis van Eustachius de fase en de verlichting herbergt en hechten de USB aan de computer die van de dieren worden opgenomen. Opmerking: Vis in een kamer van gedrag dat losstaat van waar voorraad vis zijn gehuisvest, zodat minimale onderbrekingen tijdens gedrags opnames plaats. Zorg om te minimaliseren van schommelingen in temperatuur en ventilatie die gedrags experimenten kan verwarren.</li>
</ol>2. slaapsysteem voor volwassenen
<ol><li>Construeer een IR verlichtingssysteem voor het bijhouden van volwassen vis door het snijden van IR stroken tot ongeveer 46 cm intervallen. Een 46 cm strip is voldoende voor elke 10 L gedrag tank.</li>
	<li>Elke strip samen in een reeks, solderen elke strip aan DC elektrische draad draad en hechten aan een 9 V stroombron.</li>
	<li>Elke IR-strip hechten aan een stuk 51 x 5,1 cm aluminium die als een heat sink fungeren zal.</li>
	<li>Plaats een 46 cm x 5 cm, 0.32 cm dikke 9% licht-pass witte bord acrylplaat direct voor elke strip IR licht te verspreiden van de IR licht.</li>
	<li>Plaats alle tanks op een rek dat IR-verlichting achteraan gemonteerd ondersteunt.</li>
	<li>Ondoorzichtige plastic scheidingslijnen in 10 L glas tanks gebruiken om te maken van individuele arenas. Opmerking: De grootte van de arena kan op basis van het aantal scheidingslijnen gebruikt en de grootte van de tank worden gevarieerd. Arena grootte impact van motorische activiteit en slaap in zowel de grot en de oppervlakte vissen23.</li>
	<li>Mount camera's ongeveer 4-6 meter van tanks. Elke camera kan meestal opnemen van 3 tanks een tijd om te zorgen voor voldoende resolutie om te worden bijgehouden. Opmerking: Volwassen gedrags opnames in het algemeen nodig niet een aparte witte verlichtings-systeem naar het besturingselement verandert van dag-nacht. Gewoon met behulp van standaard overhead lichten in een gedrags kamer aangesloten om een timer is waarschijnlijk toereikend.</li>
</ol>3. opname motorische activiteit
Opmerking: Alle gedrags opnames zijn gemaakt met behulp van een standaard laptopcomputer of het bureaublad met een back-up batterij-bron. Als gevolg van de grote bestandsgrootte van een 24u opname (60-100 GB), slaat u alle opnamen op externe harde schijven.
<ol><li>Acclimatiseren vis leeftijden 4-30 dpf voor 18-24 uur alvorens aan te vangen van de opnamen. Feed larvale vissen met levende Artemia als eerste geplaatst in de opname-zaal, en 1 uur vóór het begin van de opname. Acclimatiseren volwassen vis 4-5 dagen vóór de opname gedrag en diervoeders eenmaal daags met vlok voedsel of levende blackworms. Opmerking: Zorg ervoor dat plaats van larvale vissen in zoet water voorafgaand aan de opname, zoals overgebleven Artemia problemen volgen tijdens latere analyse veroorzaken zal. Samen kweken met raderdiertjes biedt een alternatieve optie, zoals hun kleine omvang niet met de tracking interfereert.</li>
	<li>Plaats vis leeftijd 4-6 dpf in 24-well weefselkweek platen. Huis vis leeftijd 20-30 dpf in 12-well weefselkweek platen voor opname.</li>
	<li>Record volwassenen in 10 L tanks passen met scheidingswand voor vijf individueel gehuisvest vis, of zonder scheidingswand record slaap en activiteiten in een sociale omgeving. Opmerking: Zorg voor het richten van de camera voorafgaand aan de opname starten om te maximaliseren tracking nauwkeurigheid. Open de iris van de cameralens niet te ver, omdat dit drastisch de scherpte van de afbeelding verminderen zal. Er is een evenwicht, echter; Als de iris te ver is gesloten, zal de framesnelheid van de video onder 15.00 fps vallen. Het is essentieel voor een latere anayse dat de framerate 15.00 frames per s voor gebruik met sommige slaap aangepaste-geschreven script23,24 blijft.</li>
	<li>Verlichting/helderheid instellen achtergrond illuminations.</li>
	<li>Optimaliseren verlichting vóór de aanvang van opname. Altijd Houd het contrast op het hoogste niveau mogelijk en gebruik van de helderheid en de Achtergrondverlichting de helderheid tot de dieren zijn het meest duidelijk.</li>
	<li>Record vis voor 24 of 48 uur. Opmerking: Emergency back-up batterij packs dat alle de verlichting, computers en camera's van stroom moeten worden gekocht in geval van stroomuitval. Alle accu's moeten ook worden aangesloten op noodstroom verkooppunten, indien mogelijk. Batterijpakken zal over het algemeen niet de apparatuur voor meer dan een paar minuten tot een uur op de meeste macht en dienen om brug tussen de belangrijkste macht te verliezen en het overbrengen naar de noodstroom-systeem.</li>
</ol>4. analyse van de motorische activiteit in individueel gehuisvest vis met behulp van geautomatiseerde tracking Software
<ol><li>Om te beginnen met de analyse van gedrag, open voor het bijhouden van software, Nieuwe Experiment uit sjabloon, selecteer een voorgeprogrammeerde sjabloon toepassen.</li>
	<li>Als het programma nu welke soorten vraagt wilt bijhouden, schakelt vis. Gebruik de vervolgkeuzelijst om te selecteren of Zebrafish larven van Zebrafish volwassene afhankelijk van de experimentele paradigma.</li>
	<li>Instellen van de arena's waarin elk dier zal worden bijgehouden. Selecteer voor larven, goed bord, ronde goed en Geen Zone sjabloon. Voor volwassenen, Open veld, vierkant met No Zone sjabloonte gebruiken. Vervolgens bepalen het juiste aantal arenas, één voor elk dier dat in de video worden bijgehouden.</li>
