Name: Usando Y-Mazes fechados para avaliar o comportamento chemosensorial em répteis (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 15 s
Description: Aprenda a usar labirintos em Y fechados para avaliar comportamento quimiosensorial em répteis terrestres. Este método permite medir preferências e respostas exploratórias a estímulos químicos em estudos de ecologia comportamental.

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O desenvolvimento do primeiro labirinto Y foi apoiado por acordos de cooperação (15-7412-1155-CA, 16-7412-1269-CA e 17-7412-1318-CA) entre a James Madison University (JMU) e o Serviço de Inspeção de Saúde Animal e Vegetal do USDA. O desenvolvimento do labirinto Y no Parque Nacional de Everglades foi financiado por um acordo de cooperação (P18AC00760) entre a JMU e o Serviço Nacional de Parques. Agradecemos a T. Dean e B. Falk por sua facilitação deste projeto em Everglades NP e assistência com autorização e financiamento. Agradecemos a W. Kellow pela ajuda na construção do usgs Y-maze. C. Romagosa, L. Bonewell e R. Reed forneceram apoio administrativo e logístico. Agradecemos aos dois revisores anônimos que ofereceram feedback útil. O financiamento para o trabalho de Everglades e apoio em espécie foi fornecido pelo Programa de Ciência do Ecossistema Prioritário do Usgs (USGS) Greater Everglades Priority Ecosystem Science, National Park Service (P18PG00352) e usgs Invasive Species Program. Qualquer uso de nomes comerciais, firmes ou de produtos é apenas para fins descritivos e não implica endosso do Governo dos EUA. As conclusões e conclusões desta publicação não foram formalmente divulgadas pelo Departamento de Agricultura dos EUA e não devem ser interpretadas para representar a determinação ou política do USDA.

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Embora os labirintos Y sejam ferramentas muito poderosas para investigar a ecologia química em répteis, seu design limitado pode impedir outras vias de investigação. No entanto, uma diversidade de outras opções está disponível11,12,20,21,22. Por exemplo, ensaios de língua-flick são mais simples de executar e permitem a avaliação simultânea de comportamentos exibidos a uma série de estímulos químicos relativos ao controle de odores23,24,25,26. Testes de campo aberto são outra opção onde um animal focal explora livremente um recinto até encontrar uma fonte de sinais químicos, e suas reações comportamentais são posteriormente pontuadas27,28. Combinações dessas abordagens podem avaliar capacidades discriminatórias de répteis em contextos variados, como apresentar uma mistura de odores artificiais e naturais junto com a refugia29. Os labirintos Y também podem ser modificados para expor animais a sinais químicos aéreos sozinhos ou em combinação com as pistas de substrato16,30e inferência pós-hoc podem ser usadas para redesenhar a coleta de dados se os dados de vídeo arquivados estiverem disponíveis31. Os bioensadores devem ser projetados para simplificar a coleta de dados e minimizar estímulos conflitantes, especialmente quando uma fonte específica de pistas está sendo avaliada (por exemplo, pistas químicas21).
Pesquisadores em comportamento animal frequentemente observam e quantificam respostas focais de animais em ambientes novos e artificiais (por exemplo, um labirinto fechado com uma paisagem sem características), e devem ser tomados cuidados para avaliar se um determinado animal está exibindo comportamento natural, exploratório versus evasão, agitação ou comportamento semelhante angustiado. O comportamento animal angustiado em aparelhos experimentais é atribuído principalmente à neofobia: medo da novidade32. Um exemplo é o comportamento de fuga, onde o animal focal empurra contra as articulações ou as bordas do aparelho para alcançar a saída. Outro exemplo é a timidez, onde o animal focal demonstra relutância em entrar no labirinto, o grau do qual pode ser quantificado pela latência da entrada do labirinto. O aparelho (re)design pode facilitar o engajamento do animal focal para evitar esses efeitos confusos de angústia. A abordagem mais comum é a introdução repetida do animal focal no aparelho para remover a novidade do ambiente antes do início dos testes, e modelos estatísticos contemporâneos (por exemplo, modelos combinados lineares generalizados) permitem que animais de teste sejam usados em múltiplos ensaios. Um ponto importante, relevante para as considerações ecológicas nos testes comportamentais, é que a redução da neofobia está associada ao sucesso das espécies invasoras33. Assim, dependendo do conhecimento a priori da espécie em questão, a neofobia pode ter importância variável como consideração experimental do design.
A aquisição de dados comportamentais de vídeos impõe múltiplas restrições que se tornam grandes gargalos em cronogramas experimentais. Por exemplo, o comprimento de um determinado ensaio pode aumentar exponencialmente o tempo de extração de dados. Uma solução alternativa é analisar o comportamento apenas até que um limite seja cumprido (por exemplo, tempo total ativo). O limiar pode ser baseado no vídeo mais longo disponível para um determinado teste. Alternativamente, a observação baseada em máquinas (por exemplo, inteligência artificial) pode ser desenvolvida, embora isso seja demorado e consumir recursos com um esforço considerável necessário para o controle de qualidade. Outra questão é o gerenciamento de dados: os vídeos devem ser de qualidade suficiente para permitir a pontuação e avaliação comportamental, resultando em restrições de armazenamento de dados. Embora o armazenamento em nuvem esteja agora acessível, as taxas de upload/download são muitas vezes problemáticas, especialmente quando a aquisição de dados ocorre em locais de campo remoto. Desafios adicionais se manifestam nas limitações das ferramentas de gravação que afetam a integridade da observação comportamental. A visão clara do comportamento focal animal é sempre necessária, mas a visibilidade é frequentemente impedida por fatores incontroláveis (por exemplo, umidade, insetos, movimento do vento). Além disso, quando as gravações vêm de uma única perspectiva (por exemplo, visão do olho do pássaro), comportamentos que ocorrem no plano vertical (por exemplo, aumentos de cabeça14) são difíceis de avaliar. Uma solução é fornecer múltiplos ângulos de câmera por teste. Por fim, a hora do dia afeta significativamente a gravação comportamental. A análise comportamental noturna requer uma câmera com modo noturno e projeção mínima de luz para evitar brilho obstrutivo na superfície do labirinto Y ou atração de insetos que podem interromper a alimentação da câmera. Considerando o acima, o conhecimento prévio do local de estudo ou biologia das espécies pode informar quais restrições provavelmente ocorrerão com qual frequência e, assim, informar tamanhos amostrais desejáveis.
O comportamento é fortemente associado à fisiologia, e a utilidade dos labirintos Y para avaliação da endocrinologia comportamental em uma variedade de espécies foi demonstrada. No entanto, este artigo enfatiza alguma variação na execução desses experimentos, dependendo das espécies-alvo, questão de pesquisa e recursos disponíveis. Portanto, a seleção de materiais e dimensões de cada configuração de teste deve ser cuidadosamente considerada para potencial expansão subsequente da pesquisa. A Seção 2 descreve modificações feitas em materiais descritos na seção 1, que foram incorporadas para acomodar futuros ensaios comportamentais mais complexos com tegus. O aumento da profundidade vertical dos labirintos de Everglades permitirá que novas perguntas sobre ecologia química em tegus capturados selvagens sejam respondidas sem prolongar indevidamente o projeto e a configuração, demonstrando ainda mais a tradução deste aparelho experimental.
Ao empregar as técnicas acima descritas em um ambiente relativamente remoto (ver seção 2), existem vários fatores limitantes que devem ser considerados, e o planejamento do projeto é primordial. Dependendo do poder estatístico necessário para o experimento de tratamento prescrito e do tempo biológico das espécies-alvo (por exemplo, sazonalidade), os recursos e o trabalho necessários serão afetados. Além disso, se for necessário um uso único ou repetido de animais focais, é necessária uma atenção cuidadosa para reduzir potenciais estressores. Cada um desses fatores estenderá o cronograma do projeto ou exigirá maior mão-de-obra, espaço e materiais. Por exemplo, a seção 2 apresenta o uso de pítons machos capturados selvagem como animais focais atrás de outro grupo de machos capturados selvagens e hormonalmente manipulados, todos os quais requerem aproximadamente 24 horas de tempo de aclimatação silenciosa em caixas de retenção para minimizar os efeitos do estresse. Embora esses períodos de aclimatação tenham estendido os tempos de teste para mais de dois dias, o estresse devido ao cativeiro e manuseio afetam o comportamento dos animais selvagens e devem ser minimizados para gerar conjuntos de dados limpos34,35.
Em resumo, os labirintos Y são ferramentas poderosas e adaptáveis que podem ser usadas para investigar a ecologia química de diversos animais selvagens em condições amplamente variáveis, desde que haja um planejamento a priori vigilante. Deve-se levar em consideração para escolher as perguntas apropriadas e projetar adequadamente a configuração experimental para determinadas taxas e condições. Pesquisadores e gestores podem se beneficiar significativamente do uso de labirintos Y para entender melhor a biologia quimioensory animal, pois essas ferramentas permitem projetos experimentais flexíveis que fornecem grandes volumes de dados comportamentais em escala fina, especialmente quando combinados com ferramentas de monitoramento remoto.

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61858">Using Enclosed Y-Mazes to Assess Chemosensory Behavior in Reptiles</a>. An author name was updated.
The name of the tenth author was updated from:
Amy Y. Yackel Adams
to
Amy A. Yackel Adams

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61858">hUsing Enclosed Y-Mazes to Assess Chemosensory Behavior in Reptiles</a>. An author name was updated.

