Name: Een experimentele benadering voor het onderzoeken van effecten van kunstlicht s nachts op vrijlopende dieren: implementatie, resultaten en aanwijzingen voor toekomstig onderzoek (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 16 s
Description: Verken de effecten van kunstlicht 's nachts op het slaapgedrag van vogels in nestkasten met dit experimentele systeem. De methode toont aan dat vogels eerder wakker worden en minder slapen bij blootstelling aan ALAN.

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

Ons onderzoeksprogramma met betrekking tot de biologische effecten van ALAN op vogels heeft financiering ontvangen van het FWO Vlaanderen (aan M.E. en R.P., project ID: G.0A36.15N), de Universiteit Antwerpen en de Europese Commissie (aan M.L.G, Marie Skłodowska-Curie fellowship ID: 799667). We erkennen de intellectuele en technische ondersteuning van leden van de onderzoeksgroep Behavioral Ecology and Ecophysiology aan de Universiteit Antwerpen, in het bijzonder Peter Scheys en Thomas Raap.

Alle toepassingen van dit systeem op dierproeven werden goedgekeurd door de ethische commissie van de Universiteit Antwerpen en uitgevoerd in overeenstemming met de Belgische en Vlaamse wetgeving. Methodologie hield zich aan de ASAB / ABS-richtlijnen voor het gebruik van dieren in gedragsonderzoek. Het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen; KBIN) verstrekte licenties voor alle onderzoekers en personeel.
1. Het creëren van het experimentele systeem
<ol><li>Verkrijg breedspectrum LED('s) om te gebruiken bij het maken van ALAN. Neem LED-lamp(en) van een LED-koplamp. Gebruik een enkel LED-lampje of meerdere (bijv. 4) breedspectrum LED-lampen voor meer diffuse verlichting (figuur 1). OPMERKING: Als wijziging kunnen LED's met verschillende spectrale eigenschappen (bijv. Rood versus blauw) worden gebruikt, maar moeten ze uit een andere bron worden verkregen (zie het aanvullende materiaal van Grunst et al. 201915 voor de spectrale eigenschappen van de LED's die in eerdere studies met dit systeem zijn gebruikt).</li>
	<li>Ontwerp een systeem om de LED's samen met een IR-camera te monteren om gedragsmonitoring mogelijk te maken. Onderzoekers kunnen dit doel op een aantal manieren bereiken.<ol>
<li>Optie 1. Plaats een enkele breedspectrum-LED afzonderlijk in de nestkast in een plastic buis naast een IR-camera die met lijm op een plastic of metalen plaat is gemonteerd en die in de nestkast past (figuur 1A, B).</li>
		<li>Optie 2. Monteer een IR-camera in een centrale positie op een plastic of metalen plaat en monteer vervolgens LED-lampen in vaste posities op de plaat rond de IR-camera (fig. 1C).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ontwerp een middel om het systeem aan te sluiten op een stroombron (batterij) en timer.<ol>
<li>Gebruik een mes of boor om bosjes te maken in de zijkant van de nestkast waardoor draadconnectoren kunnen worden verlengd om het systeem aan te sluiten op een Fe-batterij (12 V; 120 Wh) en zelfgemaakte timer (12 V).</li>
		<li>Ontwerp een donkergroene houten behuizing die overeenkomt met de nestkast in kleur, lengte en breedte (nestkasten die in eerdere studies werden gebruikt, hadden bijvoorbeeld de afmetingen: 120 mm x 155 mm x 250 mm ), en met één zijopening via een scharnier om de batterij, recorder voor de video en het timersysteem voor de LED's te huisvesten (figuur 2; Aanvullende figuur 1 en aanvullende figuur 2).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ontwerp een middel om de ALAN-intensiteit aan te passen.<ol>
<li>Verkrijg een weerstand (waarde afhankelijk van batterijspanning en verlichting) en sluit deze in serie aan met de LED('s).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ontwerp "dummy" -dozen met dezelfde afmetingen als de behuizingen die de timer en batterij huisvesten voor gebruik bij het wennen van vogels aan het systeem (d.w.z. zoals in figuur 2A, maar zonder de interne elektronica). OPMERKING: In rubriek 2 en 3 worden de stapsgewijze methoden besproken die worden gebruikt om de effecten van ALAN op het focale organisme te bestuderen.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63381/63381fig01.jpg"> Figuur 1: Twee systemen bestaande uit IR-camera's en LED-lamp(en) die worden gebruikt om ALAN in nestkasten te manipuleren. (A) Bovenaanzicht van de nestkast met plaat die het oudere systeem op zijn plaats houdt. (B) Ouder systeem met 1 breedspectrum LED om ALAN te manipuleren en centrale camera met 10 IR LED's (c) Nieuwer systeem met 4 breedspectrum LED's en centrale IR camera met 4 IR LED's. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63381/63381fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63381/63381fig02.jpg"> Figuur 2: De zelfgemaakte batterij en timereenheid die worden gebruikt om ALAN en video-opnamegedrag te manipuleren. (A) De eenheid is ingesloten in een houten doos die bovenop de nestkast is gemonteerd. (B) Zicht op de elektronica in het apparaat. Connectoren strekken zich uit van binnen in de nestkast tot in de houten behuizing om de elektronica aan te sluiten op de IR-camera en breedspectrum-LED's. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63381/63381fig02large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>
2. Het plannen van het experiment en het aanpassen van alan intensiteit en timing
