ज़ेब्राफ़िश रियोटैक्सिस परख: विभिन्न जल प्रवाह दरों के जवाब में अभिविन्यास व्यवहार को मापने के लिए एक विधि

Overview

इस वीडियो में जेब्राफिश में रियोटाक्सिस परख का वर्णन किया गया है । विधि में विभिन्न चुंबकीय क्षेत्रों के प्रभाव में विभिन्न जल प्रवाह दरों के जवाब में जेब्राफिश के अभिविन्यास व्यवहार का मापन शामिल है।

Protocol

1. एक आयामी चुंबकीय क्षेत्र हेरफेर के साथ चुंबकीय क्षेत्र की स्थापना

1. पावर यूनिट(चित्रा 1A)पर स्विच करें ।
2. कुंडलित सुरंग को उस स्थान पर रखें जहां रियोटैक्टिक प्रोटोकॉल (धारा 3) किया जाएगा लेकिन इसे तैराकी उपकरण(चित्रा 1A)से काट दिया जाएगा। सुरंग के अंदर गॉस/टेस्लामीटर से जुड़ी चुंबकीय जांच रखें और यह सत्यापित करें कि सुरंग की प्रमुख धुरी के साथ चुने हुए चुंबकीय क्षेत्र मूल्य प्राप्त करने के लिए कौन सा वोल्टेज आवश्यक है ।
   नोट: एक सोनालिका के चुंबकीय गुणों के कारण, क्षेत्र सुरंग के अंदर काफी समान है; इस जांच को धीरे-धीरे क्षैतिज और खड़ी दोनों तरह से स्थानांतरित करके जांचा जा सकता है।
3. जांच डिस्कनेक्ट करें और प्रवाह सुरंग को तैराकी तंत्र से जोड़ें।
4. रिओटाक्टिक प्रोटोकॉल (सेक्शन 3) से शुरुआत करें।

2. त्रि-आयामी चुंबकीय क्षेत्र हेरफेर के साथ चुंबकीय क्षेत्र की स्थापना

1. सीपीयू, डीएसी और कॉइल ड्राइवर्स(चित्रा 1B)पर स्विच करें।
2. तीन अक्षों (एक्स, वाई, और जेड) में से हर एक पर चुने हुए चुंबकीय क्षेत्र सेट करें।
3. हेल्महोल्ट्ज़ जोड़े सेट के केंद्र में सुरंग रखें।
4. रिओटाक्टिक प्रोटोकॉल (सेक्शन 3) से शुरुआत करें।

