Yöntem makalesi

Balık Refahını Değerlendirmek Için Tercih Testi için StandartLaştırılmış Protokol

DOI:

10.3791/60674

⸱

22 Şubat 2020

 ,  , 
1Department of Biology, Pennsylvania State University - Altoona, 2Department of Ecosystem Science & Management, Pennsylvania State University

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Esaret altındaki hayvanların refahını değerlendirmenin temel bir yönü, hayvanların istediklerini alıp almadıklarını sormaktır. Burada, zebra balığında(Danio rerio)çevresel zenginleşmenin varlığı/yokluğu ve akan suya erişim açısından konut tercihini belirlemek için bir protokol sıyoruz.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hayvan refahı değerlendirme teknikleri, söz konusu hayvanın özel ihtiyaçlarını ve isteklerini dikkate almaya çalışır. Zenginleştirme sağlamak (konut ortamında fiziksel nesnelerin veya konspesifiklerin eklenmesi) genellikle esir hayvanlara kimya da neyle etkileşimde bulunduklarını ve zamanlarını nasıl geçirdiklerini seçme fırsatı vermek için bir yoldur. Ancak, genellikle esaret altında gözden kaçan su ortamının temel bir bileşeni, hayvanın fiziksel egzersiz yapmayı seçebilme yeteneğidir. Balık da dahil olmak üzere birçok hayvan için, egzersiz yaşam tarihinin önemli bir yönüdür, ve beyin ve davranış olumlu değişiklikler de dahil olmak üzere birçok sağlık yararları olduğu bilinmektedir. Burada esir hayvanlarda habitat tercihlerini değerlendirmek için bir yöntem salıyoruz. Protokol, farklı sucul türlerde çeşitli çevresel faktörlere (örneğin, çakıl karşı kum, canlı bitkilere karşı plastik bitkiler, düşük akış ve yüksek su akışına karşı) veya karasal türlerde kullanılmak üzere kolayca uyarlanabilir. Tercihin istatistiksel değerlendirmesi, habitatları -1 (kaçınma) ile +1 (en çok tercih edilen) arasında sıralayan Jacob'ın tercih indeksi kullanılarak yapılır. Bu bilgilerle, hayvanın tercih ettikleri yer de dahil olmak üzere refah açısından ne istediği belirlenebilir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Laboratuvar hayvanlarının esaret altında nasıl barındırılması gerektiğine ilişkin düzenlemeler açık ve iyi tanımlanmıştır. Laboratuvar Hayvan Bakımı Değerlendirme ve Akreditasyon Derneği (AAALAC) Uluslararası, araştırma hayvanları ile çalışan tüm kurum ve kuruluşları denetler ve yönetir ve türe uygun hayvancılık ve barınma için özel yönergelere sahiptir. Örneğin, AAALAC'ın Zebrabalığının Barınma ve Bakımı Rehberi, Danio Rerio 1, zebra balıklarını esaret altında barındırırken zenginleştirmenin (konut ortamında fiziksel nesnelerin veya konspesifiklerin eklenmesi) kullanımını "şiddetle teşvik eder". Kılavuz devlet devam ediyor, "Zebrabalığı habitat taklit yapay bitkiler veya yapılar sağlanması hayvanların kendi çevreiçinde bir seçim sağlar."

Kanıtlar zenginleştirme yeni nöronların büyümesini uyarabilir düşündürmektedir (nörogenez) beynin alanlarda uzamsal bilgi işleme dahil alanlarda2, ve bu nöral değişiklikler gelişmiş öğrenme yeteneği ile ilişkili olduğu düşünülmektedir3. Nörogenez ve öğrenme üzerinde zenginleştirme etkileri yaygın balık4,5,kuşlar6, sürüngenler7dahil olmak üzere çeşitli takson, arasında incelenmiştir8. Bu tür çalışmalar zenginleştirmenin beyin ve davranış üzerindeki etkilerini anlamak için önemli olmakla birlikte, hayvanların belirli bir çevre için diğerine göre belirli tercihlerini veya tercihlerini dikkate almazlar.

Esir hayvanların refahıdeğerlendirirken sorulması gereken temel bir soru hayvanların9istediklerine sahip olup olmadıklarıdır. Somut kanıtlar sağlayan bu soruyu araştırmanın bir yolu, hayvanlara öznel tercihlerini anlamamızı sağlayacak seçenekler sunmaktır. Örneğin, iki çalışma zebra balığı ya zenginleştirilmiş ya da düz bir ortama erişimi tercih olup olmadığını araştırdık, her iki çalışma zenginleştirme içeren alanlar için bir tercih gösteren10,11. Ancak, aynı zamanda zebra balığı çevresel zenginleştirme kayıtsız görünür ileri sürülmüştür12, bu yüzden sorunun cevabı açıkça net kesim değildir. Hayvan refahı ile ilgili tercih testi başka bir uygulama nasıl zenginleştirilmiş bir çevrenin farklı yönlerini bir hayvan yapar seçimlerde bir rol oynadığını anlamaya çalışıyor uzanır. Sadece balıklarda, farklı zenginleştirme türlerinin beyin ve davranış üzerinde diferansiyel etkileri vardır ve bu ilişki kişilik özelliklerindeki bireysel farklılıklar la daha da karmaşıktır13. Ayrıca, tercih testi çevresel zenginleştirme karşılaştırmalı çalışmalar için yararlı olabilir. Farklı balık türleri arasında bile, zenginleştirme saldırganlık14dahil olmak üzere davranış birçok farklı türleri üzerinde bir etkisi olduğu gösterilmiştir , cesaret15, locomotion16, ve risk alma davranışı17.

Jacob'ın tercih indeksi konut tercihlerini ölçmek için sık kullanılan istatistiksel bir testtir18. Jacob'ın tercih indeksi, tercihin -1 (kaçınma) ile +1 (en çok tercih edilen) arasında değiştiği farklı zaman noktalarında, her habitat türünde bulunan hayvan sayısına göre her farklı habitata bir değer atar. Burada jacob tercih indeksi balık konut tercihlerini araştırmak ve su ortamının iki önemli özellikleri değerlendirme örneğini kullanmak için kullanmak için bir yöntem açıklar: 1) varlığı veya zenginleştirme yokluğu; ve 2) su akışı19. Ancak protokol, farklı türler ve manzaralar (örneğin, su ve karasal) arasında çeşitli çevresel faktörlere (örneğin, bir yüzey olarak çakıl karşı kum, canlı bitkilere karşı plastik bitkiler, düşük ve yüksek su akışına karşı düşük) bakmak için kolayca uyarlanabilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mevcut çalışma onaya sahiptir ve Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nin hayvan bakımı ve kullanım protokollerinin tüm gerekliliklerine uygundur; 46466 sayılı IACUC.

1. Tercih cihazlarının kurulumu

  1. Deneye başlamadan önce canlı hayvanları içeren tüm deneysel ve hayvancılık prosedürleri için enstitünün Hayvan Bakım Komitesi'nden (veya eşdeğer kuruluştan) onay alabilen.
  2. Opak beyaz plastikten yapılmış deneysel bir tank kullanın. Bölgeler arasındaki duvarlar silikon dolgu ile yerinde sabit gri akrilik yapılır.
    NOT: Deney tankının büyüklüğü ilgi türlerinin büyüklüğüne ve kullanılan bireylerin sayısına bağlıdır (örn. 8 yetişkin zebra balığı için 76 cm L x 76 cm W x 30 cm H'lik bir tank önerilir).
  3. Deney tankını, test edilecek belirli habitat parametrelerine göre değişen dört bölgeye bölün. Araştırmak için zenginleşme farklı türleri örnekleri kumlu vs kayalık substrat, yapay bitkiler vs barınaklar, ya da su akışı vs yapay bitkilerin varlığı(Şekil 1)içerir.
    1. Bir ilgi parametresi olarak su akışını kullanıyorsanız, su jetleri sağlamak için küçük pompalar kullanın (Bkz. Malzeme Tablosu). Pompaları, sabit ve yönlendirilmiş bir su akışı sağlayacak şekilde seçilen bir hızda ayarlayın. İlgi alanının ekolojisi ve yaşam geçmişine (örneğin, zebra balığı için 14 cm/s) göre istenilen hızı seçin.
  4. Deneysel tankın ortasında, yiyeceklerin teslim edildiği merkezi bir arenaya sahiptir (Şekil 1). Her bölgeden merkezi arenaya erişim, birbirinden ayrılan duvarlardaki küçük bir açıklıktan geçer. Açılış, ilgi türlerinin engellenmeden bölgeler arasında hareket edebilecekleri kadar büyük, ancak balığın diğer bölgelerden yaşayabileceği görsel ipuçlarını azaltacak kadar küçük.
  5. Bir biyofiltre ve ısıtıcı tankı her köşesine yerleştirin, ancak su akışını rahatsız etmemek ve tüm bölgeler arasında sabit bir su sıcaklığı sağlamak için deneysel alanın dışında.
  6. Uzayın gerektirdiği gibi ek deneysel tanklar ayarlayın. Sıralı sapmayı sınırlamak için her deney tankındaki farklı bölgeleri döndürün. Tüm çoğaltma tankların tek düze koşullara sahip olduğundan emin olun (aynı ışık seviyeleri, su sıcaklığı, vb.)
  7. Tüm bölgelerin görülebilmesi için kameraları (Malzeme Tablosu'nabakın) her deney tankının hemen üzerine tripodlara yerleştirin. Geniş açılı lenslerden kaçının ve bellek kartlarının kayıt için yeterli alana sahip olduğundan emin olun.
  8. Gün doğumu ve gün batımını simüle etmek için oda aydınlatmasını kademeli olarak (örneğin, 1/2 h) 12 L: 12 D döngüsüne ayarlayın. Su sıcaklığını 25 ± 1 °C'de koruyun.

2. Yakalama, alışma ve prosedür

  1. Test edilmedikleri zaman balıkları ev tanklarında tutun. Tüm test balıklarını kendi tanklarından ve deneysel tankın orta arenasında (1. Gün) net olarak test edin. Stresi azaltmak için yakalama sürelerini en aza indirin (örn. 30 s'den az).
    NOT: Balığı ev tankından stresi en aza indirebilecek deneysel tanka aktarmak için alternatif bir prosedür, balığı bir tank suyuna taşımaktır.
  2. Her deney tankındaki balığın sayısını ve cinsiyetini çoğaltma tankları arasında sabit tutun ve türlerin büyüklüğüne ve ekolojiye göre seçin.
  3. 1-4. günlerde balıklar farklı bölgeleri keşfetmek ve alışma ve keşfetme ye zaman harcarlar. Bu günlerde veri toplamayın.
    NOT: Belirli bir deneysel protokole bağlı olarak alışma için gün sayısını genişletin veya azaltın. Ancak, alışma süresi, işlemenin etkilerini en aza indirmek ve balıkların cihazda beslenmeye alışması için yeterli olmalıdır.
  4. Alışma süresi boyunca, düzenli su kalitesi testleri (örneğin, pH, nitrat veya nitrit seviyeleri) yaparak su kalitesini yakından izleyin ve herhangi bir sorun tespit edilirse suyu değiştirin (bkz. Malzeme Tablosu).
  5. Su yüzeyindeki merkezi arenanın duvarına bağlı yüzen bir gıda halkası (bkz. Malzemeler Tablosu)kullanarak merkezi arenada balık pulu yiyeceği (Bkz. Malzeme Tablosu)besleyin. Bir gıda halkası gıda parçacıkları merkezi arena içinde kalmak sağlar ve gıda sürüklenen nedeniyle bölgeler için bir önyargı sunmuyor.
  6. Bir daldırma ağı ile deneysel tanktan kalan gıda çıkarmadan önce reklam libitum beslemek için balık 0,5 saat verin. Balıkları sabah bir, öğleden sonra bir kez besleyin.
  7. 5-7. günlerdeki davranışları değerlendirin. Her sabah ve öğleden sonra beslenmeden sonra kameraları açın ve balık davranışlarını 2 saat boyunca kaydedin. 8. günde deneysel tanklardan bir daldırma ağı ile tüm balıkları çıkarın ve onları kendi tanklarına geri yerleştirin.
  8. Ne kadar karter su mevcut bağlı olarak, aşağıdaki çoğaltmalar balık üzerinde stres hormonlarının herhangi bir etkisini azaltmak için taze karter suyu ile deneysel tanktaki suyun en az 1/3'ünü değiştirin.
  9. Deneysel tankları o haftanın bölge rotasyon programına uygun olarak ayarlayın. Bölgeleri döndürmek, herhangi bir bölgenin birbirine göre yerleştirilmesi sonucunda meydana gelen herhangi bir davranışsal önyargı olasılığını azaltır. Sonra balık yeni bir parti ile tekrar test süreci başlar.

3. Ölçümler ve veri analizi

  1. Videoları her kayıt gününün sonunda bir bilgisayara indirin. Bu, her kullanımdan önce bellek kartında yer olmasını sağlar.
  2. Bölge tercihini ölçmek için video yazılımı (Bkz. Malzeme Tablosu)kullanın. Her 2 saat kayıt döneminde her bölgede bulunan balık sayısını 5 dakika aralıklarla manuel olarak sayın (bu sayımlarda merkezi arenayı da dahil). Video çekimlerinden erkek ve dişiler arasında ayrım mümkünse analiz sırasında balığın cinsiyetini tanımlayın.
  3. Habitat tercihini analiz etmek için, her çoğaltma tankı için bölge başına ortalama balık sayısını hesaplayın (örn. 3 gün boyunca tüm verilerin ortalaması). Yapı kullanımı için tercih puanı elde etmek için Jacobs'un tercih indeksi15'i

    J = (rx − p)/[(rx + p) – 2*rx*p]

    x'in ilgi alanı olduğu yerde, rx bölgesindeki balıkların tüm bölgelerdeki toplam balık sayısına oranı, p ise deney tankındaki tüm bölgelerin mevcut oranıdır. Dizin, maksimum tercih için +1 ve maksimum kaçınma için −1 arasında değişir.
  4. Bir gözlem döneminde balıkların bölgeler arasında geçiş hızında herhangi bir değişiklik olup olmadığını belirlemek için, her gözlem periyodunun ilk ve son 5 dakikasında, bir balığın merkez arenadan her bölgeye girme sayısının toplam balık sayısına bölünerek geçiş hızını hesaplayın.
  5. Balığın tüm vücudu bölgeleri ayıran açıklıktan geçtiğinde bir balığın bir bölgeye girdiğini düşünün. Her çoğaltma tankı için bir başlangıç ve bitiş ortalama anahtar lama oranını hesaplayın. Herhangi bir deneyci gözlem önyargıazaltmak için aynı deneyci tarafından tüm davranışsal gözlemler yürütmek.
  6. İstatistiksel yazılımları kullanarak (bkz. Malzemeler Tablosu),ilgili istatistiksel analizler yapar. Önerilen analizler tek yönlü ANOVA içerir, tercih indeksi bağımlı değişken ve bölge olarak belirleyici değişken olarak, ve her tank için başlangıç ve bitiş ortalama anahtar hızı üzerinde eşleştirilmiş bir t-testi.
  7. Her bölgenin birbiriyle karşılaştırıldığı bölge karşılaştırmalarını daha fazla araştırmak için Tukey'in çoklu karşılaştırma sonrası hoc testini uygulayın. Daha karmaşık istatistiksel analiz, zaman etkilerini, arena etkilerini, seks etkilerini ve hatta davranıştaki bireysel farklılıkları değerlendiren karışık modelleri içerir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biz 1) plastik bitkiler ve kumlu substrat dahil olmak üzere değişen zenginleştirme arasında bir seçim verilen zebra balıkkonut tercihlerini araştırmak için tercih testi kullanılır; ve 2) su akışı. Bunlar dört bölgeye ayrılmıştır: (i) Sadece Zenginleştirilmiş; (ii) Yalnızca Akış; (iii) Zenginleştirilmiş ve Akış; (iv) Düz; ve gıda teslim edildi Merkezi arena19. Zebrabalığı, diğer tüm bölgelerden önemli ölçüde farklı olan Zenginleştirilmiş ve Akış bölgesi için en yüksek tercihi gösterdi (Sadece Zengi...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, balığın farklı habitat türlerine yönelik tercihlerini araştırmamızı sağlayan deneysel bir tasarım salıyoruz. Tercih testinde önemli olan bazı kritik adımlar şunlardır: 1) tek düze koşulların farklı yinelemeler (örneğin, dış sesler veya hareket, deneyci, su kimyası, ışık seviyeleri) arasında korunmasını sağlamak; 2) bölgeleri çoğaltmalar arasında döndürülür ve su önemli miktarda önyargıları azaltmak için testler arasında taze karter su ile değiştirilir sağlanması; (3) her gruptaki birey sayısı ve çoğaltma tankı sa...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'ndeki Araştırma İşbirliği Bursu ve Huck Enstitüsü'nün yanı sıra USDA AES 4558 tarafından desteklenmiştir. Araştırma, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nin hayvan bakımı ve kullanım protokollerinin tüm gerekliliklerine uygun; 46466 sayılı IACUC.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Yapay Akvaryum BitkileriSmarlinB07PDZQ5M5
Akvaryum için Yapay Yosun Su BitkileriMyLifeUNITPT16L212
Deneysel tanklarUnited State Plastic Corporation6106
Yüzen gıda halkasıSunGrowB07M6VWH9V
Akış ölçerYSIBA1100
Jager Akvaryum Termostat IsıtıcıEhiem3619090
Master Su Kalitesi Test KitiAPI34
Macintosh için SPSS İstatistikleriIBMSürüm 25.0
Dalgıç Pompa, SL-SonglongSL-381
TetraMin Tropikal PullarTetra16106
Üçlü Akışlı Köşe BiyofiltreLee's13405
Video kameraColemanTrekHD CVW16HD
Windows Media Player (video yazılımı)MicrosoftWindows Media Player 12

