Termal Görüntüleme olmayan invaziv Yarı Kuşlar Stres Çalışması için

Neuroscience
 

Summary

Stres invazif olmayan bir değerlendirme için bir ihtiyaç vardır. Bu yazıda hafif akut stres yaban mavi göğüsleri göz bölge sıcaklığında önemli bir cevap algılamak için termal görüntüleme kullanarak basit bir protokol açıklar.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Stres, biyolojide merkezi bir kavram, sorunlara acil tepkiler paketi açıklanır. Diğer cevaplar arasında, stres önemli organlara kan net akışı ve çekirdek bir sıcaklık artışı ile sonuçlanır, kan akışında bir değişikliğe yol açar. Bu stres kaynaklı hiperterminin stres değerlendirmek için kullanılır. Ancak, çekirdek sıcaklığını ölçen invaziv. Kan akışı çekirdek yönlendirilir gibi, vücudun çevresi serin olabilir. Bu kağıt kızılötesi termografi kullanılarak periferik vücut ısısı vahşi mavi memeli non-invaziv ölçülür bir protokol (Cyanistes caeruleus) açıklar. Alanında bir dizi-up baited kutusunu kullanarak kamera önünde ideal bir konuma kuşları getiren yarattı. Kamera (kuş yakalama dolayısıyla kutusunu kapatmadan ve) hafif stres uygulamadan önce rahatsız kuş kısa bir termal video kaydı alır ve tuzağa olmanın kuş cevabı kaydedilir. Göz bölgenin çıplak ciltgörüntüdeki sıcak bölge. Bu (yanıp sönen hareket bulanıklığı) hataların en yaygın kaynakları çıkarmadan manuel veri filtreleme sonraki adımları takip Her resim çerçevesi maksimum göz bölge sıcaklığı otomatik çıkarma, izin verir. Bu protokol bize non-invaziv stres yanıtının dinamiklerini incelemek için izin veren bir ince zamansal çözünürlüğe sahip göz bölge sıcaklığının bir zaman dizi sağlar. Fazla çalışma örneği göz bölge sıcaklık tepki stres gücü ile orantılı olup olmadığını araştırmak için, stres değerlendirmek için yöntemin yararını göstermek gerekiyor. Bu teyit edilebilir, bu hayvanlarda stres değerlendirmesinde değerli bir alternatif bir yöntem sağlayacak ve hayvan refahı araştırmacılara ekolojist, koruma biyologlar, fizyolog araştırmacıların geniş bir yelpazede için yararlı olacaktır.

Introduction

Stres homeostasis 1,2 restore girişiminde çevresel meydan yanıt olarak bir organizmanın acil müdahale açıklayan biyolojide merkezi bir kavramdır. Stres, kan şekeri, yağ asitleri ve amino asitler seviyeleri, kalp hızı, solunum hızı ve metabolizma hızının her artış, kan altında çekirdek organlara 2 çevreden yönlendirilir. Fizyolojik değişiklikler Bu genel model, sosyal ve fizyolojik sorunların bir dizi hızlı ve uyarlanabilir cevap verebilmek için hayvan hazırlar. Tanıma ve anlama stres hem saf kalbidir ve pervasız hayvanlarda stres değerlendirirken, hayvan uygulamalı araştırma yaparken bir sorun olmaya devam etmektedir.

Stres Yaygın olarak kullanılan fizyolojik markör kortizol ve kortikosteron 1,2 olarak glukokortikoid hormonları, dolaşımdaki düzeylerinde bir artış. Bu yaklaşımın büyük bir güç konsantrasyonları i artırmalarıdırn oran stres sayılabilir sağlayan, yoğunluğu stres. Ancak, glukokortikoidler 'stres' başına hormonlar, ancak enerji depolarının 2 harekete geçiriciler değildir. Böyle glukokortikoid düzeyleri enerji gereksinimleri, gün, yaş ve üreme durumu 3,4 zamanında yanı sıra tepki olarak ayrıca değiştirmek gibi çiftleşme fırsatı 5 gibi görünüşte olumlu durumlar için. Glukokortikoid seviyeleri, bu nedenle, dikkatli bir bağlam içinde yorumlanmalıdır. Akut stres glukokortikoid yanıtı Ölçme da bazı sınırlamalar vardır. Akut stres başlangıçta glukokortikoid düzeyleri artan ve daha sonra temel düzeyde 1,2 dönen dinamik bir yanıtı tetikler. Glukokortikoid örnekler genellikle ölçülen glukokortikoid düzeylerini 6 etkileyebilir, bu nedenle kendi içinde bir stres ve kan numunesi alarak, invaziv elde edilir. Üstelik glukokortikoid seviyeleri sadece bir ya da çok az bir zamanda p ölçülebiliroints, bireylerin içinde dinamik stres yanıtının zaman içinde değişimi incelemek için yeteneğini sınırlayan, zirve seviyeleri ve zamanlama veya cevap süresi varyasyonu yakalayamıyor açabilir. Böyle saç veya tüy 8, kronik stresörleri incelemek için yararlı olsa da, gün veya ay uzun bir zaman ölçeği üzerinde ortalama glukokortikoid seviyeleri ölçmek akut stres çalışma için geçerli değildir dışkı 7 itibaren hormon örnekleme Non-invaziv yöntemler, . Hatta en iyi kurulmuş yöntemler bireyler arasında akut stres varyasyon üzerinde sadece sınırlı bir bakış açısı sunmak gibi fizyolojik stres ölçümlerinde alternatif yöntem için bir ihtiyaç vardır.