<ol><li>Bepaal de gewenste lichtintensiteit waaraan dieren moeten worden blootgesteld.<ol>
<li>Overweeg zorgvuldig welke experimentele lichtintensiteit moet worden gebruikt om zinvolle resultaten te produceren die de onderzoeksvraag beantwoorden. In het algemeen betekent dit dat een ecologisch relevante lichtintensiteit moet worden gekozen, die loslopende dieren waarschijnlijk zullen tegenkomen (zie tabel 1 voor richtlijnen).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Pas de LED-lampen aan op de gewenste lichtintensiteit (bijv. 1-3 lux, zoals gebruikt in eerdere studies; Tabel 1 en tabel 2).<ol>
<li>Plaats het systeem voorafgaand aan de plaatsing in het veld op een nestkast die in het laboratorium wordt meegenomen om de lichtintensiteit te kalibreren. Sluit de LED's aan op de voedingsbron, zoals hieronder verder wordt beschreven (Protocolsectie 3).</li>
		<li>Pas het licht dat door de LED's wordt uitgestraald aan op de gewenste intensiteit (lux) door een lichtmeter ter hoogte van de vogel in de nestkast (~ 8 cm van de onderkant) te plaatsen en tegelijkertijd de weerstand in serie met de LED's aan te passen. OPMERKING: Het is mogelijk om zeer lage lichtintensiteiten te bereiken (bijv. Landelijke hemelgloedniveaus; 0,01 lux).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bepaal het tijdsbestek waarbinnen dieren aan ALAN moeten worden blootgesteld.<ol>
<li>Bepaal de lengte en timing van de blootstelling gedurende de nacht. Men kan bijvoorbeeld dieren de hele nacht blootstellen aan ALAN, gedurende slechts een deel van de nacht, of een periode van duisternis in het midden van de nacht verlaten om de mate van verstoring te verminderen.</li>
		<li>In het geval dat een dier de nestkast (of een specifiek gebied) moet betreden om aan de ALAN te worden blootgesteld, overweeg dan ook of het licht moet worden ingeschakeld voor of na de ingangsgebeurtenis die waarschijnlijk zal plaatsvinden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Stel de timer in om de periode van blootstelling aan licht tijdens de nacht te regelen.<ol>
<li>Stel de timer in die is aangesloten op de breedspectrum-LED's, zodat het licht op bepaalde tijdstippen wordt in- en uitgeschakeld (bijvoorbeeld ten minste 2 uur voor zonsondergang; 2 uur na zonsopgang). OPMERKING: Met de IR-camera kan het gedrag van het dier tegelijkertijd worden vastgelegd voor de duur van de belichting van het licht en wordt ingeschakeld zolang deze is aangesloten op een opgeladen batterij.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bepaal het juiste experimentele ontwerp om te gebruiken voor de doelonderzoeksvraag (en). OPMERKING: Voor sommige vragen is een experimenteel ontwerp met herhaalde maatregelen de krachtigste optie (bijv. Hoe beïnvloedt blootstelling aan ALAN het slaapgedrag?). Voor anderen zullen gepaarde controle- en experimentele groepen nodig zijn (bijv. Hoe beïnvloedt blootstelling aan ALAN het telomeerverlies bij het ontwikkelen van nestvogels?).</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Bron/blootstellingsniveau</td>
			<td>Intensiteit (lux)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Vol zonlicht</td>
			<td>103000</td>
		</tr>
<tr>
<td>Vol maanlicht</td>
			<td>0.05–1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Urban Sky gloed</td>
			<td>0.2–0.5</td>
		</tr>
<tr>
<td>Blootstelling van vrijlevende Europese merels</td>
			<td>0.2 (0.07–2.2)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Eerdere experimentele studies met behulp van het systeem</td>
			<td>1–3</td>
		</tr>
<tr>
<td>LED straatverlichting</td>
			<td>~ 10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Lage druk natrium straatverlichting</td>
			<td>~ 10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Hoge druk natrium</td>
			<td>~ 10</td>
		</tr>
<tr>
<td>Tl-verlichting</td>
			<td>300</td>
		</tr>
<tr>
<td>Metaalhalogenide</td>
			<td>400–2000</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabel 1: Karakteristieke lichtintensiteiten in het milieu 3,9, blootstellingsniveaus van loslopende vogels41 en intensiteiten die in eerdere studies met dit systeem zijn gebruikt (referenties in tabel 2).
3. Implementatie van de blootstelling aan ALAN
<ol><li>Laat de dieren wennen aan de experimentele opstelling.<ol>
<li>Indien mogelijk in het kader van het experiment, laat dieren wennen aan de opstelling door ten minste 1 dag voorafgaand aan het experiment dummyboxen op de bovenkant van de nestkasten te plaatsen om de effecten van nieuwheidsaversie te minimaliseren.</li>
	</ol></li>
	<li>Onderzoek de focale individuen.<ol>
<li>Monteer dieren in de onderzoekspopulatie met passief integratieve transponder (PIT) tags om identificatie in nestkasten mogelijk te maken zonder de vogels te storen.</li>
		<li>In experimenten met het effect van ALAN op het slaapgedrag, bezoek de nestkasten op de avond voor het experiment en scan de dozen met een radiofrequentie-identificatie (RFID) -lezer om te bepalen welke vogels erin rusten.</li>
		<li>In experimenten tijdens het broedseizoen met blootstelling van zich ontwikkelende nestvogels aan ALAN, controleer consequent (bijv. Om de andere dag) nestkasten en controleer op nestinhoud en volwassen identiteit. Selecteer zorgvuldig nestkasten met broedsels met bepaalde kenmerken (d.w.z. modale broedgrootte, zowel aanwezige als voedende ouders) voor gebruik in het experiment.</li>