	<li>Selecteer het model voor optimale bijhouden, klikt u op bijhouden van -middelpunt, en er zeker van te zijn dat de dierlijke kleur donkerder is dan de achtergrond is geselecteerd. Toepassing van de framesnelheid waarop de video werd overgenomen. De opsporingssoftware van moet dit automatisch detecteren.</li>
	<li>Teken een schaal om te kalibreren van de werkelijke afstand van een object nauwkeurig de motorische om gedrag te bepalen van de vissen die met behulp van de Instellingen van de Arena.</li>
	<li>Bewerken van de arena's om ervoor te zorgen dat het hele gebied dat de vissen zijn in zal worden bijgehouden; anders zullen monsters verloren gaan tijdens de overname. Opmerking: Wees voorzichtig bij het instellen van gebieden. Larvale vissen zijn vooral gevoelig voor het bijhouden van fouten als de arena's te groot of klein zijn. Slechte verlichting in de experiment kan ook schaduwen creëren op de muren van goed platen, die het programma denken een dier dat kan, een valse melding maken.</li>
	<li>Klik op Geavanceerd. Selecteer Dynamische aftrekken, onder methode in Detectie instelling, dan klikt u op achtergrond en selecteer Start leren. De signaal/ruisverhouding van donker contrast aanpassen tot de dieren worden goed bijgehouden, en de achtergrond niet wordt veroorzaakt door de tracking te springen. Opmerking: Video kwaliteit kan variëren tussen experimenten, zodat elk proces wellicht gebruiken verschillende instellingen, dienovereenkomstig. Met de functies Onderwerp Contour en De grootte van het onderwerp kan de tracking-resultaten aanzienlijk verbeteren.</li>
	<li>Selecteer proces lijst en laden van de juiste parameters voordat u begint met het opnemen van de gegevens in het programma.</li>
	<li>Klik op het tabblad overname , selecteer Track alle geplande proeven en klik op de opnameknop.</li>
	<li>Controleer onder Analyse profiel, afstand en tijd & verkeer zijn geselecteerd. Opmerking: Om latere analyse van de slaap is het essentieel dat deze instellingen correct zijn, als het .perl bestand moet het lezen van deze gegevens in de juiste volgorde voor het berekenen van de slaap.</li>
	<li>Onder exporteren, selecteert u Onbewerkte gegevens, de gegevens exporteren als Unicode-tekst.</li>
</ol>5. tracking sociaal gehuisvest vis
<ol><li>Stappen 4.1-4.4 instellen van het experiment in de opsporingssoftware.</li>
	<li>Selecteer in het dropdown menu, hoeveel dieren om te houden voor het experiment.</li>
	<li>In de instellingen van de Arena , trekken de juiste schaal om te kalibreren van de werkelijke afstand.</li>
	<li>Gebruik Dynamische aftrekkenin detectie -instellingen, en het donker contrast voor het beste bijhouden van het dier.</li>
	<li>De grootte van de onderwerp onder de detectie-instellingen aanpassen zodat alleen een heel klein deel van het dier wordt bijgehouden. Opmerking: Door het bijhouden van slechts een klein deel van het dier, zal dit verminderen de hoeveelheid schakelen tussen dieren wanneer ze paden kruis tijdens overname.</li>
	<li>Zodra de nummers worden overgenomen, kunt de Track Editor handmatig bevestigen keer waar vis paden mogen overschrijden.</li>
</ol>6. extractie van slaapgegevens van motorische activiteit
Opmerking: De gedrags definitie van slaap in zowel de larven als de volwassen A. mexicanus is 1 min of meer van onbeweeglijkheid. Deze definitie werd bepaald met behulp van opwinding drempel experimenten, waar een grotere zintuiglijke prikkel is nodig om te starten van een gedragsmatige reactie in een slapende toestand (> 60 s) vergeleken met wakker14,17. Ter verantwoording voor kleine bewegingen en drijven gemeenschappelijk aan vissoorten, er zijn snelheid drempels toegepast om te scheiden van de werkelijke beweging van ruis of drift. Deze drempels zijn computationeel-afgeleid door het vergelijken van correlaties tussen afstand en duur van de slaap te vinden van de hoogste R-kwadraat waarden; waardoor het bepalen van de meest nauwkeurige snelheid voor beweging en slaap. Voor larvale vissen, de boven- en ondergrenzen zijn beide 12 mm/s als er is weinig tot geen drift. De ondergrens is voor volwassen vis 2 cm/s met een bovengrens van 4 cm/s ter verantwoording voor drift.
<ol><li>Cygwin installeren op de computer van de analyse te verrichten van de uitvoering van de douane-geschreven scripts to extract motorische en slapen gedrag.</li>
	<li>Maak een nieuw experiment map in de basismap bevindt van Cygwin.</li>
	<li>Importeren van de ruwe gegevens van de Unicode van het bijhouden van software en uitvoeren van het bestand .sh in Cygwin te converteren de codering UTF-16, UTF-8.</li>
	<li>Het .perl-dossier in Cygwin uitpakken de slaapgegevens uitvoeren.</li>
	<li>Het macro-bestand te openen en volg de instructies in het werkblad te finaliseren van de data-analyse als gewenst. Opmerking: Een basisniveau van opdrachtregel codering moet verrichten naar dit gedeelte van de analyse. Algemene Linux commando's zal volstaan. Als er problemen met de programma's goed lezen van de gegevens, Controleer de gegevens van het bijhouden van software in een willekeurige teksteditor vrij beschikbaar om er zeker van te zijn dat de codering en volgorde klopt voor de uitvoerbare bestanden te schrijven naar behoren.</li>
</ol>

