Um aparelho de exercícios de peixe-zebra induzido por natação para abordagens de treinamento versáteis

Na pesquisa com peixe-zebra, o exercício físico pode ser realizado usando túneis de natação disponíveis comercialmente ou personalizados. Aqui, desenvolvemos um sistema de exercícios de alto rendimento e fácil de usar para o peixe-zebra, usando materiais facilmente disponíveis. A configuração é baseada no comportamento de acesso real do peixe-zebra.

Para testar a eficiência do aparelho, foram empregados dois protocolos de exercícios. Treinamento contínuo de intensidade moderada e treinamento intervalado de alta intensidade. Para monitorar a velocidade do fluxo de água indicada pelo sensor de fluxo, empregamos um Arduino Nano, uma tela LCD de 16 por 2, um resistor de orifício de passagem de um quarto de watt de 10 quiloohms e um potenciômetro de 10 quiloohms.

Monte os componentes seguindo o esquema fornecido. Usando uma placa de desempenho, fio de solda, ferro de solda, fio e três jumpers macho. Carregue o esboço do Arduino fornecido usando um cabo USB apropriado através do Arduino IDE.

A taxa de fluxo de água, o tempo desde a última reinicialização em minutos e a velocidade da água são exibidos na tela LCD. Para montar o sistema de recirculação de água, use tubos de PVC de três quartos de polegada e conectores de três quartos de polegada. É necessário criar duas saídas de água.

O primeiro conduzirá a água do fluxo principal de volta ao reservatório e o segundo direcionará o fluxo para a área de treinamento de peixes. Adicione uma válvula global para regular o fluxo de retorno. Adicione uma válvula de saída de água superior para regular o fluxo de água para a área de treinamento.

Conecte uma conexão em T à válvula superior. Observe que é necessário adicionar uma rede dentro da conexão perto da válvula para evitar que os peixes entrem na parte inferior do aparelho. Na conexão em T, adicione uma válvula global, que servirá como portão para a entrada e saída de peixes do sistema.

Conecte o tubo de acrílico ao conector T. Em seguida, conecte o sensor de fluxo ao tubo de acrílico. Observe que é necessário colocar uma tela dentro do tubo para evitar a passagem de peixes.

Conecte o aparelho parcialmente montado à bomba submersível dentro do reservatório de água. Para manter a recirculação da água, é necessário conectar a mangueira à parte final do aparelho após o sensor de vazão. Por fim, conecte o sensor de fluxo ao monitor para monitorar a velocidade do fluxo de água.

Observe que esses são conectores que devem ser conectados na ordem correta. Agora está pronto para uso. Antes de adicionar o peixe-zebra ao aparelho, é necessário definir o fluxo.

Para fazer isso, primeiro abra completamente as duas válvulas de controle de fluxo para permitir que as bolhas saiam do sistema, mantendo a válvula de entrada e saída de peixes fechada. Em seguida, ajuste o fluxo para a velocidade máxima, aproximadamente 0,6 metros por segundo. Isso proporcionará maior precisão no ajuste do fluxo usando a válvula superior.

Capture os peixes e feche a válvula superior para interromper o fluxo de água. Em seguida, abra totalmente a próxima válvula que servirá como portão de entrada dos peixes. É importante manter a abertura da válvula voltada para cima.

Imediatamente depois, feche a válvula de entrada e abra a válvula de controle de fluxo. É possível colocar um pequeno grupo de até seis peixes, que devem ser inseridos todos de uma vez. Para remover os peixes, feche completamente a válvula superior, gire a válvula de saída de entrada de peixes, girando sua abertura para baixo.

Em seguida, abra totalmente a válvula. Use um recipiente para coletar os peixes, junto com a água que fluirá por gravidade do aparelho. Por fim, feche a válvula de saída de entrada para impedir o vazamento de água.

Antes que os protocolos de exercícios sejam empregados, é necessário aclimatar os animais a uma velocidade relativamente baixa e constante por pelo menos 60 minutos por dia durante uma semana. Antes de cada sessão de exercícios, é necessário aclimatar os animais por 10 minutos. Após o período de aclimatação, a Umax precisa ser determinada avaliando a velocidade máxima de natação em relação ao fluxo.

Para isso, a vazão será aumentada em 0,02 metros por segundo, a cada minuto, até que o peixe atinja a exaustão. Para aumentar a velocidade, basta abrir a válvula superior suavemente, monitorando a velocidade através do LCD. Submeter os peixes a nado forçado contra o fluxo de água a 60% de Umax, conforme determinado no teste de capacidade máxima, por 35 minutos.

Observe que durante os primeiros 10 minutos, o peixe é aclimatado à mesma velocidade que o grupo sedentário, 0,06 metros por segundo. Os peixes nadam contra o fluxo constante de água sem atingir um estado de exaustão física. Sujeite o peixe a natação forçada, alternando entre as velocidades de natação.

Dois minutos a 90% de Umax, seguidos de dois minutos a 30% de Umax, repetidos por 18 minutos, nove ciclos. Os peixes nadam contra uma taxa de fluxo de água alternada sem atingir um estado de exaustão física. A configuração foi precisa, permitindo ajustes finos na velocidade do fluxo.

No entanto, o erro foi em torno de 30%quando a velocidade era baixa, 0,06 metros por segundo. Quando a velocidade era alta, em torno de 0,3 metros por segundo e 0,5 metros por segundo, a taxa de erro era de apenas três a quatro por cento. As velocidades mais rápidas alcançadas durante o treinamento foram de 0,4 metros por segundo no grupo sedentário, 0,44 metros por segundo no grupo de treinamento moderado e 0,49 metros por segundo no grupo de alta intensidade no teste final de resistência.

Ambos os regimes de treinamento foram projetados para cobrir a mesma distância, mas o protocolo de treinamento de alta intensidade resultou em melhorias de desempenho mais rápidas, como evidenciado pelo aumento semanal do Umax. Os peixes expostos ao treinamento de alta intensidade melhoraram seu desempenho em 10% a cada semana, totalizando cerca de 30% no geral. Por outro lado, os peixes expostos ao treinamento moderado apresentaram um progresso mais lento, com um aumento perceptível de 10% no Umax apenas na terceira semana, e nenhuma melhora adicional na semana seguinte.

Esses resultados destacam como a escolha dos protocolos de treinamento pode afetar o desempenho físico do peixe-zebra de maneira diferente. Neste estudo, criamos um novo sistema de exercícios econômico inspirado nos sistemas existentes de túneis de natação e calhas. Este sistema permite um exame completo do desempenho de natação do peixe-zebra.

Determinamos a Umax aumentando gradualmente o fluxo de água até que os peixes estivessem exaustos, caracterizados por três fadigas consecutivas ou incapacidade de continuar nadando contra a corrente. Essas descobertas nos ajudaram a projetar dois protocolos de exercícios e confirmar a eficácia de nosso aparelho de túnel de natação para avaliar o desempenho físico do peixe-zebra. Além disso, este sistema compacto é versátil, cobrindo uma ampla gama de velocidades de fluxo de água e facilitando a personalização dos protocolos de treinamento.