Questo lavoro è stato generosamente sostenuto dalle scienze naturali e ingegneria Research Council del Canada (NSERC) e Canadian Institutes of Health Research (CIHR).

Questa procedura è conforme ai requisiti della Università di Ottawa Comitato Animal Care. Nessun conflitto di interessi è dichiarato. Si prega di fare riferimento alla Tabella dei Materiali e reagenti per le marche e modelli di attrezzature e materiali elencati di seguito. Sono forniti scritte personalizzate Spike2 e MATLAB script e dati di esempio nel file supplementare. 1. Acquario serbatoio e isolamento Camera Setup <ol><li> Anti-v piano ibration. Costruire una superficie anti-vibrazione (2,1 mx 2,1 m) impilando tamponi in gomma, polistirolo acustico, pannello di compensato marino e cuscinetti in schiuma di poliuretano dal basso verso l&#39;alto (Figura 1A). Lay quattro perni di legno (5 cm x 10 cm) sul pannello compensato per sostenere i bordi della vasca acquario. </li><li> Riscaldamento a pavimento. Posare un elemento di riscaldamento schermato elettricamente oltre classificato termicamente imbottitura in schiuma (vedi Figura 1D in basso). Coprire l&#39;elemento riscaldante con un metallolic maglia di schermatura elettrica. </li><li> Serbatoio spaziale. Costruire un ampio e poco profondo acquario (1.8 mx 1.8 mx 30 cm) con 1,3 centimetri di spessore pannelli di vetro temperato, telaio in alluminio a forma di L e silicone acquario-grade (vedere Figura 1A). Coprire la parte inferiore del serbatoio con un grande foglio di sfondo bianco per fornire contrasto elevato per immagini (vedi protocollo 3). </li><li> Dividere il serbatoio acquario in un&#39;arena centrale (1,5 m di diametro) e quattro scomparti angolari (vedi Figura 1B) da pareti installazione (altezza 22,5 centimetri) fatte di lastre acriliche (opaco bianco, spessore di 0,64 centimetri). <ol><li> Bend quattro lastre acriliche (22,5 centimetri x 102,7 centimetri) mediante l&#39;applicazione di calore per creare quattro sezioni parete curva, e fissarle al fondo del serbatoio utilizzando mastice siliconico per separare l&#39;arena centrale da quattro vani d&#39;angolo. Lasciare 20 cm di spazio tra i tratti curvi per l&#39;installazione del cancello. </li><li> Separa i compartimenti angolo confinanti con l&#39;installazione di quattro doppie pareti wi° 15 centimetri lacune, che forniscono l&#39;isolamento elettrico supplementare e luoghi per sensori sottomarini come un idrofono. </li></ol></li><li> Montare quattro cancelli motorizzati, e installarli tra i vani d&#39;angolo e l&#39;arena centrale. <ol><li> Montare quattro telai come mostrato nella Figura 1C. Creare sei pozzi (0,64 centimetri di profondità) su ogni telaio della porta, incorporare le noci nylon ghianda (filo diametro 0,64 centimetri) e fissarli con resina epossidica. </li><li> Tagliate quattro pannelli porta in acrilico e fogli di gomma, e creare sei fori (0,64 centimetri di diametro) sul acrilico e pannelli in gomma per il meccanismo di bloccaggio. Unisciti alla acrilico e pannelli in gomma con silicone sigillante. </li><li> Installare acrilico cerniere per unire i pannelli delle porte con le cornici delle porte. </li><li> Mount bracci oscillanti sui servomotori e le inserisce sulla parte superiore dei telai (vedere Figura 1C). Effettuare cicli con le fascette per collegare i bracci oscillanti per i pannelli delle porte. </li><li> Posizionare le assemblee cancello sulla gaps creato tra le sezioni parete curva, e fissarle con silicone sigillante. </li><li> Collegare tutti i servomotori a un controller servo, e collegarlo ad una fonte di alimentazione e un computer tramite un cavo di estensione USB attiva. Testare le porte utilizzando il software di controllo in dotazione con il controller servo. </li><li> Dopo indurisce il silicone, verificare la presenza di impermeabilità bloccando tutti i cancelli con le viti in nylon e riempiendo uno scomparto alla volta. </li></ol></li><li> Camera di isolamento. Costruire una camera di isolamento per circondare l&#39;acquario e bloccare le fonti esterne di luce, suono e rumore elettrico (vedi Figura 1D). <ol><li> Fare tre pannelli a muro (2 mx 2 mx 5 centimetri) e quattro pannelli delle portiere (1,9 mx 0,95 mx 5 cm). Per ogni pannello, unire modanature in alluminio (5 centimetri x 2,5 cm) per creare una cornice rettangolare, e rivetto bianco pannello di plastica ondulata sul telaio in alluminio. Riempire Batts vetroresina acustici nei pannelli, e chiudere con un pannello di plastica ondulata nera.</li><li> Installare tre pannelli sul pavimento anti-vibrazione, e installare pianoforte cerniere per unire i quattro pannelli porta sui pannelli a parete. </li><li> Circondano la camera di isolamento con maglie in alluminio, e la terra maglie su tutti i lati per creare una gabbia di Faraday. </li></ol></li><li> Il controllo dell&#39;umidità. Installare una ventola di scarico a bassa rumorosità (Figura 1F in alto) per rimuovere l&#39;eccesso di umidità accumulo da riscaldamento. Posizionare la ventola di scarico di almeno 2 m di distanza dal luogo di registrazione, e installare un condotto d&#39;aria tra la camera di isolamento e la ventola di scarico. </li><li> Ordinariamente monitorare e mantenere le condizioni dell&#39;acqua della vasca e gli animali. <ol><li> Mantenere le condizioni dell&#39;acqua costante a 10 cm di profondità, 100 S / cm di conducibilità e pH 7.0 con l&#39;aggiunta di acqua o soluzione salina magazzino (fare riferimento alla Knudsen 33 per la ricetta). Aggiungere un sacchetto di corallo schiacciato se il pH è inferiore a 6,5. </li><li> Installare filtri per acquari verticali che possono funzionare da acque poco profonde per la pulizia eAi fini di aerazione (Figura 1F basso). Staccare i filtri e portarli fuori l&#39;arena centrale durante le sessioni di registrazione. </li><li> Invia mealworms vivi sul fondo della vasca allegandoli a ventose con elastici. Evitare di prede free-floating come blackworms per impedire l&#39;alimentazione incontrollata di prede randagi durante la registrazione. </li></ol></li></ol> 2. EOD inseguimento <ol><li> Installazione elettrodi. Montare otto elettrodi di grafite, e lo spazio in modo uniforme su parete curva dell&#39;arena centrale. <ol><li> Ottenere disegno cavi (15 centimetri di lunghezza; Mars Carbon tipo 2 mm HB) e radersi il rivestimento esterno dei cavi. </li><li> Tagliare otto dieci centimetri segmenti di cavo coassiale (RG-174), avvolgere il nucleo del cavo intorno un&#39;estremità delle barre di grafite, e applicare guaina termoretraibile su di loro per il collegamento elettrico forte e stabile. Fissare i connettori jack BNC alle estremità opposte (figura 2A a sinistra). &lt;/ Li&gt; <li> Posizionare gli elettrodi sulla parete con nastro adesivo, e applicare sottili strisce di nastro adesivo sulle superfici degli elettrodi per proteggere da silicone. Applicare il silicone sigillante per tenere permanentemente gli elettrodi, e rimuovere tutto il nastro prima che la indurisce in silicone (Figura 2a a destra). </li></ol></li><li> Costruire otto gruppi di cavi misurando la distanza da ciascun elettrodo al amplificatore, e taglio cavi coassiali (RG-54) in lunghezze. Attaccare connettori BNC su entrambe le estremità dei cavi. </li><li> Utilizzare i gruppi di cavi per collegare tutti gli elettrodi per l&#39;amplificatore. Differenziale amplifica abbinando due 90 ° elettrodi orientati (vedi Figura 2B), e la terra tutti i fili di schermatura coassiali collegandoli alla gabbia di Faraday. </li><li> Impostare il guadagno dell&#39;amplificatore di sotto del limite di saturazione del segnale, e applicare un filtro passa-banda (200 Hz-5 kHz) per rimuovere il rumore. Digitalizzare le quattro coppie di elettrodi di registrazione a 40 kS / sec. </li><li> Onlineelaborazione del segnale. Le istruzioni sono scritte per il software Spike2, e le impostazioni dei parametri sono ottimizzate per gimnoto sp. (Vedi Figura 2C per sintesi). <ol><li> Aggiungere un DC rimuovere processo (τ = 0.1 sec) per tutti i canali di registrazione. </li><li> Aggiungere un processo di rettificare a tutti i canali registrazioni. </li><li> Creare un canale virtuale sommando tutti e quattro i canali di registrazione. </li><li> Estrarre una busta unimodale per EOD impulso con l&#39;aggiunta di RMS (root-mean-squared, <img alt="" fo:content-width="40px" src="/files/ftp_upload/50962/50962_clip_image002.gif" width="70px" /> ) Processo (τ = 0,25 msec) al canale virtuale, per generare un singolo picco per ciclo EOD per determinare in modo univoco la sincronizzazione degli impulsi. </li><li> Creare un canale realmark dal canale virtuale e registrare il tempo ei valori delle ampiezze di picco, dopo aver impostato una soglia appropriata per catturare tutta EOD impulsi wiThout manca un impulso, evitando i falsi positivi. </li><li> Monitorare il tasso di EOD istantanea in tempo reale impostando l&#39;opzione di visualizzazione del canale di realmark ad una modalità di frequenza istantanea. </li><li> Monitorare il movimento del pesce in tempo reale duplicando il canale realmark, e impostare l&#39;opzione di visualizzazione in una modalità forma d&#39;onda. </li><li> Quantificare un livello di attività dai RMS di ampiezza versante EOD creando un canale virtuale dal canale realmark (0.01 sec periodo di campionamento), e aggiungere pendenza (τ = 0.25 msec) e RMS (τ = 0.5 msec) processi. </li><li> Esportare il canale realmark nel software Spike2 al formato MATLAB. </li></ol></li></ol> 3. Sincronizzata Monitoraggio Video <ol><li> Creare una scena di sfondo. <ol><li> Nascondere qualsiasi oggetto che getta una riflessione sulla superficie dell&#39;acqua coprendo con pellicola opaca controsoffitto bianco. </li><li> Installare un bianco opacopannello di plastica ondulata 15 centimetri sotto il soffitto per nascondere la telecamera e lo sfiato. </li><li> Stampa modelli di griglia su un grande foglio di carta bianca per calibrare una macchina fotografica, e posarlo sotto il serbatoio per fornire uno sfondo ad alto contrasto. </li></ol></li><li> Installare fonti di luce. <ol><li> Ottenere IR LED luci e rimuovere i fan built-in per ridurre il rumore. Guidare il led con alimentazione corrente continua regolata collocato al di fuori della gabbia di Faraday. </li><li> Installare IR LED si illumina per l&#39;imaging nelle tenebre, e di luci bianche a LED per la guida di un ciclo di luce diurna nel pesce di prova. Scalo tutte le sorgenti luminose verso il soffitto per ottenere l&#39;illuminazione indiretta e uniforme (Figura 3A). </li><li> Regolare il ciclo di luce diurna guidando il LED bianco con un timer controllato (ad esempio 12 ore on/12 ore off). </li></ol></li><li> Installare una telecamera direttamente sopra l&#39;acquario. <ol><li> Ottenere una telecamera NIR-sensibili, o rimuovere un filte blocco IRr rompendo un sottile foglio di vetro colorato sul retro del gruppo ottico. Assicurarsi che l&#39;angolo di visione è sufficientemente ampia per l&#39;immagine tutta l&#39;arena centrale. </li><li> Fai un piccolo foro di osservazione nel centro del pannello del soffitto, e posizionare la telecamera direttamente sopra il foro. </li><li> Installare una guardia anello bianco intorno alla lente se le sorgenti luminose generano riflessi. </li></ol></li><li> Effettuare una registrazione video sincronizzato. <ol><li> Inserire un IR LED in uno dei quattro angoli del serbatoio per generare impulsi di sincronizzazione di tempo (1 durata msec, 10 d&#39;epoca sec). Aggiungere un resistore limitatore di carico (1 k) in serie, e guidare il LED IR da una porta di uscita digitale del digitalizzatore hardware. </li><li> Utilizzare il software di registrazione video in dotazione con la fotocamera, se disponibile. Selezionare la più alta qualità di registrazione (ad esempio la compressione lossless) e le più alte risoluzioni supportate. </li><li> Avviare la registrazione video immediatamente prima di iniziare la registrazione EOD, e fermare la immediata registrazione videodiatamente dopo la registrazione EOD. </li><li> Dopo la registrazione, convertire i numeri di frame di immagine per l&#39;unità di tempo digitalizzatore interpolando linearmente tra il primo e l&#39;ultimo impulsi luminosi catturati dal digitalizzatore segnale e la registrazione video. </li></ol></li><li> Monitoraggio automatica delle immagini Le istruzioni sono scritte per l&#39;elaborazione delle immagini MATLAB toolbox, e fare uso delle sue funzioni. Uno script MATLAB personalizzato è dotato di questo mezzo per il monitoraggio automatizzato di immagine. <ol><li> Importare video. Importare un file di registrazione video direttamente nell&#39;area di lavoro MATLAB con &quot;Videoreader. Leggere&quot; la funzione. </li><li> Creare un&#39;immagine di sfondo composta dalla combinazione di due fotogrammi dell&#39;immagine. Sostituire l&#39;area di immagine occupata da un animale con un&#39;immagine non occupata della stessa regione da un altro frame (vedere Figura 3B). </li><li> Specificare un&#39;area di immagine per tenere traccia disegnando una maschera circolare intorno alla scena centrale di escludere l&#39;unarea all&#39;esterno (Figura 3B basso), e moltiplicare per una costante (r int) di fissare una soglia minima per la differenza di intensità. Ad esempio, impostando tampa = 0.85 saranno sopprimere le fluttuazioni di intensità del 15% = (1 - r int) sotto lo sfondo. </li><li> Sottrazione Immagine. Sottrarre una cornice immagine (= k IM) dalla immagine di sfondo (IM = 0) per ottenere l&#39;immagine differenza (= ΔIM k). Utilizzare intero senza segno precisione numerica per memorizzare i valori di intensità di immagine come numeri interi non negativi. </li><li> Segmento l&#39;immagine differenza applicando una soglia di intensità determinata dalla funzione graythresh. Pulire l&#39;immagine binaria utilizzando la funzione bwmorph e selezionare il più grande blob corrispondente ad un animale dopo aver calcolato tutte le aree blob utilizzando la funzione regionprops. </li><li> Determinare il baricentro e l&#39;orientamento principale di unxis del grande blob applicando la funzione regionprops, e ruotare l&#39;immagine per allineare l&#39;asse maggiore con l&#39;asse x. Dividere l&#39;immagine per le parti di testa e di coda del baricentro (top Figura 3D). </li><li> Determinare l&#39;asse maggiore della parte di testa, e ruotare l&#39;intera immagine di allinearsi con l&#39;asse x (Figura 3D in basso a sinistra). Montare delimitazione box intorno alla testa e le parti posteriori parallele al loro assi principali utilizzando la funzione regionprops. </li><li> Determinare i mediani coordinate y del blob a sinistra, centro e bordi verticali destra delle caselle di delimitazione (punti verdi in fondo la figura in 3D), e assegnarli a cinque punti caratteristici (testa-punta, metà testa, metà corpo , mid-coda, punta della coda). </li><li> Elaborare fotogrammi successivi dopo il ritaglio una cornice immagine centrata al baricentro dell&#39;animale determinata dal suo fotogramma precedente. </li><li> Assegnare manualmente l&#39;orientamento della testa per il primo fotogramma, e utilizzare un betwe dot-prodottoen i vettori di orientamento di due fotogrammi successivi per determinare automaticamente l&#39;orientamento della testa. Controllare il risultato, e capovolgere manualmente l&#39;orientamento della testa se assegnato in modo errato. </li></ol></li><li> Tracciare una traiettoria animale unendo i testa-punte, e liscio con mediana e filtri medi (n = 3) se ha un aspetto nervoso. Sovrapporre la traiettoria con un&#39;immagine di sfondo, e interpolare linee mediane di pesce con i cinque punti caratteristici (vedi Figura 2E). </li><li> Calcolare il tasso medio EOD ad ogni immagine tempo di acquisizione da parte ricampionamento il tasso EOD istantanea (100 Hz frequenza di campionamento) e media (finestra di tempo 0,0625 sec). Tracciare la traiettoria in pseudo-colori determinate dal tasso EOD-time abbinati, e sovrapporre un&#39;immagine di sfondo (vedi Figura 2F) con. </li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Importanza delle nostre tecniche. In sintesi, abbiamo prima descritto la costruzione di un grande acquario e una camera di isolamento per osservare i comportamenti esplorativi spontanee prodotte dal WEF. Successivamente, abbiamo dimostrato la tecnica di registrazione e il monitoraggio del tasso di EOD e gli stati di movimento dal pesce sfrenato in tempo reale utilizzando più coppie di elettrodi. Infine, abbiamo descritto la tecnica dell&#39;infrarosso registrazione video attraverso l&#39;acqua in modo sincroni...