<ol><li>Keene, A. C., Duboue, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origins+and+evolution+of+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">The origins and evolution of sleep.</a> The Journal of Experimental Biology. , (2018).</li>
<li>Joiner, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unraveling+the+Evolutionary+Determinants+of+Sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Unraveling the Evolutionary Determinants of Sleep.</a> Current Biology. 26 (20), R1073-R1087 (2016).</li>
<li>Allada, R., Siegel, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unearthing+the+phylogenetic+roots+of+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Current+biology%22%5BJournal%5D)">Unearthing the phylogenetic roots of sleep.</a> Current biology. 18, R670-R679 (2008).</li>
<li>Sehgal, A., Mignot, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetics+of+sleep+and+sleep+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Genetics of sleep and sleep disorders.</a> Cell. 146, 194-207 (2011).</li>
<li>Campbell, S. S., Tobler, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+sleep%3A+a+review+of+sleep+duration+across+phylogeny%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience+and+Biobehavioral+Reviews%22%5BJournal%5D)">Animal sleep: a review of sleep duration across phylogeny.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 8, 269-300 (1984).</li>
<li>Raizen, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lethargus+is+a+Caenorhabditis+elegans+sleep-like+state%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Lethargus is a Caenorhabditis elegans sleep-like state.</a> Nature. 451, 569-572 (2008).</li>
<li>Geissmann, Q., Rodriguez, L. G., Beckwith, E. J., French, A. S., Jamasb, A. R., Gilestro, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ethoscopes%3A+An+Open+Platform+For+High-Throughput+Ethomics%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Ethoscopes: An Open Platform For High-Throughput Ethomics.</a> bioRxiv. , 113647(2017).</li>
<li>Garbe, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Context-specific+comparison+of+sleep+acquisition+systems+in+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22Biology+Open%22%5BJournal%5D)">Context-specific comparison of sleep acquisition systems in Drosophila.</a> Biology Open. 4 (11), (2015).</li>
<li>Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+ethomics+in+large+groups+of+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">High-throughput ethomics in large groups of Drosophila.</a> Nature Methods. 6 (6), 451-457 (2009).</li>
<li>Gilestro, G. F., Cirelli, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PySolo%3A+A+complete+suite+for+sleep+analysis+in+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22Bioinformatics%22%5BJournal%5D)">PySolo: A complete suite for sleep analysis in Drosophila.</a> Bioinformatics. 25, 1466-1467 (2009).</li>
<li>Swierczek, N. A., Giles, A. C., Rankin, C. H., Kerr, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+behavioral+analysis+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">High-throughput behavioral analysis in C. elegans.</a> Nature Methods. 8 (7), 592-598 (2011).</li>
<li>Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+ethomics+in+large+groups+of+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">High-throughput ethomics in large groups of Drosophila.</a> Nature Methods. 6, 451-457 (2009).</li>
<li>Rihel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+behavioral+profiling+links+drugs+to+biological+targets+and+rest%2Fwake+regulation%5BTitle%5D)+AND+%22Science+%28New+York%2C+N.Y.%29%22%5BJournal%5D)">Zebrafish behavioral profiling links drugs to biological targets and rest/wake regulation.</a> Science (New York, N.Y.). 327, 348-351 (2010).</li>
<li>Yoshizawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+genetic+architecture+underlies+the+emergence+of+sleep+loss+and+prey-seeking+behavior+in+the+Mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Biology%22%5BJournal%5D)">Distinct genetic architecture underlies the emergence of sleep loss and prey-seeking behavior in the Mexican cavefish.</a> BMC Biology. 13, (2015).</li>
<li>Chiu, C. N., Prober, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+zebrafish+sleep+and+arousal+states%3A+current+and+prospective+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">Regulation of zebrafish sleep and arousal states: current and prospective approaches.</a> Frontiers in Neural Circuits. 7 (April), 58(2013).</li>
<li>Elbaz, I., Foulkes, N. S., Gothilf, Y., Appelbaum, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circadian+clocks%2C+rhythmic+synaptic+plasticity+and+the+sleep-wake+cycle+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neural+Circuits%22%5BJournal%5D)">Circadian clocks, rhythmic synaptic plasticity and the sleep-wake cycle in zebrafish.</a> Frontiers in Neural Circuits. 7, (2013).</li>
<li>Duboué, E. R., Keene, A. C., Borowsky, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolutionary+convergence+on+sleep+loss+in+cavefish+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Evolutionary convergence on sleep loss in cavefish populations.</a> Current Biology. 21, 671-676 (2011).</li>
<li>Beale, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circadian+rhythms+in+Mexican+blind+cavefish+Astyanax+mexicanus+in+the+lab+and+in+the+field%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Circadian rhythms in Mexican blind cavefish Astyanax mexicanus in the lab and in the field.</a> Nature Communications. 4, 2769(2013).</li>
