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Method Article
This manuscript describes the setup, implementation, and analysis of boldness, aggression, and shoaling in zebrafish and testing for the presence of a behavioral syndrome. A standardized approach for behavioral quantification will allow for easier comparison across studies. Modifications to this protocol are possible as each assay can be run individually.
Un syndrome comportemental existe lorsque des comportements spécifiques interagissent dans des contextes différents. Zebrafish ont été sujets d'essai dans des études récentes et il est important de normaliser les protocoles pour assurer des analyses et des interprétations appropriées. Dans nos études précédentes, nous avons mesuré l'audace en surveillant une série de comportements (temps près de la surface, la latence dans les transitions, le nombre de transitions, et fléchettes) dans un réservoir de 1,5 L trapézoïdale. De même, nous avons quantifié l'agression par les piqûres d'observation, des écrans latéraux, des fléchettes, et de temps à proximité d'un miroir incliné dans une forme rectangulaire 19 L réservoir. En divisant un réservoir de 76 L en tiers, nous avons également examiné les préférences de shoaling. Le dosage de shoaling est un test hautement personnalisable et peut être adapté pour des hypothèses spécifiques. Cependant, les protocoles pour ce test doivent également être standardisé, mais suffisamment souple pour la personnalisation. Dans des études précédentes, chambres d'extrémité étaient soit vide, contenait 5 ou 10 zebrafish, ou 5 danios perlières (D. albolineatus). Dans le folLowing manuscrit, nous présentons un protocole détaillé et des données représentatives qui accompagnent les applications réussies du protocole, ce qui permettra à la réplication des expériences de syndrome de comportement.
Il y a un nombre croissant d'études enquêter sur les associations entre les comportements distincts au sein de chaque animal à partir d'une population donnée. Ces associations sont appelés syndromes de comportement, et les mesures comprennent généralement l' audace, l' agressivité, comportement exploratoire, et la sociabilité 1-5. syndromes comportementaux sont précieux pour les raisons directes et indirectes. Directement, la connaissance des syndromes de comportement peut fournir une vue plus complète de la théorie évolutionniste, la structure de la population et la dynamique des populations 3. Indirectement, les connaissances en ce qui concerne les associations de comportement peut informer les champs qui permettent de quantifier des comportements tels que la pharmacologie 6, toxicologie 7, la génétique du comportement 8,9, et en endocrinologie 10. En raison de ces avantages directs et indirects, une connaissance accrue des syndromes de comportement est particulièrement utile dans des organismes modèles couramment utilisés tels que le poisson zèbre. Les études utilisant zebrafish se trouvent ina variété de disciplines, y compris l'analyse des syndromes comportementaux 11-13. Pour faire progresser les connaissances dans la recherche sur le syndrome de comportement, et parce que d'autres disciplines utilisent également des mesures comportementales pour les tests d'hypothèses, descriptions fiables et succinctes de comportement sont requis pour des analyses et des interprétations valables et des protocoles normalisés facilitera les comparaisons inter-études au sein des espèces. Notre protocole a été développé pour mesurer un syndrome comportemental audace-agression-shoaling dans une population de laboratoire élevés zebrafish 14. Cependant, la base du protocole (suivi individuel des poissons, assurant la randomisation appropriée, et des analyses appropriées) peut être facilement modifié pour une variété de mesures comportementales alternatives. En outre, des tests d'audace, d'agression, ou shoaling peuvent être exécutés individuellement pour les tests d'hypothèses distinctes. Par conséquent, alors que notre objectif est de décrire la façon de mener une étude de syndrome comportemental et le protocole pour la réussite de l individuEvel mesure comportementale, chaque facette de cette procédure peut se tenir seul.
La littérature sur les syndromes de comportement couvre plusieurs groupes taxonomiques, de arthropodes aux humains 4 et, afin de mesurer un syndrome comportemental, au moins deux contextes comportementaux doivent être quantifiés. Malheureusement, il y a souvent peu de cohérence dans les tests qui sont utilisés pour quantifier la mesure du comportement à travers les axes de comportement. Par exemple, chez les poissons, l' audace peut être mesurée en utilisant des essais T-labyrinthe, des essais en plein champ, ou l' introduction d'un roman ou un stimulus étranger 15. Les études de l' agressivité chez les poissons pourraient impliquer des interactions dyade, des analyses vidéo de relance, ou des essais de modèles d'argile 12,16,17. De même, l' analyse du comportement grégaire, qui implique généralement la mesure de préférence shoalmate, peut être réalisée dans différents types de réservoirs, avec des méthodes différentes pour déterminer le temps d'association 21-23. Dans ce protocole, un sous-ensemble spécifique de la overall répertoire de test de comportement est présenté. Plus précisément, ce protocole présente une méthodologie pour suivre les individus à travers l'audace, l'agressivité et des essais de shoaling d'une manière qui facilite les comparaisons entre les individus afin de déterminer si les comparaisons sont uniformes dans tous les individus au sein d'une population. Nous avons effectué ce protocole avec zebrafish et cichlidés bagnes (amatitlania de nigrofasciata) dans des études antérieures 14,18, et il fonctionne avec tous les poissons d'eau douce de taille similaire.