Sfondo. Esperienze quantitative sul comportamento animale (ad esempio scelta forzata, shock evitamento, T-labirinto, ecc.) Sono tipicamente utilizzati per studiare ipotesi specifiche riguardanti le abilità senso-motorie, di apprendimento e di formazione della memoria. Tuttavia, questi esperimenti restrittive perdere gran parte della ricchezza del comportamento animale naturale e sono suscettibili di tradursi in modelli semplificate del sottostante basi neurali del comportamento. Esperimenti in condizioni più naturalistiche sono quindi un complemento importante con il quale possiamo esplorare più a fondo un repertorio comportamentale specie. Esperimenti su animali liberi di muoversi, tuttavia, devono affrontare sfide tecniche uniche come artefatti di registrazione indotti dal movimento. A differenza di risposte stimolo-evocato, che si verificano spontaneamente il comportamento esplorativo non può essere previsto; quindi soggetti sperimentali devono essere costantemente monitorati e tracciati per un periodo di tempo prolungato. Domande di ricerca specifiche can essere meglio affrontati da organismi accuratamente selezionati e gli strumenti tecnici disponibili. Ad esempio, la registrazione e la stimolazione tecniche ottiche come sensori di calcio geneticamente codificato 1 e optogenetics 2 sono state applicate con successo per muoversi liberamente organismi modello genetiche 3-5. In alternativa, sistemi di telemetria neurali miniaturizzati in grado di registrare e stimolare lo spostamento piccoli animali 6,7 liberamente. Pesci elettrici. Specie WEF generano scariche elettriche organi (EOD), che consentono loro di percepire le loro immediate vicinanze o di comunicare su distanze maggiori. Pattern temporali di EOD variano in condizioni diverse, come auto-movimenti 8,9, stimoli sensoriali 10,11, 12,13 e le interazioni sociali. Pulse-specie tipo WEF producono un treno di impulsi discreti, a differenza delle specie di onda di tipo che generano forme d&#39;onda quasi-sinusoidale continuo. In generale, di tipo impulsivo specie mostra more tasso variabile EOD rispetto alle specie d&#39;onda di tipo e tassi EOD animali riflettere molto attentamente il contenuto della novità del loro ambiente sensoriali 10,14. Specie Pulse-tipo possono ridurre immediatamente l&#39;intervallo tra impulsi (IPI) all&#39;interno di un singolo ciclo di impulso in risposta a una perturbazione sensoriale romanzo (risposta novità 10,11,14). Il comportamento elettrico continuo di questi pesci può essere turbato da stimoli sensoriali incontrollate provenienti da fonti esterne, e diversi tipi di stimoli come vibrazione, suono, luce, e la luce sono noti risposte novità di trigger. Pertanto, speciali precauzioni devono essere adottate per bloccare o attenuare gli stimoli sensoriali esterni durante un&#39;osservazione a lungo termine di nuotare liberamente WEF. In questo modo, variazioni della frequenza EOD e traiettorie di movimento possono essere specificamente attribuiti a stimoli presentati dallo sperimentatore. Acquario serbatoio e camera di isolamento. Abbiamo quindi messo più strati di materiali ad assorbimento delle vibrazioni under un grande acquario (2,1 mx 2,1 mx 0,3 m), e circondato il serbatoio con un involucro isolante per bloccare le fonti esterne di luce, rumore elettrico, il suono e flusso di calore. Tasso EOD dipende dalla temperatura circostante 15,16, quindi la temperatura dell&#39;acqua è strettamente regolata in un intervallo tropicale (25 ± 1 ° C) per le specie Sudamericana WEF. Abbiamo costruito un ampio e poco profondo (10 cm Profondità acqua) serbatoio per osservare i comportamenti esplorativi spaziali del WEF principalmente ristrette in due dimensioni (Figura 1A). Il serbatoio è stato ripartito in un&#39;arena centrale di osservare i comportamenti spaziali, e quattro scomparti d&#39;angolo per ospitare separatamente singoli pesci (Figura 1B). Ogni scompartimento è stato costruito a tenuta stagna per impedire la comunicazione elettrica tra gli individui. Accesso animali all&#39;arena centrale è stato controllato dall&#39;esterno da quattro porte motorizzate. I cancelli sono stati collocati tra i compartimenti, e divennero stagna quando è bloccatoda nylon ala-noci. L&#39;assenza di parti metalliche sono stati usati sott&#39;acqua dal WEF reagiscono sensibilmente ai metalli. Registrazione EOD. EOD vengono generati in maniera stereotipata per l&#39;attivazione di un singolo (in Mormiridi) o più organi elettrici spazialmente distribuiti (in Gymnotiforms) 17,18. Modulazioni temporali del tasso di EOD possono rivelare attività neurali di livello superiore, dal momento che il pacemaker midollare riceve gli input neurali diretti da regioni cerebrali superiori, come il nucleo prepacemaker diencefalica, che a sua volta riceve le proiezioni assonale dal prosencefalo 19. Tuttavia, i tempi EOD deve essere accuratamente estratta da una registrazione della forma d&#39;onda prima e non polarizzato da distorsioni indotti dal movimento dell&#39;animale. Il campo elettrico generato da un WEF può essere approssimato come un dipolo; quindi EOD ampiezze di impulso a elettrodi di registrazione dipendono dalle distanze relative e orientamenti tra l&#39;animale e gli elettrodi 8,20. Self-movem di Animalgenitori cambiano la geometria relativa tra l&#39;animale e gli elettrodi, così spostamenti causano le ampiezze EOD a diversi elettrodi a variare nel tempo in modo volatile (vedere la Figura 2B Giu et al. 8). Inoltre, l&#39;auto-movimenti cambiano anche la forma delle forme d&#39;onda registrate EOD, perché i contributi relativi da diverso insieme di organi elettrici dipendono dalle loro posizioni lungo la lunghezza del corpo e le loro curvature locali introdotta dalla coda flessione. Le distorsioni indotti dal movimento delle ampiezze e forme EOD possono portare a misure temporanee EOD imprecise e inaffidabili. Abbiamo superato questi problemi spazialmente media di forme d&#39;onda multiple EOD registrate in luoghi diversi, e con l&#39;aggiunta di un filtro di estrazione busta di determinare con precisione la tempistica EOD da un WEF nuotare liberamente. Inoltre, la nostra tecnica misura le ampiezze EOD, che indicano se un animale è a riposo o in movimento attivamente in base alla variazione della EODampiezze nel tempo (vedi figure 2E e 2F). Abbiamo registrato segnali differenziale amplificati dalle coppie di elettrodi di registrazione per ridurre il rumore di modo comune. Poiché gli impulsi EOD vengono generati a intervalli di tempo irregolari, l&#39;evento time-series EOD hanno una frequenza di campionamento variabile. La serie temporale EOD può essere convertito in una frequenza di campionamento costante mediante interpolazione se richiesto da uno strumento analitico di scelta. La registrazione del video. Sebbene la registrazione EOD può monitorare un&#39;attività movimento lordo di un animale, registrazione video consente misurazioni dirette della posizione del corpo di un animale e la postura. Vicino infrarosso (NIR) illuminazione (λ = 800 ~ 900 nm) consente l&#39;osservazione visiva imperturbabile di nuotare liberamente pesci 21,22, dal momento che WEFs sono più attivi nelle tenebre ei loro occhi non sono sensibili alle NIR dello spettro 23,24. La maggior parte dei sensori di immagini digitali (ad esempio, CMOS o CCD) in grado di acquisire spettro NIR con il wavelengtgamma h tra 800-900 nm, dopo aver rimosso una connessione a infrarossi (IR) bloccando il filtro 25. Alcuni webcam consumer di fascia alta offrono alta definizione, ampio angolo di visualizzazione e una buona sensibilità low-light, che può produrre una qualità d&#39;immagine paragonabile o superiore al livello professionale telecamere IR disponibili a costi molto maggiori. Inoltre, alcune webcam consumer-grade sono in bundle con software di registrazione che permette una durata di registrazione esteso da comprimere il video senza perdita di qualità. La maggior parte delle fotocamere di livello professionale offrono sincronizzazione TTL uscite impulsi di tempo o ingressi impulsi TTL grilletto 26 per allineare i tempi tra il video con i segnali digitalizzati, ma questa caratteristica è generalmente assente in webcam consumer-grade. Tuttavia, i tempi tra una registrazione video e un digitalizzatore segnale può essere abbinato con precisione da concomitanza acquisizione di un IR periodicamente LED lampeggiante con la fotocamera e il digitalizzatore segnale. La sincronizzazione degli impulsi IR iniziale e finale può essere utilizzato uns due marcatori di calibrazione di tempo per convertire i numeri di fotogramma video l&#39;unità di tempo segnale digitizer e viceversa. Lighting &amp; background. Cattura di immagini attraverso l&#39;acqua può essere tecnicamente impegnativo a causa dei riflessi della luce sulla superficie dell&#39;acqua. La superficie dell&#39;acqua può agire come uno specchio per riflettere una scena visiva sopra l&#39;acqua, e caratteristiche visive oscure subacqueo; quindi la scena di sopra dell&#39;acqua deve essere reso featureless per evitare interferenza visiva. Per l&#39;intera immagine acquario, una telecamera deve essere posizionato direttamente sopra l&#39;acqua, e dovrebbe essere nascosto dietro il soffitto sopra un piccolo foro visualizzazione per impedire la sua riflessione sulla superficie dell&#39;acqua. Inoltre, la superficie dell&#39;acqua può produrre riflessi e illuminazione non uniforme se le sorgenti luminose sono proiettati in modo errato. Illuminazione indiretta può ottenere una luminosità uniforme su tutta acquario puntando le fonti di luce verso il soffitto, in modo tale che il soffitto e il wal circostantels può riflettere e diffondere i raggi di luce prima di raggiungere la superficie dell&#39;acqua. Scegliere un illuminatore IR che corrisponde a una risposta spettrale della fotocamera (ad esempio 850 nm di lunghezza d&#39;onda di picco). Il rumore elettrico dalle fonti di luce può essere minimizzato utilizzando luci a LED e piazzare i loro alimentatori in corrente continua al di fuori della gabbia di Faraday. Posizionare uno sfondo bianco sotto il serbatoio, dal pesce contrasta bene in uno sfondo bianco a lunghezze d&#39;onda NIR. Analogamente, l&#39;uso di colore bianco opaco sulle superfici interne della camera di isolamento fornisce uniforme e luminoso retroilluminazione. Monitoraggio video. Dopo una registrazione video, un algoritmo di inseguimento automatico immagine può misurare posizioni e posture del corpo dell&#39;animale nel tempo. Il monitoraggio video può essere eseguita automaticamente da una software pronto per l&#39;uso (Viewpoint o Ethovision), o il software programmabile dall&#39;utente (OpenCV o MATLAB Processing Toolbox Image). Come primo passo di inseguimento immagine,un&#39;area inseguimento valido deve essere definito disegnando una forma geometrica di escludere l&#39;area esterna (funzionamento mascheratura). Successivamente, l&#39;immagine di un animale deve essere isolato dal contesto sottraendo un&#39;immagine di sfondo da un&#39;immagine contenente l&#39;animale. L&#39;immagine sottratta viene convertito in un formato binario applicando una soglia di intensità, in modo tale che il baricentro e l&#39;asse di orientamento possono essere calcolate dalle operazioni morfologiche binarie. In Gymnotiforms 27-29 e 30-32 Mormiridi, la densità electroreceptor è il più alto vicino alla regione della testa, quindi la posizione della testa in qualsiasi momento, indica una posizione di massima acutezza sensoriale. Le posizioni di testa e di coda possono essere determinate automaticamente applicando le operazioni di rotazione dell&#39;immagine e del riquadro di delimitazione. Le estremità di testa e di coda possono essere distinti l&#39;uno dall&#39;altro da essi definendo manualmente nel primo frame, e tenendo traccia delle rispettive posizioni dal confronto di due quadri successivi.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1020">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">[Aquarium construction]</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Electrically shielded floor heater</td>
			<td style="width:277px;">ThermoSoft Corp., IL, USA</td>
			<td style="width:241px;">ThermoTile</td>
			<td>www.thermosoft.com</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tempered glass panel</td>
			<td style="width:277px;">generic</td>
			<td style="width:241px;"> </td>
			<td>.5 inch thick, used for the aquarium construction</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Aquarium grade silicone</td>
			<td style="width:277px;">generic</td>
			<td style="width:241px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acrylic sheet</td>
			<td style="width:277px;">generic</td>
			<td style="width:241px;"> </td>
			<td style="width:287px;">.25 inch thick, matt white</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Natural rubber sheet</td>
			<td style="width:277px;">generic</td>
			<td style="width:241px;"> </td>
			<td>.25 inch thick</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Servomotor</td>
			<td style="width:277px;">HITECHRCD Inc., Korea</td>
			<td style="width:241px;">HS-325HB, 180deg rotation</td>
			<td>www.servocity.com</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Servomotor arm mount</td>
			<td style="width:277px;">HITECHRCD Inc., Korea</td>
			<td style="width:241px;">56362 Large Spline</td>
			<td>www.servocity.com</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Servomotor controller (6 chan.)</td>
			<td style="width:277px;">sparkfun.com</td>
			<td style="width:241px;">ROB-09664 </td>
			<td style="width:287px;">Micro Maestro 6-channel USB Servo Controller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Active USB extension cable</td>
			<td style="width:277px;">C2G</td>
			<td style="width:241px;">38990</td>
			<td style="width:287px;">12m USB 2.0 A Male to A Female 4-Port Active Extension Cable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Exhaust fan</td>
			<td style="width:277px;">Nutone</td>
			<td style="width:241px;">ILFK120</td>
			<td>www.homedepot.com</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vertical aquarium filter</td>
			<td style="width:277px;">Tetra, Germany</td>
			<td>Whisper Internal Power Filter - 40i</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Crushed coral</td>
			<td style="width:277px;"> </td>
			<td></td>
			<td>Used to increase the pH of the tank water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"> </td>
			<td style="width:277px;"> </td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">[EOD recording setup]</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Graphite Electrodes</td>
			<td style="width:277px;">Staedtler, Germany</td>
			<td>Mars Carbon 2-mm type HB</td>
			<td>Shave the outer coating</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Physiological Amplifier/Filter</td>
			<td style="width:277px;">Intronix, Canada</td>
			<td style="width:241px;">2015F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Coaxial Cable</td>
			<td style="width:277px;">generic</td>
			<td style="width:241px;">RG174</td>
			<td>For electrodes assembly</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Coaxial Cable</td>
			<td style="width:277px;">generic</td>
			<td style="width:241px;">RG54</td>
			<td>For wiring use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BNC jack connector for RG-174</td>
			<td style="width:277px;">Amphenol Connex</td>
			<td style="width:241px;">112160</td>
			<td>For electrodes assembly</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BNC plug connector for RG-54</td>
			<td style="width:277px;">Amphenol Connex</td>
			<td style="width:241px;">112116</td>
			<td>For wiring use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Signal digitizer hardware</td>
			<td style="width:277px;">Cambridge Electronic Design, UK</td>
			<td style="width:241px;">Power MKII 1401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Signal digitizer software</td>
			<td style="width:277px;">Cambridge Electronic Design, UK</td>
			<td style="width:241px;">Spike 2. ver 7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">[Visual tracking setup]</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">White LED light</td>
			<td style="width:277px;">IKEA, Sweden</td>
			<td style="width:241px;">DIODER 201.194.18</td>
			<td>www.ikea.com</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Infrared LED light (850 nm)</td>
			<td style="width:277px;">Scene Electronics, China</td>
			<td style="width:241px;">S8100-60-B/C-IR</td>
			<td>Remove built-in fan</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">USB webcam</td>
			<td style="width:277px;">Logitech Inc., CA, USA</td>
			<td style="width:241px;">C910</td>
			<td>Remove Infrared blocking filter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Motorized camera</td>
			<td style="width:277px;">Logitech Inc., CA, USA</td>
			<td style="width:241px;">Quickcam Orbit</td>
			<td>Remove Infrared blocking filter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Video recording software</td>
			<td style="width:277px;">Logitech Inc., CA, USA</td>
			<td>Logitech Quickcam Software</td>
			<td>Download from www.logitech.com</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Matlab</td>
			<td style="width:277px;">Mathworks, MA, USA</td>
			<td style="width:241px;">2012a</td>
			<td>Image processing toolbox</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