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Reed, B., Jennings, M. Guidance on the housing and care of zebrafish, Danio rerio. AAALAC International. , 36(2010).
  2. van Praag, H., Kempermann, G., Gage, F. H. Neural consequences of environmental enrichment. Nature Reviews Neuroscience. 1, 191-198 (2000).
  3. Oomen, C. A., Berkinschtein, P., Kent, B. A., Sakisda, L. M., Bussey, T. J. Adult hippocampal neurogenesis and its role in cognition. Wiley Interdisciplinary Reviews - Cognitive Science. 5 (5), 573-587 (2014).
  4. DePasquale, C., Neuberger, T., Hirrlinger, A. M., Braithwaite, V. A. The influence of complex and threatening environments in early life on brain size and behaviour. Proceeedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 283 (1823), 1-8 (2016).
  5. Salvanes, A. G. V., et al. Environmental enrichment promotes neural plasticity and cognitive ability in fish. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 280, 1-7 (2013).
  6. Barnea, A., Pravosudov, V. V. Birds as a model to study adult neurogenesis: bridging evolutionary, comparative and neuroethological approaches. European Journal of Neuroscience. 34 (6), 884-907 (2011).
  7. LaDage, L. D., et al. Interaction between territoriality, spatial environment, and hippocampal neurogenesis in male side-blotched lizards. Behavioral Neuroscience. 127 (4), 555-565 (2013).
  8. Kempermann, G. Why New Neurons? Possible Functions for Adult Hippocampal Neurogenesis. Journal of Neuroscience. 22 (3), 635-638 (2002).
  9. Dawkins, M. S. Using behaviour to assess animal welfare. Animal Welfare. 13, 3-7 (2004).
  10. Kistler, C., Hegglin, D., Würbel, H., König, B. Preference for structured environment in zebrafish (Danio rerio) and checker barbs (Puntius oligolepis). Applied Animal Behaviour Science. 135, 318-327 (2011).
  11. Schroeder, P., Jones, S., Young, I. S., Sneddon, L. U. What do zebrafish want? Impact of social grouping, dominance and gender on preference for enrichment. Laboratory Animals. 48 (4), 328-337 (2014).
  12. Matthews, M., Trevarrow, B., Matthews, J. A virtual guide for zebrafish users. Lab Animal. 31 (3), 34-40 (2002).
  13. Näslund, J., Johnsson, J. I. Environmental enrichment for fish in captive environments: Effects of physical structures and substrates. Fish and Fisheries. 17 (1), 1-30 (2016).
  14. Oliveira, K. V., Barreto, R. E. Environmental enrichment reduces aggression of pearl cichlid, Geophagus brasiliensis, during resident-intruder interactions. Neotropical Ichthyology. 8 (2), 329-332 (2010).
  15. Brydges, N. M., Braithwaite, V. A. Does environmental enrichment affect the behaviour of fish commonly used in laboratory work. Animal Behaviour Science. 118, 137-143 (2009).
  16. Ahlbeck Bergendahl, I., Miller, S., Depasquale, C., Giralico, L., Braithwaite, V. A. Becoming a better swimmer: structural complexity enhances agility in a captive-reared fish. Journal of Fish Biology. 90 (3), 1112-1117 (2017).
  17. Roberts, L. J., Taylor, J., de Leaniz, C. G. Environmental enrichment reduces maladaptive risk-taking behavior in salmon reared for conservation. Biological Conservation. 144 (7), 1972-1979 (2011).
  18. Jacobs, J. Quantitative measurement of food selection. Oecologia. 14, 413-417 (1974).
  19. DePasquale, C., Fettrow, S., Sturgill, J., Braithwaite, V. A. The impact of flow and physical enrichment on preferences in zebrafish. Applied Animal Behaviour Science. 215, 77-81 (2019).
  20. Bekoff, M. Encyclopedia of Animal Rights and Animal Welfare, 2nd edition. , Greenwood Press. Santa Barbara, CA. 53(2009).
  21. Fraser, D., Nicol, C. J. Preference and motivation research. Animal Welfare. , 183-199 (2011).
  22. Franks, B. What do animals want. Animal Welfare. 28, 1-10 (2019).
  23. Blaser, R. E., Rosemberg, D. B. Measures of anxiety in zebrafish (Danio rerio): dissociation of black/white preference and novel tank test. PLoS One. 7 (5), 1-8 (2012).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Fish Welfare AssessmentHabitat Preference TestingJacobs Preference IndexPreference Apparatus SetupEnvironmental Enrichment StudyVideo Behavior AnalysisWater Flow TestingZone Switch RateStatistical Analysis ANOVAExperimental Tank Design

İlgili makaleler