3. फ्लो चैंबर में जेब्राफिश रिओटैक्सिस का परीक्षण

1. पक्षों के साथ एक 2 एल टैंक का उपयोग कर प्रवाह सुरंग के लिए एक से पांच मछली हस्तांतरण और नीचे अस्पष्ट ।
2. पंप चालू करें और सुरंग में प्रवाह दर 1.7 सेमी/
   नोट: धीमी गति से चलने वाले इस पानी से टनल में पानी आक्सीजन रहेगा और इससे जानवरों की रिकवरी में आसानी होगी।
3. जानवरों को 1 घंटे के लिए तैराकी सुरंग में ले जाने दें।
4. सुरंग में मछली के व्यवहार की वीडियो रिकॉर्डिंग शुरू करें।
   नोट: हम रिमोट कंट्रोल (जैसे, ब्लूटूथ) के साथ एक कैमरा (जैसे, यी 4K कार्रवाई) का इस्तेमाल किया और .mpg (30 फ्रेम/s) के रूप में वीडियो बचाया ।
5. चुने हुए प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल के अनुसार प्रवाह दर की स्टेपवाइज वृद्धि शुरू करें (इस अध्ययन में 1.3 सेमी/ चित्रा 2)।
   नोट: इस प्रोटोकॉल के लिए, हमने कम प्रवाह दरों का उपयोग किया, जो जेब्राफिश के लिए, 0 से २.८ बीएल (शरीर की लंबाई) /s तक है । ये प्रवाह गति प्रवाह दरों की निचली सीमा में हैं जो जेब्राफिश में निरंतर उन्मुख तैराकी को प्रेरित करती हैं (महत्वपूर्ण तैराकी गति का 3%-15%[यू_{क्रिट])।} कम प्रवाह दरों का उपयोग (ब्रेट के प्रोटोकॉल के बाद) पानी की धाराओं की उपस्थिति में इस प्रजाति की विशिष्ट व्यवहार विशेषताओं से जुड़ा हुआ है। ज़ेब्राफ़िश कक्ष की प्रमुख धुरी के साथ तैरने के लिए करते हैं, अक्सर बदलते हैं, यहां तक कि पानी के प्रवाह की उपस्थिति में, और ऊपर और नीचे दोनों तैरने के लिए करते हैं। यह व्यवहार पानी के प्रवाह की दर से प्रभावित होता है, अपेक्षाकृत उच्च गति (>8 BL/s) पर गायब हो जाता है, जब जानवर लगातार अपस्ट्रीम (पूर्ण सकारात्मक रिटैक्टिक प्रतिक्रिया) का सामना करते हुए तैरते हैं। ऊर्ध्वाधर और ट्रांसवर्सल विस्थापन बहुत दुर्लभ हैं।
6. एक मॉर्फोमेट्रिक कक्ष में मछली के चित्रों पर जानवरों (सेक्स और कुल लंबाई [टीएल], कांटा लंबाई [FL], या बीएल) की मॉर्फोमेट्री करें।
   1. उपयुक्त चित्र का चयन करें।
   2. इमेजजे में तस्वीर खोलें।
   3. जानवर के लिंग पर ध्यान दें (नर जेब्राफिश पतला होता है और पीले रंग का होता है, जबकि मादाएं अधिक गोल होती हैं और नीले और सफेद रंग की होती हैं)।
   4. क्लिक करें विश्लेषण और जीटी; सेट स्केल और संदर्भ के रूप में सुरंग की पूरी क्षैतिज लंबाई का उपयोग करते हुए सेंटीमीटर में छवि के पैमाने को निर्धारित करें।
   5. क्लिक करें विश्लेषण और उपाय और जानवर की रैखिक लंबाई रिकॉर्ड।
   6. इसके शरीर के वजन (BW) की गणना करें।
      नोट: BW की गणना सेक्स-एफएल-बीडब्ल्यू संबंधों से की जाती है जो पहले प्रयोगशाला में या मेटाडेटा से बनाए गए थे। पूरी प्रक्रिया जानवरों पर हेरफेर तनाव से बचा जाता है।

Representative Results

चित्र 1: चुंबकीय क्षेत्र नियंत्रण के लिए सेटअप। (ए)सुरंग के भीतर एक स्थिर, क्षैतिज चुंबकीय क्षेत्र के शामिल होने के लिए एक सोनालिका के साथ तैराकी सुरंग का प्रतिपादन । सोनालिका (0.83 बदल जाता है/सेमी) एक बिजली इकाई से जुड़ा हुआ है और यह ±250 μT (तीव्रता रेंज है कि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र रेंज भी शामिल है) की सीमा में क्षेत्रों उत्पन्न करता है। दाहिने हाथ की ओर, तैराकी उपकरण से जुड़े सोनालिका सुरंग की एक तस्वीर दिखाई गई है। सुरंग ऐक्रेलिक से बना है और इसमें वाटर इनलेट पर दो छिद्रित ऐक्रेलिक प्लेटें रखी गई हैं, जो प्रवाह को लैमिनार के करीब होने की गारंटी देती हैं । (ख)तीव्रता की भूचुंबकीय रेंज में चुंबकीय क्षेत्र के नियंत्रण के लिए निर्धारित तीन ऑर्थोगोनल हेल्महोल्ट्ज़ जोड़े का आरेख और फोटो । मैग्नेटिक फील्ड प्रोब, सीपीयू, डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर और लूप को बंद करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले कुंडली ड्राइवरों को भी दिखाया गया है । कुंडल की प्रत्येक जोड़ी 30 सेमी के त्रिज्या(आर)और एन = 50 AWG-14 तांबे के तारों के बदल जाता है के साथ दो परिपत्र कुंडल से बना है। चयन योग्य पैमाने के साथ एक तीन-अक्ष मैग्नेटोमीटर (सेंसर) (± 88 μT से ± 810 μT) को कुंडली सेट के केंद्र के करीब रखा गया है। सेंसर रेंज ±130 μT को लेकर मूल्यों के लिए सेट है । इन मूल्यों का उपयोग प्रतिनिधि परिणामों में वर्णित मापों के लिए भी किया गया था (इन स्थितियों में, नाममात्र सेंसर संकल्प लगभग 0.1 माइक्रोन है)। चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता और दिशा को डिजिटल फीडबैक सिस्टम के साथ नियंत्रित किया जाता है। सेंसर चुंबकीय क्षेत्र वेक्टर (तीन कुल्हाड़ियों) के तीन घटकों को मापता है, और इसी त्रुटि संकेत निकाले जाते हैं। फिर, सुधार संकेतों को एक साधारण इंटीग्रेटर फिल्टर द्वारा उत्पन्न किया जाता है। डिजिटल सुधार संकेतों को डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर द्वारा वोल्टेज में परिवर्तित किया जाता है और एक उपयुक्त कुंडल चालक द्वारा परिलक्षित किया जाता है। इन अंतिम संकेतों का उपयोग हेल्महोल्ट्ज़ जोड़े को चलाने के लिए किया जाता है। नमूना आवृत्ति 5 हर्ट्ज के लिए तय की गई है और छोरों की एकता लाभ आवृत्ति लगभग 0.16 हर्ट्ज है। एक बार जब कुंडल के हेल्महोल्ट्ज़ जोड़े में धाराएं सेट हो जाती हैं, तो कुल चुंबकीय क्षेत्र कुंडल के केंद्रीय घन मात्रा (किनारे [एल] = 10 सेमी) में अपने औसत तीव्रता मूल्य से 2% से कम भिन्न होता है। माप के दौरान, चुंबकीय क्षेत्र आरएमएस 0.2 माइक्रोन से कम होता है। दोनों सेटअप (पैनल ए और बी)में चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करने वाले कुंडलों में वर्तमान से एक स्थिर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। अधिकतम धारा लागू होने पर विद्युत क्षेत्र की तीव्रता लगभग 04 वी/मीटर होती है; यह मूल्य पर्यावरण में मौजूद प्राकृतिक या कृत्रिम स्थिर क्षेत्रों की तुलना में नगण्य है जिनकी तीव्रता 1 केवी/एम के क्रम की है ।