Erratum: Using Enclosed Y-Mazes to Assess Chemosensory Behavior in Reptiles

Labirintos Y são ferramentas comuns e simples em estudos de comportamento animal que permitem que uma variedade de perguntas sejam abordadas. Além de serem amplamente utilizados em estudos de laboratório, os labirintos Y também são funcionalmente compatíveis com vários ambientes de campo para estudar animais selvagens em ambientes relativamente remotos. Pesquisadores examinaram os comportamentos de vertebrados selvagens usando labirintos Y em uma grande variedade de taxas em aplicações de campo similarmente diversas (por exemplo, lampreys1; peixe cíclico2; sapos venenosos3; lagartos lacertídeos4; cobras de liga5).
Muitos pesquisadores estão focados em como e em que grau as pistas químicas impulsionam comportamentos animais na ecologia reprodutiva, espacial e forrageira6. Uma variedade de estímulos químicos pode ser testada em labirintos Y e em escalas finas, como duas trilhas químicas que diferem ligeiramente na concentração7, ou capacidade de detecção com base no estado reprodutivo daespécie-alvo 8. Trilhas químicas — o principal estímulo usado em testes de labirinto Y — podem ser naturalmente criadas por conespecíficos ou especificamente colocadas no ambiente por um pesquisador usando uma fonte química definida1,5. Os estímulos também podem ser testados em combinações únicas para determinar a influência multimodal de pistas, como a mudança de contextos de apresentação de pistas (trilhas aéreas vs. substrato9; pistas visuais mais químicas10). Embora existam muitos outros métodos para avaliar respostas quemosensoriais em répteis (ver seção de discussão), os labirintos Y permitem que os comportamentos de busca sejam avaliados e em múltiplas escalas temporais e espaciais, o que pode levar a maiores níveis de inferência comportamental.
Os répteis têm sido amplamente testados por sua dependência de pistas químicas na ecologia reprodutiva e forrageira, e os pesquisadores frequentemente empregam labirintos Y nestes estudos11,12. A ecologia química dos répteis continua a ser decifrada por estudos que empregam labirintos Y para abordar uma variedade de questões evolutivas e comportamentais que são valiosas para os gestores da vida selvagem. Por exemplo, testes recentes com espécies invasivas de cobras e lagartos revelaram que apenas pistas químicas podem influenciar a escolha e a alocação de tempo dentro do novo ambiente de um labirinto Y13,14,15.
O uso de grandes labirintos Y para animais focais de tamanho moderado (por exemplo, répteis de grande porte) é geralmente restrito a ambientes de laboratório onde os animais focais podem ser alojados facilmente a longo prazo, fatores experimentais (por exemplo, clima, luz, estímulos externos) podem ser controlados, e o acesso à infraestrutura (por exemplo, energia, água corrente) é ilimitado. Estudos sobre animais silvestres, no entanto, são muitas vezes restritos a locais específicos por várias razões (por exemplo, logística, permissão). Como resultado, surgem desafios que devem ser enfrentados por meio de resolução criativa de problemas e ajustes metodológicos para manter resultados consistentes e comparáveis.
Aqui, duas configurações experimentais foram descritas usando labirintos Y e ferramentas de monitoramento remoto para avaliar a ecologia química reprodutiva de répteis invasivos (ou seja, cobras e lagartos) em diferentes cenários de campo: lagartos de tegu argentinos capturados e cativos(Salvator merianae)em Gainesville, FL, e pítons birmaneses(Python bivittatus)em Everglades National Park, FL. Como implícito pelo seu nome, o aparelho Y-maze cria um ambiente experimental no qual um animal entra em uma passagem principal (a base do Y; "base") que, então, leva a duas passagens divergentes (os braços do Y; "braços"). Nestes experimentos, dois tipos de animais são usados para um único ensaio: animais que colocam o perfume (fornecem o cheiro de estímulo em uma área restrita do labirinto) e animais focais (dados são coletados neste animal enquanto explora a trilha do perfume).
Como um aparelho experimental em estudos quimiológicos, qualquer labirinto Y deve ser construído de forma a permitir a fácil remoção do animal dentro e pode ser dissecado para limpeza e reset completo. Também são discutidas as restrições inerentes a esses diferentes ambientes de teste (por exemplo, animais diurnos vs. noturnos, diferenças de infraestrutura) que provocaram ajustes metodológicos. Embora o foco estivesse nos lagartos tegu e nas pítons birmanesas, esses desenhos podem ser aplicados a uma ampla gama de espécies de répteis. Nesta pesquisa sobre répteis invasores, os labirintos Y beneficiam a taxa e a escala de inferência, pois permitem a rápida coleta de dados para informar as metas de manejo que mudam em passo com a ameaça de invasão representada por uma determinada espécie. Em particular, estudar a quimioterapia de espécies invasoras é fundamental para o desenvolvimento de ferramentas eficazes de controle químico.
A discriminação é a observação-chave dos testes empíricos usando labirintos Y onde um animal focal escolhe entre dois estímulos e que o processo de tomada de decisão é avaliado. Uma faixa de comportamentos também pode ser pontuada em ensaios Y-maze durante o próprio julgamento (ao vivo) ou após o julgamento (vídeo) para expandir o poder inferencial. A complexidade dos objetivos a priori de um determinado estudo ditam se a observação ao vivo ou gravações arquivadas melhor se adequam ao projeto. Aqui, os métodos do labirinto Y foram descritos em detalhes para abordar questões quimiológicas para informar estudos futuros de pesquisadores interessados em questões semelhantes sobre o comportamento dos répteis, especialmente na ecologia química.