<li>Keene, A. C., Yoshizawa, M., McGaugh, S. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKeene%2C+AC+%22Biology+and+Evolution+of+the+Mexican+Cavefish%22">Biology and Evolution of the Mexican Cavefish</a>. , (2015).</li>
<li>Jeffery, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regressive+evolution+in+Astyanax+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Genetics%22%5BJournal%5D)">Regressive evolution in Astyanax cavefish.</a> Annual Review of Genetics. 43, 25-47 (2009).</li>
<li>Gross, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+complex+origin+of+Astyanax+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Evolutionary+Biology%22%5BJournal%5D)">The complex origin of Astyanax cavefish.</a> BMC Evolutionary Biology. 12, 105(2012).</li>
<li>Aspiras, A., Rohner, N., Marineau, B., Borowsky, R., Tabin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melanocortin+4+receptor+mutations+contribute+to+the+adaptation+of+cavefish+to+nutrient-poor+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Melanocortin 4 receptor mutations contribute to the adaptation of cavefish to nutrient-poor conditions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (31), 9688(2015).</li>
<li>Jaggard, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+lateral+line+confers+evolutionarily+derived+sleep+loss+in+the+Mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">The lateral line confers evolutionarily derived sleep loss in the Mexican cavefish.</a> Journal of Experimental Biology. 220 (2), (2017).</li>
<li>Jaggard, J. B., Stahl, B. A., Lloyd, E., Prober, D. A., Duboue, E. R., Keene, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypocretin+underlies+the+evolution+of+sleep+loss+in+the+Mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Hypocretin underlies the evolution of sleep loss in the Mexican cavefish.</a> eLife. , e32637(2018).</li>
<li>Hinaux, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Developmental+Staging+Table+for+Astyanax+mexicanus+Surface+Fish+and+Pacho+%C2%B4n+Cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">A Developmental Staging Table for Astyanax mexicanus Surface Fish and Pacho ´n Cavefish.</a> Zebrafish. 8 (4), 155-165 (2011).</li>
<li>Bill, B. R., Petzold, A. M., Clark, K. J., La Schimmenti,, Ekker, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+primer+for+morpholino+use+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">A primer for morpholino use in zebrafish.</a> Zebrafish. 6 (1), 69-77 (2009).</li>
<li>Bilandzija, H., Ma, L., Parkhurst, A., Jeffery, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+potential+benefit+of+albinism+in+Astyanax+cavefish%3A+downregulation+of+the+oca2+gene+increases+tyrosine+and+catecholamine+levels+as+an+alternative+to+melanin+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Plos+One%22%5BJournal%5D)">A potential benefit of albinism in Astyanax cavefish: downregulation of the oca2 gene increases tyrosine and catecholamine levels as an alternative to melanin synthesis.</a> Plos One. 8 (11), e80823(2013).</li>
<li>Yokogawa, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+sleep+in+zebrafish+and+insomnia+in+hypocretin+receptor+mutants%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biology%22%5BJournal%5D)">Characterization of sleep in zebrafish and insomnia in hypocretin receptor mutants.</a> PLoS Biology. 5, 2379-2397 (2007).</li>
<li>Appelbaum, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep-wake+regulation+and+hypocretin-melatonin+interaction+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Sleep-wake regulation and hypocretin-melatonin interaction in zebrafish.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106, 21942-21947 (2009).</li>
<li>Singh, C., Oikonomou, G., Prober, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Norepinephrine+is+required+to+promote+wakefulness+and+for+hypocretin-induced+arousal+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Norepinephrine is required to promote wakefulness and for hypocretin-induced arousal in zebrafish.</a> eLife. 4 (September), (2015).</li>
<li>Elipot, Y., Hinaux, H., Callebert, J., Rétaux, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolutionary+shift+from+fighting+to+foraging+in+blind+cavefish+through+changes+in+the+serotonin+network%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Evolutionary shift from fighting to foraging in blind cavefish through changes in the serotonin network.</a> Current Biology. 23 (1), 1-10 (2013).</li>
<li>Bell, M. A., Foster, S. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBell%2C+MA+%22The+evolutionary+biology+of+the+threespine+stickleback%22">The evolutionary biology of the threespine stickleback</a>. 584, Oxford University Press. Available from:
 <a target="_blank" href="http://books.google.com/books?hl=de&lr=&id=uxC0lN-Z3FIC&pgis=1">http://books.google.com/books?hl=de&lr=&id=uxC0lN-Z3FIC&pgis=1</a> (1994).</li>
<li>Seehausen, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((African+cichlid+fish%3A+a+model+system+in+adaptive+radiation+research%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+Biological+Sciences%2FThe+Royal+Society%22%5BJournal%5D)">African cichlid fish: a model system in adaptive radiation research.</a> Proceedings of Biological Sciences/The Royal Society. 273 (1597), 1987-1998 (1597).</li>
<li>Basolo, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Female+preference+predates+the+evolution+of+the+sword+in+swordtail+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Female preference predates the evolution of the sword in swordtail fish.</a> Science. 250, 808-810 (1990).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat zij hebben geen concurrerende belangen.

Dit protocol beschrijft een aangepast systeem voor het kwantificeren van de slaap en de motorische activiteit in larvale en volwassen cavefish. Cavefish opgedoken als een toonaangevende model voor het bestuderen van de evolutie van slaap dat kan worden gebruikt voor het onderzoeken van de genetische en neurale basis van slaap voorschrift1. De kritische stappen in dit protocol omvatten de optimalisatie van verlichting en video kwaliteit te verzekeren nauwkeurige tracking die nodig is om te kwantifi...

Slaap is zeer bewaard in het dierenrijk bij de gedrags, fysiologische en functionele niveaus1,2,3. Terwijl slapen in zoogdieren proefdieren is meestal beoordeeld met behulp van electroencephalograms, elektrofysiologische opnames zijn minder praktisch in kleine genetisch vatbaar modelsystemen en dus slaap wordt gewoonlijk gemeten op basis van gedrag3 , 4. gedragsmatige kenmerken die geassocieerd worden met slaap zijn zeer bewaard in het dierenrijk en verhoogde opwinding drempel, omkeerbaarheid met stimulatie en langdurige gedrags onbeweeglijkheid5omvatten. Deze maatregelen kunnen worden gebruikt om te karakteriseren slaap bij dieren variërend van de nematode worm, C. elegans, tot en met6van de mens.
Geautomatiseerde opsporingssoftware vereist het gebruik van gedrags onbeweeglijkheid te karakteriseren van de slaap. Met tracking software, periodes van activiteit en immobiliteit worden bepaald over een aantal dagen en lange periodes van inactiviteit zijn geclassificeerd als slapen7,8. In de afgelopen jaren zijn meerdere tracking-systemen ontwikkeld voor het verkrijgen van gegevens over de activiteit onder een verscheidenheid van kleine genetisch vatbaar modelsystemen; met inbegrip van wormen, fruitvliegjes en vissen9,10,11. Deze programma's worden begeleid door software die voor de automatische opvolging van dierlijk gedrag zorgt, met inbegrip van zowel open source freeware en commercieel beschikbare software7,12,13,14 . Deze systemen verschillen in hun flexibiliteit en zorgen voor een efficiënte screening en karakterisering van slaap fenotypen in talrijke genetisch geamendeerd modellen.
Genetische onderzoek van slaap in de zebravis, Danio rerio, heeft geleid tot de identificatie van talrijke genen en neurale circuits die slaap15,16te regelen. Terwijl dit heeft op voorwaarde dat een krachtig systeem voor het onderzoeken van de neurale basis van slapen in een gewervelde proefdier, is veel minder bekend over hoe slaap evolueert en hoe natuurlijke variatie draagt bij aan de verordening te slapen. De Mexicaanse cavefish, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), geëvolueerd dramatische verschillen in slaap, motorische activiteit en circadiane ritmen17,18. Deze vissen bestaan zoals eyed oppervlakte vissen die het bewonen van de rivieren van Mexico en Zuid-Texas en ten minste 29 populaties rond de Sierra Del Abra regio Noordoost Mexico19,20,21 grot. Opmerkelijk, lijken veel gedrags verschillen, met inbegrip van verlies van de slaap, te onafhankelijk van elkaar zijn gegroeid in meerdere cavefish populaties14,22. Daarom bieden cavefish een model voor het onderzoeken van de convergente evolutie van slaap, circadiane, en sociaal gedrag.
Dit protocol beschrijft een systeem voor het meten van de slaap en motorische gedrag in A. mexicanus larven en volwassenen. Een op maat gemaakte infrarood gebaseerde opnamesysteem zorgt voor video-opname van dieren in lichte en donkere omstandigheden. Verkrijgbare software kan worden gebruikt voor het meten van de activiteit en aangepaste macro's worden gebruikt om te kwantificeren van de verschillende aspecten van inactiviteit en perioden van slaap te bepalen. Dit protocol wordt ook beschreven experimentele wijzigingen voor het bijhouden van de activiteit van meerdere dieren binnen een tank, de mogelijkheid te onderzoeken van interacties tussen slaap en sociaal gedrag. Deze systemen kunnen worden toegepast op de slaap van de maatregel, het circadiane gedrag en motorische activiteit in extra vissoorten waaronder zebravis en Stekelbaarsachtigen.

