Name: behavioral tracking and neuromast imaging of mexican cavefish
Uploaded: 2019-04-06T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Tracking and Neuromast Imaging of Mexican Cavefish at JoVE.com

Wij danken alle leden van de Yoshizawa lab met inbegrip van N. Cetraro, N. Simon C. Valdez, C. Macapac, J. Choi, L. Lu, J. Nguyen, S. Podhorzer, H. Hernandes, J. Fong, J. Kato en I. Lord voor vis verzorging op de experimentele vis gebruikt in dit manuscript. Wij danken ook A. Keene lab leden met inbegrip van P. Mašek om te trainen mijn te monteren IR CCD-camera. Tot slot bedank we het Media Lab - College voor sociale wetenschappen - School of Communications aan de Universiteit van Hawaï Mānoa voor hun onschatbare hulp bij het maken van de video, vooral B. Smith, J. Lam en S. White. Dit werk werd gesteund door Hawaiian Gemeenschap Foundation (16CON-78919 en 18CON-90818) en nationaal instituut van gezondheid NIGMS (P20GM125508) geeft aan MY.

Alle procedures worden uitgevoerd volgens de richtlijnen beschreven in "Beginselen van Laboratory Animal Care" (National Institute of Health publicatie nr. 85-23, herzien 1985) en de goedgekeurde door de Universiteit van Hawaï in Manoa institutionele Animal Care en gebruik Comité dierlijke protocol 17-2560-3.
1. trillingen attractie gedrag (VAB) assay (≤ 10 min. voor volledige opname procedure)
Opmerking: Gebruik een infrarood gevoelige camera of een infrarood cam...

<ol>
	<li>Keene, A. C., Yoshizawa, M., McGaugh, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biology and Evolution of the Mexican Cavefish. Biology and Evolution of the Mexican Cavefish. , (2015).</li><li>Mitchell, R. W., Russell, W. H., Elliott, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mexican eyeless characin fishes, genus Astyanax: Environment, distribution, and evolution.Special publications the museum Texas Tech University. (12), (1977).</li><li>Wilkens, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+and+genetics+of+epigean+and+cave+Astyanax-fasciatus+(Characidae,+Pisces)+-+Support+for+the+neutral+mutation+theory.">Evolution and genetics of epigean and cave Astyanax-fasciatus (Characidae, Pisces) - Support for the neutral mutation theory.</a> Evolutionary Biology. 23, 271-367 (1988).</li><li>Fumey, J., Hinaux, H., Noirot, C., Thermes, C., R&#233;taux, S., Casane, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+late+Pleistocene+origin+of+Astyanax+mexicanus+cavefish.">Evidence for late Pleistocene origin of Astyanax mexicanus cavefish.</a> BMC Evolutionary Biology. 18 (1), 1-19 (2018).</li><li>Yoshizawa, M., Gori&#269;ki, S., Soares, D., Jeffery, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+a+behavioral+shift+mediated+by+superficial+neuromasts+helps+cavefish+find+food+in+darkness.">Evolution of a behavioral shift mediated by superficial neuromasts helps cavefish find food in darkness.</a> Current Biology. 20 (18), 1631-1636 (2010).</li><li>Moran, D., Softley, R., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eyeless+Mexican+cavefish+save+energy+by+eliminating+the+circadian+rhythm+in+metabolism.">Eyeless Mexican cavefish save energy by eliminating the circadian rhythm in metabolism.</a> PloS One. 9 (9), e107877 (2014).</li><li>Moran, D., Softley, R., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+energetic+cost+of+vision+and+the+evolution+of+eyeless+Mexican+cavefish.">The energetic cost of vision and the evolution of eyeless Mexican cavefish.</a> Science Advances. 1 (8), e1500363 (2015).</li><li>Yoshizawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Evolution+of+a+Series+of+Behavioral+Traits+is+associated+with+Autism-Risk+Genes+in+Cavefish.">The Evolution of a Series of Behavioral Traits is associated with Autism-Risk Genes in Cavefish.</a> BMC Evolutionary Biology. 18 (1), 89 (2018).</li><li>Riddle, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insulin+resistance+in+cavefish+as+an+adaptation+to+a+nutrient-limited+environment.">Insulin resistance in cavefish as an adaptation to a nutrient-limited environment.</a> Nature. 555 (7698), 647-651 (2018).</li><li>Protas, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+analysis+of+cavefish+reveals+molecular+convergence+in+the+evolution+of+albinism.">Genetic analysis of cavefish reveals molecular convergence in the evolution of albinism.</a> Nature Genetics. 38 (1), 107-111 (2006).</li><li>Yoshizawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+genetic+architecture+underlies+the+emergence+of+sleep+loss+and+prey-seeking+behavior+in+the+Mexican+cavefish.">Distinct genetic architecture underlies the emergence of sleep loss and prey-seeking behavior in the Mexican cavefish.</a> BMC Biology. 13 (1), 15 (2015).</li><li>Dubou&#233;, E. R., Keene, A. C., Borowsky, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolutionary+convergence+on+sleep+loss+in+cavefish+populations.">Evolutionary convergence on sleep loss in cavefish populations.</a> Current Biology. 21 (8), 671-676 (2011).</li><li>Fernandes, V. F. L., Macaspac, C., Lu, L., Yoshizawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+the+developmental+plasticity+and+a+coupling+between+left+mechanosensory+neuromasts+and+an+adaptive+foraging+behavior.">Evolution of the developmental plasticity and a coupling between left mechanosensory neuromasts and an adaptive foraging behavior.</a> Developmental Biology. 441 (2), 262-271 (2018).</li><li>P&#233;rez-Escudero, A., Vicente-Page, J., Hinz, R. C., Arganda, S., de Polavieja, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=idTracker:+tracking+individuals+in+a+group+by+automatic+identification+of+unmarked+animals.">idTracker: tracking individuals in a group by automatic identification of unmarked animals.</a> Nature Methods. 11, 743 (2014).</li><li>Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+ethomics+in+large+groups+of+Drosophila.">High-throughput ethomics in large groups of Drosophila.</a> Nature Methods. 6 (6), 451-457 (2009).</li><li>Yoshizawa, M., Jeffery, W. R., Van Netten, S. M., McHenry, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sensitivity+of+lateral+line+receptors+and+their+role+in+the+behavior+of+Mexican+blind+cavefish+(Astyanax+mexicanus).">The sensitivity of lateral line receptors and their role in the behavior of Mexican blind cavefish (Astyanax mexicanus).</a> Journal of Experimental Biology. 217 (6), (2014).</li><li>Lee, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Virtualdub. , (2014).</li><li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).</li><li>Cavallari, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+blind+circadian+clock+in+cavefish+reveals+that+opsins+mediate+peripheral+clock+photoreception.">A blind circadian clock in cavefish reveals that opsins mediate peripheral clock photoreception.</a> PLoS Biology. 9 (9), e1001142 (2011).</li><li>Swimmer, B., Lang, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Surface Wave Discrimination between Prey and Nonprey by the Back Swimmer Notonecta glauca L. (Hemiptera , Heteroptera ). 6 (3), 233-246 (1980).</li><li>Montgomery, J. C., Macdonald, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Sensory Tuning of Lateral Line Receptors in Antarctic Fish to the Movements of Planktonic Prey. 235 (4785), 195-196 (1987).</li><li>Prober, D. A., Rihel, J., Onah, A. A., Sung, R. J., Schier, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypocretin/orexin+overexpression+induces+an+insomnia-like+phenotype+in+zebrafish.">Hypocretin/orexin overexpression induces an insomnia-like phenotype in zebrafish.</a> The Journal of Neuroscience. 26 (51), 13400-13410 (2006).</li><li>Zhdanova, I. V., Wang, S. Y., Leclair, O. U., Danilova, N. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Melatonin+promotes+sleep-like+state+in+zebrafish.">Melatonin promotes sleep-like state in zebrafish.</a> Brain Research. 903 (1-2), 263-268 (2001).</li><li>Nussbaum-Krammer, C. I., Neto, M. F., Brielmann, R. M., Pedersen, J. S., Morimoto, R. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+the+Spreading+and+Toxicity+of+Prion-like+Proteins+Using+the+Metazoan+Model+Organism+C.+elegans.">Investigating the Spreading and Toxicity of Prion-like Proteins Using the Metazoan Model Organism C. elegans.</a> Journal of Visualized Experiments. (95), e52321 (2015).</li><li>Rasband, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Object Tracker. , (2000).</li><li>Ferreira, T., Rasband, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Create+Shortcuts.">Create Shortcuts.</a> ImageJ User Guide. , (2012).</li><li>Lochmatter, T., Roduit, P., Cianci, C., Correll, N., Jacot, J., Martinoli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> SwisTrack. , (2008).</li></ol>

Deze voorgestelde methoden zijn gemakkelijk te bereiken maar kunnen ingewikkeld om uit te voeren vanwege de aard van zijn freeware oorsprong. Daarom is het sterk aanbevolen om het proces testen en analyses voor een werkelijke experimenten uit te voeren.
Het tarief van gegevens generatie kunnen snelle zodra het experimentele en analytische kader worden vastgesteld. Zodra vastgesteld, is het mogelijk record twee vis in 7 min voor de VAB-assay, 30 vis in 24 uur voor de activiteit/slaap assay en ?...

