JoVE Logo

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Способная к функциональному восстановлению после травмы спинного мозга, взрослая рыбка данио является ведущей модельной системой для выяснения врожденных механизмов нервной регенерации. Здесь мы описываем анализы на выносливость плавания и поведение в плавании как функциональные показания регенерации спинного мозга.

Аннотация

Благодаря своей известной регенеративной способности, взрослые рыбки данио являются ведущей моделью позвоночных для изучения механизмов врожденной регенерации спинного мозга. После полной трансекции спинного мозга рыбки данио расширяют глиальные и аксональные мосты через разорванную ткань, регенерируют нейроны, близкие к поражению, и восстанавливают свои плавательные способности в течение 8 недель после травмы. Таким образом, восстановление функции плавания является центральным считыванием для функционального восстановления спинного мозга. Здесь мы описываем набор поведенческих анализов для количественной оценки двигательной способности рыбок данио внутри закрытого плавательного туннеля. Целью этих методов является обеспечение количественных измерений выносливости плавания и плавательного поведения у взрослых рыбок данио. Для выносливости в плавании рыбок данио подвергают постоянно увеличивающейся скорости течения воды до истощения, а также сообщается время при истощении. Для оценки поведения в плавании рыбок данио подвергаются скоростям низкого течения, а видео плавания захватываются с дорсальным видом рыбы. Процент активности, частота всплесков и время, проведенное против течения воды, обеспечивают количественное считывание поведения при плавании. Мы количественно оценили выносливость в плавании и поведение в плавании у рыбок данио дикого типа до травмы и после трансекции спинного мозга. Мы обнаружили, что рыбки данио теряют функцию плавания после трансекции спинного мозга и постепенно восстанавливают эту способность между 2 и 6 неделями после травмы. Методы, описанные в этом исследовании, могут быть применены к нейроповеденческим, скелетно-мышечным, скелетным мышцам и исследованиям нейронной регенерации у взрослых рыбок данио.

Введение

Взрослые рыбки данио широко используются для исследования механизмов нервно-мышечного и опорно-двигательного развития и моделирования заболеваний1,2,3. Рыбки данио способны к эффективному, спонтанному восстановлению нескольких тканей, включая головной, спинной мозг и скелетные мышцы4,5,6,7. Замечательная способность регенерировать нервно-мышечные ткани и моделировать заболевания привлекает растущее научное сообщество к исследованиям взрослых рыбок данио1,2,3. Однако, в то время как анализы локомоции и плавательного поведения доступны и стандартизированы для личинок рыбок данио, существует растущая потребность в разработке аналогичных протоколов у взрослых рыб8,9,10,11. Целью этого исследования является описание протоколов для количественной оценки выносливости плавания и поведения в плавании у взрослых рыбок данио. Мы представляем эти протоколы в контексте исследований регенерации спинного мозга. Однако описанные здесь поведенческие протоколы в равной степени применимы к исследованиям нервной и мышечной регенерации, нервно-мышечного и опорно-двигательного развития, а также моделирования нервно-мышечных и костно-мышечных заболеваний.

Реверсивный паралич рыбок данио в течение 8 недель после полной трансекции спинного мозга. В отличие от плохо регенеративных млекопитающих, рыбки данио демонстрируют прорегенеративные иммунные, нейрональные и глиальные травмы, которые необходимы для функционального восстановления спинного мозга12,13,14. Окончательным показателем функционального восстановления спинного мозга является способность пораженной ткани восстанавливать свою функцию после травмы. Набор стандартизированных методов оценки функциональной регенерации у грызунов включает локомоторные, моторные, сенсорные и сенсомоторные тесты15,16,17. Широко используемые тесты при травме спинного мозга мыши включают локомоторную шкалу Basso Mouse Scale (BMS), моторные тесты передней конечности, тактильные сенсорные тесты и сенсомоторные тесты с сеткой ходьбы15,17. В отличие от систем данио млекопитающих или личинок, поведенческие тесты у взрослых рыбок данио менее развиты, но очень необходимы для удовлетворения растущих потребностей сообществ регенерации тканей и моделирования заболеваний.

Полные трансекции спинного мозга приводят к полному параличу каудально к месту травмы. Вскоре после травмы парализованные животные менее активны и избегают плавания, насколько это возможно. Чтобы компенсировать потерянную способность плавать, парализованные животные демонстрируют короткие, частые всплески, злоупотребляя своими грудными плавниками, которые лежат рострально к поражению. Эта компенсаторная стратегия плавания приводит к быстрому истощению и снижению плавательной способности. По мере регенерации спинного мозга рыбок данио животные восстанавливают плавную колебательную функцию плавания каудально к поражению, что позволяет повысить выносливость при плавании и улучшить параметры плавательного поведения. Здесь мы описываем методы количественной оценки выносливости рыбок данио при увеличении скоростей течения воды и плавательного поведения при низких скоростях течения.

протокол

Взрослые рыбки данио из штаммов Ekkwill и AB содержались в Основном объекте данио Вашингтонского университета. Все эксперименты на животных проводились в соответствии с институциональными протоколами IACUC на животных.

ПРИМЕЧАНИЕ: Пример экспериментальной установки показан на рисунке 1A. Калибровочная крышка (настраиваемая), крышка для выносливости плавания (настраиваемая) и крышка для плавания (стандартная, закрытая туннельная крышка) показаны на рисунке 1B. Экспериментальный рабочий процесс представлен на рисунке 2.

1. Подготовка и калибровка плавательного туннеля

  1. Заполните плавательный туннель и окружающий буферный резервуар водой системы данио (10 л фильтрованной воды; щелочность: 50-150 мг/л CaCO3; рН: 6,8-7,5; температура: 26-28,5 °C; нитрат < 50 мг/л; нитрит < 0,1 мг/л; и соленость < 0,5-1 г/л).
  2. Наполните дополнительный проточный резервуар водой системы данио (≈7,5 л). Расположите плавательный туннель и проточный резервуар, чтобы избыток воды системы данио перетекал из буферного резервуара в проточный резервуар через оттоковую трубку, закрепленную на боковой стороне буферного резервуара.
  3. После заполнения туннеля и буферного резервуара выполните следующие действия.
    1. Поместите промывочный насос внутрь буферного резервуара и подключите его к соседнему плавательному туннелю с помощью труб из ПВХ. Поместите проточный насос внутрь проточного резервуара и подключите его к стенке буферного резервуара.
    2. Включите промывочный насос, расположенный внутри буферного резервуара, и проточный насос, расположенный в проточном резервуаре, чтобы начать циркуляцию воды.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Двойная насосная система обеспечит непрерывный поток воды в плавательный туннель (из промывочного насоса) и в буферный бак (из проточного насоса).
    3. Очистите любые пузырьки воздуха, захваченные внутри плавательного туннеля, постепенно увеличивая скорость течения воды с 10 см / с до 100 см / с с интервалом 10 см / с. Уменьшите скорость обратно до 0 см/с с интервалом 10 см/с. Чтобы контролировать скорость потока, щелкните стрелки вверх и вниз в разделе Скорость программного обеспечения для управления скоростью потока (см. Таблицу материалов).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Двигатель и ротор подключены к сопутствующему компьютеру. Программное обеспечение для управления скоростью потока взаимодействует с двигателем для создания желаемой скорости потока. Использование программного обеспечения для управления скоростью потока является необязательным. Альтернативой является ручное управление двигателем тока воды.
  4. Калибровка
    ПРИМЕЧАНИЕ: Перед каждым экспериментом требуется калибровка.
    1. Используйте калибровочную крышку, чтобы закрыть плавательный туннель.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Калибровочная крышка настроена с усиленным центральным отверстием, которое подходит к датчику расходомера, используемому для калибровки (рисунок 1B). Восемь крылатых гаек используются для крепления всех крышек к туннелю.
    2. Включите цифровой расходомер и подключите его к датчику расходомера. Поместите датчик расходомера внутрь плавательного туннеля через калибровочную крышку. Расположите лопасти датчика расходомера перпендикулярно направлению потока.
    3. Откалибруйте выход двигателя плавательного туннеля (управляемого с помощью программного обеспечения для управления скоростью потока) с помощью цифрового расходомера. Для этого выполните следующие действия.
    4. Откройте программное обеспечение для управления скоростью потока и нажмите Калибровка.
    5. Измените параметры в левом верхнем углу на RPM vs Voltage. Увеличьте скорость потока с 0 см/с до 100 см/с с шагом 5 см/с, введя значения в разделе «Скорость » программного обеспечения для управления скоростью потока. На каждом шаге нажмите кнопку «+» и запишите текущую скорость, указанную цифровым расходомером.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Результирующая линейная зависимость должна иметь значение R2 , близкое к 1.
    6. Для подтверждения калибровки увеличьте скорости течения воды с 0 до 10, 25, 50, 75 и 100 см/с, а затем уменьшите скорости до 75, 50, 25, 10 см/с с помощью стрелок вверх и вниз в разделе Uwater [см/с] программного обеспечения для управления скоростью потока. На каждой скорости (из программного обеспечения) измерьте и запишите соответствующую скорость, указанную цифровым расходомером.
    7. Считайте туннель откалиброванным и точным, если измеренные скорости течения воды находятся в пределах отклонения ±2 см/с. Если отклонение превышает ±2 см/с, повторите шаги 1.4.4-1.4.6 для обеспечения надлежащей калибровки.

2. Оценка выносливости в плавании

ПРИМЕЧАНИЕ: Экспериментальные группы делятся на группы по 10 и менее животных для выносливости в плавании.

  1. Настройте программное обеспечение для управления скоростью потока.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Использование программного обеспечения для управления скоростью потока в этом разделе является необязательным. Альтернативой является ручное управление двигателем тока воды. Для ручного управления током воды перейдите к шагу 2.3 и вручную увеличьте скорость потока воды с указанными приращениями на этапах 2.5 и 2.6.
    1. Откройте программное обеспечение для управления скоростью потока. Установите флажок Эксперимент. Снимите флажки Усвим и Ууотер.
    2. Измените скорость потока в поле Uwater [см/с] в левом нижнем углу для регулировки скоростей течения воды.
    3. Чтобы запустить автоматический протокол, щелкните поле Начать ведение журнала . В открывшемся диалоговом окне выберите Автоматически из раскрывающегося списка.
    4. Чтобы выбрать ранее сохраненный файл протокола, нажмите на значок файла рядом с файлом протокола , чтобы открыть нужный протокол.
    5. Настройте выходной файл, щелкнув значок файла рядом с файлом журнала. В открывшемся окне проводника присвойте выходному файлу имя и сохраните его в нужном месте.
  2. Настройте разделенное окно таймера круга. Убедитесь, что у вас есть одновременный доступ к программному обеспечению для управления скоростью потока и окнам таймера на экране компьютера.
  3. Установите аквариум для сбора рыбы для размещения истощенных рыб после их удаления из плавательного туннеля. Наполните резервуар для сбора водой системы данио (0,75 л). Наполните длинную трубку из ПВХ водой системы данио.
    1. Поместите один конец (конец 1) предварительно заполненной трубы ПВХ в резервуар для сбора, а другой конец (конец 2) в буферный резервуар. Убедитесь, что вода может свободно течь из буферного резервуара в резервуар для сбора.
    2. Зажмите верхний конец трубки из ПВХ (конец 2) связующим зажимом для предотвращения потока воды. Используйте зажим связующего, чтобы контролировать отток воды по мере необходимости.
  4. Закройте плавательный туннель, используя крышку для выносливости плавания.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Крышка плавательной выносливости настроена с окном плавательного туннеля для удаления истощенной рыбы из плавательного туннеля, не прерывая остальную часть анализа (рисунок 1B).
  5. Поместите одну группу рыб внутрь плавательного туннеля. Запустите таймер сплит-круга, регулируя текущую скорость до 0 см/с в течение 5 мин, 9 см/с в течение 5 мин и 10 см/с в течение 5 мин, введя эти значения в разделе Uwater [см/с] программного обеспечения для управления скоростью потока.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг акклиматизирует животных к плавательному туннелю и направлению потока.
  6. После акклиматизации рыб запустите автоматизированную программу управления скоростью потока, которая будет увеличивать скорость течения воды на 2 см / с каждый мин.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рыба будет плавать до изнеможения. Истощенные рыбы подталкиваются к заднему концу плавательного туннеля.
  7. Когда рыба истощится, расстегните трубку для сбора рыбы, откройте окно плавательного туннеля и соберите рыбу в резервуар для сбора. Запишите время при исчерпании с помощью таймера сплит-круга.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рыба может иногда дрейфовать к заднему концу плавательного туннеля, не будучи истощенной. Чтобы убедиться, что рыба истощена, осторожно постучите по заднему концу туннеля или создайте тень над этой областью, чтобы стимулировать рыбу плавать. Истощенные рыбы не реагируют на раздражитель испуга и ложатся плашмя на заднем конце туннеля.
  8. Повторяйте шаг 2.7 до тех пор, пока вся рыба не будет истощена и собрана в резервуар для сбора. Нажмите кнопку «Аварийная остановка» в программном обеспечении для управления скоростью потока и остановите таймер.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Дважды проверяйте на протяжении всего заплыва, соответствует ли количество рыбы, извлеченной из камеры плавательного туннеля, зарегистрированному времени.
  9. Повторите шаги 2.5-2.8 для каждой группы рыб.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Здесь протокол может быть приостановлен, но, чтобы быть точным до точки времени после травмы, рекомендуется, чтобы фильмы и заплывы на выносливость выполнялись в один и тот же день. Туннель может продолжать циркулировать, пока эксперименты приостановлены.

3. Захват видео для анализа поведения в плавании

ПРИМЕЧАНИЕ: Одновременно можно отслеживать до пяти животных. Если экспериментальные группы больше пяти животных, для каждой группы можно снять несколько видеороликов, где первое видео отслеживает пять или менее животных, а второе видео отслеживает других пять или менее животных. Для продольных исследований, направленных на отслеживание отдельных животных с течением времени, рыбы могут быть индивидуально размещены и отслежены в нескольких временных точках. Все скрипты для отслеживания и анализа доступны через GitHub (см. Таблицу материалов).

  1. Включите панель инфракрасного света, расположенную под плавательным туннелем. Закрепите камеру на потолочном креплении поверх плавательного туннеля. Отрегулируйте фокусировку и кольца диафрагмы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Настройки фокусировки и диафрагмы зависят от расстояния между камерой и плавательным туннелем, а также от световой среды.
  2. Откройте программное обеспечение для записи с камеры (см. Таблицу материалов). Задайте параметры программного обеспечения следующим образом.
    1. Щелкните дисплей с соотношением сторон 1:4. Убедитесь, что поле зрения охватывает весь плавательный туннель. Отключите автоматическую контрастность и автоматический баланс белого, чтобы нормализовать фон и контрастность между группами.
    2. Откройте окно Свойства камеры , щелкнув значок гаечного ключа. Установите параметры следующим образом: Pixel Clock: 344 MHz, Frame Rate: 70 fps, нажмите на поле рядом с Hold , чтобы проверить это, Время экспозиции: 0.290 ms. Не закрывайте это окно.
    3. Обрежьте окно записи , чтобы охватить только плавательную камеру туннеля, наклоняя / поворачивая камеру по мере необходимости.
  3. Откройте окно записи , нажав на значок катушки фильма. Установите параметры записи следующим образом:
    1. Установите флажок для максимального количества кадров.
    2. Вручную введите 63 000 кадров для количества кадров.
    3. Установите флажок Calc. Частота кадров. Это позволяет программе извлекать частоту кадров, определенную на шаге 3.2.2 (70 кадров в секунду).
    4. Измените качество JPEG на 30.
  4. Запишите тестовый запуск.
    1. Нажмите «Создать», назовите новый файл Test и сохраните его на рабочем столе.
    2. Вернитесь в окно записи и нажмите кнопку Запись. Пусть тестовый фильм будет работать в течение всего срока действия протокола (15 минут).
    3. После завершения теста убедитесь, что нет пропущенных кадров и что записано 63 000 кадров.
  5. Поместите группу рыб в плавательный туннель и закройте туннель, используя стандартную полностью закрытую крышку (рисунок 1B).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что вся рыба находится в туннеле, прежде чем полностью затянуть крышку. Убедитесь, что под крышкой нет пузырьков воздуха. В противном случае это повлияет на результаты.
  6. Откройте новое окно записи и присвойте файлу имя. Пример: 2_A_1_00001_WildtypeGroupA.avi
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что настройки соответствуют параметрам шагов 3.2 и 3.3. Качество JPEG всегда будет возвращаться к значению по умолчанию и должно быть сброшено для каждого нового фильма.
    ВНИМАНИЕ: Пока не нажимайте кнопку запись.
  7. Начните новый эксперимент с помощью программного обеспечения для управления скоростью потока.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы запустить автоматический протокол, установите флажок Начать ведение журнала . В открывшемся диалоговом окне выберите Автоматически из раскрывающегося списка. Чтобы выбрать ранее сохраненный файл протокола, нажмите на значок файла рядом с файлом протокола , чтобы открыть нужный протокол.
    1. Чтобы начать ручной протокол, установите скорость потока на 0 см / с в течение 5 мин, 10 см / с в течение 5 минут, а затем 20 см / с в течение 5 минут с помощью блока Uwater [см / с] в программном обеспечении для управления скоростью потока.
    2. Сохраните новый выходной файл данных (будет сохранен как файл .csv) под тем же именем, что и файл фильма, и в той же папке.
      ВНИМАНИЕ: Пока не нажимайте кнопку Пуск.
  8. Поместите бумажное полотенце или кусок ткани на сторону плавательного туннеля, чтобы убедиться, что все поведение связано с плаванием рыбы, а не с реакцией испуга, вызванной движением в окружающей среде.
  9. В быстрой последовательности убедитесь, что вода спокойная и нет ряби, движущейся по кадру. Нажмите кнопку Запись в окне программного обеспечения камеры, чтобы начать запись файла фильма. Нажмите кнопку Пуск в программном обеспечении для управления скоростью потока, чтобы запустить протокол, который будет продолжаться непрерывно.
  10. Посмотрите фильм, чтобы убедиться, что кадры не сброшены, что в поле зрения нет пузырьков и что все рыбы записаны.
  11. Как только запись видео будет завершена, нажмите «Аварийная остановка», чтобы завершить протокол управления скоростью потока. Проверьте наличие выходного файла данных, который сохраняется автоматически. Нажмите кнопку Закрыть в окне записи , чтобы сохранить файл фильма.
  12. Снимите крышку. Осторожно извлеките рыбу и верните ее в свой аквариум.
  13. Повторите шаги с 3.5 по 3.12 для всех групп рыб.
  14. После завершения записи фильма для всех групп конвертируйте фильмы с видео 70 кадров в секунду в видео с частотой 20 кадров в секунду с помощью сценария MovieProcessing_v5.bat . Для этого переместите файл скрипта в папку, содержащую необработанные видео. Щелкните правой кнопкой мыши файл и выберите Выполнить.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Скрипт запускается автоматически. Появится окно командной строки, показывающее ход выполнения сценария. Приведенный выше шаг является необязательным. Это уменьшает количество кадров в 15-минутном видео с 63 000 до 18 000 кадров и делает SwimBehavior_v7. Скрипт R выполняется быстрее.
  15. Очистите туннель и уберите все оборудование.

4. Анализ фильмов для оценки плавательного поведения

ПРИМЕЧАНИЕ: Запись и анализ видео могут быть завершены в отдельные дни.

  1. Откройте сценарий Tracking_v2.ijm на Фиджи и нажмите кнопку Выполнить, чтобы начать программу. В появившемся окне выберите папку, содержащую фильмы о поведении плавания для отслеживания, и нажмите кнопку Открыть. Найдите кадр 1 первого фильма, диалоговое окно и менеджер интересующей области (ROI), который появится.
  2. Следуйте инструкциям, приведенным в диалоговом окне. Создайте рентабельность инвестиций в нижней части камеры плавательного туннеля и нажмите кнопку «ОК». Убедитесь, что черные углы не видны.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Откроется пороговое окно вместе с отредактированным, пороговым кадром 1.
  3. Измените цветовую схему с черно-белой на красную. Отрегулируйте максимальное значение до тех пор, пока кадр 1 не покажет рыбу красным цветом и ничего больше. Запишите пороговое значение. Нажмите кнопку ОК в диалоговом окне.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Программа запустится автоматически. Окупаемость инвестиций, созданная для кадра 1, будет непрерывно выбираться и отменяться для последующих кадров. Индикатор выполнения будет отслеживать процесс в правом нижнем углу окна Фиджи . Отслеживание занимает около 40 минут на фильм. Когда все фильмы будут отслежены, программа Фиджи остановится. Roi перестанет выбираться. Папка, содержащая фильмы, теперь будет иметь файл _raw.csv для каждого фильма. Фиджи может быть закрыто на этом этапе.
  4. Выравнивание, сборка и получение описательной статистики
    1. Откройте плавательный Behavior_v7. Скрипт R в R Studio.
    2. Нажмите на Источник в правом верхнем углу раздела скрипта. В открывшемся новом окне выберите папку, содержащую _raw.csv файлы, созданные Фиджи. Нажмите кнопку Открыть.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Программа запустится автоматически.
    3. В появившемся диалоговом окне с запросом на подтверждение количества рыб в каждом фильме нажмите кнопку Да , если указанные цифры верны, или кнопку Нет , если цифры неправильные.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если нажать кнопку Нет , появится сообщение с просьбой повторно отследить фильмы с новой рентабельностью инвестиций и пороговым значением. Если нажать кнопку Да , программа продолжит работу.
    4. В открывшемся новом окне с вопросом, следует ли удалить неплавающую рыбу, нажмите кнопку Да или Нет.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Неплавающая рыба определяется как рыба с активностью менее 50% при 10 см/с. Не рекомендуется удалять неплавающих рыб.
    5. В новом всплывающем окне, которое спрашивает, являются ли группы неослепленными и хочет ли пользователь объединить какие-либо группы, снять ослепление или объединить группы, если существует более одной контрольной группы.
    6. После ответа на предыдущий вопрос убедитесь, что программа выдает сообщение Выравнивание файла X из Y, где X — текущий выравниваемый файл, а Y — общее количество файлов для выравнивания. Для выравнивания каждого файла требуется около 30 с.
  5. После выравнивания файлов проверьте наличие нового .csv файла, созданного с тем же именем (_aligned.csv). Убедитесь, что программа объединяет данные, выполняет статистику и строит выходные графики. Проверьте наличие файлов анализа, созданных в новой папке с меткой Результаты в родительской папке, содержащей файлы _raw.csv и _aligned.csv .
  6. В папке Результаты проверьте наличие двух папок с именем Диагностика и Графики и четырех .csv файлов с именами BulkData_Avg, BulkData_Full, SummaryData_Avg и SummaryData_Full.
    ПРИМЕЧАНИЕ: SummaryData_Full.csv содержит индивидуальные данные по каждой рыбе в каждой группе в каждый момент времени. Эти данные автоматически строятся, но могут быть извлечены и построены в другом месте.
    1. Убедитесь, что папка Graphs содержит графики, созданные программой, и .csv файлы, содержащие точки данных для каждого графа.
    2. Убедитесь, что папка «Диагностика » содержит один файл .csv с диагностическими данными для выровненных файлов.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Столбцы в файле Diagnostics.csv включают следующее: a) Количество кадров, содержащих дополнительные объекты, которое должно быть меньше 100. Слишком много кадров с дополнительными объектами наводят на мысль о проблеме с отслеживанием. b)Количество кадров с отсутствующими или объединенными объектами. Это нормально, что эта метрика высока. Рыба, которая не восстановилась хорошо, часто будет сметена в заднюю часть туннеля и будет считаться отсутствующей. c) Кадры с прыжками более 240 пикселей. Это число увеличивается с количеством объектов (рыб) в одном фильме. Подробное объяснение того, как были рассчитаны метрики поведения, приведено в дополнительном файле 1.

Результаты

Мы настроили плавательный туннель, как описано в разделе 1 этого протокола (рисунок 1). Мы оценили выносливость в плавании (раздел 2 этого протокола), а также поведение в плавании (разделы 3 и 4 этого протокола) взрослых рыбок данио на исходном уровне и после травмы спинного ?...

Обсуждение

Взрослые рыбки данио являются популярной позвоночной системой для моделирования заболеваний человека и изучения механизмов регенерации тканей. Редактирование генома CRISPR/Cas9 произвело революцию в обратных генетических исследованиях для моделирования заболеваний у рыбок данио; однак...

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов.

Благодарности

Мы благодарим Вашингтонского университета Zebrafish Shared Resource за уход за животными. Это исследование было поддержано NIH (R01 NS113915 до M.H.M.).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
AutoSwim softwareLoligo SystemsMI10000Optional - for Automatic control of current velocity
Customized lidLoligo SystemsMI10001This customized lid is used for swim endurance
DAQ-BTLoligo SystemsSW10600Optional - for Automatic control of current velocity
Eheim pumpLoligo SystemsPU1016020 L/min. This pump is placed in theflow-through tank.
FijiFijiFreely available through Image J (Fiji)Specific script available at https://github.com/MokalledLab/SwimBehavior
FlowthermLoligo SystemsAC10000Handheld digital flow meter - for calibration
High Speed CameraLoligo SystemsVE10380USB 3.0 color video camera (4MP)
IR light panelLoligo SystemsVE10775450 x 210 mm, placed under the swim tunnel  chamber
Monofocal lensLoligo SystemsVE1038825mm manual lens
PVC TubingVWR60985-5345/16 x 7/16"  Wall thickness: 1/16"
R StudioR StudioFreely available. Version 3.6 with extra packages.Specific script available at https://github.com/MokalledLab/SwimBehavior
Swim tunnel respirometerLoligo SystemsSW100605L (120V/60Hz). The system includes the swim chamber, motor, manual control of water current velocity, 1 pump placed inside the chamber, standard swim tunnel lid for swim behavior, and modified swim tunnel lid for calibration
uEye CockpitIDSFreely available software to control camera parametersAlternative cameras and accompanying softwares could be used
Vane wheel flow probeLoligo SystemsAC10002Digital flow probe - for calibration

Ссылки

  1. Becker, C. G., Becker, T. Neuronal regeneration from ependymo-radial glial cells: cook, little pot, cook. Developmental Cell. 32 (4), 516-527 (2015).
  2. Mokalled, M. H., Poss, K. D. A regeneration toolkit. Developmental Cell. 47 (3), 267-280 (2018).
  3. Orger, M. B., de Polavieja, G. G. Zebrafish behavior: opportunities and challenges. Annual Review of Neuroscience. 40, 125-147 (2017).
  4. Becker, C. G., Becker, T. Adult zebrafish as a model for successful central nervous system regeneration. Restorative Neurology and Neuroscience. 26 (2-3), 71-80 (2008).
  5. Gurevich, D. B., et al. Asymmetric division of clonal muscle stem cells coordinates muscle regeneration in vivo. Science. 353 (6295), (2016).
  6. Mokalled, M. H., et al. Injury-induced ctgfa directs glial bridging and spinal cord regeneration in zebrafish. Science. 354 (6312), 630-634 (2016).
  7. Kizil, C., Kaslin, J., Kroehne, V., Brand, M. Adult neurogenesis and brain regeneration in zebrafish. Developmental Neurobiology. 72 (3), 429-461 (2012).
  8. Wolman, M. A., et al. A genome-wide screen identifies PAPP-AA-mediated IGFR signaling as a novel regulator of habituation learning. Neuron. 85 (6), 1200-1211 (2015).
  9. Granato, M., et al. Genes controlling and mediating locomotion behavior of the zebrafish embryo and larva. Development. 123, 399-413 (1996).
  10. Brockerhoff, S. E., et al. A behavioral screen for isolating zebrafish mutants with visual system defects. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 92 (23), 10545-10549 (1995).
  11. Moens, C. B., Yan, Y. L., Appel, B., Force, A. G., Kimmel, C. B. Valentino: a zebrafish gene required for normal hindbrain segmentation. Development. 122 (12), 3981-3990 (1996).
  12. Cavone, L., et al. A unique macrophage subpopulation signals directly to progenitor cells to promote regenerative neurogenesis in the zebrafish spinal cord. Developmental Cell. 56 (11), 1617-1630 (2021).
  13. Reimer, M. M., et al. Motor neuron regeneration in adult zebrafish. Journal of Neuroscience. 28 (34), 8510-8516 (2008).
  14. Klatt Shaw, D., et al. Localized EMT reprograms glial progenitors to promote spinal cord repair. Developmental Cell. 56 (5), 613-626 (2021).
  15. Ahmed, R. U., Alam, M., Zheng, Y. P. Experimental spinal cord injury and behavioral tests in laboratory rats. Heliyon. 5 (3), 01324 (2019).
  16. Pajoohesh-Ganji, A., Byrnes, K. R., Fatemi, G., Faden, A. I. A combined scoring method to assess behavioral recovery after mouse spinal cord injury. Neuroscience Research. 67 (2), 117-125 (2010).
  17. Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. Journal of Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).
  18. Scheff, S. W., Saucier, D. A., Cain, M. E. A statistical method for analyzing rating scale data: the BBB locomotor score. Journal of Neurotrauma. 19 (10), 1251-1260 (2002).
  19. Li, Q., et al. Differential behavioral responses of zebrafish larvae to yohimbine treatment. Psychopharmacology (Berl). 232 (1), 197-208 (2015).
  20. Wakamatsu, Y., Ogino, K., Hirata, H. Swimming capability of zebrafish is governed by water temperature, caudal fin length and genetic background. Scientific Reports. 9 (1), 16307 (2019).
  21. Ahmed, O., Seguin, D., Gerlai, R. An automated predator avoidance task in zebrafish. Behavioral Brain Research. 216 (1), 166-171 (2011).
  22. Conradsen, C., McGuigan, K. Sexually dimorphic morphology and swimming performance relationships in wild-type zebrafish Danio rerio. Journal of Fish Biology. 87 (5), 1219-1233 (2015).
  23. Leris, I., Sfakianakis, D. G., Kentouri, M. Are zebrafish Danio rerio males better swimmers than females. Journal of Fish Biology. 83 (5), 1381-1386 (2013).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

177

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены