Zebrafish में चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति संवेदनशीलता पर व्यक्तित्व के प्रभाव का आकलन
Summary
हम एक व्यवहार का आकलन करने के लिए कैसे zebrafish व्यक्तित्व जल धाराओं और कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों के लिए उनकी प्रतिक्रिया प्रभावित डिजाइन प्रोटोकॉल का वर्णन । एक ही व्यक्तित्व के साथ मछलियों उनके अन्वेक्षणिक व्यवहार के आधार पर अलग कर रहे हैं । फिर, एक कम प्रवाह दर के साथ और विभिंन चुंबकीय स्थितियों के तहत एक स्विमिंग सुरंग में उनके rheotactic अभिविंयास व्यवहार मनाया जाता है ।
Abstract
अपने पर्यावरण में स्वयं को ओरिएंट करने के लिए, जानवरों के बाह्य संकेतों की एक विस्तृत सरणी है, जो व्यक्तित्व के रूप में कई आंतरिक कारकों, के साथ बातचीत को एकीकृत । यहां, हम एक व्यवहार के लिए कई बाहरी पर्यावरणीय cues, विशेष रूप से जल धाराओं और चुंबकीय क्षेत्रों के लिए उनके अभिविंयास प्रतिक्रिया पर zebrafish व्यक्तित्व के प्रभाव के अध्ययन के लिए डिजाइन प्रोटोकॉल का वर्णन । इस प्रोटोकॉल को समझने की है कि क्या सक्रिय या प्रतिक्रियाशील zebrafish अलग रियोटैक्टिक थ्रेसहोल्ड प्रदर्शन (यानी, प्रवाह की गति जिस पर मछली ऊपर तैरने शुरू) जब आसपास के चुंबकीय क्षेत्र अपनी दिशा बदलता है । एक ही व्यक्तित्व के साथ zebrafish की पहचान करने के लिए, मछली एक उज्ज्वल आधा करने के लिए एक संकीर्ण खोलने के साथ जुड़े एक टैंक के अंधेरे आधे में पेश कर रहे हैं । केवल सक्रिय मछली उपंयास, उज्ज्वल वातावरण का पता लगाने । प्रतिक्रियाशील मछली टैंक के अंधेरे आधे से बाहर नहीं है । कम प्रवाह दरों के साथ एक तैराकी सुरंग के लिए उपयोग किया जाता है रियोटिक दहलीज निर्धारित करने के लिए । हम पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता की सीमा में सुरंग में चुंबकीय क्षेत्र को नियंत्रित करने के लिए दो setups का वर्णन: एक है कि प्रवाह दिशा (एक आयाम) के साथ चुंबकीय क्षेत्र को नियंत्रित करता है और एक है कि चुंबकीय क्षेत्र के एक तीन अक्षीय नियंत्रण की अनुमति देता है । मछली जबकि अलग चुंबकीय क्षेत्रों के तहत सुरंग में प्रवाह की गति का एक पदश: वृद्धि का अनुभव फिल्माया जाता है । ओरिएंटेशन व्यवहार पर डेटा एक वीडियो ट्रैकिंग प्रक्रिया के माध्यम से एकत्र कर रहे है और एक रसद मॉडल पर लागू करने के लिए rheotactic दहलीज के निर्धारण की अनुमति । हम प्रतिनिधि zebrafish शोलिंग से एकत्र परिणामों की रिपोर्ट । विशेष रूप से, ये प्रदर्शित करता है कि केवल प्रतिक्रियाशील, विवेकपूर्ण मछली, जब चुंबकीय क्षेत्र अपनी दिशा में भिन्न होता है, तब प्रतिरोधक सीमा के रूपांतरों को दर्शाते हैं, जबकि सक्रिय मछली चुंबकीय क्षेत्र परिवर्तनों का प्रत्युत्तर नहीं देता । इस पद्धति के अध्ययन के लिए लागू किया जा सकता है चुंबकीय संवेदनशीलता और कई जलीय प्रजातियों के रियोटैक्टिक व्यवहार, दोनों को प्रदर्शित एकाकी या स्तोमन तैराकी रणनीतियों.
Introduction
वर्तमान अध्ययन में, हम एक प्रयोगशाला आधारित व्यवहार प्रोटोकॉल है जो पानी धाराओं और चुंबकीय क्षेत्रों के रूप में बाहरी अभिविंयास cues, मछली स्तोमन के अभिविन्यास प्रतिक्रिया पर मछली व्यक्तित्व की भूमिका की जांच करने की गुंजाइश है का वर्णन ।
विभिन्न संवेदी सूचनाओं के वजन से पशुओं के ओरिनिटिंग निर्णयों का परिणाम होता है । निर्णय प्रक्रिया पशु की क्षमता नेविगेट करने के लिए (जैसे, क्षमता का चयन करें और एक दिशा रखने के लिए) से प्रभावित है, अपने आंतरिक राज्य (जैसे, खिला या प्रजनन की जरूरत है), अपने को स्थानांतरित करने की क्षमता (जैसे, चलन biomechanics), और कई अतिरिक्त बाहरी कारकों (जैसे, दिन के समय, conspecifics के साथ बातचीत)1.