De Mexicaanse tetra, Astyanax mexicanus (Teleostei: Characidae), is uniek onder de vissen voor het feit dat twee radicaal verschillende alternatieve morphs - een morph slechtzienden, oppervlakte-woning en een blinde, grot-woning morph bestaat uit verschillende afzonderlijke bevolking:1. Hoewel verschillend in de morfologie en fysiologie, zijn ze nog steeds interfertile2,3. Deze interfertile morphs lijken te snel (~ 20.000 jaar)4, waardoor ze een ideale modelsysteem voor de studie van snelle aanpassing geëvolueerd. Cavefish is bekend dat er een suite van uiteenlopende morfologische en gedrags eigenschappen met inbegrip van grotere dichtheid van de smaakpapillen, toegenomen aantal mechanosensors, foerageren gedrag afgestemd op een bepaalde frequentie van een trillend stimulus, hyperactiviteit, en slapeloosheid. Veel van deze problemen waarschijnlijk geëvolueerd gelijktijdig, waarvan sommige hebben gesuggereerd gunstig in de duisternis van de grotten voor foerageren5 en behoud van energie in de donkere en voedsel-sparse omgevingen6,7.
In vele evolutionaire modelsystemen is het moeilijk te verwerven van geïntegreerde kennis over hoe dieren morfologie en gedrag veranderen in antwoord op het milieu, omdat de meeste soorten zijn verdeeld over een continu verloop in complexe omgevingen. Het schril contrast tussen de grot en de oppervlakte morph Astyanax die geëvolueerd in zeer uiteenlopende omgevingen afgebakend door een scherpe ecotone heeft echter geleid tot Astyanax ontpopt zich als een uitstekend model om dierlijke evolutie te begrijpen. Dit maakt het mogelijk maken gemakkelijker genen en ontwikkelings processen met adaptieve karaktertrekken en selectie in de omgeving. Bovendien heeft de recente biomedisch onderzoek van deze eigenschappen in Astyanax aangetoond dat deze eigenschappen kunnen parallel menselijke symptomen8,9,10. Bijvoorbeeld zijn verlies van socialiteit en slaap, en aanwinst van hyperactiviteit, repetitief gedrag en cortisol niveau vergelijkbaar met wat is waargenomen bij de mens met autisme spectrum stoornis8.
Om aan te pakken de complexe Co-evolutie van veel gedragingen en morfologische kenmerken, is het voordelig om velen van hen wil onderliggende genetische en moleculaire pathways assay. Hierin gepresenteerd zijn methoden voor het karakteriseren van de mate van grot-type gedrags fenotypes van oppervlak, grot, en hybride morphs van Astyanax. De focal gedrag geanalyseerd om te karakteriseren fenotype zijn grot-aangepast foerageren gedrag (attractie trillingsgedrag, genoemd voortaan VAB) en hyperactiviteit/slaap duur11,12. Ook gepresenteerd, is een imaging methode voor het zintuigstelsel VAB13zijn gekoppeld. Onlangs, zijn veel open-source tracking software voor het uitvoeren van gedrags assays beschikbaar14,15geworden. Deze werken heel goed voor korte video's, op minder dan 10 minuten lang. Nochtans, wordt het problematisch als de video langer vanwege de tijd van de intensief berekening/bijhouden is. Staat verkrijgbare software kunnen duur zijn. De methoden gepresenteerd hoofdzakelijk gebruik van freeware en daarom worden beschouwd als kosteneffectieve en high-throughput methoden. Ook inbegrepen zijn representatieve resultaten op basis van deze methoden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:600px;" width="600">
	<tbody>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:221px;">4-Di-1-ASP (4-(4-(dimethylaminostyryl)-1-methylpyridinium iodide)</td>
			<td style="width:85px;">MilliporeSigma</td>
			<td style="width:123px;">D3418</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:221px;">880 nm wave length black light</td>
			<td style="width:85px;">Advanced Illumination</td>
			<td style="width:123px;">BL41192-880</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">avfs</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">Version 1.0.0.6</td>
			<td style="width:171px;">http://turtlewar.org/avfs/</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">Avisynth</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">Version 2.6.0</td>
			<td style="width:171px;">http://avisynth.nl/index.php/Main_Page</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">Cygwin</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">Version 2.11.0</td>
			<td style="width:171px;">https://www.cygwin.com/</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">Cylindrical assay chamber (Pyrex 325 ml glass dish)</td>
			<td style="width:85px;">Corning</td>
			<td style="width:123px;">3140-100</td>
			<td style="width:171px;">10 cm diameter 5 cm high</td>
		</tr>
		<tr height="187">
			<td height="187" style="height:187px;width:221px;">Ethovision XT</td>
			<td style="width:85px;">Noldus Information&#160; Technology, Wageningen, The Netherlands</td>
			<td style="width:123px;">Version 14</td>
			<td style="width:171px;">https://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt</td>
		</tr>
		<tr height="83">
			<td height="83" style="height:83px;width:221px;">Fish Aquarium Cylinder Soft Sponge Stone Water Filter, Black</td>
			<td style="width:85px;">Jardin (through Amazon.com)</td>
			<td style="width:123px;">NA</td>
			<td style="width:171px;">Sponge filter for Sleep/hyperactivity recording system</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:221px;">Grade A Brine shrimp eggs</td>
			<td style="width:85px;">Brine shrimp direct</td>
			<td style="width:123px;">BSEA16Z</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">ImageJ</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">Version 1.52e</td>
			<td style="width:171px;">https://imagej.nih.gov/ij/</td>
		</tr>
		<tr height="83">
			<td height="83" style="height:83px;width:221px;">macro 1.8/12.5-75mm C-mount zoom lens</td>
			<td style="width:85px;">Toyo</td>
			<td style="width:123px;">NA</td>
			<td style="width:171px;">Attach to USB webcam by using c-mount, which is printed in 3-D printer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:221px;">Neutral Regulator</td>
			<td style="width:85px;">Seachem</td>
			<td style="width:123px;">NA</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:221px;">Optical cast plastic IR long-pass filter</td>
			<td style="width:85px;">Edmund optics</td>
			<td style="width:123px;">43-948</td>
			<td style="width:171px;">Cut into a small piece to fit in the CCD of USB webcam</td>
		</tr>
		<tr height="83">
			<td height="83" style="height:83px;width:221px;">pfmap</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">Build 178</td>
			<td style="width:171px;">http://pismotec.com/download/ (at &#8220;Download Archive&#8221; link at the bottom)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">Reef Crystals Reef Salt</td>
			<td style="width:85px;">Instant Ocean</td>
			<td style="width:123px;">RC15-10</td>
			<td style="width:171px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">SwisTrack</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">Version 4</td>
			<td style="width:171px;">https://en.wikibooks.org/wiki/SwisTrack</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">USB webcam (LifeCam Studio 1080p HD Webcam)</td>
			<td style="width:85px;">Microsoft</td>
			<td style="width:123px;">Q2F-00013</td>
			<td style="width:171px;">Cut 2-2.5 cm of the front</td>
		</tr>
		<tr height="83">
			<td height="83" style="height:83px;width:221px;">WinAutomation</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">Version 8</td>
			<td style="width:171px;">https://www.winautomation.com/ (free stand-alone app for this procedure)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">Windows operating system</td>
			<td style="width:85px;">Microsoft</td>
			<td style="width:123px;">7, 8 or 10</td>
			<td style="width:171px;">https://www.microsoft.com/en-us/windows</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:221px;">x264vfw</td>
			<td style="width:85px;">freeware</td>
			<td style="width:123px;">NA</td>
			<td style="width:171px;">https://sourceforge.net/projects/x264vfw/</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

