열 화상 비 침습적 무제한 조류의 스트레스를 연구

Neuroscience
 

Summary

응력의 비 침습적 평가를 필요로한다. 이 논문은 가벼운 급성 스트레스에 야생 블루 가슴에 눈 지역의 온도에 큰 반응을 감지하는 열 화상을 사용하여 간단한 프로토콜을 설명합니다.

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Jerem, P., Herborn, K., McCafferty, D., McKeegan, D., Nager, R. Thermal Imaging to Study Stress Non-invasively in Unrestrained Birds. J. Vis. Exp. (105), e53184, doi:10.3791/53184 (2015).

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Abstract

스트레스, 생물학의 중심 개념은 문제에 대한 긴급 대응의 제품군을 설명합니다. 다른 반응 중에서도 응력 주요 기관에 혈액의 유입 및 순 코어의 온도 상승을 초래 혈류 변화를 이끈다. 이 스트레스 - 유도 고열 스트레스를 평가하는 데 사용된다. 그러나, 코어의 온도를 측정하는 침습적이다. 혈류가 코어로 재로서, 본체의 주연을 냉각 할 수있다. 본 논문에서는 적외선 열 화상을 사용하여 주변 체온 야생 블루 가슴에 비 침습적 측정 프로토콜 (Cyanistes caeruleus입니다)에 대해 설명합니다. 현장에서 우리는 셋업 미끼 상자를 사용하여 카메라의 앞에 이상적인 위치로 새를 데려를 만들었습니다. 카메라 (새를 캡처하므로 상자를 닫고) 가벼운 스트레스를 적용하기 전에 그대로 새의 짧은 열 비디오 녹화를 취하고, 갇혀에 새의 응답이 기록됩니다. 눈 영역의 노출 된 피부는이미지에 따뜻한 지역. 이것은 (깜박임 모션 블러) 에러의 가장 일반적인 원인을 제거하는 수동 데이터 필터링 단계를 더 뒤에 각 이미지 프레임으로부터 최대 눈 영역 온도의 자동 추출을 허용한다. 이 프로토콜은 우리가 비 침습적 스트레스 반응의 동역학을 연구 할 수있는 미세한 시간 해상도와 눈 - 영역 온도의 시계열을 제공한다. 또한 작업 인스턴스는 눈 영역의 온도 반응이 스트레스의 강도에 비례 여부를 조사하기 위해, 스트레스를 평가하는 방법의 유용성을 입증 할 필요가있다. 이이 확인 될 수 있다면, 그것은 동물에 스트레스 평가의 가치있는 다른 방법을 제공하고 동물 복지 연구자 생태 학자, 보전 생물 학자, 생리 학자 연구자의 광범위한 도움이 될 것입니다.

Introduction

스트레스는 항상성의 1, 2를 복원하려고 시도 환경 도전에 응답 유기체의 비상 대응을 설명하는, 생물학의 중심 개념이다. 스트레스, 혈당, 지방산과 아미노산 수준, 심장 박동, 호흡 속도 및 모든 대사율 증가, 혈액 하에서 코어 기관 (2)에 외주로부터 전환된다. 생리적 변화의 패턴이 일반적인 사회적 생리 도전 어레이에 빠르게 적응 적으로 대응할 수 있도록 동물을 준비시킨다. 인식과 스트레스를 이해하는 것은 모두 순수의 핵심이며, 억제되지 않은 동물의 스트레스를 평가, 동물 연구를 적용하는 동안 도전 남아있다.

응력의 널리 사용되는 생리 학적 마커는 코르티졸 및 코르티 1,2- 글루코 코르티코이드와 같은 호르몬, 순환 농도의 증가이다. 이 방법의 큰 장점은 자신의 농도가 난을 증가한다는 것입니다N 비율은 스트레스를 정량화 할 수 있도록 강도 스트레스합니다. 그러나, 글루코 코르티코이드는 '스트레스'자체 호르몬하지만, 에너지 저장 2 mobilisers는 없습니다. 이러한 글루코 코르티코이드 수준 에너지 요구, 일, 나이와 생식 상태 3,4- 시간뿐만 아니라, 응답으로도 변경 등 정합 기회 5로서 명백하게 긍정적 인 상황이다. 글루코 코르티코이드 수준은, 그러므로,주의와 맥락에서 해석해야합니다. 급성 스트레스에 글루코 코르티코이드 반응을 측정하는 것은 일부 제한 사항이 있습니다. 급성 스트레스 처음 글루코 코르티코이드 수준을 증가시키고,이어서베이스 라인 레벨로 복귀 1,2- 동적 응답을 트리거한다. 글루코 코르티코이드 샘플은 전형적으로 측정 글루코 코르티코이드 수준 (6)에 영향을 미칠 수 있으므로 그 자체 스트레스하고 채혈하여 침습적으로 얻어진다. 더욱이 글루코 코르티코이드 수준은 단지 하나 또는 소수의 시간 (P)을 측정 할 수있다oints, 개인 내에서 동적 스트레스 반응의 시간을 통해 변화를 조사 할 수있는 능력을 제한, 피크 레벨 및 타이밍 또는 응답 시간의 변화를 캡처 할 수있다. 같은 머리카락이나 깃털 (8), 만성 스트레스 요인을 연구하는 데 유용하지만, 일 개월의 긴 시간 규모에 걸쳐 평균 글루코 코르티코이드 수준을 측정 급성 스트레스의 연구에 적용되지 않습니다 대변 7과 같은 호르몬 샘플링의 비 침습적 방법, . 심지어 가장 정해진 방법 개인 사이 급성 스트레스의 변동에만 제한된 관점을 제공 생리적 스트레스 측정에서 대안의 방법론에 대한 필요성이있다.