essais de AUDACE sont conduites dans un réservoir de forme trapézoïdale de 1,5 L qui a une ligne horizontale la délimitation des zones de taille égale dans les parties supérieure et inférieure de la cuve. comportements quantifiées comprennent le nombre de transitions par les poissons d'essai entre la partie supérieure et inférieure de la cuve, le temps passé dans chaque partie, le nombre de fléchettes, et le temps de latence pour entrer dans la partie supérieure. Le dosage de l'agression est réalisée dans un réservoir rectangulaire qui comprend 19Lun miroir de 3 pouces x 5 pouces incliné à environ 22 ° situé dans le coin inférieur gauche de la cuve 19. Comportements quantifiées comprennent le montant total du temps passé par le poisson cible en interaction avec le miroir 20, ainsi que des indicateurs spécifiques agressifs - nombre de piqûres, affiche latérales, fléchettes entre les poissons d'essai et de sa réflexion. Pour ces indicateurs spécifiques, les piqûres sont définis comme des mouvements brusques rapides vers le miroir avec une bouche ouverte, les écrans latéraux sont définis comme le torchage du latéral, pectoraux, nageoires dorsale et anale dans la direction du miroir, et les fléchettes sont des mouvements erratiques qui sont pas dirigé vers le miroir. Enfin, le dosage de shoaling quantifie le comportement d'un poisson d'essai dans la chambre centre d'un réservoir de tri-chambré. Les chambres latérales de la cuve sont soit vide, soit contiennent un "banc cible" de poissons, et le temps du poisson d'essai passe près de chaque chambre latérale est mesurée 21-23. Un score composite unique, dénommé StrenGTH de shoaling (SoS), est calculée pour chaque poisson d'essai individuel, spécifique aux stimuli, et peut être utilisé en aval des analyses 14. Tous les comportements sont marqués par un seul spectateur, ou plusieurs téléspectateurs en utilisant un logiciel de quantification comportementale libre connu sous le nom jWatcher 24.
Test de la présence d'un syndrome comportemental est principalement une entreprise statistique, et il est conseillé de suivre les lignes directrices tel que présenté par Budeav 2010 25. Plus précisément, il est recommandé d'effectuer une analyse en composantes principales (ACP) sur les données centrées et normées dans lequel le les entrées sont les vecteurs des comportements d'un individu dans des essais avec des mesures comportementales multiples (c. -à , l' audace et l' agression). La CPA, réalisée sur une matrice de corrélation, réduit la dimension des mesures comportementales et extrait donc la connaissance la plus importante qui explique la majorité de la variation. Les composants extraits peuvent ensuite être interprétées based sur les charges de facteurs élevés pour le comportement individuel des intérêts et de régression des scores peut être extrait pour chaque individu sur la base des éléments explicatifs. Ces scores de régression peuvent ensuite être comparées à la mesure SoS et diverses autres mesures non-comportementales telles que la taille du poisson ou le sexe.
Ce flux de travail a été mis en œuvre dans une étude des syndromes de comportement de poisson zèbre dans lequel un syndrome comportemental spécifique du sexe qui existe entre l' audace et shoaling 14 a été découvert. Dans cette situation, les hommes plus audacieux de poisson zèbre sont plus susceptibles d'associer à une espèce plus grande, plus agressifs (D. albolineatus), mais cette association est perdue chez les femelles. Ce flux de travail a également été mis en œuvre dans une étude des mineurs condamnés kin cichlidés (amatitlania de nigrofasciata) 18 dans laquelle un syndrome comportemental n'a pas été découvert, ce qui pourrait indiquer la plasticité comportementale de l'espèce. Par conséquent, le protocole suivant est présenté wvec un but de délimiter la nature des trois dosages spécifiques (l'audace, l'agressivité et shoaling) dans le cadre de l'étude d'un syndrome comportemental au niveau individuel.
Les méthodes suivantes pour le logement, les soins, et l'étude de zebrafish ont été approuvés par l'Université IACUC Saint-Joseph.
1. Zebrafish Logement et soins
2. randomisation et réservoir Setup
3. Conduite de l'Assay Agression
4. Conduite de l'Audace Assay
5. La réalisation du test shoaling
6. Contrôle de la qualité des données
7. Analyser les données
En fonction de la nature de l'étude, et d'un protocole spécifique utilisé, plusieurs résultats distincts sont possibles dans une expérience de syndromes comportementaux. Les tableaux et les figures, lorsque cela est indiqué ci - après, sont adaptés de notre précédente étude publiée dans la revue Behavioural Processes 14 et la revue Zebrafish 17. Lorsque la proposition (comme décrit ci - dessus) est réalisée dans son intégralité, deux séries...
Le protocole déterminera s'il existe des associations cohérentes dans l'audace, l'agressivité et les comportements de shoaling chez le poisson zèbre. S'il existe des associations cohérentes dans une population donnée entre l'un de ces comportements, un syndrome comportemental est présent. En étudiant le syndrome comportemental naturel de la population, les chercheurs peuvent avoir une compréhension plus complète de sa dynamique comportementale, la structure de la population, et peut - être...
The authors (GW and SPM) have no competing financial interests or conflicts of interest.
This work was supported by a Howard Hughes Medical Institute Education Grant and an internal grant from the Saint Joseph's University chapter of Sigma Xi. We would also like to thank the three anonymous reviewers who helped strengthen the protocol and interpretations.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Zebrafish Rack System | Aquaneering Inc | Cat. # ZS550 | |
Pet Valu Tropical Fish Food, 224.0 g | Pet Valu | Cat. # 31700 | |
Premium Grade Brine Shrimp Eggs, 16 oz | Brine Shrimp Direct | ||
1.5 L Trapezoidal Tank | Pentair Aquatic Ecosystems | Cat. # itsts-a | |
19 L rectangular tank | That Fish Place | 211932 | |
76 L rectangular tank | That Fish Place | 212180 | |
Hitachi KP-D20A CCD Camera | Prescott's, Inc. | ||
Nikon AF Nikkor 35-105 mm f/305~4.5s MACRO lens | Nikon Corporation | ||
ArtMinds Square Mirror, Value Pack 3" x 3" | Michaels | Cat. # 10334162 | |
Jwatcher | |||
SPSS Statistics Base | IBM | ||
R | The R Foundation |
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