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Method Article
Aqui, apresentamos métodos para estudo da elevado-produção de uma série do mexicano cavefish comportamentos e coloração vital de um sistema de mechanosensory. Esses métodos usam scripts de software livre e sob medidos, fornecendo um método prático e econômico para os estudos de comportamentos.
Caverna-moradia animais evoluíram uma série de características morfológicas e comportamentais para se adaptar a seus ambientes perpetuamente escuros e comida esparsas. Entre essas características, comportamento de forrageamento é uma das janelas úteis em vantagens funcionais da evolução do traço comportamental. Aqui apresentados são atualizados métodos para analisar o comportamento de atração de vibrações (VAB: um comportamento de forrageamento adaptativo) e da imagem latente do associado mechanosensors da caverna-adaptado tetra, Astyanax mexicanus. Além disso, métodos são apresentados para o seguimento do elevado-throughput de uma série de comportamentos cavefish adicionais, incluindo hiperatividade e perda de sono. Cavefish também mostram asociality, comportamentos repetitivos e maior ansiedade. Portanto, cavefish servir como um modelo animal para comportamentos evoluídos. Esses métodos usam software livre e feito por scripts que podem ser aplicados a outros tipos de comportamento. Esses métodos fornecem alternativas práticas e econômicas para software de rastreamento disponíveis comercialmente.
O tetra mexicano, Astyanax mexicanus (Teleostei: Characidae), é único entre os peixes para ter dois morfos alternativos radicalmente distintos - um morph avistado, superfície-moradia e um morph cego, caverna-moradia composta de várias distintas as populações1. Embora diferentes em morfologia e fisiologia, são ainda interfertile2,3. Estes morfos interfertile parecem ter evoluído rapidamente (~ 20.000 anos)4, que os torna um sistema de modelo ideal para o estudo da adaptação rápida. Cavefish são conhecidos por terem um conjunto de características morfológicas e comportamentais divergentes, incluindo o aumento da densidade das papilas gustativas, aumento do número de mechanosensors, com particular frequência portadora de um estímulo vibratório, hiperatividade, comportamento de forrageamento e insônia. Muitos destes comportamentos provavelmente evoluído simultaneamente, alguns dos quais têm sido sugeridos para ser vantajoso na escuridão das cavernas para forrageamento5 e conservação de energia em ambientes escuros e comida esparsas6,7.
Em muitos sistemas do modelo evolucionista, é difícil adquirir conhecimentos integrados de mudança como animal de morfologia e comportamento em resposta ao ambiente, porque a maioria das espécies são distribuídos em um gradiente contínuo em ambientes complexos. No entanto, o contraste entre a caverna e superfície metamorfose Astyanax que evoluiu em altamente contrastantes ambientes delineados por um afiada ecótono levou a Astyanax emergindo como um excelente modelo para entender a evolução animal. Isto torna possível relacionar-se mais facilmente os genes e processos de desenvolvimento com características adaptativas e seleção no ambiente. Além disso, recentes investigações biomédicas desses traços em Astyanax revelou que estes traços podem paralelo sintomas humano8,9,10. Por exemplo, perda de sociabilidade e sono e ganho de hiperatividade, comportamento repetitivo e o nível de cortisol são semelhantes ao que é observado em humanos com autismo espectro desordem8.
Para resolver a complexa co-evolução de muitos comportamentos e características morfológicas, é vantajoso para muitos para destacar percursos genéticos e moleculares subjacentes do ensaio. Aqui apresentados são métodos para caracterizar o grau de fenótipos comportamentais de caverna-tipo de superfície, caverna e híbrido morfos de Astyanax. Os comportamentos focais analisados para caracterizar o fenótipo são caverna adaptada a comportamento de forrageamento (comportamento de atração da vibração, doravante designado VAB) e hiperatividade/sono duração11,12. Também apresentado é um método de imagem para o sistema sensorial associado VAB13. Recentemente, muitos softwares de controle de código-fonte aberto para a execução de ensaios comportamentais tornaram-se disponíveis14,15. Estes funcionam muito bem para vídeos curtos, a menos de 10 minutos de duração. No entanto, torna-se problemático se o vídeo é mais por causa do tempo de computação intensa/acompanhamento. Software disponível comercialmente capaz pode ser caro. Os métodos apresentados principalmente usam freeware e, portanto, são considerados métodos de baixo custo e alta produtividade. Também incluídos resultados representativos baseiam esses métodos.
Todos os procedimentos são realizados seguindo as orientações descritas em "Princípios de laboratório Animal Care" (Instituto Nacional de saúde publicação n º 85-23, revista em 1985) e os aprovados pela Universidade do Havaí em Manoa institucional Animal cuidados e uso Protocolo de Comité animal 17-2560-3.
1. ensaio de comportamento (VAB) vibração atração (≤ 10 min para o procedimento de gravação)
Nota: Usar uma câmera de infravermelha sensível ou construir uma câmera infravermelha, modificando uma webcam USB. Para modificar uma webcam USB, consulte uma descrição detalhada, apresentado pelo laboratório Keene nesta edição cavefish em JoVE (partir desta edição da . mexicanus ), ou uma breve descrição dos materiais complementares.
2. sono e hiperatividade do ensaio (gravação de 24 h)
3. DASPMI ou DASPEI dos mechanosensory neuromasts coloração
Nota: DASPMI e DASPEI de coloração é sensível à luz e deve ser feita no escuro. Seguindo o protocolo é para DASPMI e DASPEI usando DASPMI como exemplo.
Os resultados aqui apresentados são representativos exemplos do que pode ser adquirido com os métodos apresentados. Portanto, os resultados podem desviar ligeiramente aqueles aqui apresentados para cavefish e peixes de superfície dependendo das condições experimentais.
Comportamento de atração de vibrações
Resultados representativos para VAB p...
Estes métodos apresentados são de fácil acesso, mas podem ser complicados para realizar devido à natureza de suas origens de freeware. Portanto, é altamente recomendável realizar ensaios experimentais e análises antes de qualquer experimentação real.
A taxa de geração de dados pode ser rápida, uma vez que o quadro analítico e experimental são estabelecidos. Uma vez estabelecida, é possível gravar dois peixes em 7 min para o ensaio de VAB, 30 peixes em 24 h para o ensaio de ativ...
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecemos a todos os membros do laboratório Yoshizawa incluindo Cetraro N. s. Simon, C. Valdez, C. Macapac, J. Choi, L. Lu, J. Nguyen, S. Podhorzer, H. Hernandes, J. Fong, J. Kato e I. senhor para cuidar de peixes no peixe experimental usado neste manuscrito. Agradecemos também a membros de laboratório r. Keene, incluindo P. Miranda Silva para treinar meu para montar a câmera do CCD do IR. Por último, gostaríamos de agradecer o Media Lab - faculdade de ciências sociais - escola de comunicações para a Universidade de Hawai ' i Manoa por sua inestimável ajuda fazendo o vídeo, especialmente B. Smith, J. Lam e S. branco. Este trabalho foi apoiado pela Fundação da Comunidade havaiana (78919-16CON e 18CON-90818) e Instituto Nacional de saúde NIGMS (P20GM125508) concede ao meu.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4-Di-1-ASP (4-(4-(dimethylaminostyryl)-1-methylpyridinium iodide) | MilliporeSigma | D3418 | |
880 nm wave length black light | Advanced Illumination | BL41192-880 | |
avfs | freeware | Version 1.0.0.6 | http://turtlewar.org/avfs/ |
Avisynth | freeware | Version 2.6.0 | http://avisynth.nl/index.php/Main_Page |
Cygwin | freeware | Version 2.11.0 | https://www.cygwin.com/ |
Cylindrical assay chamber (Pyrex 325 ml glass dish) | Corning | 3140-100 | 10 cm diameter 5 cm high |
Ethovision XT | Noldus Information Technology, Wageningen, The Netherlands | Version 14 | https://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt |
Fish Aquarium Cylinder Soft Sponge Stone Water Filter, Black | Jardin (through Amazon.com) | NA | Sponge filter for Sleep/hyperactivity recording system |
Grade A Brine shrimp eggs | Brine shrimp direct | BSEA16Z | |
ImageJ | freeware | Version 1.52e | https://imagej.nih.gov/ij/ |
macro 1.8/12.5-75mm C-mount zoom lens | Toyo | NA | Attach to USB webcam by using c-mount, which is printed in 3-D printer |
Neutral Regulator | Seachem | NA | |
Optical cast plastic IR long-pass filter | Edmund optics | 43-948 | Cut into a small piece to fit in the CCD of USB webcam |
pfmap | freeware | Build 178 | http://pismotec.com/download/ (at “Download Archive” link at the bottom) |
Reef Crystals Reef Salt | Instant Ocean | RC15-10 | |
SwisTrack | freeware | Version 4 | https://en.wikibooks.org/wiki/SwisTrack |
USB webcam (LifeCam Studio 1080p HD Webcam) | Microsoft | Q2F-00013 | Cut 2-2.5 cm of the front |
WinAutomation | freeware | Version 8 | https://www.winautomation.com/ (free stand-alone app for this procedure) |
Windows operating system | Microsoft | 7, 8 or 10 | https://www.microsoft.com/en-us/windows |
x264vfw | freeware | NA | https://sourceforge.net/projects/x264vfw/ |
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