스트레스 반응은 생리적 인 효과의 수를 포함 스트레스를 나타낼 수있는 다른 후보가 존재한다. 그 중에서도, 바디 코어 주위에서 수축 채널 혈액 호의적 매개. 다양한 형태와 함께 혈액 따라서 열이 집중,스트레스에 의한 열 발생의의는, 코어 (9)를 따뜻하게. 예컨대, 코어 온난화, 스트레스 - 유도 된 이상 고열 (SIH)도 10 제약 연구에서 급성 스트레스의 지표로서 사용되고있다라고. SIH는 전형적으로 급성 스트레스 10 ~ 15 분내에 0.5~1.5 ° C에 의해 심체 온도를 올린다. 17 - 그것은 동물 포획 및 처리의 일반적 실험인가 스트레스가 포유류 및 조류 종 (11)의 범위로 코어 체온을 높일 수 비교적 잘 문서화 현상이다. 중요한 것은, SIH는 심장 박동 (18), 글루코 코르티코이드 수준 (19)과 행동 (20, 21) 스트레스의 다른 설립 지표와 상관 관계. 글루코 코르티코이드 수준과 같이, 코어 온도는 선형 어떤 종 (22)에 레벨 스트레스 관련되었다. 그러나, 혈액 샘플과 같은, 코어 온도의 측정은 오 삽입을 요구 자체 침략프로브 (10)의 R 주입. 기준선 코어 온도가 점차 스트레스 유도 취급하거나 프로브를 삽입 23 반복되어야 할 때마다 증가한다. 원격 데이터 액세스 적어도 큰 동물 24, 용액을 제공 할 수 있도록 온도 기록 장치에서 최근 개발.

SIH 생성 동일한 메커니즘 내에하지만 아직 스트레스의 또 다른 잠재적 인 마커있다 : 혈액 이동 말초 혈관 수축을하고 가열, 동시에 코어의 피부 (17)를 냉각한다. 코어 온도는 달리, 피부 온도가 적외선 체열 (IRT)에 의해 완전히 비 침습적으로 측정 될 수있다. IRT 온도 25에 물체의 표면으로부터 방출 된 적외선 복사로 변환한다. 동물의 표면은 전형적으로 피부 온도를 직접 유도 될 수있는 몇 베어 패치 같이, 그것은 주위 t 자연스럽게 노출 된 피부 (예를 들어, 지역에 대한 액세스를 필요그는 눈) 또는 모피 나 깃털을 트리밍에 의해 베어 패치를 작성. 피부 및 동물의 적당한 노출 영역에 제공 액세스가 카메라의 시야에 보관 될 수 IRT 카메라는 촬영 된 개인 사이에 비교 될 가능성이 완전한 온도 반응을 가능하게 원격으로 지속적인 피부 온도 측정 값을 수집하기 위해 사용될 수있다 . 아직 표면 닭에 도시되었지만 온도 스트레스 26 급성에 응답이 연구의 신규성은 이전 연구보다 미세한 시간 해상도 야생 동물의 표면 체온을 측정하고, 또한 도시 있다는 예상 피부 온도 강하 수 온도, 습도, 및 기상 변수이다 필드에서 검출 될 수있다. 본 연구의 목적은 열전 사법을 사용하여 비 구속 동물의 피부 온도를 측정하기 위해 필요한 방법을 설명하기위한 것이다. 우리는 자유 생활 푸른 가슴 (Cyanistes caeruleus입니다에 1758 린네을 가벼운 급성 스트레스를 유도하기 위해 캡처를 사용

이 연구는 2013년 12월 번째 (17) 사이의 기간에 실시하고, 4- 낙엽 오크 2014년 1월 (신 SPP.) 생태에 대한 스코틀랜드 센터와 자연 환경 (SCENE)에서 숲, 글래스고 대학의 동부 해안에 몬드, 중앙 서쪽 스코틀랜드 (56.13 ° N, 4.13 °의 W)의. (1) 자유 이르기까지 동물에서 열 이미지를 캡처하는 아래에 적당한 조건을 설정, (2) applyi : 프로토콜은 세 가지 주요 단계를 포함열 화상을 촬영하고, (3) 다음에, 급성 스트레스 동물의 응답을 특성화하기 위해 사용할 수있는 열 화상으로부터 추출하고, 데이터를 처리하는 동안 급성 스트레스 겨. 우리의 경우 우리는 자유 생활 참새목, 열 화상 이미지 캡처를위한 조건이 최적화 된 먹이 상자 (촬영 설정)에 푸른 가슴을 끌었다 다음 새가 내부 때 원격으로 공급 상자를 닫아 캡처 스트레스를 적용 . 열 화상 이미지 캡처 및 데이터 추출의 설명은 우리가 사용하는 장비에 고유 한 열 화상 시스템 사이에 차이가있을 수 있습니다. 데이터 처리는 오픈 소스 소프트웨어를 사용하여 설명한다.