ओरिएंटेशन व्यवहार में आंतरिक राज्य या पशु व्यक्तित्व की भूमिका अक्सर खराब समझी जाती है या नहीं इसका पता लगाया जाता है2. सामाजिक जलीय प्रजातियों, जो अक्सर समन्वित और polarized समूह आंदोलन व्यवहार3के उंमुखीकरण के अध्ययन में अतिरिक्त चुनौतियां उत्पंन होती हैं ।
जल धाराओं मछली की उंमुखीकरण प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं । मछली एक असुविधाजनक प्रतिक्रिया के माध्यम से पानी धाराओं को ओरिएंट4, जो सकारात्मक हो सकता है (यानी, ऊपर उंमुख) या नकारात्मक (यानी डाउनस्ट्रीम उंमुख) और कई गतिविधियों के लिए इस्तेमाल किया जाता है कहा जाता है, foraging के ड्रापआउट से लेकर ऊर्जावान व्यय5,6. इसके अलावा, साहित्य के एक बढ़ते शरीर की रिपोर्ट है कि कई मछली प्रजातियों अभिविंयास और नेविगेशन7,8,9के लिए भूचुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करें ।
मछली में rheoटैक्सियों और तैराकी प्रदर्शन का अध्ययन आमतौर पर फ्लो चेम्बर्स (flume), में आयोजित किया जाता है, जहां मछली प्रवाह की गति की पदश: वृद्धि को उजागर कर रहे हैं, कम से उच्च गति, अक्सर थकावट जब तक (क्रिटिकल स्पीड कहा जाता है)10, 11. दूसरी ओर, पिछले अध्ययनों में अभी भी पानी के साथ एरेना में जानवरों के स्विमिंग व्यवहार के अवलोकन के माध्यम से ओरिएंटेशन में चुंबकीय क्षेत्र की भूमिका की जांच की12,13. यहां, हम एक प्रयोगशाला तकनीक है कि शोधकर्ताओं ने मछली के व्यवहार का अध्ययन करने की अनुमति देता है, जबकि दोनों जल धाराओं और चुंबकीय क्षेत्र में हेरफेर का वर्णन । इस विधि के लिए पहली बार स्तोमन पर उपयोग किया गया था zebrafish (danio rerio) हमारे पिछले अध्ययन में, इस निष्कर्ष के लिए अग्रणी है कि आसपास के चुंबकीय क्षेत्र के हेरफेर धाराप्रवाह सीमा निर्धारित करता है (यानी, ंयूनतम पानी की गति पर जो मछली ओरिएंट अपस्ट्रीम)14. यह विधि पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता की सीमा के भीतर, अवनालिका में चुंबकीय क्षेत्र को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक सेटअप के साथ संयुक्त धीमी प्रवाह के साथ एक अवनालिका चैंबर के उपयोग पर आधारित है ।
zebrafish के व्यवहार का निरीक्षण करने के लिए उपयोग की गई तैराकी सुरंग चित्रा 1में उल्लिखित है । सुरंग (एक 7 सेमी व्यास और लंबाई में 15 सेमी के साथ एक nonreflecting एक्रिलिक सिलेंडर से बना) प्रवाह दर14के नियंत्रण के लिए एक सेटअप करने के लिए जुड़ा हुआ है । इस सेटअप के साथ, सुरंग में प्रवाह दरों की सीमा के बीच बदलता है 0 और 9 सेमी/
तैराकी सुरंग में चुंबकीय क्षेत्र में हेरफेर करने के लिए, हम दो methodological दृष्टिकोण का उपयोग करें: पहला एक आयामी है और दूसरा तीन आयामी है । किसी भी अनुप्रयोग के लिए, इन विधियों में पानी की एक परिभाषित मात्रा में विशिष्ट चुंबकीय स्थितियों को प्राप्त करने के लिए भूचुंबकीय क्षेत्र में हेरफेर-इस प्रकार, इस अध्ययन में सूचित चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता के सभी मानों में भूचुंबकीय क्षेत्र शामिल है ।
एक आयामी दृष्टिकोण15के विषय में, चुंबकीय क्षेत्र जल प्रवाह दिशा (एक्स अक्ष के रूप में परिभाषित) के साथ छेड़छाड़ की है एक परिनालिका तैराकी सुरंग के चारों ओर लिपटे का उपयोग कर । यह एक शक्ति इकाई से जुड़ा है, और यह एक समान स्थैतिक चुंबकीय क्षेत्र (चित्रा 2A) उत्पंन करता है । इसी प्रकार त्रि-आयामी दृष्टिकोण के मामले में, तैरने वाली सुरंग वाले आयतन में भूचुंबकीय क्षेत्र को विद्युत तारों के कुंडलियों का प्रयोग करते हुए संशोधित किया जाता है । तथापि, तीन आयामों में चुंबकीय क्षेत्र को नियंत्रित करने के लिए, कुंडलियों में तीन ओरोगोनल हेलम्होल्ट्ज युग्मों की डिजाइन (चित्र 2B) होती है । प्रत्येक helmholtz जोड़ी दो परिपत्र तीन लांबिक अंतरिक्ष दिशाओं (एक्स, वाई, और जेड) के साथ उंमुख coils से बना है और एक तीन अक्षीय चुंबकत्वमापी के साथ सुसज्जित बंद पाश स्थितियों में काम कर रहे । मैगनेटोमीटर पृथ्वी के प्राकृतिक क्षेत्र के साथ तुलनीय क्षेत्र तीव्रता के साथ काम करता है, और यह कुंडलिनी सेट के ज्यामितीय केंद्र के करीब स्थित है (जहां तैराकी सुरंग स्थित है) ।
हम तकनीक को लागू करने के लिए परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए है कि व्यक्तित्व लक्षण एक शोल कंपोजिंग जिस तरह से वे चुंबकीय क्षेत्रों का जवाब देने16। हम परिकल्पना है कि सक्रिय और प्रतिक्रियाशील व्यक्तित्व17के साथ व्यक्तियों का परीक्षण,18 अलग जवाब जब पानी के प्रवाह और चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में । इस परीक्षण के लिए, हम पहले एक स्थापित पद्धति का उपयोग करने के लिए आवंटित और समूह व्यक्तियों कि सक्रिय या प्रतिक्रियाशील17,19,20,21है zebrafish तरह । फिर, हम केवल प्रतिक्रियाशील व्यक्तियों या चुंबकीय अवनालिका टैंक है, जो हम नमूना डेटा के रूप में मौजूद में केवल सक्रिय व्यक्तियों से बना shoals में zebrafish तैराकी के rheotactic व्यवहार का मूल्यांकन ।
छंटाई विधि सक्रिय और प्रतिक्रियाशील व्यक्तियों के विभिंन प्रवृत्ति पर आधारित है उपंयास वातावरण21का पता लगाने । विशेष रूप से, हम एक उज्ज्वल और एक अंधेरे पक्ष17,19,20,21 में विभाजित टैंक का उपयोग करें (चित्रा 3) । पशु अंधेरे पक्ष को आदत हैं । जब उज्ज्वल पक्ष के लिए उपयोग खुला है, सक्रिय व्यक्तियों को जल्दी से टैंक के अंधेरे आधे से बाहर निकलें नए वातावरण का पता लगाने के लिए करते हैं, जबकि प्रतिक्रियाशील मछली अंधेरे टैंक छोड़ नहीं है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस अध्ययन में वर्णित प्रोटोकॉल में वैज्ञानिकों को दो बाह्य संकेतों (जल वर्तमान और भूचुंबकीय क्षेत्र) और पशु के एक आंतरिक कारक के बीच एकीकरण के परिणामस्वरूप जलीय प्रजातियों की जटिल अभिविंयास प्रतिक्र…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
अध्ययन के भौतिकी विभाग और नेपल्स यूनिवर्सिटी फेडरीको द्वितीय के जीव विज्ञान विभाग के बुनियादी अनुसंधान संस्थापक का समर्थन किया गया । लेखक सांख्यिकीय समर्थन के लिए डॉ क्लाउडिया angelini (एप्लाइड पथरी संस्थान, consiglio नाजियोनले देले ricerche [cnr], इटली) धंयवाद । लेखकों ने डेटा एकत्रित करने के साथ उनकी तकनीकी मदद के लिए मार्टिना Scanu और सिल्विया Frassinet धंयवाद, और विभागीय तकनीशियनों एफ कैसेसे, जी Passeggio, और आर रोक्को डिजाइन और प्रयोगात्मक सेटअप के साकार में उनके निपुण सहायता के लिए । हम वीडियो शूटिंग के दौरान प्रयोग आयोजित करने में मदद करने के लिए लौरा अंजेंल धंयवाद । हम मियामी विश्वविद्यालय से डायना गुलाब Udel धंयवाद Alessandro Cresci के साक्षात्कार के बयान की शूटिंग के लिए ।
Materials
| 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 | 3760244880031 | 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 |
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