	</ol></li>
	<li>Selecteer en implementeer het experiment.<ol><li>Implementeer voor experimenten met slaapgedrag een herhaald meetontwerp door eerst personen te registreren die gedurende ten minste één nacht onder donkere omstandigheden slapen om ongestoorde slaap te registreren in afwezigheid van ALAN (controlebehandeling) volgens stappen 3.3.2-3.3.21.</li>
		<li>Zorg er daarom voor dat u de tijd op de IR-camera's synchroniseert met de lokale tijd voordat u ze het veld in neemt.</li>
		<li>Plaats een SD-kaart in de SD-sleuf in de mini DVR-recorder naast de batterij (afbeelding 2B; Aanvullende figuur 2). Controleer of de SD-kaart leeg is en als dat niet het geval is, wist u de gegevens die deze bevat.</li>
		<li>Verwijder ten minste 2 uur voor het begin van de duisternis de dummy-doos van boven op de nestkast.</li>
		<li>Open het deksel van de nestkast.</li>
		<li>Plaats de plaat met de IR-camera in de nestkast met het objectief van de camera naar beneden gericht.</li>
		<li>Verleng de elektronische connectoren uit het bosje in de nestkast.</li>
		<li>Sluit het deksel van de nestkast.</li>
		<li>Plaats de behuizing met de batterij, recorder en timer bovenop de nestkast.</li>
		<li>Sluit de voedingsconnectoren van de batterij aan. Sluit de rode connector van de recorder aan op de witte connector van de camera (audio), de gele connector van de recorder op de gele connector van de camera (video) en de zwarte connector van de batterij op de rode connector van de camera (voeding) (aanvullende figuur 1 en aanvullende afbeelding 2).</li>
		<li>Druk op de opnameknop om de camera-opname te starten. OPMERKING: De timer wordt niet ingesteld en/of de stroom wordt niet aangesloten op de timer die de LED's bestuurt, zodat er geen ALAN wordt geproduceerd op regelavonden.</li>
		<li>Controleer met een klein tft-scherm of de opname is gestart en of het beeld correct is. Een poort om het tft-scherm aan te sluiten bevindt zich onder de recorder (aanvullende figuur 2).</li>
		<li>Keer ongeveer 1 uur in het donker terug naar de nestkast en controleer de identiteit van de vogel die binnen slaapt door een RFID-transponderlezer rond de onderkant en zijkanten van de nestkast te bewegen en het unieke identificatienummer te registreren dat via de PIT-tag is gecommuniceerd.</li>
		<li>Op de ochtend na de controle-opname, ten minste 2 uur na zonsopgang, keert u terug naar de nestkast en verzamelt u het batterijsysteem en de IR-camera.</li>
		<li>Plaats nogmaals een dummybox bovenop de nestkast.</li>
		<li>Laad in het laboratorium of op kantoor de batterij op en verwijder en download de SD-kaart van de recorder om de gedragsgegevens te verzamelen. OPMERKING: Batterijen hebben een levensduur van ~ 30 uur in koude omstandigheden om opname voor de hele nacht mogelijk te maken, maar moeten volledig worden opgeladen tussen opeenvolgende nachten van opname.</li>
		<li>Nadat u de gegevens met succes hebt gedownload, wist u de gegevens van de SD-kaart en plaatst u deze opnieuw in de mini DVR-recorder.</li>
		<li>Implementeer de volgende nacht de lichtblootstellingsbehandeling (bijv. 1-3 lux, zoals gebruikt in eerdere experimenten met het systeem; Tabel 1 en tabel 2).</li>
		<li>Stel het timersysteem in voor de gewenste periode van blootstelling aan licht.</li>
		<li>Volg dezelfde stappen (3.3.2-3.3.17) als hierboven beschreven voor de controle-opname, maar sluit ook de timer aan op de voeding en de LED's op de timer (aanvullende figuur 1 en aanvullende figuur 2).</li>
		<li>Herhaal indien gewenst de controle-opname (van slaapgedrag onder omstandigheden van duisternis, d.w.z. afwezigheid van ALAN) op nacht drie.</li>
		<li>Gebruik voor experimenten waarbij nestvogels worden blootgesteld aan ALAN, controle- en experimentele broedsels zoals beschreven in stappen 3.3.23-3.3.25.</li>
		<li>Plaats dummyboxen (zonder elektronica) bovenop de nestkasten van controlebroed en behandel zowel controle- als experimentele nestvogels op gelijkwaardige manieren.</li>
		<li>Implementeer de experimentele ALAN-belichting voor experimentele dozen. Monteer tijdens de experimentele periode het LED-systeem en de IR-camera in de nestkast, zoals hierboven beschreven, en stel de timer in om de gewenste periode van blootstelling aan licht te regelen.</li>
		<li>Laad de batterijen op. Voor experimenten met meerdere nachten van blootstelling aan licht en video-opname, verzamelt u de systemen elke ochtend om de batterijen overdag op te laden en vervangt u het systeem 's avonds.</li>
	</ol></li>
	<li>Verzamel gegevens over de responsvariabelen van belang.<ol>
<li>Als gedrag in de nestkast de variabele van belang is, zal de IR-camera het mogelijk maken om tegelijkertijd gedrag te documenteren (bijvoorbeeld slaapgedrag; Figuur 3).</li>
		<li>Verzamel alle andere relevante gegevens via aanvullende monitoringmethoden, waarbij bemonstering plaatsvindt op variabele tijdstippen (bijv. bloedmonsters die vóór en na blootstelling aan licht zijn genomen15).</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/63381/63381fig03.jpg"> Figuur 3: Infraroodbeeld van een koolmees in een nestkast blootgesteld aan ALAN. (A) Slapend en (B) Koolmees <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/63381/63381fig03large.jpg" target="_blank">waarschuwen Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

De auteurs verklaren dat ze geen belangenconflicten hebben.

Dit nestkast-gebaseerde systeem van LED-verlichting en een gepaarde IR-camera heeft onderzoekers in staat gesteld om een reeks intrigerende vragen over de biologische effecten van ALAN te beoordelen. Bovendien zijn er nog veel meer onderzoeksrichtingen die met het systeem kunnen worden nagestreefd. Bovendien zou het uitbreiden van het gebruik van het systeem naar andere soorten kunnen helpen bij het bevorderen van een begrip van interspecifieke verschillen in gevoeligheid voor ALAN. Hieronder worden enkele niet-uitputten...

Dieren zijn geëvolueerd met de natuurlijke patronen van licht en duisternis die dag en nacht bepalen. Circadiane ritmes in hormonale systemen orkestreren dus rust- en activiteitspatronen en stellen dieren in staat om hun conditie te maximaliseren 1,2,3. Bijvoorbeeld, het circadiane ritme in glucocorticoïde hormonen, met een piek bij het begin van de dagelijkse activiteit, prikt gewervelde dieren voor om zich gepast te gedragen gedurende de 24-uursperiode via effecten op het glucosemetabolisme en reactievermogen op omgevingsstressoren4. Evenzo is het pijnappelklierhormoon melatonine, dat vrijkomt als reactie op duisternis, integraal betrokken bij het beheersen van patronen van circadiane ritmiek en heeft het ook antioxiderende eigenschappen 5,6. Entrainment van vele aspecten van circadiane ritmiek, zoals melatonine afgifte, wordt beïnvloed door de fotoreceptie van niveaus van licht in de omgeving. De introductie van kunstlicht in het milieu ter ondersteuning van menselijke activiteit, recreatie en infrastructuur heeft dus het potentieel om verstrekkende effecten te hebben op het gedrag, de fysiologie en de fitheid van loslopende dieren 7,8. Inderdaad, diverse effecten van blootstelling aan kunstlicht 's nachts (ALAN) zijn gedocumenteerd 9,10, en ALAN is benadrukt als een prioriteit voor onderzoek naar wereldwijde verandering in de21e eeuw10.
Het meten van de effecten van ALAN op loslopende dieren stelt om een aantal redenen niet-triviale uitdagingen. Ten eerste ervaren mobiele dieren die door de omgeving bewegen voortdurend verschillende niveaus van licht. Dus, hoe kwantificeer je het niveau van licht waaraan individuele dieren worden blootgesteld? Zelfs als de niveaus van licht op het grondgebied van het dier kunnen worden gekwantificeerd, kan het dier vermijdingsstrategieën gebruiken die de blootstellingspatronen beïnvloeden, waardoor gelijktijdige tracking van de locatie en lichtniveaus van het dier vereist is. Inderdaad, in de meeste veldstudies zijn het gemiddelde en de variatie in blootstellingsniveaus aan licht onbekend11. Ten tweede is blootstelling aan ALAN vaak gecorreleerd met blootstelling aan andere antropogene verstoringsfactoren, zoals geluidsoverlast, blootstelling aan chemicaliën en aantasting van habitats. Dieren die habitats langs de randen van wegen bezetten, zullen bijvoorbeeld worden blootgesteld aan licht van straatlantaarns, lawaai van autoverkeer en luchtvervuiling door voertuigemissies. Hoe isoleert men dan effectief de effecten van ALAN van de effecten van verstorende variabelen? Rigoureuze veldexperimenten die goede metingen van zowel lichtblootstellingsniveaus als responsvariabelen mogelijk maken, zijn essentieel voor het evalueren van de ernst van de biologische effecten van ALAN en voor het ontwikkelen van effectieve mitigatiestrategieën11.
Dit artikel beschrijft een experimentele aanpak die, hoewel niet zonder beperkingen (zie discussiesectie), helpt de hierboven genoemde problemen te verlichten, zo niet te elimineren. De aanpak omvat het experimenteel manipuleren van ALAN-niveaus in de nestkasten van een vrijlevende, dagelijkse vogelsoort, de koolmees (Parus major), met behulp van een systeem van lichtgevende diode (LED) -lichten en een infrarood (IR) -camera geïnstalleerd in nestkasten. De opstelling maakt gelijktijdige acquisitie van video-opnames mogelijk, inclusief audio, waarmee onderzoekers effecten op gedrag en vocalisaties kunnen beoordelen. Koolmezen gebruiken nestkasten om te broeden en slapen tussen november en maart in de nestkasten. Vrouwtjes slapen ook in de nestkasten tijdens het broedseizoen12. Het systeem is ook in mindere mate gebruikt om de effecten van ALAN op pimpelmezen (Cyanistes caeruleus) te bestuderen. De eerste moeilijkheid, waarbij het gaat om het kennen van lichtniveaus die het dier tegenkomt, wordt verzacht doordat, gezien het feit dat een individu bereid is om de nestkast te betreden (of al in de nestkast zit in het geval van immobiele nestvogels), lichtniveaus nauwkeurig kunnen worden bepaald door de onderzoeker. De tweede moeilijkheid, met betrekking tot correlaties met verstorende variabelen, kan worden gecontroleerd door nestkasten in vergelijkbare omgevingen te gebruiken en / of de niveaus van verstorende variabelen in de buurt van nestkasten te meten. Bovendien is het bij holte-nestelende vogels krachtig om een experimentele aanpak te volgen, omdat nestkasten of natuurlijke holtes nestvogels en volwassenen van ALAN13 kunnen beschermen, wat kan verklaren waarom sommige correlatieve studies weinig effect van ALAN (of antropogene ruis) vinden14, terwijl experimentele studies vaker duidelijke effecten vinden (zie hieronder). Bovendien kan een experimenteel ontwerp met herhaalde maatregelen worden aangenomen waarin individuen als hun eigen controle dienen, wat de statistische kracht en de kans op het detecteren van zinvolle biologische effecten verder verhoogt. De onderstaande secties: (1) leg de details van het ontwerp en de implementatie van het systeem uit, (2) vat de belangrijke resultaten samen die tot nu toe zijn verkregen met behulp van het systeem, en (3) stel toekomstige onderzoeksrichtingen voor die kunnen worden nagestreefd, zowel bij mezen als bij andere dieren.

<table><tbody><tr><td>Breed spectrum; 15 mm x 5 mm; LED-koplamp</td><td>RANEX; Gilze; Nederlands</td><td>6000.217</td><td>Een vergelijkbaar model kan ook worden gebruikt</td></tr><tr><td>Batterij</td><td>BYD</td><td>R1210A-C</td><td>Fe-batterij 12 V 120 Wh (lithium-ijzerfosfaatbatterij)</td></tr><tr><td>Donkergroene verf</td><td></td><td></td><td>Optioneel. Om nestkasten/elektronische behuizingen te kleuren</td></tr><tr><td>Elektrische tape</td><td></td><td></td><td>Voor elektronica</td></tr><tr><td>Zelfgemaakt timersysteem</td><td>Amazon</td><td>YP109A 12V</td><td>Een vergelijkbaar model kan ook worden gebruikt</td></tr><tr><td>Infraroodcamera</td><td>Koberts-Goods, Melsungen, DE</td><td>205-IR-L</td><td>Mini-camera; een vergelijkbaar model kan ook worden gebruikt</td></tr><tr><td>Lichtniveaumeter</td><td>ISO-Tech ILM; Corby; UK</td><td>1335</td><td>Om lichtintensiteit te kalibreren</td></tr><tr><td>Mini DVR-videorecorder</td><td>Pakatak, Essex, UK</td><td>MD-101</td><td>Surveillance DVR Recorder Mini SD Car DVR met 32 GB</td></tr><tr><td>Passieve geïntegreerde transponder (PIT) tags</td><td>Eccel Technology Ltd, Aylesbury, UK</td><td>EM4102</td><td>125 Kh; Biedt een unieke elektronische ID</td></tr><tr><td>Radiofrequentie-identificatie (RFID) lezer</td><td>Trovan, Aalten, Nederland</td><td>GR-250</td><td>Om PIT-tags te scannen en de identiteit van vogels te bepalen</td></tr><tr><td>Weerstand</td><td>RS Components</td><td></td><td>Waarde afhankelijk van spanningsbatterij en verlichting</td></tr><tr><td>SD-kaart</td><td>SanDisk</td><td></td><td>64 GB of groter</td></tr><tr><td>SongMeter</td><td>Wildlife Acoustics; Maynard, MA</td><td></td><td>Optioneel. Biedt een middel om vocalisaties buiten nestkasten te monitoren</td></tr><tr><td>TFT kleuren LED draagbare testmonitor</td><td>Walmart</td><td></td><td>Maakt verificatie mogelijk dat de camera aan staat en het beeld correct opneemt</td></tr><tr><td>Hout</td><td></td><td></td><td>Voor het bouwen van nestkasten/elektronische behuizingen</td></tr></tbody></table>

een experimentele benadering voor het onderzoeken van effecten van kunstlicht 's nachts op vrijlopende dieren: implementatie, resultaten en aanwijzingen voor toekomstig onderzoek

An Experimental Approach to Investigating Effects of Artificial Light at Night on Free-Ranging Animals: Implementation, Results, and Directions for Future Research

Dieren zijn geëvolueerd met natuurlijke patronen van licht en duisternis. Kunstlicht wordt echter steeds meer in het milieu geïntroduceerd door menselijke infrastructuur en recreatieve activiteiten. Kunstlicht 's nachts (ALAN) heeft het potentieel om wijdverspreide effecten te hebben op het gedrag, de fysiologie en de fitheid van dieren, wat zich kan vertalen in effecten op grotere schaal op populaties en gemeenschappen. Het begrijpen van de effecten van ALAN op loslopende dieren is niet-triviaal vanwege uitdagingen zoals het meten van lichtniveaus die mobiele organismen tegenkomen en het scheiden van de effecten van ALAN van die van andere antropogene verstoringsfactoren. Hier beschrijven we een aanpak die ons in staat stelt om de effecten van blootstelling aan kunstlicht op individuele dieren te isoleren door experimenteel lichtniveaus in nestkasten te manipuleren. Hiertoe kan een systeem worden gebruikt dat bestaat uit light-emitting diode (LED) licht (en) die op een plaat zijn bevestigd en zijn aangesloten op een batterij- en timersysteem. De opstelling maakt het mogelijk om individuen in nestkasten bloot te stellen aan verschillende intensiteiten en duur van ALAN, terwijl tegelijkertijd video-opnames worden verkregen, waaronder ook audio. Het systeem is gebruikt in studies op loslopende koolmezen (Parus major) en pimpelmezen (Cyanistes caeruleus) om inzicht te krijgen in hoe ALAN slaap- en activiteitspatronen bij volwassenen en fysiologie en telomeerdynamiek beïnvloedt bij het ontwikkelen van nestvogels. Het systeem, of een aanpassing daarvan, kan worden gebruikt om vele andere intrigerende onderzoeksvragen te beantwoorden, zoals hoe ALAN interageert met andere verstoringsfactoren en de bio-energetische balans beïnvloedt. Bovendien kunnen vergelijkbare systemen worden geïnstalleerd in of in de buurt van de nestkasten, nesten of holen van een verscheidenheid aan soorten om niveaus van ALAN te manipuleren, biologische reacties te evalueren en te werken aan het opbouwen van een interspecifiek perspectief. Vooral in combinatie met andere geavanceerde benaderingen voor het monitoren van het gedrag en de beweging van vrijlevende dieren, belooft deze aanpak voortdurende bijdragen te leveren aan ons begrip van de biologische implicaties van ALAN.

De peer-reviewed onderzoeksartikelen die met behulp van dit systeem zijn gepubliceerd, zijn samengevat in tabel 2. Verschillende andere manuscripten zijn in uitvoering. Deze studies behandelen drie belangrijke onderzoeksvragen. Ten eerste is het systeem gebruikt om de effecten van blootstelling aan licht op slaapgedrag en activiteitsniveaus bij volwassenen te bestuderen. Hiertoe werd een experimenteel ontwerp met herhaalde maatregelen gebruikt, waarbij hetzelfde individu eerst slapend onder natuurlijke o...

Kunstlicht 's nachts (ALAN) heeft verstrekkende biologische effecten. Dit artikel beschrijft een systeem voor het manipuleren van ALAN in nestkasten tijdens het monitoren van gedrag, bestaande uit LED-lampjes gekoppeld aan een batterij, timer en audio-compatibele infraroodvideocamera. Onderzoekers zouden dit systeem kunnen gebruiken om veel openstaande vragen te onderzoeken met betrekking tot de effecten van ALAN op organismen.