behavioral tracking and neuromast imaging of mexican cavefish

Grot-woning dieren geëvolueerd uit een reeks van morfologische en gedrags eigenschappen aan te passen aan hun permanent donker en voedsel-sparse omgevingen. Onder deze eigenschappen is foerageren gedrag een van de nuttige windows in functionele voordelen van gedrags trait evolutie. Hierin gepresenteerd zijn bijgewerkte methoden voor het analyseren van de attractie trillingsgedrag (VAB: een adaptieve foerageren gedrag) en imaging van bijbehorende mechanosensors van grot-aangepast tetra, Astyanax mexicanus. Daarnaast zijn methoden voor high-throughput bijhouden van een aantal extra cavefish gedrag met inbegrip van hyperactiviteit en slaap-verlies gepresenteerd. Cavefish Toon ook asocialiteit, repetitief gedrag en hogere angst. Daarom, cavefish dienen als een dierlijk model voor geëvolueerd gedrag. Deze methoden maken gebruik van vrije-software en op maat gemaakte scripts die kunnen worden toegepast op andere soorten gedrag. Deze methoden praktisch en kostenbesparend alternatieven bieden voor verkrijgbare opsporingssoftware.

De hier vermelde resultaten zijn representatieve voorbeelden van wat kan worden verkregen met de gepresenteerde methoden. Resultaten kunnen daarom afwijken iets van degene die hier gepresenteerd voor zowel cavefish en oppervlakte vissen afhankelijk van de experimentele omstandigheden.
Attractie trillingsgedrag
Representatieve resultaten voor VAB kunnen...

Watch this Scientific Journal Video about Behavioral Tracking and Neuromast Imaging of Mexican Cavefish at JoVE.com

Behavioral Tracking and Neuromast Imaging of Mexican Cavefish

Gedrags Tracking en Neuromast beeldvorming van Mexicaanse Cavefish

Hier presenteren we methoden voor high-throughput onderzoek naar een reeks van de Mexicaanse cavefish gedrag en vitale kleuring van een mechanosensory systeem. Deze methoden maken gebruik van vrije-software en op maat gemaakte scripts, bieden een praktische en kosteneffectieve methode voor de studie van gedrag.

Cave-dwelling animals have evolved a series of morphological and behavioral traits to adapt to their perpetually dark and food-sparse environments. Among ...

Cavefish is het verhogen van als een fantastische dierlijke muurschildering om evolutie en biomedische processen te begrijpen. We zijn nu bezig met biomedisch onderzoek met behulp van deze eigenschap als een parallel van een menselijke symptomen. Hier tonen we de batterij van de gedragstest en het analysesysteem dat kan worden gebruikt voor zowel evolutionaire als biomedische studies.Om trillingen te testen trekt en gedrag, een trillende glazen staaf wordt ingevoegd in een glazen kom met een vis in het donker. Vissen worden vier dagen voor de test in geconditioneerd water geacclimatiseren met een 12, 12 lichte, donkere cyclus. De dag voorafgaand aan de dag van de test na drie dagen acclimatiseren, vervang water in de testkamer door vers geconditioneerd water.Op de dag van de test worden vissen verstoken van voedsel tot nadat de test is voltooid, omdat stopzetting hun reactie op trillingen zal veranderen. Bereid trillingsgevende apparaten voor door af te stemmen op 40 Hertz. Stel de juiste opnameparameters, voorraadvoorwaarden en doelbestand in.Plaats de testcilinder op het opnamepodium, verlicht met infrarood achtergrondverlichting in een donkere kamer, en laat vissen drie minuten acclimatiseren nadat ze op het podium zijn geplaatst. Na de drie minuten acclimatisatie in het donker, opnemen van drie minuten en 30 seconden van de video. Bij het begin van de opname plaatst u de 7,5 millimeter vibrerende glazen staaf in de waterkolom, ongeveer 5 centimeter diep.Vermijd het maken van lawaai of trillingen tijdens het positioneren van de trillende glazen staaf in het water, omdat vissen kleine geluiden en trillingen kunnen voelen. Zorg ervoor dat u deze procedure binnen 30 seconden na het starten van de video-opname voltooit om ervoor te zorgen dat meer dan drie minuten gedrag worden opgenomen. Voer batchbestand uit door te dubbelklikken op avs_creator.vleermuis om de gecomprimeerde AVI-video om te zetten in leesbaar formaat voor ImageJ. De macro kan worden geladen door simpelweg te slepen en neer te zetten in een grafische gebruikersinterface shell. Met deze macro kunnen bepaalde sneltoetsen worden ingeschakeld voor de volgende analyse.Maak in de werkmap een nieuwe map en geef deze de naam Process_ImageJ. Deze map wordt automatisch gebruikt om uitvoerbestanden uit de volgende analyse op te slaan. Klik met de rechtermuisknop op het AVS-videobestand dat moet worden geanalyseerd en selecteer snel monteren.Nadat het AVS-bestand is gemonteerd als een extern station, opent u het AVI-bestand in ImageJ. Als u de schaal van de afstandsmeting wilt instellen, selecteert u de diameter van de testkamer door een rechte lijn over de kamer te tekenen met behulp van het gereedschap Rechte lijnselectie en stelt u de schaal in door op analyse te klikken, de schaalfunctie in te stellen. Voor ons geval voeren we 9,4 centimeter in.Schakel het radiovakje van globaal in om de schaal in alle volgende videoanalyse te standaardiseren. Kopieer het gebied van de testkamer met behulp van het ovale selectiegereedschap en klik met de rechtermuisknop en selecteer afbeeldingsduplicaat. Geef op dit moment het bereik van frames op dat moet worden behouden voor verdere analyse.Schakel buiten de testkamer uit en zet de afbeelding om in een binaire afbeelding door de hotkey zeven op de nummerbalk te raken. Nadat de achtergrond is gewist, wordt u gevraagd om een zwarte stip in het midden toe te voegen om de positie van de trillende glazen staaf aan te geven met behulp van het ovale selectiegereedschap dat al op zwart is ingesteld met de vulfunctie. Klik op OK en de macro vraagt u om door te gaan naar de drempelwaardecorrectie.Pas de drempelwaarde zo aan dat de vis gedurende de hele videoclip te zien is en selecteer vervolgens toepassen. Voer Tracker plug-in door het raken van de hotkey acht op de nummerbalk. Stel de minimale pixelgrootte in op 100, wanneer daarom wordt gevraagd.Dit proces genereert de afstand tussen de trillende glazen staaf en de vis per frame gedurende alle drie minuten van de binaire video. Als u trackerbestand wilt opslaan, klikt u op de hotkey negen op de nummerbalk. Dit zal automatisch exporteren een binaire stapel van beelden van de gehele video en een XLS-bestand met coördinaten en afstand gegevens, in het geval het nodig is om opnieuw teanalyseren.Hiermee worden ook alle bestanden gesloten die aan de huidige video zijn gekoppeld. De gegenereerde bestanden kunnen nu verder worden geanalyseerd, afhankelijk van de specifieke onderzoeksvraag. Acclimatiseren vijf experimentele vissen voor vier dagen of meer in elke kamer van een aangepaste ontwerp 10 liter acryl opname aquarium gevuld met geconditioneerd water.Elke individuele kamer is gescheiden met zwarte acrylplaat. Elke tank moet worden afgedekt om te voorkomen dat vissen in een andere kamer springen. Stel programmeerbare stroomtimer in om automatisch 12 uur lang wit LED-licht aan te zetten en gedurende elke periode 12 uur uit te schakelen tijdens de acclimatisatieperiode.Dit zal het circadiane ritme van vissen in leiden als de vis gevoelig is voor entrainment. Om een meer diffuus wit licht te bieden, gebruiken we een platte witte ondoorzichtige acrylplaat van vergelijkbare dimensie als de 10 liter tank als diffuser om licht door te geven voor elke tank. Tijdens deze periode, zorg voor een keer per dag voeden met levende pekel garnalen en zorgen voor beademing door middel van spons filter in elk aquarium.Let op, zorg ervoor dat vissen worden gevoed op een consistente tijd. Bijvoorbeeld, een keer per dag in de ochtend. De dag voorafgaand aan de dag van de test, drie dagen of meer van de acclimatisatie, vervang water in de testkamer door vers geconditioneerd water.Stel de opname van de parameters in VirtualDub-software in. De video wordt opgenomen in 15 frames per seconde in de vaste belichtingstijd. Video wordt gecomprimeerd in X264VFW-codec om ongeveer 700 keer compressie te bereiken.Op de dag van opname, voer elke vis met levende pekelgarnalen. Verwijder alle sponsfilter en begin met opnemen. Zet het infraroodlicht in de opnamefase in.Door het observeren van VirtualDub live beeld op het scherm, pas de positie van elk aquarium om ervoor te zorgen dat ze de USB-camera goed gezicht. Start 24-uurs opname in de ochtend. De begintijd is bijvoorbeeld 9 a.m.en de eindtijd is 9 a.m de volgende dag. Begin met het vastleggen van de video en beveilig de locatie om verstoring te voorkomen.Controleer af en toe of de opname wordt uitgevoerd. Controleer na 24 uur opnemen of de video correct is opgeslagen. Breng de video over naar het pc-werkstation om het gedrag van de vis bij te houden.Nadat u de video naar de juiste map hebt overgebracht, voert u snel een kwaliteitscontrole van de video uit om ervoor te zorgen dat deze van goede kwaliteit is. Dit omvat het kijken naar de verlichting, controleren of er een vis in elke sectie, en als er buitenlandse bewegingen die kunnen leiden tot mistracking. Vanaf hier wordt de freeware SwisTrack gebruikt voor het volgen van dieren.Het voordeel van deze software is dat de software meerdere dieren tegelijk kan volgen en achtergrondafbeelding kan aftrekken met behulp van een willekeurig frame dat we identificeren. De nadelen zijn dat het bijhouden kan springen tussen arena's met een andere vis. De achtergrond afbeelding kan niet voldoende zijn voor de latere frames, en SwisTrack willekeurig toekent tracking ID aan individuele vissen, daarom is het noodzakelijk om vis-ID terug te vorderen door het plotten van de gemiddelde fysieke positie van elke vis.Om deze problemen op te lossen, worden drie benaderingen gebruikt. Het gebruik van binaire maskers, een voor het bijhouden van even-genummerde arena's, en een voor het bijhouden van oneven genummerde arena's. Het gebruik van Win-automation om om de drie minuten automatisch achtergrondbeelden bij te werken en het gebruik van Perl-scripts om de vis-id's te reconstrueren.De eerste stap van de analyse is om de binaire maskers voor oneven en zelfs arena's. Na het controleren van de videokwaliteit, kies een representatief frame in een videobewerkingssoftware en gebruik het om twee binaire maskers te maken, één voor even en één voor oneven-genummerde arena's. Het doel van deze binaire maskers is om mistrackings tussen aangrenzende arena's te voorkomen.Nadat u binaire maskers hebt gemaakt, opent u de swistrack-parameterbestanden die de bestandspaden en parameters voor het trackingproces bepalen. Bereid één parameterbestand voor in elk van de even- en oneven bestandsmappen voor het bijhouden van video's. Typ in dit bestand het pad naar de bestandslocaties van de video- en maskerbestanden.Nadat u de parameterbestanden hebt voorbereid, opent u het uitvoerbare bestand Win-automatisering dat de achtergrond automatisch elke drie minuten opnieuw inslaat. Met dit uitvoerbare bestand wordt SwisTrack automatisch uitgevoerd en opent u vervolgens het parameterbestand in elke even- of oneven map in deze trackingsoftware. Voer de tracking software om de beweging van vis te volgen.Binnen de eerste 9, 000 frames van tracking, ervoor te zorgen dat de vis goed worden gevolgd door te kijken naar de dichtstbijzijnde buurman tracking component. Nadat de tracking correct is ingesteld, keert u terug naar het tabblad adaptieve achtergrondaftrekkende component en drukt u op de sneltoets R op het toetsenbord om Win-automatisering uit te voeren voor continue adaptieve achtergrondaftrekking. Na ongeveer vijf uur worden tekstbestanden gegenereerd voor elke vis, met X- en Y-coördinaten voor elk frame van de video.Als u de analyse wilt voortzetten, wijst u de drie Perl-scriptbestanden toe aan de map met zowel even als oneven mappen. Om lengte in pixels om te zetten in centimeters, is het noodzakelijk om de centimeter-pixelverhouding te kennen. Typ deze verhouding op de juiste locatie van het Perl-scriptbestand met de naam 1.fillupGaps.pl.Voer 1.fillupGaps uit. pl Perl script met behulp van een Unix emulator voor Windows. Gebruik eerst de opdracht CD om naar de huidige werkmap te gaan en typ vervolgens Perl 1.fillupGaps.pl om Perl script uit te voeren. De andere twee scripts worden automatisch in opeenvolgende volgorde aangeroepen. Deze drie scripts wijzen elk trackingbestand toe aan elke sectie van het aquarium en kunnen dus worden gebruikt om het gedrag van elke vis te analyseren.Overleg met het tekstbestand met de naam Summary_Sleep dat wordt gegenereerd nadat de scripts zijn uitgevoerd om dubbel te controleren of het aantal frames dat uit de analyse is verwijderd, acceptabel laag is. Minder dan 15% van de frames missen wordt als acceptabel beschouwd. Kopieer en plak trackinggegevens in een spreadsheetbestand met een interne macro.Deze macro herstructureert de geanalyseerde gegevens in verschillende procesniveaus voor stappen, zoals het gemiddelde van de slaapduur en de som van de zwemafstand. Om de laterale lijn van vissen te bevlekken, los DASPEI-voorraadoplossing op in geconditioneerd water voor een uiteindelijke concentratie van vijf microgram per milliliter en dompelt u de vis vervolgens 45 minuten onder in de oplossing bij kamertemperatuur in een donkere omgeving. Na 45 minuten u de vis terughalen uit daspei-oplossing en deze onderdompelen in ijskoud geconditioneerd water met MES triple two.Zodra de vis diep verdoofd is, monteer de vis in een petrischaaltje en observeer deze onder een efficiënte microscoop. Zorg ervoor dat u een statistiek serie om alle plannen van de vis in focus op te nemen en compileren alles in een enkele foto. Voor beeldanalyse voegt u een nieuwe map met de naam Process_ImageJ en het macrobestand toe aan de map met de te analyseren afbeeldingen.Open ImageJ-software en open de macro door het macrobestand naar ImageJ te slepen. Macro uitvoeren door op macro's te klikken, macro uit te voeren. Als de afbeelding niet automatisch wordt geopend, klikt u op macro, bestandsophaling.Macro zal dan automatisch een beeldbestand ophalen om te analyseren. Voor neuromast kwantificering toont het gebied van belang door te klikken op polygon twee, en teken het gebied op de foto. Acht, vijf tot dubbele regio van belang.Gebruik het gereedschap Verf om een punt te verwijderen of toe te voegen die extra of ontbreekt in de vorige afbeelding en vervolgens acht, zes. Zodra je acht, zes, twee nieuwe ramen zal verschijnen. Een venster dat een regeling van genummerde neuromastpunten en een venster met een lijst met totale neuromast toont gekwantificeerd.Raak er zeven om beide bestanden op te slaan. Zodra u op OK klikt, worden deze bestanden opgeslagen en wordt er een nieuw afbeeldingsbestand geopend voor verdere analyse. Consolideer het aantal neuromasten door macro uit te voeren.De volgende resultaten zijn representatieve resultaten van wat kan worden verwacht voor beide morphs van vis onder gecontroleerde omstandigheden. Deze vier cijfers tonen representatieve resultaten van trillingsaantrekkingskracht gedrag testen. A en B zijn top uitzicht op het zwempad van A, een oppervlaktevis, en B een grotvis.Rode lijnen zijn de sporen van de coördinaten gegenereerd door de ImageJ tracking over drie minuten van de opname. C en D tonen een vergelijking van de resultaten van C, een oppervlaktevis en D, een grotvis, die door de spreadsheetmacro uit de TXT-bestanden wordt geëxtraheerd. De Y-as is het getelde aantal keren dat de vis de trilstang naderde.Elke stip vertegenwoordigt een experimentele observatie tijdens de gedragstest van een vis. Merk op dat oppervlaktevissen geen toename van benaderingen op elke frequentie vertonen, terwijl grotvissen een maximum aan aantrekkingskracht hebben rond 35 tot 40 Hertz. Deze twee cijfers tonen representatieve resultaten van slaapgedragtesten die door de spreadsheetmacro's uit de TXT-bestanden worden geëxtraheerd.A en B tonen twee van de statistieken die automatisch worden samengevat door het macrobestand. Figuur A toont de zwemafstand overdag en 's nachts voor oppervlaktevissen en grotvissen, terwijl B slaapduur toont voor beide morphs. In dit geval vertoonde grotvis hyperactiviteit en minder slaap in vergelijking met oppervlaktevissen.Deze cijfers tonen resultaten van DASPEI-beeldanalyse die door de spreadsheetmacro uit de TXT-bestanden wordt geëxtraheerd. A en B tonen de relatie tussen neuromast nummer versus trillingen attractie gedrag en neuromast grootte ten opzichte van het gedrag in grotvis, oppervlaktevis, en F1 nageslacht. Elke stip vertegenwoordigt elke vis.Let op, de neuromast nummer is positief gecorreleerd met de trilling attractie gedrag, wat suggereert dat neuromast kan dit gedrag te reguleren. Neuromast grootte ondersteunt ook deze conclusie. C en D zijn voorbeeld beelden van DASPEI gekleurde neuromast van C, een oppervlaktevis, en D, een holvis.Elke fluorescerende stip in de beelden is een neuromast, die DASPEI heeft opgenomen. Let op, de merkbaar grotere overvloed aan neuromasten op grotvis. We toonden een reeks gedragsanalyses voor laterale lijngebaseerde gedragszwemactiviteit en slaap.Het dierlijke bijhouden systeem kan ook worden aangepast aan ander gedrag, zoals stereotiepe repetitieve gedrag, sociale interacties, en gedrags-lateraliteit.

Research

JoVE Journal

Behavior

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station (INBEST)

Behavioral Phenotyping of Murine Disease Models with the Integrated Behavioral Station INBEST

Behavioral Fenotypering van Muriene Disease Modellen met de Integrated Behavioral Station (INBEST)

Due to rapid advances in genetic engineering, small rodents have become the preferred subjects in many disciplines of biomedical research. In studies of ...

Behavioral Assessment of the Aging Mouse Vestibular System

Behavioral Assessment van de Aging Mouse evenwichtsorgaan

Age related decline in balance performance is associated with deteriorating muscle strength, motor coordination and vestibular function. While a number of ...

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Het uitvoeren van Behavioral Taken in Proefpersonen met intracraniële elektroden

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

De knaagdieren Psychomotorische Waakzaamheid Test (rPVT): Een methode voor het beoordelen van Neurobehavioral bij ratten en muizen

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

Basic Methods for the Study of Reproductive Ecology of Fish in Aquaria

Basismethoden voor de studie van reproductieve ecologie van vis in aquaria

Captive-rearing observations are valuable for revealing aspects of fish behavior and ecology when continuous field investigations are impossible. Here, a ...

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

A Wireless, Bidirectional Interface for In Vivo Recording and Stimulation of Neural Activity in Freely Behaving Rats

Een draadloze, bidirectionele Interface voor In Vivo opname en stimulatie van neurale activiteit in vrij gedragen ratten

In vivo electrophysiology is a powerful technique to investigate the relationship between brain activity and behavior at a millisecond and micrometer ...

An Automated T-maze Based Apparatus and Protocol for Analyzing Delay- and Effort-based Decision Making in  Free Moving Rodents

Een geautomatiseerde T-maze op basis van apparatuur en Protocol voor het analyseren van de vertraging en inspanning-gebaseerde besluitvorming in gratis verplaatsen knaagdieren

Many neurological and psychiatric patients demonstrate difficulties and/or deficits in decision making. Rodent models are helpful to produce a deeper ...

Continuous Noninvasive Measuring of Crayfish Cardiac and Behavioral Activities

Continu Noninvasive meten van rivierkreeft cardiale en gedragsmatige activiteiten

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as ...

Behavioral Approaches to Studying Innate Stress in Zebrafish

Gedrags benaderingen voor het bestuderen van aangeboren stress in zebravis

Responding appropriately to stressful stimuli is essential for survival of an organism. Extensive research has been done on a wide spectrum of ...

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

Automatische metingen van slaap en motorische activiteit in Mexicaanse Cavefish

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...