<table><tbody><tr><td>12 V power adaptor</td><td>Environmental Lights</td><td>24 Watt 12 VDC Power Supply</td><td></td></tr><tr><td>Acrylic dividers (adults)</td><td>TAP Plastic</td><td></td><td>Bestel vellen in de gewenste maten</td></tr><tr><td>Adult infrared light power source</td><td>Environmnental Lights 24 Watt 12 VDC Power Supply</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Battery pack</td><td>CyberPower</td><td>CP850PFCLCD</td><td></td></tr><tr><td>Camera lens (adult)</td><td>Navitar Zoom 7000</td><td>Zoom 7000</td><td></td></tr><tr><td>Camera lens (larval)</td><td>Fujian 35mm f/1.7</td><td>B01CHX7668</td><td>Koop op Amazon</td></tr><tr><td>Camera lens adapter</td><td>d</td><td>1524219</td><td></td></tr><tr><td>Camera mount</td><td>CowboyStudio Super Clamp</td><td>B002LV7X1K</td><td>Koop op Amazon</td></tr><tr><td>Fish tank</td><td>Deep Blue Professional</td><td>ADB11006</td><td></td></tr><tr><td>Heat sink (adult)</td><td>M-D Building products</td><td>SKU: 61085</td><td>Op maat snijden</td></tr><tr><td>Heat sink (larval)</td><td>M-D Building products</td><td>SKU: 57000</td><td>Op maat snijden</td></tr><tr><td>Infrared lights (adults)</td><td>Environmental Lights Infrared 850 nm 5050 LED strip</td><td>irrf850-5050-60-reel</td><td>Op maat snijden</td></tr><tr><td>Infrared lights (larval)</td><td>LED World</td><td>B00MO9H7H4</td><td>Koop op Amazon</td></tr><tr><td>IR-diffusing acrylic</td><td>TAP Plastic</td><td></td><td>Bestel vellen in de gewenste maten</td></tr><tr><td>Laptop/computer</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Elke laptop werkt.</td></tr><tr><td>LED light</td><td>Chanzon 10 High Power Led Chip 3W White (6000K-6500K/600mA-700mA/DC 3V-3.4V/3 Watt)</td><td>B06XKTRSP7</td><td>Gebruik met Chanzon 25 stuks 1 W, 3 W, 5 W LED Heat Sink (2 pin Black) Aluminium basisplaat paneel</td></tr><tr><td>light timer</td><td>Century 24 Hour Plug-in Mechanical Timer Grounded</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plastic wall mount for IR</td><td>Everbilt Plastic pegboard</td><td>Model # 17961</td><td></td></tr><tr><td>Power cable</td><td>BNTECHGO 22 Gauge Silicone Wire</td><td>B01K4RPE0Y</td><td></td></tr><tr><td>Power source</td><td>Rapid LED</td><td>MOONLIGHT DRIVER (350MA)</td><td></td></tr><tr><td>Tissue culture plates</td><td>Fisherbrand</td><td>12-well (FB012928) 24-well (FB012929)</td><td></td></tr><tr><td>Tripod Ball head</td><td>Demon DB-44</td><td>B00TQ54CZO</td><td>Koop op Amazon</td></tr><tr><td>USB Hardrive</td><td>Seagate 3TB backup</td><td>STDT3000100</td><td></td></tr><tr><td>USB Webcam</td><td>Microsoft LifeCam</td><td>Q2F-00014</td><td>Koop op Amazon</td></tr><tr><td>Wall mount for camera</td><td>LDR Industries 1/2" Steel pipe</td><td>307 12X36</td><td>Gemonteerd op de muur met flens en 90&deg; pijpelleboog. U kunt ook een statief gebruiken om de camera vast te houden.</td></tr></tbody></table>