चित्रा 2: जेब्राफिश की रियोटैक्टिक सीमा निर्धारित करने के लिए परीक्षणों के दौरान उपयोग की जाने वाली प्रवाह दरों का आरेख। 1 घंटे की अनुकूलन अवधि के दौरान प्रवाह जानवरों को पर्याप्त ऑक्सीजन आपूर्ति की गारंटी देने के लिए पर्याप्त था। यह माना जा सकता है कि, इस डिजाइन के साथ, ऑक्सीजन की आपूर्ति कभी भी एक सीमा नहीं है, यहां तक कि प्रवाह 0 के साथ पहले 10 मिनट के चरण में भी। दरअसल, लगभग 7.9 मिलीग्राम/एल के 27 डिग्री सेल्सियस पर पानी की ऑक्सीजन की मात्रा और 1 मिलीग्राम/एचजी की एक पशु ऑक्सीजन खपत (नियमित परिस्थितियों में और कम गति से तैराकी दोनों में जेब्राफिश ऑक्सीजन की खपत के लिए एक अतिरिक्त सन्निकटन) के साथ, यह गणना करना संभव है, प्रवाह के अभाव में, फ्लूम में पीओ₂ प्रति जानवर 2% से अधिक कम नहीं होगा, जो महत्वपूर्ण पीओ₂ (जेब्राफिश के लिए लगभग 40 टोर) से ऊपर है।

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
9500 G meter	FWBell	N/A	Gaussmeter, DC-10 kHz; probe resolution: 0.01 μT
AD5755-1	Analog Devices	EVAL-AD5755SDZ	Quad Channel, 16-bit, Digital to Analog Converter
ALR3003D	ELC	3.76024E+12	DC Double Regulated power supply
BeagleBone  Black	Beagleboard.org	N/A	Single Board Computer
Coil driver	Home made	N/A	Amplifier based on commercial OP (OPA544 by TI)
Helmholtz pairs	Home made	N/A	Coils made with standard AWG-14 wire
HMC588L	Honeywell	900405	Rev E Digital three-axis magnetometer
MO99-2506	FWBell	129966	Single axis magnetic probe
Swimming apparatus	M2M Engineering Custom Scientific Equipment	N/A	Swimming apparatus composed by peristaltic pump and SMC Flow switch flowmeter with digital feedback
TECO 278	TECO	N/A	Thermo-cryostat