Stres tepkisi fizyolojik etkileri bir dizi karıştırmak gibi stres göstergesi olabilir diğer adaylar var. Diğerlerinin arasında, vücut çekirdek çevreden vazokonstrüksiyon kanalları kan sempatik aracılı. Çeşitli form ile birlikte kan ve dolayısıyla ısı Bu konsantrasyon,stres kaynaklı thermogenesis s, çekirdeğini 9 ısıtır. Böyle çekirdek ısınma gibi, stres kaynaklı hipertermi (SIH) ayrıca farmasötik araştırma 10 akut stres bir göstergesi olarak kullanılmaktadır adlandırılan. SIH tipik akut stres 10 10-15 dakika içinde 0.5-1.5 ° C iç vücut ısısını yükseltir. 17 - Bir hayvanı yakalamak ve taşıma yaygın olarak uygulanan deneysel stresör memeli ve kuş türlerinin 11 aralığında çekirdek vücut ısısını artırabilir nispeten iyi belgelenmiş bir olgudur. Önemlisi, SIH, kalp hızı 18, glukokortikoid düzeylerinin 19 ve davranış 20,21 olarak stres diğer kurulan göstergeleri, ile ilişkilidir. Ve glukokortikoid düzeyleri gibi, çekirdek ısısı doğrusal bazı türlerde 22 seviyesine stres ile ilişkili olmuştur. Ancak, kan örneklemesi gibi, çekirdek sıcaklık ölçümü ekleme o gerektiren başlı başına invazivbir prob 10 r implantasyonu. Baseline çekirdek sıcaklığı kademeli olarak stres yapıcı taşıma veya prob yerleştirme 23 tekrarlanması gerekir her zaman artar. Erişen verileri uzaktan en azından büyük hayvanlar 24 için bir çözüm sağlayabilir izin sıcaklık kayıt cihazları son gelişmeler.

SiH üretir aynı mekanizma içinde olsa da, yine stres başka bir potansiyel işaretleyici yatıyor: kan taşır periferik vazokonstriksiyon ve ısı ile çekirdek aynı anda cilt 17 soğutur. Çekirdek sıcaklığı aksine, deri ısısı infrared termografi (IRT) tarafından, tamamen non-invaziv ölçülebilir. IRT sıcaklığında 25 içine bir nesnenin yüzeyinden yayılan kızılötesi radyasyon dönüştürür. Bir hayvanın yüzeyi genellikle cilt ısısı direkt olarak elde edilebilir olan birkaç çıplak yamaları sahip olduğundan, bu t etrafına doğal maruz kalan deride (örn alana erişim gerektirirO göz) ya da kürk veya tüyleri kırparak bir çıplak yama oluşturma. Deri ve hayvan uygun maruz alana sağlanan erişim kameranın görüş alanında tutulabilir, IRT kameralar filme ve bireyler arasında karşılaştırılabilir muhtemelen tam sıcaklık yanıtı sağlayan uzaktan sürekli cilt sıcaklık ölçümleri toplamak için kullanılabilir . Zaten yüzey tavuklarda gösterilmiş olmasına rağmen sıcaklık stresi 26 akut yanıt, bu çalışmanın yenilik daha önceki çalışmalarda daha ince zamansal çözünürlükte vahşi hayvanların yüzey vücut ısısını ölçer ve aynı zamanda gösteriyor ki beklenen cilt ısısı düşüşü olabilir ki Sıcaklık, nem ve hava değişken alanına tespit edilebilir. Bu yazının amacı, termal görüntüleme kullanarak bir kısıtsız hayvanın deri sıcaklığını ölçmek için gerekli metodoloji tanımlamaktır. Biz, serbest yaşayan mavi göğüsleri (Cyanistes caeruleusun 1758 Linnaeus hafif akut stres ikna etmek için yakalama kullanın

Çalışma Aralık 2013 inci 17 arasındaki dönemde yürütülen edildi ve 4. yaprak döken meşe Ocak 2014 (Quercus spp.) Ekoloji İskoç Merkezi ve Doğal Çevre (SAHNE) orman, Glasgow Üniversitesi doğu sahilinde Loch Lomond, orta batısındaki İskoçya (56,13 ° N, 4.13 ° W). (1) serbest değişen hayvandan termal görüntü yakalamak için uygun koşullar altında kurulması, (2) applyi: protokol üç ana adımdan oluşurTermal bir video alan, ve (3) daha sonra, akut stres hayvanın tepkisini karakterize etmek için kullanılan ısıl görüntülerden çıkarma ve işleme verileri ise akut stres ng. Bizim durumumuzda bir serbest yaşayan ötücü bir termal görüntü yakalamak için koşulları optimize edilmiş bir besleme kutusu (filme set-up) için mavi baştankara çekti ve ardından kuş içeride iken uzaktan besleme kutusu kapatarak bir yakalama stres uygulanan . Termal görüntü yakalama ve veri çıkarma açıklaması biz kullanılan ekipman özgüdür ve termal görüntüleme sistemleri arasında değişebilir. Veri işleme açık kaynak kodlu bir yazılım kullanarak tarif edilir.

Protocol

Etik Beyanı:

Iş Ornitoloji İngiliz Güven ve kuş hafif stres ortaya çıkaran yakalama protokolü tarafından onaylanmış serbest yaşayan küçük ötücü bir rutin yakalama yöntemi İngiltere Home Office lisanslar altında yürütülmüştür çıkıyor.

Çekimler için 1. Set-up

  1. Kuşlar kamera (Şekil 1) önünde kendilerini konumlandırmak için teşvik edilir bir filme set-up oluşturun. Kuş bir uç duvarındaki bir açıklık yoluyla bir kurulumu girer ve karşı uç duvara yakın gıda erişimi vardır.
  2. Set-up kuşları alıştırmak için, kayıttan önce birkaç hafta boyunca besleyici bir gıda uygun (örneğin, fıstık çekirdekleri) sağlar. Gıda dışında sağlanması gelen, set-up rahatsız bırakın. Bu süre boyunca, kuşlar da kameraya ortama alışmalarına izin vermek için besleme önüne bir sahte tripod yerleştirin.
  3. Kayıt günü, availabi azaltmakbesleyici kalan tüm yiyecek kaldırarak ve kuşlar yiyecek erişebilirsiniz hangi aracılığıyla üst merkezde sadece küçük bir delik ile şeffaf kap içinde bulunan gıda ile değiştirerek set-up fıstık çekirdekleri ğı. Pozisyon giriş deliği uç karşısındaki kafesin merkezinde bu gıda konteyner.
  4. Tüm görüntülerde, böylece kutunun örgü köşelerinden birinde doğal kabuklarıyla o kadar bilinen emissivite siyah yalıtım bandı küçük bir kare yerleştirin. 0.1 ° C, her 1 sn çözünürlükte siyah yalıtım bandı sıcaklığını kaydeden bir sıcaklık logger ile bağlı bir termokupl siyah yalıtım bandı takın.
  5. Kutunun tüm kameranın görüş alanı içinde uyuyor ve net kaptan beslenen kuşlar odak kameranın bölgesinde konumlandırılmış böylece kutu tuzak merkezinden termal görüntüleme fotoğraf makinesi 50 cm yerleştirin. Kamerayı, bir dizüstü bilgisayar kamerayı bağlayın Saniyede (zaman damgası ile) 7.5 kare ortalama görüntüleri kaydedebilir ve orada kaydedilecek dizüstü bilgisayarın sabit diskine görüntüleri göndermek için.
  6. Set-up dönen kapı olta takın ve deneyci kuşların görünümden gizli bir pozisyona dışarı rulo, ama kurulum hala görülebilir - yaklaşık 20 m set-up.