long-term behavioral tracking of freely swimming weakly electric fish

Monitoraggio del comportamento a lungo termine in grado di catturare e quantificare comportamenti animali naturali, comprese quelle che si verificano di rado. Comportamenti come l&#39;esplorazione e le interazioni sociali possono essere meglio studiate osservando sfrenato, gli animali si comportano liberamente. Pesci elettrici debolmente (WEF) di visualizzazione esplorativa facilmente osservabili e comportamenti sociali emettendo organo scarica elettrica (EOD). Qui, descriviamo tre tecniche efficaci per misurare in modo sincrono la EOD, posizione del corpo, e la postura di un WEF nuoto libero per un periodo di tempo prolungato. In primo luogo, si descrive la costruzione di un serbatoio sperimentale all&#39;interno di una camera di isolamento progettato per bloccare fonti esterne di stimoli sensoriali come luce, suono e vibrazioni. L&#39;acquario è stato suddiviso per ospitare quattro provini e porte automatiche controllare a distanza l&#39;accesso degli animali per l&#39;arena centrale. In secondo luogo, si descrive un metodo di misurazione di temporizzazione EOD in tempo reale, preciso e affidabile da banche di nuoto WEF. Distorsioni di segnale causate dai movimenti del corpo dell&#39;animale sono corretti da media spaziale e fasi di lavorazione temporali. In terzo luogo, si descrive una configurazione subacquea di imaging nel vicino infrarosso per osservare i comportamenti degli animali notturni imperturbati. Impulsi di luce infrarossa sono stati usati per sincronizzare la temporizzazione tra il video e il segnale fisiologico per una durata di registrazione lunghi. Il nostro software di monitoraggio automatizzato di misura la posizione del corpo dell&#39;animale e la postura in modo affidabile in una scena acquatica. In combinazione, queste tecniche consentono osservazione lungo termine del comportamento spontaneo di nuotare liberamente pesci debolmente elettrica in modo affidabile e preciso. Crediamo che il nostro metodo può essere applicato in modo simile allo studio di altri animali acquatici rapportando loro segnali fisiologici con comportamenti esplorativi o sociali.

Monitoraggio dei risultati EOD Le forme d&#39;onda EOD registrate da diverse coppie di elettrodi varia in ampiezze e forme come previsto dalle loro posizioni uniche e orientamenti (Figura 2C alto). L&#39;uso di più coppie di elettrodi assicurata forte ricezione del segnale a tutte le possibili posizioni e orientamenti del WEF all&#39;interno del serbatoio. La forma d&#39;onda busta (Figura 2C sotto, tracce verde) conteneva sempre un unico picco per ciclo EOD, ...

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Long-term Behavioral Tracking of Freely Swimming Weakly Electric Fish

Descriviamo un insieme di tecniche per studiare il comportamento spontaneo di nuotare liberamente pesci debolmente elettrica per un periodo prolungato di tempo, in modo sincrono i misurando temporizzazione di scarico organo elettrico dell&#39;animale, la posizione del corpo e la postura sia preciso e affidabile in un acquario appositamente progettato all&#39;interno di un sensoriale camera di isolamento.

A lungo termine comportamentale inseguimento di Liberamente Nuoto debolmente elettrico Pesce

Long-term behavioral tracking can capture and quantify natural animal behaviors, including those occurring infrequently. Behaviors such as exploration and ...

long-term-behavioral-tracking-of-freely-swimming-weakly-electric-fish

Research

JoVE Journal

Neuroscience

12.4K Views.  University of Ottawa.  Descriviamo un insieme di tecniche per studiare il comportamento spontaneo di nuotare liberamente pesci debolmente elettrica per un periodo prolungato di tempo, in modo sincrono i misurando temporizzazione di scarico organo elettrico dell'animale, la posizione del corpo e la postura sia preciso e affidabile in un acquario appositamente progettato all'interno di un sensoriale camera di isolamento. 

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C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

We have developed instrumentation, image processing, and data analysis techniques to quantify the locomotory behavior of C. elegans as it crawls on the surface of an agar plate. For the study of the genetic, biochemical, and neuronal basis of behavior, C. elegans is an ideal organism because it is genetically tractable, amenable to microscopy, and shows a number of complex behaviors, including taxis, learning, and social interaction1,2. Behavioral analysis based on tracking the movements of worms as they crawl on agar plates have been particularly useful in the study of sensory behavior3, locomotion4, and general mutational phenotyping5. Our system works by moving the camera and illumination system as the worms crawls on a stationary agar plate, which ensures no mechanical stimulus is transmitted to the worm. Our tracking system is easy to use and includes a semi-automatic calibration feature. A challenge of all video tracking systems is that it generates an enormous amount of data that is intrinsically high dimensional. Our image processing and data analysis programs deal with this challenge by reducing the worms shape into a set of independent components, which comprehensively reconstruct the worms behavior as a function of only 3-4 dimensions6,7. As an example of the process we show that the worm enters and exits its reversal state in a phase specific manner.

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

We have developed a video-rate tracking microscope system that can record and quantify C. elegans behavior at high resolution and high speeds. We have also developed computational methods to reduce the dimensionality of the worm images to a fundamental set of measurements that completely describe the shape of the worm.

C. elegans Monitoraggio e valutazione del comportamento

We have developed instrumentation, image processing, and data analysis techniques to quantify the locomotory behavior of C. elegans as it crawls on the ...