Een experimentele benadering voor het onderzoeken van effecten van kunstlicht 's nachts op vrijlopende dieren: implementatie, resultaten en aanwijzingen voor toekomstig onderzoek

Animals have evolved with natural patterns of light and darkness. However, artificial light is being increasingly introduced into the environment from ...

Onze methode voor het manipuleren van kunstlicht 's nachts, of ALAN, in nestkasten, is krachtig voor het bepalen van de effecten van ALAN op het gedrag, de fysiologie en de fitheid van dieren. Deze techniek helpt de uitdagingen te overwinnen die inherent zijn aan het bestuderen van hoe ALAN loslopende dieren beïnvloedt, omdat onderzoekers dieren 's nachts op een gecontroleerde manier aan licht kunnen blootstellen. Dit systeem kan worden gebruikt in elke vogel- of zoogdiersoort die holtes gebruikt voor het fokken of rusten, en heeft ook het potentieel om te worden aangepast voor gebruik in andere contexten.Begin met het wennen van de dieren aan de experimentele opstelling door ten minste één dag voorafgaand aan het experiment een dummy-doos op de bovenkant van de nestkast te plaatsen, om de effecten van nieuwheidsaversie te minimaliseren. Om de focale individuen te onderzoeken, past u de dieren in de onderzoekspopulatie uit met een passieve integratieve transponder of PIT-tag, om identificatie in de nestkast mogelijk te maken, zonder de vogels te storen. In experimenten met het effect van kunstlicht 's nachts of ALAN op slaapgedrag, bezoek de nestkasten op de avond voor het experiment en scan de dozen met een radiofrequentie-indicatie of RFID-lezer, om te bepalen welke vogels erin rusten.Om ongestoorde slaap op te nemen in afwezigheid van ALAN, implementeert u een herhaald maatregelenontwerp door het slapen onder omstandigheden van duisternis gedurende één nacht en vervolgens in aanwezigheid van ALAN gedurende één nacht te registreren. Voor beide nachten, voordat u de infrarood- of IR-camera in het veld neemt, synchroniseert u de tijd met de lokale tijd. Plaats vervolgens een MDSD-kaart in de SD-sleuf in de mini DVR-recorder naast de batterij.Verwijder ten minste twee uur voor het begin van de duisternis de dummy-doos van de bovenkant van de nestkast en open het deksel van de nestkast om de plaat met de IR-camera erin te plaatsen, met de camera objectief naar beneden gericht. Trek vervolgens de elektronische connectoren uit de groef in de nestkast. Plaats na het sluiten van het deksel van de nestkast de behuizing met de batterij, recorder en timer bovenop de nestkast.Sluit vervolgens de rode connector van de recorder aan op de witte connector van de camera, de gele connector van de recorder op de gele connector van de camera en de zwarte connector van de batterij op de rode connector van de camera. En voor de ALAN-nacht, de LED's naar de timer en de timer naar de stroombron. Eenmaal aangesloten, plaatst u de draden in de behuizingen waarin het systeem zich bevindt.Als de opname begint, controleert u met een klein TFT-scherm om het juiste beeld te garanderen en drukt u vervolgens op opnemen. Een uur na het donker keert u terug naar de nestkast om de identiteit van de vogels die erin slapen te controleren, door een RFID-transponderlezer rond de onderkant en zijkanten van de nestkast te bewegen en het unieke identificatienummer te registreren dat via de PIT-tag wordt gecommuniceerd. Op de ochtend na de controle-opname, twee uur na zonsopgang, haalt u het batterijsysteem uit de nestkast voordat u de dummybox bovenop de nestkast terugbrengt.Laad in het laboratorium de batterij op en verwijder en download de SD-kaart van de recorder om de gedragsgegevens te verzamelen. Nadat u de gegevens met succes hebt gedownload, wist u de gegevens van de SD-kaart en plaatst u de kaart in de mini DVR-recorder. Voer in een volgende nacht de lichtbelichtingsbehandeling uit door het timersysteem in te stellen voor de gewenste tijd van blootstelling aan licht en de opname te regelen zoals eerder beschreven, met de timer aangesloten op de stroom en de LED's aangesloten op de timer.Voor experimenten met meerdere nachten van blootstelling aan licht en video-opname, verzamelt u de systemen elke ochtend om de batterijen overdag op te laden en vervangt u het systeem 's avonds. Verzamel later gegevens over de responsvariabelen van belang. De studie documenteerde de dramatische effecten van ALAN-blootstelling op het slaapgedrag.De vogels werden blootgesteld aan ALAN met een relatief lage intensiteit van 1,6 lux, werden een half uur eerder wakker, verlieten de nestkast 20 minuten eerder en sliepen 40 minuten minder dan de controlevogels. Hier richten we ons op het gebruik van het systeem om effecten op slaap te beoordelen, maar het systeem kan ook worden gebruikt om effecten op ontwikkelende nestvogels tijdens het broedseizoen te testen. Om de fysiologische effecten van ALAN-blootstelling te beoordelen, kunnen dieren worden gevangen, bloedmonsters worden verkregen en morfometrische metingen kunnen op dit moment ook worden uitgevoerd.Dit nestkastgebaseerde systeem heeft onderzoekers in staat gesteld om een reeks intrigerende vragen over biologische effecten van ALAN te beoordelen, die eerder niet konden worden beoordeeld, zoals effecten op slaap.

an-experimental-approach-to-investigating-effects-artificial-light-at

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

In dit artikel zal methoden die kunnen worden gebruikt om de circadiane functie en licht responsiviteit bij muizen te bepalen.