automatische metingen van slaap en motorische activiteit in mexicaanse cavefish

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

Over stammen, wordt slaap gekenmerkt door zeer geconserveerde gedragsmatige kenmerken die verhoogde opwinding drempel opnemen, rebound na Slaapdeprivatie en geconsolideerde perioden van gedrags immobiliteit. De Mexicaanse cavefish, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), is een model voor het bestuderen van trait evolutie in antwoord op het milieu perturbation. A. mexicanus bestaan zoals in eyed oppervlak-woning vormen en meerdere blind grot-woning populaties die robuuste morfologische en gedrags-verschillen hebben. Slaap verlies opgetreden in meerdere, zelfstandig geëvolueerd cavefish populaties. Dit protocol beschrijft een methode voor het kwantificeren van de slaap en motorische activiteit in A. mexicanus grot en oppervlakte vissen. Een kosteneffectieve video monitoring systeem zorgt voor gedrags beeldvorming van individueel gehuisvest larvale of volwassen vis voor periodes van een week of langer. Het systeem kan worden toegepast om te vissen leeftijd 4 dagen post bevruchting tot volwassenheid. De aanpak kan ook worden aangepast voor het meten van de effecten van sociale interacties op de slaap door het opnemen van meerdere vis in een enkele arena. Na gedrags opnamen, gegevens wordt geanalyseerd met behulp van geautomatiseerde software voor het bijhouden en slaap analyse wordt verwerkt met behulp van aangepaste scripts die meerdere slaap variabelen met inbegrip van duur, lengte van de bout en bout nummer kwantificeren. Dit systeem kan worden toegepast op de slaap van de maatregel, het circadiane gedrag en motorische activiteit in bijna alle vissoorten waaronder zebravis en Stekelbaarsachtigen.

Larven leeftijden die 4-30 dpf op betrouwbare wijze kan worden opgenomen in de aangepaste-build gesloten systeem zoals beschreven in Figuur 1. Het systeem omvat zowel IR en zichtbare verlichting toe te staan voor opnamen in lichte en donkere omstandigheden, onder verschillende omstandigheden met zichtbaar licht (figuur 1A). De video's worden vervolgens geanalyseerd met behulp van opsporingssoftware (figuur 1B...

Dit protocol detailleert de methodologie voor het kwantificeren van locomotor gedrag en slaap in de Mexicaanse cavefish. Eerdere analyses worden verlengd voor het meten van deze gedragingen in sociaal-gehuisvest vis. Dit systeem kan algemeen worden toegepast om te bestuderen van slaap en activiteit in andere vissoorten.

Automatische metingen van slaap en motorische activiteit in Mexicaanse Cavefish

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...

Dit protocol kan worden gebruikt om slaap en activiteit in elke vispopulatie te kwantificeren en heeft het potentieel om het aantal modelsystemen uit te breiden dat wordt gebruikt om slaapregulatie te bestuderen. Het voordeel van deze techniek is de flexibiliteit. Vis kan bijvoorbeeld worden gevolgd in verschillende arenamaten of in afzonderlijk gehuisveste of groepsgerichte experimenten.Een sterkte van het meten van slaap in dit systeem is de besmeniging van de methode voor hoge doorvoer drug of genetische screening. We hebben deze methode toegepast op de studie van de evolutie van de slaap in twee verschillende populaties van holvis die dramatisch verschillende slaapfenotypes aantonen. Hoewel het moeilijk kan zijn om een systeem voor gedragsbeeldvorming vast te stellen, biedt ons systeem een kosteneffectieve methode voor het bestuderen van larve en volwassen vissen.Om het systeem te bouwen om het bewegingsgedrag nauwkeurig bij te houden voor het bestuderen van slaap- en circadiane ritmes in larve A.mexicanus, gebruikt u 0,33 centimeter dik wit teken acryl om een platform te bouwen voor het larve trackingsysteem. Plaats het opnameplatform bovenop het verlichte vierkante koellichaa

automated-measurements-sleep-locomotor-activity-mexican

Research

JoVE Journal

Behavior

Gedrag

We beschrijven de procedures voor de registratie van de dagelijkse bewegingsactiviteit ritmes...