Ricerca

Neuroscienze

A Molecular Readout of Long-term Olfactory Adaptation in C. elegans

During sustained stimulation most sensory neurons will adapt their response by decreasing their sensitivity to the signal. The adaptation response helps shape attention and also protects cells from over-stimulation. Adaptation within the olfactory circuit of C. elegans was first described by Colbert and Bargmann1,2. Here, the authors defined parameters of the olfactory adaptation paradigm, which they used to design a genetic screen to isolate mutants defective in their ability to adapt to volatile odors sensed by the Amphid Wing cells type C (AWC) sensory neurons. When wildtype C. elegans animals are exposed to an attractive AWC-sensed odor3 for 30 min they will adapt their responsiveness to the odor and will then ignore the adapting odor in a chemotaxis behavioral assay for ~1 hr. When wildtype C. elegans animals are exposed to an attractive AWC-sensed odor for ~1 hr they will then ignore the adapting odor in a chemotaxis behavioral assay for ~3 hr. These two phases of olfactory adaptation in C. elegans were described as short-term olfactory adaptation (induced after 30 min odor exposure), and long-term olfactory adaptation (induced after 60 min odor exposure). Later work from L'Etoile et al.,4 uncovered a Protein Kinase G (PKG) called EGL-4 that is required for both the short-term and long-term olfactory adaptation in AWC neurons. The EGL-4 protein contains a nuclear localization sequence that is necessary for long-term olfactory adaptation responses but dispensable for short-term olfactory adaptation responses in the AWC4. By tagging EGL-4 with a green fluorescent protein, it was possible to visualize the localization of EGL-4 in the AWC during prolonged odor exposure. Using this fully functional GFP-tagged EGL-4 (GFP::EGL-4) molecule we have been able to develop a molecular readout of long-term olfactory adaptation in the AWC5. Using this molecular readout of olfactory adaptation we have been able to perform both forward and reverse genetic screens to identify mutant animals that exhibit defective subcellular localization patterns of GFP::EGL-4 in the AWC6,7. Here we describe: 1) the construction of GFP::EGL-4 expressing animals; 2) the protocol for cultivation of animals for long-term odor-induced nuclear translocation assays; and 3) the scoring of the long-term odor-induced nuclear translocation event and recovery (re-sensitization) from the nuclear GFP::EGL-4 state.

A Molecular Readout of Long-term Olfactory Adaptation in C. elegans

Here we describe a molecular readout of long-term olfactory adaptation in Caenorhabditis elegans. The Protein Kinase G, EGL-4, is necessary for stable adaptation responses in the primary sensory neuron pair called AWC. During prolonged odor exposure EGL-4 translocates from the cytosol to nucleus of the AWC.

Una lettura molecolare di lungo termine adattamento olfattivo nel<em&gt; C. elegans</em

During sustained stimulation most sensory neurons will adapt their response by decreasing their sensitivity to the signal. The adaptation response helps ...

Simultaneous Long-term Recordings at Two Neuronal Processing Stages in Behaving Honeybees

In both mammals and insects neuronal information is processed in different higher and lower order brain centers. These centers are coupled via convergent and divergent anatomical connections including feed forward and feedback wiring. Furthermore, information of the same origin is partially sent via parallel pathways to different and sometimes into the same brain areas. To understand the evolutionary benefits as well as the computational advantages of these wiring strategies and especially their temporal dependencies on each other, it is necessary to have simultaneous access to single neurons of different tracts or neuropiles in the same preparation at high temporal resolution. Here we concentrate on honeybees by demonstrating a unique extracellular long term access to record multi unit activity at two subsequent neuropiles1, the antennal lobe (AL), the first olfactory processing stage and the mushroom body (MB), a higher order integration center involved in learning and memory formation, or two parallel neuronal tracts2 connecting the AL with the MB.&#160;The latter was chosen as an example and will be described in full. In the supporting video the construction and permanent insertion of flexible multi&#160;channel wire electrodes is demonstrated. Pairwise differential amplification of the micro&#160;wire electrode channels drastically reduces the noise and verifies that the source of the signal is closely related to the position of the electrode tip. The mechanical flexibility of the used wire electrodes allows stable invasive long&#160;term recordings over many hours up to days, which is a clear advantage compared to conventional extra&#160;and intracellular in vivo recording techniques.

Simultaneous extracellular long term recordings from two different brain neuropiles or two different anatomical tracts were established in honeybees. These recordings allow the investigation of temporal aspects of neuronal processing across different brain areas at the single neuron as well as at the ensemble level in a behaving animal.

Registrazioni simultanee a lungo termine in due fasi neuronale Processing in Comportarsi api

In both mammals and insects neuronal information is processed in different higher and lower order brain centers. These centers are coupled via convergent ...

Long-term Time Lapse Imaging of Mouse Cochlear Explants

Here we present a method for long-term time-lapse imaging of live embryonic mouse cochlear explants. The developmental program responsible for building the highly ordered, complex structure of the mammalian cochlea proceeds for around ten days. In order to study changes in gene expression over this period and their response to pharmaceutical or genetic manipulation, long-term imaging is necessary. Previously, live imaging has typically been limited by the viability of explanted tissue in a humidified chamber atop a standard microscope. Difficulty in maintaining optimal conditions for culture growth with regard to humidity and temperature has placed limits on the length of imaging experiments. A microscope integrated into a modified tissue culture incubator provides an excellent environment for long term-live imaging. In this method we demonstrate how to establish embryonic mouse cochlear explants and how to use an incubator microscope to conduct time lapse imaging using both bright field and fluorescent microscopy to examine the behavior of a typical embryonic day (E) 13 cochlear explant and Sox2, a marker of the prosensory cells of the cochlea, over 5 days.

Live imaging of the embryonic mammalian cochlea is challenging because the developmental processes at hand operate on a temporal gradient over ten days. Here we present a method for culturing and then imaging embryonic cochlear explant tissue taken from a fluorescent reporter mouse over five days.

A lungo termine Time Lapse Imaging del mouse cocleari Espianti

Here we present a method for long-term time-lapse imaging of live embryonic mouse cochlear explants. The developmental program responsible for building ...

Isolation, Culture and Long-Term Maintenance of Primary Mesencephalic Dopaminergic Neurons From Embryonic Rodent Brains

Degeneration of mesencephalic dopaminergic (mesDA) neurons is the pathological hallmark of Parkinson&#8217;s diseae. Study of the biological processes involved in physiological functions and vulnerability and death of these neurons is imparative to understanding the underlying causes and unraveling the cure for this common neurodegenerative disorder. Primary cultures of mesDA neurons provide a tool for investigation of the molecular, biochemical and electrophysiological properties, in order to understand the development, long-term survival and degeneration of these neurons during the course of disease. Here we present a detailed method for the isolation, culturing and maintenance of midbrain dopaminergic neurons from E12.5 mouse (or E14.5 rat) embryos. Optimized cell culture conditions in this protocol result in presence of axonal and dendritic projections, synaptic connections and other neuronal morphological properties, which make the cultures suitable for study of the physiological, cell biological and molecular characteristics of this neuronal population.

The causes of degeneration of midbrain dopaminergic neurons during Parkinson&#8217;s disease are not fully understood. Cellular culture systems provide an essential tool for study of the neurophysiological properties of these neurons. Here we present an optimized protocol, which can be utilized for in vitro modeling of neurodegeneration.

Isolamento, cultura e lungo termine Manutenzione di primaria mesencefalico neuroni dopaminergici Da Brains embrionali dei roditori

Degeneration of mesencephalic dopaminergic (mesDA) neurons is the pathological hallmark of Parkinson&#8217;s diseae. Study of the biological processes ...