2. Hafif Akut Stres için Kuş Tepki Çekimler

  1. Bir kuş besleme kutusu girdiğinde, yaklaşık 5 saniye kutuya rahatsız kuş bırakın.
  2. Kuş besleme kutusunu kapatmak için kutuya yaklaşık 5 sn geçirdim sonra olta çekin. Kuş kuş yaralanma riskini en aza indirmek için kutunun ucunda hala özen gösterin.
  3. Hemen besleme kutusu yaklaşım ve yaklaşık 3 dakika boyunca kamera arkasında hareketsiz durmak. Ardından kutusundan kuş almak ve gidelim.
Termal Görüntüler Göz bölge Sıcaklık "> 3. Ekstraksiyon

  1. Her çerçeve maksimum sıcaklık ayıklayın. Not: en yüksek sıcaklık hemen her zaman periophthalmic halka (Şekil 2) maruz kalan derinin ile sınırlanan, göz çevresinde bölge içinden kaydedildi ve bundan sonra göz bölgesi sıcaklığı olarak anılır.
    1. Termal Görüntüleme Analizi Yazılımı resmin üzerine sağ tıklayın, görüntü maksimum için yeni bir komplo 'eklemek'. Ardından, sağ bir CSV dosyasına veri (göz bölge sıcaklık ve çerçeve çekildiği zaman) ihraç arsa üzerine tıklayın.
  2. CSV sil kuş gözü bölge görünür değildi çerçeveleri tüm satırları dosya.
  3. Tespit elle işaret, R 27 zamana karşı maksimum sıcaklığa arsa nerede outsid düşük değerlere sahip iki ardışık gözkapağı zarı gözün üzerine çekilmişti okumaların (yanıp sönen) ve nokta arasındaki sıcaklık ani> 0,2 ºCve sonra adım 3.1 sırasında üretilen CSV veri dosyasından ilgili satırları kaldırın (göz bölge görünür ancak birden fazla çerçeveler için hareket yoluyla bulanık oldu yani) kuşlar 28 vücut sıcaklıkları e aralığı.
  4. Ortam sıcaklığını ölçün.
    1. Bir elektronik tabloya bir bilgisayar ve ihracat üzerine sıcaklık logger verileri (zaman ve logger sıcaklığı) indirin.
    2. Termal görüntü ortam sıcaklığını almak için Termal Görüntü Analiz Yazılımı sıcaklık logger probu kaplı siyah yalıtım bandı üzerinde bir kare çizmek, daha sonra sağ meydanın ortalama sıcaklık 'yeni komplo eklemek' meydanında tıklayın ve seçin.
    3. Ardından, sağ bir CSV dosyasına veri (zaman ve IRT sıcaklık) ihracat, bu komplo tıklatın. Tek elektronik tabloya zaman sıcaklık kaydedici ve termal görüntü uyumu için iki Oluşan sıcaklık zaman serileri Birleştirme.
  5. Doğru göz bölge temperatuOrtam sıcaklığında karşı yeniden. Zaman eşleşen CSV dosyası olarak adım 3.4 oluşturulan e-tabloyu dışa aktarın. Aynı anda ölçülen - Her muhafaza göz bölge sıcaklığına sıcaklık logger ve termal görüntüleme kaynaklı sıcaklık değerlerinin (IRT geçici logger sıcaklığı) arasındaki farkı ekleyin.
  6. Otomatik olarak veri en yüksek (ve dolayısıyla en doğru) puan çıkarmak için yoğun arama algoritması (Ek Kod Dosyası bakınız) kullanarak daha az hassas, düşük göz bölge sıcaklık değerlerini kaldırmak için otomatik filtreleme yürütmek.
    Not: Pik arama algoritması kullanıcı tanımlı genişliği (yayılma) ile bir vektör içine sıcaklık verilerini reorganizes, tavsiye edilen yayılma = 3, sayılar her iki tarafında, yani düşük olduğu, sıralar halinde zirveleri merkezi değerini ayıklanması.
  7. Hiçbir zirve ekstre zaman dizilerin bıraktığı boşlukları kapatmak için doğrusal enterpolasyon kullanın ve göz bölgesi görünür değilken. Komut na.approx kullanın (hayvanat bahçesi paket v1.7-11 R 27) her birey için saniyede tek bir sıcaklık değeri vermek için.
  8. CVS veri dosyasındaki bir ağ üzerinden görüntü alarak etkisini düzeltmek için her göz bölge sıcaklığı 0.2 değer katmak.
    Not: Testler ısıtılmış kara cisim, aktif fazın 28 ° C '~ 41 kuş gövdesi ortalama sıcaklık yaklaştığı zaman filme düzeninde kullanıldığı haliyle, aynı göz boyutu olan gözenekli pencereden tarafından kaydedilen sıcaklık görüntülendi gösterdi değil teller tarafından gizlenmiş alanlarda termal görüntüleme kamerası değerleri müdahale örgü olmadan elde 0.2'den ºC düşüktü (fark = -0.2 ºC ± 0.085 SD ortalama n = 30, siyah cisim sıcaklık aralığı = 41,6-42,5 ºC).
    Not: Bu, bu çalışmada koşullarına özgü düzeltme faktörü ve alet yapmak, tipi ve hayvan ve kamera arasındaki örgü genişliği ile değişir muhtemeldir, ve her durumda sp kurulması gerekmektedirecific çalışma koşulları.
  9. Bozulmamış kuşun temel göz bölge sıcaklığını teşkil edecek kutu en yüksek değeri seçin kapatıldı önce kaydedilen maksimum göz bölge sıcaklıkları, gelen. CVS dosya (başlangıç) yeni bir sütun olarak bu temel göz bölge sıcaklığını ekleyin. Her CVS veri dosyasındaki yeni bir sütun üreten, maksimum göz bölge sıcaklık değerini korudu gelen Ardından başlangıç ​​değerini çıkarın.
    Not: Bu yeni değer artık rahatsız bazal sıcaklığından sapma olarak hafif akut stres kuşun tepkisini ifade eder.
  10. Trap komutu ggplot (R 27 paket ggplot2 v1.0.0) kullanılarak kapatıldı sonra tüm bireylerin temel göz bölge sıcaklığı maksimum göz bölge sıcaklık sapmaları çizilir. Seçenek mean_cl_boot (R 27 paket ggplot2 v1.0.0) kullanılarak önyükleyicisini% 95 güven aralıkları oluşturun. Ayrıntılar için Yan Kod Dosyası bakın.