Protocol

윤리 문 :

이 작품은 조류학에 대한 영국의 신뢰와 조류 가벼운 스트레스를 유도 캡처 프로토콜에 의해 승인 된 독립 생활 작은 passerines의 일상 트래핑 방법은 영국 홈 오피스 라이선스에 따라 실시 하였다있었습니다.

촬영을하기 위해 1. 셋업

  1. 새가 카메라 (그림 1)의 전면에 자신을 위치하는 것이 좋습니다 촬영 설정을 만듭니다. 조류 일단 벽에 구멍을 통해 셋업 들어가고 대향 단부 벽에 가까운 음식에 대한 접근을 갖는다.
  2. 셋업에 새들 길들하기 위해, 종래의 기록에 여러 주 동안 공급기에 적합한 식품 (예, 땅콩 커널)을 제공한다. 외에도 음식의 제공에서, 셋업이 그대로 둡니다. 이 기간 동안 새도 카메라에 길들 수 있도록 공급 장치 앞에 더미 삼각대를 놓습니다.
  3. 기록 당일 availabi을 줄이기피더에서 남아있는 모든 음식물을 제거하고 새들 음식에 접근 할 수있는 상부의 중앙에 단지 작은 구멍이 투명 용기에 함유 된 음식물로 교체하여 셋업 땅콩 커널 lity. 위치 진입 구멍에 대향하는 단부에서 케이지의 중심이 식품 용기.
  4. 이 모든 이미지에 나타나도록 상자의 메쉬의 모서리 중 하나에서 자연의 외피의에 알려진 방사율의 검은 절연 테이프의 작은 사각형을 배치합니다. 0.1 ° C 1 초마다의 해상도로 검은 절연 테이프의 온도를 기록하는 온도 로거와 연결 열전대에 검정색 절연 테이프를 부착합니다.
  5. 박스의 모든 카메라의 시야에 들어가고, 그리고 투명한 용기로부터 공급 조류가 초점 카메라의 영역에 위치되도록 상자 트랩의 중심에서 열 화상 카메라를 50cm를 배치했다. 카메라를 설정, 노트북에 카메라를 연결 초당 (타임 스탬프) 7.5 프레임의 평균에 이미지를 기록하고이 저장 될 노트북의 하드 디스크에 이미지를 전송합니다.
  6. 셋업의 회전 문에 낚시 줄을 연결하고 실험이 새의보기에서 숨겨진 위치로 출시하지만, 셋업은 여전히​​ 관찰 할 수있다 - 약 20m를 셋업에서.

2. 가벼운 급성 스트레스에 조류의 응답 얇은 껍질

  1. 새가 먹이 상자를 입력하면, 5 초 동안 상자에 평온 새를 둡니다.
  2. 새가 먹이 상자를 닫습니다 상자에 5 초를 보냈다 후 낚시 줄을 잡아 당깁니다. 조류 조류에게 상해의 위험을 최소화하기 위해 상자의 맨 끝에 여전히주의한다.
  3. 즉시 공급 상자를 접근하고 약 3 분 동안 카메라 뒤에 움직 서있다. 그런 다음 상자에서 새를 검색하고 가자.
열 이미지에서 눈 영역의 온도의 "> 3. 추출