Het testen van de locomotorische activiteit te circadiaanse ritmes Studie en parameters Sleep in Drosophila</em

This video demonstrates a protocol for implanting an electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) electrode assembly in an anesthetized mouse. The process involves securing the mouse on a stereotaxic frame, making a midline incision in the skull, drilling holes for the electrodes, and fixing the electrode unit for signal recording. After recovery, the mouse's sleep-wake behavior is analyzed using the recorded signals.

Analyzing Sleep Behavior in Mice through Electroencephalogram and Electromyogram Recordings

Hier presenteren we experimentele en analytische procedures om de temporale dynamiek van de neurale en hartvariabelen van niet-REM slaap in muizen te beschrijven, die de respons op slaapresponsen voor akoestische stimuli moduleren.

Quantum Infra-slow Dynamics of Spectral Power en Heart Rate in slaapmuizen

Beschrijven we een hoge-doorvoer-methode voor het meten van de slaap door middel van activiteiten gebaseerde home-kooi bewaking. Deze methode biedt voordelen ten opzichte van traditionele EEG gebaseerde methoden. Het kan is goed gevalideerd voor de bepaling van de totale slaap duur en een krachtig hulpmiddel voor de monitoring van de slaap in knaagdier modellen van ziekten bij de mens.

Noninvasive, High-throughput bepaling van de duur van de slaap in knaagdieren

Dit artikel presenteert een noninvasive biomonitoring-systeem voor de continue opname en de analyses van rivierkreeft cardiale en motorische activiteiten. Dit systeem bestaat uit een nabij-infrarood optische sensor, een video-tracking module en software voor de evaluatie van rivierkreeft hartslagen die zijn fysiologische toestand weerspiegelt en karakteriseert rivierkreeft gedrag tijdens de schommelingen van de hartslag.

Continu Noninvasive meten van rivierkreeft cardiale en gedragsmatige activiteiten

In dit protocol, we laten zien hoe fokken Astyanax mexicanus volwassenen, verhogen van de larven en geheel-mount immunohistochemistry op post larvale vissen te vergelijken van de fenotypen van oppervlak en grot morphotypes uitvoeren.

De Mexicaanse Tetra Astyanax mexicanus in te zamelen voor de analyse van de fenotypen van de Post-larval en geheel-mount Immunohistochemistry

We beschrijven benaderingen voor het manipuleren van genen in het evolutionair modelsysteem Astyanax mexicanus. Drie verschillende technieken worden beschreven: Tol2-gemedieerde Transgenese, gerichte manipulatie van het genoom met behulp van CRISPR/Cas9 en knockdown van meningsuiting met behulp van morpholinos. Deze hulpmiddelen moeten vergemakkelijken het directe onderzoek van genen die ten grondslag liggen aan de variatie tussen oppervlak - en grot-woning vormen.

Manipulatie van de genfunctie in Mexicaanse Cavefish

Hier presenteren we methoden voor high-throughput onderzoek naar een reeks van de Mexicaanse cavefish gedrag en vitale kleuring van een mechanosensory systeem. Deze methoden maken gebruik van vrije-software en op maat gemaakte scripts, bieden een praktische en kosteneffectieve methode voor de studie van gedrag.

Gedrags Tracking en Neuromast beeldvorming van Mexicaanse Cavefish

In vitro fertilisatie is een veelgebruikte techniek met een verscheidenheid aan model organismen om labpopulaties te behouden en gesynchroniseerde embryo's te produceren voor downstreamtoepassingen. Hier presenteren we een protocol dat deze techniek implementeert voor verschillende populaties van de Mexicaanse Tetra vissen, Astyanax mexicanus.

Gamete collectie en in vitro fertilisatie van Astyanax mexicanus

Dit artikel beschrijft de basis laboratoriumomstandigheden en protocollen voor een incrementeel temperatuurregime om maximale spawning te stimuleren in de Mexicaanse tetra Astyanax mexicanus, een opkomend model voor ontwikkelings- en evolutionaire studies.

Incrementele temperatuurveranderingen voor maximale fokkerij en spawning in Astyanax mexicanus

Leer automatische metingen van slaap en motorische activiteit in Mexicaanse holvis. Deze methode kwantificeert gedrag in sociale context en is toepasbaar op andere vissoorten voor gedragsbiologisch onderzoek.

Automatische metingen van slaap en motorische activiteit in Mexicaanse Cavefish

Meer video's verkennen