Representative Results

9 serbest yaşayan mavi göğüsleri sonuçları termal görüntüleme elde ve kuşbakışı bölge sıcaklık stres tahmin sinyal serbest değişen hayvanlarda tespit edilebileceğini göstermek olabilir bilgiyi göstermek olduğunu sunulmuştur. Her kuş kutusunda önce 5.1 ± 0.9 sn (n = 9) ortalama için çekildi 'kapı kapatıldı. Bu rahatsız kuşbakışı bölge sıcaklığı (başlangıç ​​sıcaklığı) hesaplanması hangi sonraki tüm tedbirler sevk edilebilir sağladı. Geldikten ve bir tuzak içinde beslenme rahatsız mavi göğüsleri 20 sn termal video klip üzerinde yapılan testlerde (n = hafif stres uygulanması için kullanılan olanlardan farklı 9 kuş), r korelasyon> 0.7 maksimum arasındaki mevcut bulunmuştur Göz bölgesi sıcaklığı ilk 5 sn boyunca kaydedildi ve maksimum ilk 10, 15 ve 20 sn (Şekil 3) altında yer almaktadır. Bu maksimum va olduğunu belirten olarak yorumlandılue tuzak girişi uzun vadeli seviyede temsilcisi Hakemin düdüğüyle ilk birkaç saniye kaydedildi ve hemen kutu kapatma önceki yaklaşık 5 saniye boyunca ortalama göz bölge sıcaklık başlangıç ​​değeri olarak kullanılmıştır. Bu örnekteki mavi göğüsleri 38.4 ± 0.5 ° C (ortalama ± SH) ortalama başlangıç ​​göz bölge sıcaklığı vardı ve 35.8 den 39.9 ° C arasında değişmektedir (n = 9). Kuş bazal göz bölge sıcaklık ölçümü için 5 saniye beslenen sonra, kutu kapı deneyci tarafından kapatıldı. Onların teşebbüs kaçış uçuşları kanıtladığı gibi tüm kuşlar kutusunun kapatılması fark ettim.

Tuzak kapatılması üzerine, göz bölge sıcaklığı hızla düştü ve ~ 10 sn (Şekil 4) sonra bazal sıcaklığının altında bir asgari göz bölge sıcaklığı ~ 1.3 ° C ulaştı. 4 maksimum göz-dayalı bileşik eğri göstermektedir dokuz bireylerin bölgesi sıcaklığı her saniye için ortalama. Aszamanlaması ve göz bölge sıcaklık düşüşü büyüklüğü kompozit eğri maskeleri bireyler arasındaki sıcaklık yanıtı gerçek boyutunu değişir. Her birey için hesaplanan ortalama sıcaklık düşüşü ayrı 2.0 ± 0.2 ° C ve en alçak noktası 9.4 ± 2.8 sn (ortalama ± SH) sonra ulaşılır. O andan itibaren, göz bölge sıcaklığı kademeli olarak aşağıdaki 2-3 dakika boyunca bazal göz bölge sıcaklığı doğru döndü ama oldukça yargılama sonunda bazal ulaşamadı.

figür 1
Şekil 1. filme arenada. Alanda set-up, bir besleme kutusunu kullanarak, hafif akut stres uygulanan olabilir kameranın görüş alanına kuş çekmek için tasarlanmıştır. Set-up bir açıklık sIz galvanizli tel örgü bir ön panel ile 14 cm ve 16.5 cm kontrplak inşa yüksek kutu, bir 25 oluşuyordu1 2.5 ile sm e. Örgü kızılötesi radyasyon mümkün set-up içinde iken kuşlar film yapım geçmesine izin verir. Tel örgü cam olarak seçildi ve çoğu plastik kızılötesi radyasyon iletmez. 60 mm çapında bir delik set-up giren kuş izin ve kutusunun sağ ucunda yer gıdaya erişmek için sol uç duvarında kesildi. (Siyah ok ile işaretli), siyah yalıtım bandının iki kare arasına sıkıştırılmış bir sıcaklık logger probu referans sıcaklığını kaydetmek için ön panelin sağ üst köşesinde eklenir. Hafif akut stres kutusunu kapatarak içeride kuş uygulanır. Bir kuş içeride olduğunda giriş deliği bir döner kapı bağlı bir balıkçı hattında deneyci hayvanlar Çekme kutusunu kapatın. Tuzak önüne set termal görüntüleme kamerası olayları bütün dizisi kaydeder. Daha büyük bir versiyon o görüntülemek için tıklayınızBu rakam f.