  1. 각 프레임에서 최대 온도의 압축을 풉니 다. 주 : 최대 온도는 실질적으로 항상 periophthalmic 링 (도 2)의 노출 된 피부에 묶여, 눈 주변 영역 내에서 기록하고, 이후 눈 영역 온도로서 지칭된다.
    1. 열 화상 분석 소프트웨어를 잘 이미지를 클릭, 화상 최대의 새로운 플롯을 '추가'. 그런 다음 마우스 오른쪽 CSV 파일로 데이터 (눈 지역 온도와 프레임이 찍은 시간) 수출 플롯을 클릭합니다.
  2. CSV에서 삭제하는 것은 새의 눈 영역은 보이지 않았다 프레임에서 모든 행을 파일.
  3. 식별 수동 포인트, R 27 시간에 대한 최대 온도 플롯 곳 outsid 낮은 값을 갖는 두 개의 연속 nictitating 멤브레인이 눈 위에 당겨졌다 판독 (깜박임)과 점 사이의 온도 스파이크> 0.2 ºC다음 단계 3.1 동안 생산 CSV 데이터 파일에서 해당 줄을 제거 (눈 영역을 볼 수 있지만, 여러 프레임에 대한 움직임을 흐리게했다 예) 조류 (28) 체온의 전자 범위.
  4. 주위 온도를 측정한다.
    1. 스프레드 시트로 컴퓨터와 수출에 온도 로거의 데이터 (시간과 로거 온도)를 다운로드합니다.
    2. 열 화상 이미지에서 주변 온도를 얻기 위해 열 화상 이미지에 분석 소프트웨어는 온도 로거 프로브를 포함 검은 절연 테이프를 통해 사각형을 그립니다, 마우스 오른쪽 사각형의 평균 온도에 대한 '새로운 플롯을 추가'사각형을 클릭하여 선택합니다.
    3. 그런 다음 마우스 오른쪽 CSV 파일로 데이터 (시간과 IRT 온도)를 수출, 그 플롯을 클릭합니다. 하나의 스프레드 시트로 시간에 대한 온도 로거 및 열 영상 정합을위한 두 개의 결과 온도 시계열을 병합합니다.
  5. 올바른 눈 지역 temperatu주위 온도에 대한 재. 시간이 일치하는 CSV 파일로 단계 3.4에서 만든 스프레드 시트를 내 보냅니다. 동시에 측정 - 각 유지 눈 영역의 온도로 온도 로거 및 열전 유래 온도 값 (IRT 온도 로거 온도)의 차이를 추가한다.
  6. 자동 데이터에서 가장 높은 (따라서 가장 정확한) 포인트를 추출하는 피크 탐색 알고리즘 (기업 코드 파일을 참조)를 사용하여 덜 정확한 저 눈 영역의 온도 값을 제거하기 위해 자동화 된 필터링을 수행한다.
    주 : 피크 탐색 알고리즘은 사용자 정의 폭 (SPAN)을 벡터에 온도 데이터를 재구성 권장 스팬 = 3, 숫자 양쪽 즉, 낮은 경우에는, 행 피크를 중심 값을 추출.
  7. 피크가 추출되지 않은 경우 시퀀스에 의해 왼쪽 격차를 닫 선형 보간법을 사용하여 눈 영역이 표시되지 때. 명령 na.approx을 사용 (동물원 패키지 v1.7-1R 1 27)는 각 개인에 대한 초당 단일 온도 값을 얻었다.
  8. CVS 데이터 파일 내에서, 메쉬를 통해 영상을 촬영하는 효과를 보정하기 위해 각각의 눈 영역의 온도로 0.2의 값을 추가한다.
    주 : 시험은 가열 흑체는, 활성 단계 28 ~ 41 ºC 조류의 체온을 의미 근사 때 촬영 설정에 사용 된 바와 같이, 동일한 메쉬 크기를 가진 메쉬 창문에 의해 기록 된 온도를 묘화였다 하지 와이어에 의해 가려진 영역에서 열 화상 카메라 값은 중간 메쉬없이 얻어보다 0.2 ºC 낮았다 (차이 = -0.2 ºC ± 0.085 SD를 의미하는 N = 30, 흑체의 온도 범위 = 41.6-42.5 ° C).
    주 :이 연구의 특정 조건에 보정 계수이며 악기 만들고, 타입 및 동물과 카메라 사이의 메시의 폭에 따라 변화 할 가능성이 있으며, 각각의 상황에서 SP 확립해야ecific 연구 조건.
  9. 방해받지 않고 새의 기준 눈 영역의 온도를 구성 할 상자가 가장 높은 값을 선택 폐쇄되기 전에에서 기록 된 최대 눈 지역의 온도에서. CVS 파일 (베이스 라인)에 새로운 컬럼으로이 기준 눈 영역의 온도를 추가합니다. 각각 CVS 데이터 파일 내의 새로운 컬럼을 생성 최대 눈 영역의 온도 값을 유지 한 다음부터 기준선 값 빼기.
    참고 :이 새 값이 지금은 방해받지 기준 온도에서 편차와 같은 가벼운 급성 스트레스에 새의 응답을 표현한다.
  10. 트랩이 명령 ggplot (R 27 패키지 ggplot2의 v1.0.0 개발자)를 사용하여 폐쇄 된 후 모든 개인의 기본 눈 영역의 온도에서 최대 눈 지역 온도의 편차를 그린다. 옵션 mean_cl_boot (R (27)의 패키지 ggplot2 v1.0.0 개발자)를 이용하여 부트 스트래핑 95 % 신뢰 구간을 생성한다. 자세한 내용은 보조 코드 파일을 참조하십시오.

Representative Results

9 자유롭게 살고 푸른 가슴의 결과는 열 화상에서 얻은 새의 눈 지역의 온도 응력의 예측 신호가 자유에 이르기까지 동물에서 검출 할 수 있음을 입증 할 수있는 정보를 설명이 제공됩니다. 각각의 새가 상자 전 5.1 ± 0.9 초 (N = 9)의 평균 촬영했다 '문이 닫혔다. 이것은 교란 조감도 영역 온도 (기준 온도)에서의 계산 된 모든 후속 조치가 언급 될 수있다. 도착과 함정 내에서 공급 방해받지 푸른 가슴의 20 초 열 비디오 클립에 실시한 테스트에서 (N = 가벼운 스트레스의 응용 프로그램에 사용되는 것과 다른 9 조류), R의 상관 관계> 0.7은 최대 사이에 존재하는 것으로 밝혀졌다 눈 영역의 온도는 제 5 초 동안 기록하고, 최대 값은 상기 제 10, 15 및 20 초 (도 3)에 기록된다. 이는 최대 VA 것을 나타내는 것으로 해석되었다루 트랩 항목 장기간 레벨 대표 후 초기 몇 초 내에 기록하고, 즉시 상자 폐쇄 직전 약 5 초 동안 평균 눈 영역의 온도를 기준 값으로 사용 하였다. 이 샘플의 푸른 가슴이 38.4 ± 0.5 ° C (± SE를 의미)의 평균 기준 눈 영역의 온도를 가지고 있었고, 35.8에서 39.9 ° C였다 (N = 9). 조류 기준선 눈 영역의 온도를 산출 할 수 있도록 5 초 동안 공급되면, 상자 덮개는 실험자에 의해 폐쇄되었다. 그들의 시도 탈출 항공편에 의해 입증 모든 새들은 상자의 폐쇄를 차렸다.

트랩의 폐쇄시에, 눈 영역의 온도는 급격히 떨어지고 ~ 10 초 (도 4) 한 후 기준 온도보다 최소 눈 영역 온도 ~ 130 ° C에 도달 하였다. (4)의 최대 눈 -에 기초하여 상기 복합 곡선을 보여준다 아홉 개인의 영역 온도는 매 초마다 평균. 로타이밍 및 눈 영역의 온도 강하의 크기는 복합 곡선 마스크에게 개인들 사이에 온도 응답의 진정한 범위를 변화한다. 각 개별 계산의 평균 온도 강하는 별도로 2.0 ± 0.2 ° C이며, 최저점은 9.4 ± 2.8 초 (± SE 평균) 후에 도달한다. 그때부터, 눈 영역의 온도는 점차적으로 다음 2 ~ 3 분에 걸쳐 기준 눈 영역의 온도를 향해 반환하지만 아주 재판 말까지 기준에 도달하지 않았다.

그림 1
도 1 촬영 경기장. 필드 설정은 공급 박스를 사용하여 온화한 급성 스트레스가인가 될 수있는 카메라의 시야에 조류 유치하도록 설계되었다. 셋업은 조리개 SIZ와 아연 도금 와이어 메쉬의 전면​​ 패널과 14cm 16.5 cm 합판으로 지어진 높은 상자에 의해 25 구성1 2.5 cm의 전자. 메시는 적외선이 가능 셋업 내부 동안 새를 촬영 할 수있게, 통과 할 수 있습니다. 와이어 메쉬 유리로, 선택하고, 대부분의 플라스틱은 적외선을 전송하지 않습니다. 60mm 직경의 구멍이 셋업 조류 진입을 허용하고 상자의 오른쪽 끝에 위치 음식에 접근하기 위해 좌측 단부 벽에서 절단 하였다. (흑색 화살표로 표시) 블랙 절연 테이프의 두 사각형 사이에 끼워져 온도 로거 프로브는 기준 온도를 기록하기 위해 프론트 패널의 오른쪽 상단에 부착된다. 가벼운 급성 스트레스는 상자를 닫아 내부의 조류에 적용됩니다. 새가 내부 때 입구 구멍에 회전 문에 부착 된 낚시 줄에 실험 허용 당기면 상자를 닫습니다. 트랩 앞에 설정 한 열 화상 카메라는 이벤트의 전체 순서를 기록합니다. 더 큰 버전 O를 보려면 여기를 클릭하십시오이 그림 F.

그림 2
푸른 가슴 그림 2. 열 이미지. 참새목의 몸의 대부분은 잘 깃털에 의해 절연 (또는 다리 저울에 의해 낮은 정도)하지만, 눈 주위의 피부가 노출 정상적인 상황에서 대부분의 열을 방출하고, 임 쿨러 외피 또는 배경으로 둘러싸인. 이것은 눈 주위에 노란색 (최고 온도)에 의해이 열 이미지에 표시됩니다, 주황색, 빨간색, 보라색, 파란색 쿨러와 쿨러 온도를 의미. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 3
O를 측정 기준 온도의 그림 3. 반복성다른 버전의 시간주기.의 제 10, 15 및 20 초 동안 기록 된 최고 값 0.5º 내에 '최대 값의 평균 "클립의 제 1-8 초 내에 기록 최대 온도 사이의 상관 계수 클립 (각각 빨강, 파랑, 녹색 선으로 표시). 모든 클립 (N = 9) 지속 시간 20 초였다. 더 큰 데이터 세트를 이용하여, 초기 분석에서, '최대 값의 수단'의 개수는 단지 하나의 값으로부터 계산하고, 모든 비교 RHO 걸쳐 동일한 값을 주었다. 이 클립이 유일한 수단은 3 개 이상의 측정에서 계산 된 곳들을 떠나, 분석에서 제거되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4
그림 4. 응답트래핑에 눈 영역 온도. 트래핑 이벤트 매우 선명하고 뚜렷한 신호가 시간이 지남에 따라 눈 영역의 온도 변화에 반영있다. 실제 온도의 차이 및 그 개인의 기준 온도로서, 자신의 기준 온도, 잔류 눈 영역의 온도 변화에 걸쳐 개인과 비교하기 위해, 세로 축에 표시된다. 이것은 0으로 설정 트랩의 폐쇄와 3 분 후 트랩에서 제거 조류 시간에 그려집니다. 빨간색 선은 평균 잔류 온도를 보여주고 회색 밴드는 95 % 신뢰 구간을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Discussion

본 연구의 목적은 급성 스트레스에 반응하여 자유 살아있는 동물의 피부 온도의 변화를 측정하는 방법을 설명해야한다. 이 연구는 야생 조류의 급성 스트레스 반응과 관련된 피부 온도의 급격한 변화는 IRT를 사용하여 비 침습적으로 캡처 할 수 있음을 보여 주었다. 이 절차는 셋업 고도로 휴대용 열 이미징 시스템을 이용하여 해당 필드의 다섯 가지 중요한 단계 (1) 설계 기준 온도 (2)의 측정을, 참여 (3) 셋업에서 조류 캡처 관련된 경증 스트레스의인가, (4) 사후 눈 영역 추출 온도 및 온도 데이터 (5)의 교정을 자동 샘플링. 여기에 설명 된 방법은 야생 블루 가슴의 캡처에 적용되었다. 대표 기준 눈 영역의 온도는 적은 5와 같은 초에서 캡처 할 수있다. 필드에서 하나의 조류를 기록하는데 필요한 예상 시간을 처리하기 위해 필요한 추가적인 시간으로 약 1 시간이었다3 분 열 비디오 시퀀스.

동물의 피부 온도에 좋은 데이터를 수집하는 것은 고품질 열 화상을 필요로한다. 열 화상 카메라는 그들 만이 감지 전자기 방사선의 파장의 측면에서 가시 광선 카메라에서 근본적으로 다르며, 사진에 적용되는 개념의 이렇게 많은 (예를 들어,보기, 피사계 심도의 필드)도 온도 측정에 적용됩니다. 로 일반적으로 동물의 방문 예측, 자연 (예를 들어, 둥지 사이트) 또는 인공 (예를 들어, 피더), 열 화상을 수집하는 데 사용 될 수있는 모든 위치, 야생 동물 사진 작가에 의해 실행. 오히려 그들의 서식지 우리가 사전에 카메라를 설정하는 동물보기로 제공되는 즉시 최소의 교란으로 고화질의 화상을 수집 할 수있는 장점을 가지고 있지만이를 수행하지는 않고 카메라 동물 유치. 그러나이 방법으로, 그것은의 효과를 검사하거나 계정을하는 것이 중요합니다스트레스 나 피부 온도에 측정 특정 상황. 예를 들어, 여기에서, 새들은 급전 상황에서 측정 한 음식 적극적 셋업에 푸른 가슴을 유인하기 위해 사용되었다. 닭에 대한 연구 결과가 나왔다 그러한 연관 학습 재판을 할 수도 있습니다 낮은 눈 온도 (29)의 음식 보상의 기대와 소비 급성 긍정적 인 경험. 따라서,이 특정 세트를 위로 들어 개인의 '기본 수준'보상이 행동의 관계에 의해 영향을받을 수있다. 본 경우에, 기준 레벨로부터 드롭 이미 관찰을 향상시키기 위해 예상되는 가능성이 있지만, 추가 조사를 보증한다. 또한, 열 발생은 기준 측정하는 동안 소비되는 음식의 특정 효과는 크게 3 분 트래핑 기간 (30) 내에서 온도를 상승 할 것으로 예상되지 않지만, 음식의 소화가 발생합니다.

모든 동물을 측정하는 생각이 제한,같은 맥락에서이 접근 방식의 큰 힘입니다. 대표적인 결과는 급성 스트레스가인가되기 전에 (초기 눈 영역 온도) 개인간 눈 영역의 온도 변화가 큰 것으로 나타났다. 기준 눈 온도의 변화는 (변화 = 3.9 %의 계수) 측정 오차 또는 간 개인차의 진정한 반사에 부분적으로있을 수 있습니다. 기간 IRT 카메라 테이프의 온도를 변경하지 않은 5 초 동안 검은 절연 테이프의 온도를 기록 편차의 평균 계수는 0.26 % (범위 : 0.59 % 0.08 %)이었다. 측정 오류가 움직이는 조류 클 가능성이 있지만 그럼에도 불구 기준선 눈 영역의 온도 변동이 대부분의 사람들 사이에서 참임을 나타낸다. 이동 조류에 상대적으로 작은 측정 에러의 개념은 또한 (기준선 측정 20 초 이상 동안 눈 영역의 온도를 높은 반복성에 의해지지된다