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

Behavior is controlled by the nervous system. Calcium imaging is a straightforward method in the transparent nematode Caenorhabditis elegans to measure the activity of neurons during various behaviors. To correlate neural activity with behavior, the animal should not be immobilized but should be able to move. Many behavioral changes occur during long time scales and require recording over many hours of behavior. This also makes it necessary to culture the worms in the presence of food. How can worms be cultured and their neural activity imaged over long time scales? Agarose Microchamber Imaging (AMI) was previously developed to culture and observe small larvae and has now been adapted to study all life stages from early L1 until the adult stage of C. elegans. AMI can be performed on various life stages of C. elegans. Long-term calcium imaging is achieved without immobilizing the animals by using short externally triggered exposures combined with an electron multiplying charge-coupled device (EMCCD) camera recording. Zooming out or scanning can scale up this method to image up to 40 worms in parallel. Thus, a method is described to image behavior and neural activity over long time scales in all life stages of C. elegans.

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

Imaging behavior and neural activity over long time scales without immobilization of the animal is a prerequisite to understand behavior. Agarose microfluidic chambers imaging (AMI) can be used to image neural activity and behavior for all life stages of Caenorhabditis elegans.

Microchambers Agarose per lungo termine Imaging di calcio<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Behavior is controlled by the nervous system. Calcium imaging is a straightforward method in the transparent nematode Caenorhabditis elegans to measure ...

Quantifying Fish Swimming Behavior in Response to Acute Exposure of Aqueous Copper Using Computer Assisted Video and Digital Image Analysis

Behavioral responses of aquatic organisms to environmental contaminants can be precursors of other effects such as survival, growth, or reproduction. However, these responses may be subtle, and measurement can be challenging. Using juvenile white sturgeon (Acipenser transmontanus) with copper exposures, this paper illustrates techniques used for quantifying behavioral responses using computer assisted video and digital image analysis. In previous studies severe impairments in swimming behavior were observed among early life stage white sturgeon during acute and chronic exposures to copper. Sturgeon behavior was rapidly impaired and to the extent that survival in the field would be jeopardized, as fish would be swept downstream, or readily captured by predators. The objectives of this investigation were to illustrate protocols to quantify swimming activity during a series of acute copper exposures to determine time to effect during early lifestage development, and to understand the significance of these responses relative to survival of these vulnerable early lifestage fish. With mortality being on a time continuum, determining when copper first affects swimming ability helps us to understand the implications for population level effects. The techniques used are readily adaptable to experimental designs with other organisms and stressors.

Measuring the impacts of environmental contaminants on fish behavior is often subjective and challenging particularly when dealing with sublethal endpoints. We describe methods including video technology to quantify swimming behavior of early life stage white sturgeon (Acipenser transmontanus) during and after 96 hr acute exposures to various concentrations of copper.

Quantificare Pesce Nuoto Comportamento in risposta all&#39;esposizione acuta acquosa di rame utilizzando Computer Assisted Video e Digital Image Analysis

Behavioral responses of aquatic organisms to environmental contaminants can be precursors of other effects such as survival, growth, or reproduction.  ...

Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra

The interstitial cell lineage of Hydra includes multipotent stem cells, and their derivatives: gland cells, nematocytes, germ cells, and nerve cells. The interstitial cells can be eliminated through two consecutive treatments with colchicine, a plant-derived toxin that kills dividing cells, thus erasing the potential for renewal of the differentiated cells that are derived from the interstitial stem cells. This allows for the generation of Hydra that lack nerve cells. A nerve-free polyp cannot open its mouth to feed, egest, or regulate osmotic pressure. Such animals, however, can survive and be cultured indefinitely in the laboratory if regularly force-fed and burped. The lack of nerve cells allows for studies of the role of the nervous system in regulating animal behavior and regeneration. Previously published protocols for nerve-free Hydra maintenance involve outdated techniques such as mouth-pipetting with hand-pulled micropipette tips to feed and clean the Hydra. Here, an improved protocol for maintenance of nerve-free Hydra is introduced. Fine-tipped forceps are used to force open the mouth and insert freshly killed Artemia. Following force-feeding, the body cavity of the animal is flushed with fresh medium using a syringe and hypodermic needle to remove undigested material, referred to here as "burping". This new method of force-feeding and burping nerve-free Hydra through the use of forceps and syringes eliminates the need for mouth-pipetting using hand-pulled micropipette tips. It thus makes the process safer and significantly more time efficient. To ensure that the nerve cells in the hypostome have been eliminated, immunohistochemistry using anti-tyrosine-tubulin is conducted.

Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra

Through a double treatment with colchicine, a plant-derived toxin that kills dividing cells, nerve-free Hydra vulgaris can be generated. These Hydra cannot feed or egest on their own. This paper describes an improved method for long-term maintenance of nerve free Hydra vulgaris in the laboratory.

Generazione e manutenzione a lungo termine di nervi liberi<em&gt; Hydra</em

The interstitial cell lineage of Hydra includes multipotent stem cells, and their derivatives: gland cells, nematocytes, germ cells, and nerve cells. The ...

Noninvasive EEG Recordings from Freely Moving Piglets

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel telemetric electroencephalography system in combination with standard self-adhesive hydrogel electrodes. The piglets are calmed down without the use of sedatives. After their release into the pigpen, the piglets behave normally&#8212;they drink and sleep in the same cycle as their siblings. Their sleep phases are used for the EEG recordings.

Here, we present a protocol to record telemetric electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen without the use of a sedative, making it possible to record typical EEG patterns during non-REM sleep, like spindle bursts.

Registrazioni di EEG non invadente da muoversi liberamente suinetti

The method allows the recording of high-quality electroencephalograms (EEGs) from freely moving piglets directly in the pigpen. We use a one-channel ...

Long-term Sensory Conflict in Freely Behaving Mice

Long-term sensory conflict protocols are a valuable means of studying motor learning. The presented protocol produces a persistent sensory conflict for experiments aimed at studying long-term learning in mice. By permanently wearing a device fixed on their heads, mice are continuously exposed to a sensory mismatch between visual and vestibular inputs while freely moving in home cages. Therefore, this protocol readily enables the study of the visual system and multisensory interactions over an extended timeframe that would not be accessible otherwise. In addition to lowering the experimental costs of long-term sensory learning in naturally behaving mice, this approach accommodates the combination of in vivo and in vitro experiments. In the reported example, video-oculography is performed to quantify the vestibulo-ocular reflex (VOR) and optokinetic reflex (OKR) before and after learning. Mice exposed to this long-term sensory conflict between visual and vestibular inputs presented a strong VOR gain decrease but exhibited few OKR changes. Detailed steps of device assembly, animal care, and reflex measurements are hereby reported.

The presented protocol produces a persistent sensory conflict for experiments aimed at studying long-term learning. By permanently wearing a fixed device on their heads, mice are continuously exposed to a sensory mismatch between visual and vestibular inputs while freely moving in home cages.

A lungo termine conflitto sensoriale a comportarsi liberamente topi

Long-term sensory conflict protocols are a valuable means of studying motor learning. The presented protocol produces a persistent sensory conflict for ...