<table><tbody><tr><td>Braço de canto de aço zincado de 1"</td><td>Everbilt, The Home Depot</td><td>13619</td><td>Veja o Arquivo Suplementar 1, Passo 2.1 "Suporte de canto de aço de 90 graus 2.5 cm"</td></tr><tr><td>121.92cm W x 304.8cm&nbsp; L x 1,27 cm H polipropileno branco Folha UHMW de alta temperatura de alcance estendido</td><td>TIVAR</td><td>UHMNV SH</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para mudanças no design do USDA " (etapa 2.1.1. "polipropileno branco")</td></tr><tr><td>182,88 cm C x 81,28 cm L x 0,64 cm de espessura Folha de acrílico transparente</td><td>Plexiglass</td><td>32032550912090</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para mudanças no projeto do USDA " (etapa 2.1.1.6. "Peças acrílicas")</td></tr><tr><td>2,54 cm L x 2,54 cm A x 243,84 cm L</td><td>Siderúrgicas</td> de ângulo sólido de alumínio com acabamento laminado <td>11354</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para alterações no projeto do USDA " (etapa 2.1.1.1. "suporte angular de alumínio")</td></tr><tr><td>Carretel de 4.5 kg de hastes de solda redondas de polipropileno de 5 mm</td><td>HotAirTools</td><td>AS-PP5N10</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para alterações no projeto do USDA " (etapa 2.1.1. "solda a quente")</td></tr><tr><td>Rebites de alumínio liso de 5 mm</td><td>Seta</td><td>RLA3/16IP</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para alterações no projeto do USDA " (etapa 2.1.1.1. "rebite")</td></tr><tr><td>Ângulo de alumínio, 1,9 cm</td><td>Everbilt, The Home Depot</td><td>802527</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 1.2 "ângulo de alumínio (1,9 cm x 1,9 cm x 0,16 cm de espessura)"</td></tr><tr><td>Ângulo de alumínio, 2,5 cm</td><td>Everbilt, The Home Depot</td><td>800057</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapas 1.2 e 2.2.2 "ângulo de alumínio (2.5 cm x 2.5 cm x 0.16 cm de espessura)"</td></tr><tr><td>Ângulo de alumínio, 3.2 cm</td><td>Everbilt, The Home Depot</td><td>800037</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 1.2 "ângulo de alumínio (3.2 cm x 3.2 cm x 0.16 cm de espessura)"</td></tr><tr><td>Barra plana de alumínio 1" x 1/8" de espessura</td><td>Everbilt, The Home Depot</td><td>801927</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 3.2.1 "pulseira de alumínio"</td></tr><tr><td>Câmera Avigilon 2.0 MP</td><td>Avigilon, uma empresa de soluções Motorola</td><td>2.0C-H4SL-BO1-IR</td><td>Consulte "1.5 Configuração da câmera e aquisição de vídeo" (etapa 1.5.1 "Avigilon 2.0 MP")</td></tr><tr><td>Avigilon NVR</td><td>Avigilon, uma empresa de soluções da Motorola</td><td>HD-NVR3-VAL-6TB-NA</td><td>Consulte "1.5 Configuração da câmera e aquisição de vídeo" (etapa 1.5.3 "NVR")</td></tr><tr><td>Folha acrílica transparente (5,6 mm de espessura)</td><td>United States Plastic Corp.</td><td>44363</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 1.3 "folha de acrílico transparente" e etapa 3.2.1 "porta de acrílico transparente"</td></tr><tr><td>Bico de solda de filete 3/16" x 15/32" / 4.5 x 12 mm</td><td>TRIAC</td><td>107.139</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para alterações no projeto do USDA " (etapa 2.1.1. "solda a quente")</td></tr><tr><td>Caixa de pasta de arquivo suspensa</td><td>Sterilite</td><td>18689004</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para alterações no projeto do USDA " (etapa 2.1.2.1. "Caixas")</td></tr><tr><td>HardiePanel HZ10</td><td>James Hardie Building Products</td><td>9000525</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 1.1 "revestimento de fibrocimento"</td></tr><tr><td>Pistola de solda a quente</td><td>TRIAC</td><td>141.227</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para mudanças no design do USDA" (etapa 2.1.1. "solda a quente")</td></tr> <tr><td>Rolo de Papel Vegetal Kraft, 24 "</td><td>Bryco Goods</td><td>24 polegadas x 175 FT</td><td>Veja "1.2 Protocolo para execução de tegus de colocação de perfume" (etapa 1.2.1.2 "papel pardo")</td></tr> <tr><td>Rolo de Papel Vegetal Kraft, 46 cm de largura</td><td>Bryco Goods</td><td>BGKW2100</td><td>Ver "2.3. Protocolo para executar pítons que colocam cheiro" (passo 2.3.4. "papel perfumado")</td></tr><tr><td>Solução de Limpeza Concentrada Micro-90&nbsp;</td><td>International Products Corporation</td><td>M-9050-12</td><td>Consulte "1.4 Detalhamento e limpeza" (etapa 1.4.4 "sabão de grau de laboratório")</td></tr><tr><td>MKV ToolNix - Ferramentas Matroska para linux/Unix e Windows</td><td>Moritz Bunkus</td><td>v.48.0.0</td><td>Consulte "2.2. Configuração da câmara e aquisição de vídeo" (passo 2.2.4.2. "software de processamento de filmes")</td></tr><tr><td>Câmara de rede</td><td>Axis Communications</td><td>M3104-LVE</td><td>Consulte "2.2. Configuração da câmera e aquisição de vídeo" (etapa 2.2.1. "Câmera do projeto")</td></tr><tr><td>Palight ProjectPVC 1/4"</td><td>Palram</td><td>159841</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para alterações no projeto do USDA " (etapa 2.1.2.3. "placa frontal")</td></tr><tr><td>Projeto PalightPVC 1/8"</td><td>Palram</td><td>156249</td><td>Consulte "2.1. Componentes do labirinto em Y e justificativa para alterações no design do USDA " (etapa 2.1.2.1. "porta")</td></tr><tr><td>Pára-brisas de privacidade (verde)</td><td>MacGregor</td><td>Tamanho para caber</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 4.2 "pano de sombra verde resistente"</td></tr><tr><td>Luva de proteção, armadura de dedo inteiroOU</td><td>Mão</td><td>HS1010-RGXL</td><td>Consulte "2.3. Protocolo para executar pythons que colocam cheiro" (etapa 2.3.11.2. NOTA: "luva resistente a perfurações")</td></tr><tr><td>REScue Desinfetante</td><td>Virox Saúde Animal</td><td>44176</td><td>Consulte "1.5. Avaria e limpeza." (passo 1.5.4. NOTA "solução de higienização")</td></tr><tr><td>Guarnição de PVC reversível, 1/2" x 24"</td><td>UFP Industries, produtos de varanda</td><td>H120XWS17</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 2.1 "Divisória de placa de PVC" e a etapa 3.2.1 "Placas de acabamento de PVC mais finas"</td></tr><tr><td>S4S / Varanda HP TRIM</td><td>UFP Industries, produtos de varanda</td><td>H190OWS4</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapas 1.2, 2.2.2 e 2.2.3 "Placa de PVC"</td></tr><tr><td>S4S / Veranda HP TRIM (1" x 8" Nominal)</td><td>UFP Industries, Produtos Veranda</td><td>827000005</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapas 3.2.1 "Placa de acabamento em PVC"</td></tr><tr><td>ScotchBlue 24 pol. Pintor pré-gravado' s Plastic</td><td>3M</td><td>PTD2093EL-24-S</td><td>Consulte "1.2 Protocolo para execução de tegus de colocação de perfume" (etapa 1.2.1.3 "folha de plástico")</td></tr><tr><td>Sterilite 114 L caixa de caixa</td><td>Sterilite Company</td><td>1919, Aço</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 3.2 "caixa de braço"</td></tr><tr><td>Sterilite 189 L caixa de caixa</td><td>Sterilite Company</td><td>1849, Titânio</td><td>Consulte o Arquivo Suplementar 1, Etapa 3.2 "Caixa de base"</td></tr><tr><td>Super Max Canopy</td><td>ShelterLogic</td><td>25773</td><td>Veja o Arquivo Suplementar 1, Etapa 4.3 "white canopy"</td></tr><tr><td>VLC Media Player&nbsp;</td><td>VideoLAN</td><td>v.3.0.11</td><td>Veja "2.2. Configuração da câmera e aquisição de vídeo" (etapa 2.2.4.3. "programa de revisão de arquivos de mídia")</td></tr><tr><td>White Pavilion Tent</td><td>King Canopy</td><td>BJ2PC</td><td>Consulte o Arquivo Complementar 2 "3. Materiais e considerações do recinto" (etapa 3. "tenda do pavilhão")</td></tr></tbody></table>

usando y-mazes fechados para avaliar o comportamento chemosensorial em répteis

Using Enclosed Y-Mazes to Assess Chemosensory Behavior in Reptiles

Os répteis utilizam uma variedade de pistas ambientais para informar e impulsionar o comportamento animal, como trilhas químicas de perfume produzidas por alimentos ou conespecíficos. Descriptografar o comportamento de vertebrados, particularmente espécies invasoras, permite a descoberta de pistas que induzem comportamento exploratório e podem ajudar no desenvolvimento de valiosas ferramentas biológicas básicas e aplicadas. No entanto, identificar comportamentos predominantemente impulsionados por pistas químicas versus outras pistas ambientais concorrentes pode ser desafiador. Labirintos Y são ferramentas comuns usadas em pesquisas de comportamento animal que permitem quantificação do comportamento quimioensorial vertebrado em uma faixa de taxa. Ao reduzir os estímulos externos, os labirintos Y removem fatores de confusão e apresentam animais focais com uma escolha binária. Em nossos estudos do labirinto Y, um animal perfumado é restrito a um braço do labirinto para deixar uma trilha de perfume e é removido uma vez que parâmetros de fixação de perfumes foram atingidos. Então, dependendo do tipo de ensaio, ou o animal focal é permitido no labirinto, ou uma trilha de perfume concorrente é criada. O resultado é um registro da escolha e comportamento do animal focal enquanto discrimina entre as pistas químicas apresentadas. Aqui, são descritos dois aparelhos Y-maze adaptados a diferentes espécies de répteis invasores: lagartos argentinos de tegu preto e branco(Salvator merianae) e pítons birmaneses (pythonbivittatus),delineando a operação e limpeza desses labirintos Y. Além disso, foram resumidas a variedade de dados produzidos, desvantagens experimentais e soluções e estruturas sugeridas de análise de dados.

Uma infinidade de variáveis pode ser registrada e/ou pontuada a partir de ensaios y-maze. O desenho do estudo deve ser impulsionado principalmente pelos resultados/resultados desejados. Além disso, se o estudo depende de medidas repetidas (por exemplo, uso repetido dos mesmos animais focais), são necessárias estruturas adequadas de testes e análises. Por exemplo, como os testes do USDA se baseavam em testes repetidos de tegus focais, o planejamento de ensaios experimentais foi totalmente randomizado.
Dados de escolha: A maioria dos estudos que utilizam Y-mazes relatam dados simples de escolha binária e analisam os resultados com estatísticas paramétricas, como um teste binomial. A principal limitação aqui é o tamanho da amostra, que afeta diretamente o poder de qualquer análise estatística. Na Figura 2,uma série de limiares estatísticos por estudo são retratados que demonstram quantos "sucessos" precisariam ocorrer para um determinado teste binômio produzir resultados estatisticamente significativos. Estes são matematicamente derivados e, portanto, generalizáveis para qualquer teste de labirinto Y. As estatísticas binomiais são fáceis de gerar usando freeware on-line. Para calcular probabilidades, as distribuições de uma cauda são usadas se uma lógica a priori for dada; caso contrário, a distribuição de duas caudas deve ser usada.
A escolha de um braço é muitas vezes determinada pela distância que o animal focal se move em um determinado braço. A maneira mais simples de definir esse limiar é estabelecendo um marco dentro do labirinto. Para a maioria dos estudos do labirinto Y, o marco é a entrada da caixa de braço. Como os répteis realizam toda a avaliação quimioensory com os órgãos de sensoriamento químico na região anterior da cabeça, a cabeça é o ponto focal durante um ensaio. Por exemplo, como as pítons birmanesas são muitas vezes mais longas do que todo o labirinto em si, a escolha é melhor e mais eficientemente determinada pelo movimento da cabeça após um marco. Outras opções para determinar a escolha são o tempo gasto em um braço e o movimento completo do animal focal em uma caixa. A falha é determinada por um animal focal que não faz uma escolha dentro de um período específico.
Mais análises de resolução fina podem ser derivadas de dados de escolha no labirinto Y. Por exemplo, os pesquisadores podem gerar uma pontuação de penalidade de escolha16. Aqui, os pesquisadores devem rastrear o grau em que o animal focal explorou o braço não-alvo do labirinto. O não alvo pode ser definido como o braço que os pesquisadores determinam a priori que o animal focal não escolherá com base na hipótese alternativa testada. O exemplo mais simples de um braço não-alvo seria o braço não perfumado quando apenas um braço contém um cheiro de alvo. Exemplos mais complexos seriam a escolha entre dois aromas da mesma fonte, mas apresentados em concentrações diferentes7. Quando o design experimental é multinívelo e/ou os dados vão de binário para incremental, como com a penalidade de escolha, uma abordagem estatística apropriada deve ser usada, como análise de medidas repetidas de variância (ANOVA) ou outros métodos utilizados com conjuntos de dados contínuos ou proporcionais.
Comportamentos: Ao longo da duração de um experimento no qual os animais focais são observados, uma variedade de comportamentos individuais pode ser quantificada. Esse número de variáveis pode ser determinado a priori dependendo do que é conhecido16 ou pós-hoc após observações preliminares em um subconjunto de dados14,15. Os objetivos do estudo e seu grau de resolução determinam quais avaliações comportamentais devem ser feitas dentro do labirinto, se houver (ou seja, em muitos estudos, apenas os dados de escolha são quantificados17). Comportamentos podem ser avaliados em todo o labirinto, em seções ou em períodos específicos de tempo; por exemplo, comportamentos vistos apenas na base ou na junção dos braços podem ser priorizados8. Gravações de vídeo facilitam a pontuação comportamental, embora a resolução do vídeo e seu comprimento — fatores que impõem restrições de armazenamento de dados — sejam considerados antes do início da experimentação.
Variáveis temporais: Como acontece com as variáveis comportamentais, muitos aspectos temporais do desempenho animal podem ser quantificados durante os ensaios do labirinto Y. Por exemplo, os pesquisadores podem cronometrar períodos de latência (por exemplo, latência para emergir da caixa8). A maioria das variáveis temporais estão associadas à exploração do labirinto, como o tempo total de arrasto ou o tempo gasto em cada braço. Essas variáveis são geralmente analisadas em uma análise multifatorial, como a ANOVA multi-way.
Viés de observador: Com quaisquer estudos envolvendo comportamento animal, o viés de observador influencia significativamente a coleta de dados18. Portanto, os observadores devem ser cegos para o tratamento que está sendo testado. A maneira mais simples de fazer isso é codificar os arquivos de vídeo numericamente e, em seguida, classificá-los aleatoriamente (por exemplo, gerador de números aleatórios) antes de atribuí-los aos observadores. Controlar o viés do observador é difícil de ser impossível quando a coleta de dados ao vivo é a única opção. Em um ambiente de campo, isso exigiria dois cooperadores: um observador cego para o tratamento e um coordenador que configura o ensaio. Extensas revisões resumem os efeitos do viés experimentador na coleta e interpretação de dados em estudos comportamentais e ecológicos18,19.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61858/61858fig02.jpg"> Figura 2. Tamanhos amostrais e valores P para testes binômios a partir de resultados do labirinto Y. Cada tamanho amostral dado representa um número definido de ensaios onde um cheiro é testado em um braço do Y (braço alvo), enquanto o outro pode ser um controle (não alvo). O número superior acima de cada barra é o valor P de uma cauda para esse número de opções de braço alvo, o fundo é de duas caudas. Os números dentro da barra superior representam o número máximo de opções não-alvo que ainda são tradicionalmente estatisticamente significantes (P &lt; 0,05). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61858/61858fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Arquivo suplementar 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61858/ParkerCurrylowetal-JoVE-R1-supp1.docx" style="font-size: 14px;" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a> 
Arquivo suplementar 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61858/ParkerCurrylowetal-JoVE-R1-supp2.docx" style="font-size: 14px;" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>

Os labirintos Y permitem que os pesquisadores determinem a relevância de estímulos específicos que impulsionam o comportamento animal, especialmente pistas químicas isoladas de uma variedade de fontes. O design e o planejamento cuidadosos podem produzir dados robustos (por exemplo, discriminação, grau de exploração, inúmeros comportamentos). Este aparelho experimental pode fornecer uma visão poderosa das questões comportamentais e ecológicas.

Usando Y-Mazes fechados para avaliar o comportamento chemosensorial em répteis

Reptiles utilize a variety of environmental cues to inform and drive animal behavior such as chemical scent trails produced by food or conspecifics. ...

Este método permite a avaliação do comportamento exploratório em vertebrados terrestres quando apresentados apenas com pistas químicas. É adaptável a muitas espécies. Os labirintos Y fornecem insights sobre questões comportamentais e ecológicas em vertebrados que permitem aos pesquisadores determinar a relevância de estímulos específicos que conduzem o comportamento animal.Labirintos Y são altamente adaptáveis e amplamente úteis para avaliar o comportamento animal, especialmente preferência e comportamento modular. Demonstrando o procedimento será Gretchen Anderson da USGS. Comece colocando papel de perfumamento novo e limpo no labirinto Y que é tempo suficiente para se sobrepor na junção do Y e cobrir toda a superfície inferior.Proteja as extremidades dos papéis perto das caixas e da junção Y com fita adesiva. Instale as partições para bloquear metade do braço base. Para animais de grande cheiro, afixe um objeto pesado que pode ser facilmente removido e limpo atrás da barreira como uma cinta para evitar a falha da barreira.Em seguida, instale a barreira na entrada do braço oposto. Ao instalar as barreiras, não rasgue o papel perfumado. Deslize a parte superior acrílica para colocar uma seção de cada vez e certifique-se de que os ângulos se encontrem completamente.Use fita plástica transparente para cobrir quaisquer lacunas. Coloque ambas as caixas de braço no labirinto conectando as placas faciais com porcas de asa ou cadeados e certifique-se de que as portas estão abertas. Em uma hora do dia biologicamente relevante para o pico de atividade de sua espécie de estudo, anexar a caixa base contendo o animal perfumado, mantendo todos os movimentos lentos e constantes para minimizar o estresse ao animal e abrir a porta para a caixa base travando a porta no lugar com ambas as travas do parafuso do barril.Fique fora da vista do animal e saia da área. Após três horas, observe a localização do animal dentro do labirinto, bem como as condições ambientais. Se o animal estiver em trânsito, espere até que ele entre na caixa.Se o animal estiver em alguma caixa, feche e proteja a porta da caixa, retire a caixa e, em seguida, remova o animal, tomando cuidado para evitar o deposição do cheiro defensivo na caixa. Se o animal estiver imóvel dentro do corpo do labirinto, use pistas visuais para estimular seu movimento na caixa. Se o animal permanecer no lugar, remova as caixas de braço para que a parte superior acrílica possa ser removida, em seguida, recolham o animal manualmente e transfiram-no para um saco.Desmonte parcialmente o labirinto para permitir a remoção das partições internas, tomando cuidado para evitar perturbar o papel-cheiro e, em seguida, remontá-lo. Se ocorreu defecação, colete e absorva o máximo possível com panos de microfibra limpos, mas não lave a área. Use movimentos lentos e constantes ao segurar e transportar a caixa para minimizar o estresse ao animal focal.Conecte a caixa base à base do labirinto Y usando porcas de asa ou cadeados. Certifique-se de que ambas as portas da caixa de braço estão abertas, em seguida, comece o ensaio focal abrindo e travando a porta da caixa base usando parafusos de barril. Fique fora da vista do animal e saia da área.Uma infinidade de variáveis pode ser registrada e pontuada a partir de ensaios y-maze. A maioria dos estudos que utilizam Y-mazes relata dados simples de escolha binária e analisou os resultados com estatísticas paramétricas, como um teste binomial. Uma série de limiares estatísticos por estudo são retratados aqui, demonstrando quantos sucessos precisariam ocorrer para um determinado teste binomial produzir resultados estatisticamente significativos.Estes são matematicamente derivados e, portanto, generalizáveis para qualquer teste de labirinto Y. Ao longo da duração de um experimento no qual os animais focais são observados, uma variedade de comportamentos individuais pode ser quantificada. Gravações de vídeo facilitam a pontuação comportamental.Aspectos temporais do desempenho animal também podem ser quantificados durante os ensaios do labirinto Y. Com quaisquer estudos envolvendo comportamento animal, o viés dos observadores influencia significativamente a coleta de dados. Portanto, os observadores devem ser cegos para o tratamento que está sendo testado.A maneira mais simples de fazer isso é codificar os arquivos de vídeo numericamente, e então classificá-los aleatoriamente antes de atribuí-los aos observadores. Qualquer aparelho experimental em estudos quimiológicos como Y-mazes deve ser construído para permitir baixo estresse, fácil remoção do animal dentro e deve ser fácil de desmontar para limpeza e reset completo. Estímulos podem ser testados em combinações únicas para determinar a influência multimodal de pistas, como a mudança de contextos de apresentação de pistas.Por exemplo, pistas visuais e químicas podem ser apresentadas. Embora os labirintos Y tenham sido usados por aproximadamente 100 anos para testar o comportamento dos répteis, essa abordagem aumenta a capacidade de trabalhar com espécies grandes e invasoras, bem como para capturar remotamente dados de vídeo.

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Research

JoVE Journal

Behavior

Comportamento

Este vídeo descreve um método para testar o comportamento exploratório olfativo na mosca da fruta, chamado de labirinto em Y. O clipe de protocolo apresentado demonstra como configurar e conduzir o ensaio.

drosófila Ensaio de labirinto em Y: um método para avaliar as respostas olfativas em moscas

Este vídeo apresenta a quimiotaxia no nematóide C. elegans e mostra um protocolo de amostra testando a aversão quimiotática ao sulfato de cobre.

C. elegans Ensaio de quimiotaxia: um método para testar a quimiossensação em vermes

A vertical, olfatômetro labirinto em T é descrito para o ensaio da resposta comportamental de artrópodes. O olfactómetro permite que o experimentador para medir escolhas realizadas por indivíduos de teste quando submetidos a dois campos de odor potencial. Ambos atração e repulsão de odores pode ser medida com este dispositivo.

Ensaio Escolha Vertical labirinto em T para a resposta de Artrópodes para odores

O dry-terra Barnes labirinto é amplamente utilizado para medir a capacidade de navegação espacial em resposta a estímulos aversivos levemente. Nos dias consecutivos, o desempenho (por exemplo, a latência para localizar gaiola escape) de indivíduos do grupo controle melhora, indicativo de aprendizagem normal e memória. As diferenças entre ratos e camundongos exigem aparelhos e metodologia mudanças que estão detalhadas aqui.

Barnes Estratégias Teste Labirinto com pequenas e grandes roedores Modelos

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Prova<em&gt; Drosophila</em&gt; Olfaction com um Ensaio Y-maze

Este artigo descreve uma modificação do labirinto de Barnes, um paradigma padrão de roedores usado para avaliar a memória espacial e o aprendizado, para uso em pequenos répteis escamosos.

Avaliando a aprendizagem espacial e memória em pequenas Squamata Répteis

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Avaliação funcional das vias olfativas vivos Xenopus girinos

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