Şekil 2,
Mavi Baştankara Şekil 2. Termal Görüntü. Bir ötücü vücudunun çoğunluğu iyi tüyler ile izole (ya da bacak terazi ile bir dereceye kadar), ama göz çevresinde cilt maruz kalan ve normal şartlar altında en fazla ısı yayar, ve bir edilir soğutucu kabuklarıyla ya da arka plan ile çevrili. Bu gözün çevresinde sarı renk (en yüksek sıcaklık) bu termal görüntü gösterilir, turuncu, kırmızı, mor ve mavi renk serin ve soğutucu sıcaklıkları anlamına gelir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
O ölçülen bazal sıcaklık Şekil 3. Repeatabilitieszaman ver farklı dönemleri. İlk 10, 15 ve 20 saniye kaydedilen en yüksek değeri 0.5º içinde 'maksimumlarını ortalaması' bir klip ve ilk 1-8 saniye kaydedilen maksimum sıcaklık arasındaki korelasyon katsayıları klip (sırasıyla kırmızı, mavi ve yeşil çizgiler ile temsil edilir). Tüm klipleri (n = 9) süresi 20 saniye idi. Daha büyük bir veri kümesini kullanarak başlangıç ​​analizi sırasında, 'maksimumlarını vasıtasıyla' bir numara sadece 1 değerinden hesaplandı ve tüm karşılaştırmalar arasında rho için aynı değeri vermiştir. Bu klipler tek yolu en fazla 3 ölçümlerinden hesaplanan nerede o bırakarak, analiz çıkarıldı. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4,
Şekil 4. Tepkiyakalama için göz bölge sıcaklığı. yakalama olayı çok net ve belirgin sinyal zamanla göz bölge sıcaklık değişikliği yansıyan yoktur. Gerçek sıcaklık farkı ve bu bireyin başlangıç ​​sıcaklığı, bazal sıcaklığında kalıntı göz bölgesi sıcaklığında değişir bireyler arasında karşılaştırma için, dikey eksende taslak halinde. Bu 0 olarak ayarlayın tuzak kapatılması ve 3 dakika sonra tuzak kaldırıldı kuş zamana karşı çizilmiştir. Kırmızı çizgi ortalama rezidüel sıcaklığını gösterir ve gri bant% 95 güven aralığı temsil eder. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Discussion

Bu çalışmanın amacı, akut stres karşılık olarak bir serbest yaşayan hayvanın deri sıcaklığına değişiklikleri ölçmek için gereken bir yöntem tanımlamaktır. Bu çalışma yabani kanatlılarda akut stres yanıt ile ilişkili cilt ısısında ani değişimler IRT kullanarak non-invaziv yakalanabilir olduğunu göstermiştir. Bu prosedür set-up son derece portatif termal görüntüleme sistemi kullanılarak uygun alana beş önemli aşamaları (1) tasarım, bazal sıcaklık (2) ölçümü, yer (3) set-up kuş yakalama içeren hafif bir stres uygulaması, (4) post hoc göz bölge sıcaklığı ve ekstre sıcaklık verileri (5) kalibrasyon örnekleme otomatik. Burada anlatılan metodoloji vahşi mavi göğüsleri yakalanması uygulandı. Temsilci bazal göz bölge sıcaklıkları az 5 saniye yakalanan olabilir. Alanında bir kuş kaydetmek için gerekli tahmini bir zaman süreci için gerekli olan başka bir saat ile yaklaşık 1 saat idi3 dk termal video dizisi.

Bir hayvanın deri sıcaklığına iyi verilerin toplanması, yüksek kalitede termal görüntüler gerektirir. Termal görüntüleme kameraları, sadece onlar tespit elektromanyetik radyasyon dalga boyu açısından görünür ışık kameraları temelde farklıdır ve fotoğrafçılık geçerlidir kavramların böylece birçok (örneğin, görüş, alan derinliği alanı) de termografide geçerlidir. Gibi yaygın bir hayvan ziyaretleri tahmin edilebileceği gibi, doğal (örneğin, yuva siteleri) veya suni (örneğin besleyiciler), termal görüntüleri toplamak için kullanılabilecek herhangi bir yerde, vahşi yaşam fotoğrafçıları tarafından uygulanan. Yerine onların yaşam bize önceden kamerayı kurmak için hayvan görünümüne girer en kısa sürede minimal rahatsızlık ile yüksek kalitede görüntü toplamak için izin avantajı olmasına rağmen onları takip çalışırken daha kameraya hayvanları çekilmesi. Ancak, bu yaklaşım ile, bu etkilerini incelemek veya hesap için hayatistres veya cilt sıcaklığı ölçümü belirli bağlam. Örneğin, burada, kuşlar besleme bağlamında ölçüldü ve gıda aktif set-up içine mavi göğüsleri cezbetmek için kullanıldı. Tavuk ile ilgili araştırma göstermektedir ki, böyle bir ilişkisel öğrenme deneme Ayrıca alt göz sıcaklığı 29 gıda ödül beklentisiyle ve tüketim gibi akut olumlu deneyimler. Bunun gibi, bu özel set up giren bireylerin 'başlangıç ​​seviyesi' ödül ile bu kanunun dernek tarafından etkilenebilir. Varsa, bazal seviyeden düşüş zaten gözlenen geliştirmek için beklenir ama bu olasılık, daha fazla araştırma garanti eder. Ayrıca, termogenez bazal ölçüm sırasında tüketilen gıdanın belirli etkileri önemli ölçüde 3 dk yakalama dönemi 30 içinde sıcaklık yükseltmek beklenmiyor olsa da, gıda sindirimi ile oluşur.

Tüm hayvanlar ölçüm kabul Bu sınırlama,Aynı bağlamda, aynı zamanda, bu yaklaşımın büyük bir gücüdür. Temsilcisi sonuçları, akut stres uygulanmadan önce (bazal göz bölgesi sıcaklığı) bireyler arasında göz bölge sıcaklık büyük bir değişim olduğunu gösterdi. Bazal göz sıcaklık değişimi (değişim =% 3,9 katsayısı) ölçüm hatası ya da bireyler arası farklılıkların gerçek bir yansıması nedeni kısmen olabilir. Dönem IRT kamera bandın sıcaklık değişmedi 5 sn boyunca siyah yalıtım bandı sıcaklığı kaydedildi varyasyon ortalama katsayısı% 0.26 (aralık 0.59% 0,08%) idi. Ölçüm hatası hareket eden bir kuşta olması muhtemel olmasına rağmen yine de bazal göz bölgesi sıcaklığı bu varyasyonun en bireyler arasında gerçekten de olduğunu gösterir. Hareketli kuşlar nispeten küçük ölçüm hatası kavramı ayrıca (bazal ölçümleri sırasında 20 saniye boyunca göz bölge sıcaklığının yüksek tekrarlanabilirlik tarafından desteklenen

Bir hayvana köklü bir akut hafif stres karşısında biz deri sıcaklığı 17 azaltır sempatik aracılı vazokonstrüksiyona yoluyla çekirdek çevreden kan akışının desen hızlı değişimlere, beklenen. Bu yalıtımsız ve asso vücudun tek bölgesini sağlanan periorbital bölge seçildiküçük kan damarlarının, göz 31 ısı kaybını etkileyebilir rete ophthalmicum zengin içiçe ağ ile anılmaktadır. Termal videoing tekniğinin hızlı çerçeve hızı ile sıcaklık bir sonraki artış izledi 10 saniye içinde yaklaşık 2 ° C göz bölge sıcaklığında bir düşüş gösteren başardı 3 dakika içinde bazal 0.5 ° C içinde. Hafif stres yanıt olarak periferal soğutma yaklaşık 1 dakika aralıklarla 17,26, 32 daha önce kaydedilmiş olmasına rağmen, teknik, burada sıcaklık maksimum düşüş derece hızlı olabileceğini göstermiştir. Alt zaman çözünürlüğü ile bu etkinin büyüklüğü kaçırmış olabilir. Farklı birey stres yanıtına farklılıkların karşılaştırılması, bu önemli olabilir. Kuş fizyolojik kaldı vurguladı belirten kutu içinde kalmıştır gibi hızlı 'kavga veya uçuş' yanıtı sonra kuş yeniden ısınma bazal seviyeye dönmedi. Kuşlar bırakma vardıyaklaşık 3 dakika keyfi olarak seçilmiş kesme noktasından sonra deneysel set-up dan d serbest yaşayan hayvanın kısıtlama süresini en aza indirmek için. Ancak, gelecekte, denemeler lojistik mümkünse hayvanın göz bölge sıcaklığı, başlangıç ​​seviyesine dönene kadar tam sıcaklık tepkisini kaydetmek için uzun gerekebilir.

Öncesi ve stresör şimdi uygulandıktan sonra toplanan görüntülerin bir dizi kapsayan bu yeni protokol detaylı akut strese yanıt dinamiğinin çalışma ve bireysel hayvanlar arasında çok zaman noktalarının karşılaştırmalar izin verir. Farklı mevsimlerde ya da çevresel koşulları üzerinde bireyler içinde bu deneme tekrarı taban veya post-akut stres cilt sıcaklığı çevre etkileri de kronik stres değerlendirmesine olası bir cadde olarak, disentangled izin verebilir. .

Bir kuşun Cilt ısısı, metabolik ısı üretimi ve değil sadece bağlıdırkan akışı aynı zamanda güneş radyasyonu, rüzgar hızı ve 25 ıslatma ısı alışverişi. Bu doğru termografik kayıtlardan ıslak ve rüzgarlı koşulları engellemektedir. Bir termal görüntüleme kamerası tarafından kaydedilen göz bölge sıcaklık zamanlarda ya (negatif hatası) veya abartılmıştır (pozitif hata) hafife alınabilir. Önemli pozitif hata enerji girişini gerektirir, ama bu güneş korumalı olan besleme kutusuna kuş tarafından bertaraf edilmiştir. Kuş kırpıştırdı zaman pozitif hata Bir başka kaynak dahildir. Yanıp, vücut çekirdek buna yakın bir sıcaklıkta dahili olarak saklanan o gözün kapakları zaman bir anormal yüksek sıcaklık okuma verir gibi Bazen kuş kısaca göz bölge üzerindeki gözkapağı zarı çeker ve. Bir çok belirgin imza yapraklar gibi Ancak bu, kolayca tespit edilir ve etkilenen çerçeve çıkarılabilir. Bizim kayıtlarında olumsuz bir hata temel nedeni hareket bulanıklığı oldu. Çok hızlı Herhangi bir hareket Shar çekilecekKameranın kare hızı ile kat göz bölge sıcaklık küçümsenmesi sonuçlanan çevreleyen serin alanı (hareket bulanıklığı) o resmin küçük, sıcak göz bölgesinden yakalanan verileri boşa çıkarıcıdır. Böylece olumlu hataları çıkardıktan sonra bu en doğru ölçüm ve doruklarına işlev komutunu kullanarak otomatik filtreleme maksimum göz bölge sıcaklıklarının daha az olası düşük değerler kaldırır göz bölgeden ölçülen maksimum sıcaklık yapar.

Kızıl ötesi ışıma su buharı tarafından emilir Buna ek olarak, sıcaklığı ortam bağıl nem etkilenecektir kaydedilen yüzey. Bu analitik Termal Görüntü Analiz Yazılımı içine nesneye hava sıcaklığı, bağıl nem ve mesafeyi girerek açıklanabilir. Ancak, daha doğru ve verimli bir yaklaşım (burada üstlenilen gibi) görüş alanı içinde bilinen sıcaklık ve emisyon bir referans gövdesini eklemektir. Bizim durumumuzda bu olduDoğal kabuklarıyla 33 o yaklaşık eşdeğerdir 0.97 bir yayıcılık, siyah yalıtım bandı bir kare. Bu yalıtım bandı için ölçülen gerçek ve termal görüntüleme kaynaklı ısı değerleri arasındaki farkı kullanarak göz bölge sıcaklığını kalibre verir. Cisim yüzey sıcaklığı, daha sonra ölçüm süresi boyunca sürekli olarak görüntü kalibre etmek için de kullanılabilir.

Termal kameralar gelişiminde teknolojik gelişmeler sayesinde artık uzun bir süre boyunca saniyede birçok kare toplamak mümkün küçük hafif kameralar gibi dağıtılabilir. Termal görüntüleme kuş araştırma 25 yaygın olarak kullanılan bir tekniktir rağmen, boyut ve termal görüntüleme sistemlerinin gider vahşi kullanımını kısıtladı. Bu çalışmada sistem, son derece portatif oldu yaklaşık maliyet. 6.000 £ ve yetenekli sağlanan yüksek çözünürlüklü termal görüntü non-invaziv doğru te yakalamakuş ele gerek kalmadan serbest yaşayan hayvanlardan mperature verileri. Saniyede birden kare kayıt periferik sıcaklık yüksek çözünürlüklü zaman serilerinin ölçümleri sağlar ve böylece akut stres tepkisi dinamiğini keşfetmeye imkanı sağlar. Bu belirli bir süre içinde yapılabilecek numune sayısı ile sınırlı konvansiyonel glukokortikoid numune ile elde etmek zordur. Burada akut stres (yakalama) göz bölge sıcaklık tepkisini göstermek için yeterli oldu 1 sn arayla, göz bölge sıcaklık zaman serileri ayıklanır, ama yüksek zamansal çözünürlük de mümkün olacaktır. Görüntülerin çok sayıda birikimi, ancak görüntüleri bilgilerin çıkarılması otomasyon bazı düzeyi gerektirir. Protokol, her görüntüden maksimum sıcaklık ayıklamak için basit bir yarı otomatik işlemi anlatılmaktadır. Biz faiz bölge olarak bunu başardık, göz region, her zaman görüntüde sıcak nokta oldu. Ilgi bölgeleri daha karmaşık ve (örneğin, 34) özel tasarlanmış örüntü tanıma yazılımı gerekebilir eğer Analiz daha sorunlu olabilir. Bu çalışmada bazı manuel filtreleme göz bölge sıcaklığı fazla veya az tahmin ama bunlar kolayca tespit idi durumlar için gerekli, ama tabii ki daha fazla otomasyon istenmektedir. Termal görüntüleme stres kaynaklı çevresel soğutma ölçümleri stres diğer fizyolojik tedbirler ve bu tekniğin non-invaziv yönüne değerli bir katkı esir ve vahşi hayvanları kapsayan ileri çalışmalar için son derece avantajlıdır sağlar.