Meten Circadiaanse en acute Light Reacties in Muizen met behulp van Wiel Running Activity

Hier beschrijven we een licht-donker voorkeur test voor Drosophila larven. Deze test geeft informatie over aangeboren en circadiane regulatie van licht sensing en verwerken photobehavior.

Lichte voorkeur Assay om Aangeboren en Circadiaanse Gereglementeerde Photobehavior studeren in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

Meerdere lichte schade protocollen zijn beschreven schade fotoreceptoren en dientengevolge een netvlies regeneratie respons bij volwassen zebravissen induceren. Dit protocol beschrijft een verbeterde werkwijze die kan worden gebruikt in gepigmenteerde dieren en beschadigt de meeste staafjes en kegeltjes fotoreceptoren over de gehele retina.

A Novel Lichte Schade Paradigm voor gebruik in retinale Regeneration Studies in Adult zebravis

Een protocol bij het bouwen van een weefsel doordringende illuminator voor het leveren van licht via grote volumes met minimale diameter wordt gepresenteerd.

Groot Volume, gedragsgestoorde relevante verlichting voor Optogenetics in niet-menselijke primaten

Dit artikel beschrijft een procedure voor het gebruik en de implementatie van een bezettings-en licht datalogger die het mogelijk maakt om gegevens over licht-switching gedrag van deelnemers in de veldinstellingen te verzamelen.

Licht-Schakelgedrag meten met behulp van een bezettings-en licht data logger

Met optogenetische manipulatie van specifieke neuronale populaties of hersengebieden kan gedrag worden gewijzigd met een hoge temporele en ruimtelijke resolutie bij vrij bewegende dieren. Door het gebruik van verschillende optogenetische tools in combinatie met chronisch geïmplanteerde optische vezels, kan een verscheidenheid aan neuronale modulaties en gedragstesten worden uitgevoerd.

Optogenetische manipulatie van neuronale activiteit om gedrag te moduleren in vrij bewegende muizen

Knaagdieren kunnen geen migrainesymptomen melden. Hier beschrijven we een beheersbaar testparadigma (licht / donker en open veld assays) om lichtaversie te meten, een van de meest voorkomende en hinderlijke symptomen bij patiënten met migraine.

Onderzoek naar migraine-achtig gedrag met behulp van lichtaversie bij muizen

Om de effecten van kunstlicht 's nachts (ALAN) op nachtelijke vliegende insecten te bestuderen, moet de bemonstering worden beperkt tot 's nachts. Het protocol beschrijft een goedkope geautomatiseerde vluchtonderscheppingsval waarmee onderzoekers kunnen monsters nemen op door de gebruiker gedefinieerde perioden met verhoogde replicatie.

Goedkope geautomatiseerde vluchtonderscheppingsval voor de tijdelijke subbemonstering van vliegende insecten die 's nachts worden aangetrokken door kunstlicht

Recente ontwikkelingen in pijnonderzoek benadrukken het potentieel van fotoneuromodulatie met behulp van groene lichtgevende diodes (GLED) als niet-medicamenteuze behandeling. GLED moduleert pijnpaden en biedt effectieve pijnverlichting. Dit artikel heeft tot doel de GLED-blootstellingsprotocollen te standaardiseren en te verfijnen, de consistentie tussen onderzoeken te verbeteren en de klinische toepassing van deze therapie te bevorderen.

Optimalisatie van fotoneuromodulatietechnieken om de rol van groen lichtgevende diodes bij pijnbestrijding te evalueren

Deze studie introduceert chemogenetische en op violet licht gebaseerde strategieën om betrouwbare circadiane fasenverschuiving overdag mogelijk te maken.

Het induceren van circadiane faseverschuivingen overdag met behulp van chemogenetische en spectrale benaderingen

Verken de effecten van kunstlicht 's nachts op het slaapgedrag van vogels in nestkasten met dit experimentele systeem. De methode toont aan dat vogels eerder wakker worden en minder slapen bij blootstelling aan ALAN.

Een experimentele benadering voor het onderzoeken van effecten van kunstlicht s nachts op vrijlopende dieren: implementatie, resultaten en aanwijzingen voor toekomstig onderzoek (Video) | JoVE Journal

Een experimentele benadering voor het onderzoeken van effecten van kunstlicht 's nachts op vrijlopende dieren: implementatie, resultaten en aanwijzingen voor toekomstig onderzoek

Meer video's verkennen