동물에게 잘 확립 된 급성 온화한 스트레스에 응답하여 우리의 피부 온도를 17 줄여 호의적 매개 혈관 수축 비아 코어 주변으로부터 혈류 패턴의 급격한 변화를 예상. 이 절연되지 않은이었고 ASSO 인 몸체의 영역에만 규정 안와 영역 선택했다작은 혈관, 눈 (31)로부터의 열 손실에 영향을 미칠 수 RETE의 ophthalmicum 풍부한 섞일 네트워크 ciated. 열 비디오 촬영 기술의 빠른 프레임 속도로 온도의 후속 증가 뒤에 10 초에서 약 2 ° C의 눈 영역의 온도 강하를 표시 할 수 있었다 3 분 이내에베이스 라인 0.5 ° C 이내. 온화한 스트레스에 응답하여 주변 냉각은 약 1 분 간격으로 17,26, 32에 이전에 기록되어 있지만,이 기술은 여기에서 최대 온도 강하가 매우 빠를 수 있다는 것을 보여 주었다. 낮은 시간 분해능이 효과의 크기를 놓칠 수있다. 다른 개인의 스트레스 반응의 차이를 비교하는 경우에 중요 할 수있다. 새가 새가 생리 학적으로 남아 스트레스를 나타내는 상자 내에서 유지로 신속한 '싸움이나 비행'응답 후 새의 재 온난화는 기준 수준으로 돌아 오지 않았다. 새 릴리스했다 3 분의 임의로 선택 컷 - 오프 포인트 이후의 실험 장치에서 d를 무료로 살아있는 동물의 구속 기간을 최소화합니다. 그러나, 장래에, 시험은 논리적으로 가능한 경우 동물의 눈 영역의 온도가 기준선 수준으로 복귀 할 때까지 완전한 온도 반응을 촬영하게 할 필요가있다.

전 스트레스가인가 된 후 현재 수집 일련의 이미지를 포함하는 새로운 프로토콜은 상세한 급성 스트레스 반응의 동적 연구 및 개별 동물간에 여러 시간 점 비교를 허용한다. 다른 계절 또는 환경 조건을 통해 개인 내에서이 시험을 반복하는 기준 또는 사후 급​​성 스트레스 피부 온도에 대한 환경의 영향뿐만 아니라 만성 스트레스 평가에 가능한 수단으로, 덩어리를 풀 수 있도록 할 수 있습니다. .

새의 피부 온도는 신진 대사 열 생산에뿐만 아니라 의존혈액의 흐름뿐만 아니라, 태양 복사, 바람의 속도와 25 습윤에서 열 교환에. 이것은 정확한 열 감지 녹음 젖은 바람 조건을 배제한다. 열 화상 카메라에 의해 기록 된 눈 영역의 온도가 항상 하나가 (음의 에러) 또는 과대 (포지티브 에러)을 과소 평가 될 수있다. 상당한 양의 에러가 에너지 입력을 필요로하지만,이 태양으로부터 차폐되는 먹이 상자 조류함으로써 회피 하였다. 새가 점멸 할 때 긍정적 인 오류의 또 다른 소스가 포함되어 있습니다. 이 깜박 몸 코어에 가까운 온도에서 내부에 저장이 안구를 포함하면 이례적으로 높은 온도 판독을 제공대로 때때로 새가 잠시 눈 영역을 통해 자사의 nictitating 멤브레인을 끌어와. 그것은 매우 표시된 서명을 단풍 이것은, 그러나, 쉽게 검출되고, 프레임의 영향은 제거 될 수있다. 우리의 기록에 부정적인 오류의 주된 이유는 모션 블러했다. 너무 빠른 움직임은 샤을 캡처 할카메라의 프레임 비율에 의해 플라이 눈 영역의 온도 과소 평가의 결과, 주변 쿨 영역 (모션 블러)의 화상과의 작은 따뜻한 눈 영역에서 캡처 된 데이터를 교란. 따라서 양성 오류를 제거한 후이 가장 정확한 측정 및 피크 기능 명령을 사용하여 자동화 된 필터링은 최대 눈 영역의 온도 어려워 낮은 값을 제거 눈 영역으로부터 측정 된 최고 온도를 만든다.

적외선 방사는 수증기에 의해 흡수 된 바와 같이 또한, 온도 환경의 상대 습도에 의해 영향을받을 것이다 기록면. 이는 분석적 열상 이미지 분석 소프트웨어에 반대하는 공기 온도, 상대 습도 및 거리를 입력하여 설명 될 수있다. 그러나, 더 정확하고 효율적인 방법은 (여기로서 수행)의 시야 내에서 공지 된 온도 및 방사율 참조 체를 포함시키는 것이다. 우리의 경우이 있었다천연 외피 (33)의 거의 동일하다 0.97의 방사율, 검은 절연 테이프의 광장. 이 절연 테이프를 측정 및 실제 열전 유래 온도 값 사이의 차이를 이용하여 눈 영역의 온도를 교정 할 수 있습니다. 흑체의 표면 온도를 측정 기간에 걸쳐 연속적으로 화상을 보정하는 데 사용될 수있다.

열 카메라의 개발 기술 발전 덕분에 그들은 지금 장시간 동안 초당 프레임 수를 수집 할 수있는 소형 경량의 카메라로 배포 할 수 있습니다. 열 화상은 조류 연구 (25)에 널리 사용되는 기술이지만, 크기 및 열 이미징 시스템의 비용은 야생에서의 사용을 제한하고있다. 본 연구에서는 시스템은 휴대 성이 있었다 약 비용. £ 6,000의 수 제공하는 고해상도 열 영상 비 침습적 정확한 테를 캡처조류를 처리 할 필요없이 자유로운 살아있는 동물 mperature 데이터. 초당 여러 프레임으로 기록하는 것은 주변 온도의 고해상도 시계열의 측정이 가능하므로, 급성 스트레스 반응의 동적을 탐색 할 수있는 가능성을 제공한다. 이 시간의 기간 내에 수행 할 수있는 샘플의 수에 의해 제한되는 종래의 글루코 코르티코이드 샘플 달성하는 것이 곤란하다. 여기서 우리는 급성 스트레스 (캡처)하는 눈 영역의 온도 반응을 입증하기에 충분했다 1 초 간격, 눈 영역 온도의 시계열을 추출했지만, 더 높은 시간 해상도도 가능하다. 다수의 이미지의 축적은, 그러나, 이미지 정보의 추출에 어느 정도의 자동화가 필요하다. 이 프로토콜은 각 이미지에서 최대 온도를 추출하는 간단한 반 자동화 된 프로세스에 대해 설명합니다. 우리가 관심있는 영역으로서이를 수 있었다 눈 레지오N, 항상 이미지의 따뜻한 자리였다. 관심 영역이 더 복잡하고 (예, 34) 주문 설계 패턴 인식 소프트웨어가 필요하면 분석이 더 문제가 될 수있다. 본 연구에서는 몇 가지 수동 필터링은 눈 영역의 온도가 과다 또는 추정하지만이 쉽게 검출되었다이었다 상황에 요구했지만, 물론 더 자동화는 것이 바람직하다. 열 화상에 의한 스트레스에 의한 주변 냉각의 측정은 스트레스의 다른 생리 학적 측정하고이 기​​술의 비 침습적 측면에 가치 또한 포로와 야생 동물을 포함하는 추가 연구에 매우 유리하다 제공한다.

전체 스트레스 반응을 캡처, 적외선 열 화상은 분명히 스트레스 평가를위한 도구로서 큰 잠재력을 가지고있다. 하지만 설립 호르몬 및 핵심 온도 분석에 비 침습적 대안이 될하기 위해서는 이러한 조치 사이에 상호 검증 할 필요가있을 것이다피부 온도 스트레스 강도, 즉와 같은 비례를 도시하면 결정 피부 온도 반응의 정도는 스트레스의 강도를 반영 할 수있다. 미래 연구는 또한 피부 온도는 만성 스트레스를 캡처 여부를 다루어야한다. SIH 동안 급성 스트레스에 응답하여 코어 본체 (35, 36)의 온도 상승이 발생 만성 수있는 물리적 또는 심리적 급성 스트레스에 과도 재발 노출 될 것으로 예상된다. 지속적인 혈관 수축이 핵심 상승에 기여 여부를 명시 적으로 테스트되지 않았습니다. 그러나, 만성 스트레스와 관련된 질병으로 고통받는 인간에 대한 상관 관계 연구는 감소 손가락 온도 (37)를 표시 할. 부정적인 사건 긍정적 구별 할 수있는 능력 : 탐험 마지막 속성은 원자가입니다. 분석법은 특히 호르몬 자극의 수준보다는 스트레스를 반영하여 나타나는 글루코 코르티코이드 수준 원자가 5를 구별 할 수있다. 빗 성질에 관한 연구혐오와 긍정적 인 자극에 노출 된 국내 닭의 ature 피부 온도가 일반 각성 22,29 마찬가지로 유사 할 수있다 좋습니다. 38 깜짝하지만 39 웃음 때 전반적인 피부 온도를 감소 그러나, 인간, 다른 감정 상태, 예를 안와 온난화와 뺨 냉각을위한 피부 온도의 지역 특정 변화를 이끌어. 다른 지역 사이의 비교는 아직 감정 상태를 공개 할 수 있습니다. 이 논문에 배치 권장 사항을 사용하여, 이러한 모든 질문을 해결, 스트레스의 비 침습적 마커로 피부 온도를 확인 할 수있을 것입니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Thermal Imaging Camera FLIR A65 (f=25 mm) Compact (106 x 40 x 43 mm) and low cost
Thermal Image Analysis Software FLIR ResearchIR v3.4 Allows high speed thermal video recording and thermal pattern analysis
Temperature logger Gemini Data Loggers Tinytag Talk 2 TK-4023-PK Monitors from -40 to +125 °C using accompanying temperature probe

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