Tam stres yanıtı yakalama, kızılötesi termografi açıkça stres değerlendirmesi için bir araç olarak büyük bir potansiyele sahiptir. Gerçi kurulan hormonal ve çekirdek ısısı deneyleri için non-invaziv bir alternatif olmak için, bu tedbirler arasında çapraz validate gerekli olacaktır veCilt ısısı stres yoğunluğu, yani aynı orantılılık gösteriyor olmadığını, cilt ısısı yanıtı ölçüde stres gücünü yansıtır. Gelecekteki araştırmalar da cilt sıcaklığı kronik stres yakalar olmadığını da dikkate almalıdır. SIH iken akut stres tepkisi çekirdek vücut sıcaklığında 35,36 kronik yükseklik üretebilir fiziksel ya da psikolojik akut stres etkenlerine karşı geçici, tekrarlayan pozlama olması bekleniyor. Devam eden vazokonstriksiyon bu çekirdek yükselmesine katkıda bulunup açıkça test edilmemiştir. Ancak, kronik strese bağlı hastalıktan muzdarip insanlarda bağıntılı çalışmalar azaltılmış parmak sıcaklıkları 37 gösteriyor. Olumsuz olayların olumlu ayırt yeteneği: keşfetmek için son bir nitelik değerlik olduğunu. Hormonal deneyler özellikle uyarma düzeyini ziyade stresi yansıtacak şekilde görünen glukokortikoid seviyeleri ile, değerlik 5 ayırt edemez. Tarak öfke Araştırmacaydırıcı ve olumlu uyaranlara maruz yerli tavuklarda çalıçtırdıgınızda deri ısısı genel uyarılma 22,29 benzer benzer olabileceğini düşündürmektedir. 38 ürküyor, ama 39 gülüyor zaman genel cilt sıcaklığını azaldığı Ancak, insanlarda, farklı duygusal durumlar örnek periorbital ısınma ve soğutma için yanak cilt sıcaklığında bölgesel belirli değişiklikler, ortaya. Farklı bölgeler arasındaki karşılaştırmalar henüz duygusal durumunu ortaya çıkarabilir. Bu yazıda ortaya koydu tavsiyeler kullanarak, bu soruların tümüne yönelik ve stres non-invaziv bir marker olarak cilt sıcaklığı doğrulamak mümkün olacaktır.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Romero, L. M., Dickens, M. J., Cyr, N. E. The reactive scope model - A new model integrating homeostasis, allostasis, and stress. Hormones and Behavior. 55, 375-389 (2009).
  2. McEwen, B. S., Wingfield, J. C. The concept of allostasis in biology and biomedicine. Hormones and Behavior. 43, 2-15 (2003).
  3. Rensel, M. A., Schoech, S. J. Repeatability of baseline and stress-induced corticosterone levels across early life stages in the Florida scrub-jay (Aphelocoma coerulescens). Hormones and Behavior. 59, 497-502 (2011).
  4. Wingfield, J. C. Comparative endocrinology, environment and global change. General and Comparative Endocrinology. 157, 207-216 (2008).
  5. Buwalda, B., Scholte, J., de Boer, S. F., Coppens, C. M., Koolhaas, J. M. The acute glucocorticoid stress response does not differentiate between rewarding and aversive social stimuli in rats. Hormones and Behavior. 61, 218-226 (2012).
  6. Romero, L. M., Reed, J. M. Collecting baseline corticosterone samples in the field: Is under 3 min good enough. Comparative Biochemistry and Physiology - A Molecular and Integrative Physiology. 140, 73-79 (2005).
  7. Harper, J. M., Austad, S. N. Fecal glucocorticoids: a noninvasive method of measuring adrenal activity in wild and captive rodents. Physiological and Biochemical Zoology. 73, 12-22 (2000).
  8. Bortolotti, G. R., Marchant, T. A., Blas, J., German, T. Corticosterone in feathers is a long-term, integrated measure of avian stress physiology. Functional Ecology. 22, 494-500 (2008).
  9. Oka, T., Oka, K., Hori, T. Mechanisms and mediators of psychological stress-induced rise in core temperature. Psychosomatic Medicine. 63, 476-486 (2001).
  10. Bouwknecht, A. J., Olivier, B., Paylor, R. E. The stress-induced hyperthermia paradigm as a physiological animal model for anxiety: a review of pharmacological and genetic studies in the mouse. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 31, 41-59 (2007).
  11. Moe, R. O., Bakken, M. Effects of Handling and Physical Restraint on Rectal Temperature, Cortisol, Glucose and Leucocyte Counts in the Silver Fox (Vulpes vulpes). Acta Veterinaria Scandinavica. 38, 29-39 (1997).
  12. Cabanac, M., Aizawa, S. Fever and tachycardia in a bird (Gallus domesticus) after simple handling. Physiology, and Behavior. 69, 541-545 (2000).
  13. Cabanac, A. J., Guillemette, M. Temperature and heart rate as stress indicators of handled common eider. Physiology, and Behavior. 74, 475-479 (2001).
  14. Carere, C., van Oers, K. Shy and bold great tits (Parus major): body temperature and breath rate in response to handling stress. Physiology, and Behavior. 82, 905-912 (2004).
  15. Gray, D. A., Maloney, S. K., Kamerman, P. R. Restraint increases afebrile body temperature but attenuates fever in Pekin ducks (Anas platyrhynchos). American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 294, R1666-R1671 (2008).
  16. Meyer, L. C. R., Fick, L., Matthee, A., Mitchell, D., Fuller, A. Hyperthermia in captured Impala (Aepyceros melampus.): A fright not flight response. J. Wildl. Dis. 44, 404-416 (2008).
  17. Busnardo, C., Tavares, R. F., Resstel, L. B. M., Elias, L. L. K., Correa, F. M. Paraventricular nucleus modulates autonomic and neuroendocrine responses to acute restraint stress in rats. Autonomic Neuroscience: Basic, and Cinical. 158, 51-57 (2010).
  18. Kramer, K., et al. Effect of conditioning on the increase of heart rate and body temperature provoked by handling in the mouse. ATLA Alternatives to Laboratory Animals. 32, 177-181 (2004).
  19. Lowe, T. E., Cook, C. J., Ingram, J. R., Harris, P. J. Changes in ear-pinna temperature as a useful measure of stress in sheep (Ovis aries). Animal Welfare. 14, 35-42 (2005).
  20. Ahola, L., Harri, M., Kasanen, S., Mononen, J., Pyykönen, T. Effect of family housing of farmed silver foxes ( Vulpes vulpes ) in outdoor enclosures on some behavioural and physiological parameters. Canadian Journal of Animal Science. 80, 427-434 (2000).
  21. Harri, M., Mononen, J., Ahola, L., Plyusnina, I., Rekilä, T. Behavioural and physiological differences between silver foxes selected and not selected for domestic behaviour. Animal Welfare. 12, 305-314 (2003).
  22. Van Bogaert, M. J. V., Groenink, L., Oosting, R. S., Westphal, K. G. C., Van Der Gugten, J., Olivier, B. Mouse strain differences in autonomic responses to stress. Genes, Brain and Behavior. 5, 139-149 (2006).
  23. Van Der Heyden, J. A. M., Zethof, T. J. J., Olivier, B. Stress-induced hyperthermia in singly housed mice. Physiology and Behavior. 62, 463-470 (1997).
  24. Singer, C., Ruf, T., Schober, F., Fluch, G., Paumann, T., Arnold, W. A versatile telemetry system for continuous measurement of heart rate, body temperature and locomotor activity in freeranging ruminants. Methods in Ecology and Evolution. 1, 75-85 (2010).
  25. McCafferty, D. J. Applications of thermal imaging in avian science. Ibis. 155, 4-15 (2013).
  26. Edgar, J. L., Nicol, C. J., Pugh, C. A., Paul, E. S. Surface temperature changes in response to handling in domestic chickens. Physiology, and Behavior. 119, 195-200 (2013).
  27. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. At http://www.r-project.org/ (2014).
  28. Prinzinger, R., Pressmar, A., Schleucher, E. Body temperature in birds. Comparative Biochemistry and Physiology. 99, 499-506 (1991).
  29. Moe, R. O., Stubsjøen, S. M., Bohlin, J., Flø, A., Bakken, M. Peripheral temperature drop in response to anticipation and consumption of a signaled palatable reward in laying hens (Gallus domesticus). Physiology, and Behavior. 106, 527-533 (2012).
  30. Secor, S. M. Specific dynamic action: a review of the postprandial metabolic response. Journal of Comparative Physiology B. 179, 1-56 (2009).
  31. Midtgård, U. Scaling of the brain and the eye cooling system in birds: A morphometric analysis of the ophthalmicum. Journal of Experimental Zoology. 225, 197-207 (1983).
  32. Edgar, J. L., Lowe, J. C., Paul, E. S., Nicol, C. J. Avian maternal response to chick distress. Proceedings. Biological Sciences / The Royal Society. 278, 3129-3134 (2011).
  33. Hammel, H. T. Infrared emissivity of some Arctic fauna. Journal of Mammalogy. 37, 375-378 (1956).
  34. Khaliq, I., Hof, C., Prinzinger, R., Böhning-Gaese, K., Pfenninger, M. Global variation in thermal tolerances and vulnerability of endotherms to climate change. Proceedings. Biological Sciences / The Royal Society. 281, 20141097 (2014).
  35. Kant, G. J., Ra Bauman,, Pastel, R. H., Myatt, C. A., Closser-Gomez, E., D’Angelo, C. P. Effects of controllable vs. uncontrollable stress on circadian temperature rhythms. Physiology, and Behavior. 49, 625-630 (1991).
  36. Endo, Y., Shiraki, K. Behavior and body temperature in rats following chronic foot shock or psychological stress exposure. Physiology and Behavior. 71, 263-268 (2000).
  37. Lin, H. P., Lin, H. Y., Lin, W. L., Huang, A. C. W. Effects of stress, depression, and their interaction on heart rate, skin conductance, finger temperature, and respiratory rate: Sympathetic-parasympathetic hypothesis of stress and depression. Journal of Clinical Psychology. 67, 1080-1091 (2011).
  38. Pavlidis, I., Eberhardt, N. L., Levine, J. A. Seeing through the face of deception. Nature. 415, 35 (2002).
  39. Nakanishi, R., Imai-Matsumura, K. Facial skin temperature decreases in infants with joyful expression. Infant Behavior and Development. 31, 137-144 (2008).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics