Name: behavioral tracking and neuromast imaging of mexican cavefish
Uploaded: 2019-04-06T14:00:00
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私たちはこの原稿で使用される実験魚の魚のケアのため N. チェトラーロ、N. サイモン、C. バルディーズ、c. Macapac、j. チョイ、L. Lu、j. グエン、S. Podhorzer、H. Hernandes、j. フォン、加藤淳子、I. 主を含む吉澤研究室のすべてのメンバーに感謝します。また、赤外線 CCD カメラを組み立てる私を訓練する p. Masek を含む A. キーン研究室メンバーを感謝いたします。最後に、ハワイ大学マノアの貴重なビデオ、特に B. スミス、j. ラムと S のホワイト メディア研究室 - 社会科学の大学 - 通信学校に感謝したいと思います。この作品は、ハワイのコミュニティ財団 (16CON 78919 と 18CON 90818) によって支えられたし、私に健康の日の出の国立研究所 (P20GM125508) を付与します。

「原則の研究所動物ケア」(国立衛生研究所文書 85-23 号、1985 の改訂とハワイ大学マノア校機関動物のケアと使用によって承認されたに記載されているガイドラインに従うすべてのプロシージャを実行します。委員会動物プロトコル 17-2560-3。
1. 振動の魅力 (VAB) の動作分析 (≤ 10 分全体の録音の手順)
メモ: 赤外線高感度カメラを使用して、USB ウェブカ?...

<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>

これらの提案手法は簡単にアクセスが、フリーウェア起源の性質を実行するために複雑にすることができます。したがって、試用版の試金および任意の実際の実験前に、解析を実行することを強くお勧めします。
データ生成の速度は、実験と解析のフレームワークを確立したら迅速に対応できます。いったん確立すれば、VAB の試金のための 7 分のレコードの 2 つの魚、?...

メキシコのテトラ、アステュアナクス メキシコ(オキナヒメジ: 発音)、2 つの根本的に異なる代替モーフ - 発見、表面住居モーフといくつか異なるから成るブラインド、洞窟住居のモーフを持っていることのための魚の間で一意です人口1。異なる形態と生理学、彼らは、まだ interfertile2,3。これら interfertile モーフは、急速に進化している (~ 20,000 年)4がそれらの迅速な適応策の検討のための理想的なモデル システムに表示されます。血脈は味覚芽、シグナリング、多動性、振動刺激の特定周波数に合わせて採餌行動の増加数の密度増加を含む分岐形態および行動特性のスイートを持っている知られている、不眠。5採餌と暗いと食品スパース環境6、7のエネルギーの節約のための洞窟の暗闇の中で有利になるために示唆されたいくつかの可能性が高いが、同時に進化これらの動作の多くは。
多くの進化モデル システムでは、ほとんどの種は複雑な環境での連続的な勾配の間で配布されているので、環境への応答でどのように動物の形態と行動変化の統合の知識を習得することは困難です。ただし、洞窟と表面モーフアステュアナクス高コントラスト シャープ エコトーンで区切られた環境で進化した間の対照は、動物の進化を理解するアステュアナクスエクセレント モデルとして浮上しているにつながっています。遺伝子とアダプティブ特性と環境で選択の発達過程をより簡単にリンク可能です。さらに、アステュアナクスのこれらの特性の最近の医学研究は、これらの特徴が人間の症状8,9,10をパラレル可能性がありますを示しています。たとえば、社会性と眠りの損失と利得、反復的な行動、多動やコルチゾール レベルの自閉症スペクトル障害8の人間で観察されるものに似ています。
多くの行動や形質の複雑な共進化に対処するため、基になる遺伝学的および分子経路を強調するそれらの多くを試金するため有利です。アステュアナクスの表面、洞窟、およびハイブリッドのモーフの洞窟型行動表現型の程度の特性評価法は、ここに記載しました。表現型を特徴付けるために分析焦点の行動が洞窟に適応した採餌行動 (振動の魅力の動作、VAB と今後は呼ばれる)、および多動性/睡眠期間11,12。また発表は、VAB13に関連付けられている感覚システムのイメージング法です。最近では、行動実験を実行するための多くのオープン ソースのトラッキング ソフトウェア利用可能な14,15となっています。これらの作品も非常に長い 10 分未満の短いビデオのため。しかし、それは強烈な計算/追跡時間のため、ビデオが長い場合は問題になります。対応の市販ソフトウェアは高価なことができます。提示方法は主にフリーウェアを使用し、コスト ・高スループット方法とみなされます。また含まれている代表的な結果に基づいていますこれらのメソッド。

<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

洞窟住居動物は、一連の絶え間なく暗くて食品スパース環境に適応する形態および行動の特性の進化しています。これらの特性の間で採餌行動は行動形質の進化の機能性に役に立つのウィンドウの 1 つです。魅力の振動挙動を分析するための更新方法は、ここに記載した (VAB: 適応の採餌行動) と洞窟に適応したテトラの関連するシグナリングのイメージングアステュアナクス メキシコ。さらに、一連の多動と睡眠の損失などを含む追加の血脈挙動の高速追跡手法を提示しました。血脈はまた asociality、反復的な行動とより高い不安を示します。したがって、血脈は進化した行動のための動物モデルとして機能します。これらのメソッドは、他の種類の動作に適用することができますフリー ソフトウェアとカスタム スクリプトを使用します。これらのメソッドは、市販のトラッキング ソフトウェアに実用的かつコスト効果の高い選択肢を提供します。

ここに記載した結果は、提示方法と取得することができるものの代表例です。したがって、結果は、血脈と実験条件によって表層魚群のここで示したものから少し逸脱できます。
魅力の振動挙動
図 3洞窟の表面魚 VAB の代表的な結果を見つけ...

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Behavioral Tracking and Neuromast Imaging of Mexican Cavefish

行動追跡とメキシコの血脈の Neuromast イメージング

ここでは、行動と生体染色、メカノセンシング メキシコの血脈のシリーズの高スループット研究の手法を提示します。これらのメソッドは、動作研究実用的かつコスト効果の高い方法を提供するフリー ソフトウェアとカスタム スクリプトを使用します。

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

洞窟フィッシュは、進化と生物医学的プロセスを理解するために素晴らしい動物の壁画として育てています。私たちは現在、これらの形質を人間の症状の平行線として使用して生物医学的調査を行っています。ここでは、進化研究と生物医学的研究の両方に使用できる行動アッセイと分析システムのバッテリーを示します。アッセイ振動が引き付け、行動を起こします, 振動ガラス棒は、暗闇の中で1匹の魚を含むガラスボウルに挿入されます.魚は、12、12光、暗いサイクルで条件付き水でアッセイの4日前に順応されます。アッセイの日の前日に、順応の3日後に、アッセイ室の水を新鮮な条件水に置き換えます。アッセイの日には、停止が振動に対する反応を変えるので、魚はアッセイが完了するまで食べ物を奪われます。40ヘルツにチューニングすることにより、振動放出装置を準備します。適切な記録パラメータ、ストック条件、および出力先ファイルを設定します。暗い部屋に赤外線バックライトで照らされた記録段階にアッセイシリンダーを置き、魚がステージに置かれた後3分間順応できるようにします。暗闇の中で3分間順応した後、3分30秒のビデオを記録します。録音の始まりに、直径7.5ミリメートルの振動ガラス棒を水柱に挿入し、深さ約5センチメートル。魚は小さな騒音や振動を感知することができるので、振動ガラスロッドを水中に配置しながら、騒音や振動を避けてください。ビデオ録画を開始してから 30 秒以内にこの手順を完了し、3 分以上の動作が記録されるようにしてください。avs_creatorダブルクリックしてバッチ ファイルを実行します。は、圧縮された AVI ビデオを ImageJ 用の読み取り可能な形式に変換します。マクロは、グラフィカルユーザーインターフェースシェルにドラッグアンドドロップするだけでロードできます。このマクロは、次の分析に特定のホットキーを有効にします。作業ディレクトリに新しいフォルダを作成し、Process_ImageJ名前を付けます。このフォルダは、次の分析の出力ファイルを自動的に格納するために使用されます。分析するAVSビデオファイルを右クリックし、クイックマウントを選択します。AVS ファイルを外付けドライブとしてマウントしたら、ImageJ で AVI ファイルを開きます。距離測定のスケールを設定するには、直線選択ツールを使用してチャンバを横切って直線を描いてアッセイチャンバーの直径を選択し、クリックして分析し、スケール機能を設定します。私たちの場合は、9.4センチメートルを入力します。次のすべてのビデオ分析でスケールを標準化するために、グローバルのラジオボックスをチェックします。楕円形選択ツールを使用してアッセイチャンバー領域をコピーし、右クリックして画像の複製を選択します。この時点で、さらなる解析のために保持するフレームの範囲を指定します。アッセイ室の外をクリアし、数字バーのホットキー7を押して画像をバイナリ画像に変換します。背景がクリアされると、塗りつぶし機能で既に黒に設定されている楕円形の選択ツールを使用して、振動ガラスロッドの位置を示す黒い点を中央に追加するように求められます。[OK] をクリックすると、マクロがしきい値調整に進むよう求められます。ビデオクリップ全体で魚が見られるようにしきい値を調整し、[適用]を選択します。番号バーのホットキー8を押してトラッカープラグインを実行します。プロンプトが表示されたら、最小ピクセル サイズを 100 に設定します。このプロセスは、バイナリビデオのすべての3分間、振動ガラスロッドとフレームあたりの魚の間の距離を生成します。トラッカーファイルを保存するには、数字バーのホットキー9を押します。これにより、再分析が必要な場合に備えて、ビデオ全体の画像のバイナリスタックと座標と距離データを含むXLSファイルが自動的にエクスポートされます。また、現在のビデオに関連付けられているすべてのファイルが閉じられます。生成されたファイルは、特定の研究の質問に応じてさらに分析できるようになりました。カスタムデザインの各チャンバーに4日以上5個の実験魚を順応し、10リットルアクリル記録水槽を条件付き水で満たします。個々のチャンバーは黒いアクリル板で分かれています。各タンクは、魚が別の部屋に飛び込むのを防ぐために覆われなければなりません。プログラム可能な電源タイマーを設定して、12時間の白色LEDライトを自動的に点灯し、順応期間中は毎日12時間オフにします。これは、魚が巻き込みの影響を受けやすい場合、魚の概日リズムを巻き込みます。より拡散した白色光を提供するために、我々は各タンクの光を通過するディフューザーとして10リットルタンクと同様の次元の平らな白色の不透明なアクリルボードを使用しています。この期間中、生きた塩水エビを1日1回供給し、各水族館のスポンジフィルターを通して通食を提供します。注意, 魚は一貫した時間に供給されていることを確認します。.たとえば、朝に 1 日に 1 回。アッセイの前日の前日には、3日以上の順応が、アッセイ室の水を新鮮な条件水に置き換えます。VirtualDubソフトウェアでのパラメータの記録を設定します。ビデオは、固定露出時間で毎秒15フレームで記録されます。ビデオは X264VFW コーデックで圧縮され、約 700 回の圧縮を実現します。録音の日に、生きた塩水エビを各魚に与えます。スポンジフィルターをすべて取り外し、録音を開始します。記録段階で赤外線を点灯します。画面上でVirtualDubライブ画像を観察することにより、彼らは正しくUSBカメラに直面していることを確認するために、各水槽の位置を調整します。午前中に24時間録画を開始します。たとえば、開始時刻は 9 a.m です。そして、終了時刻は、次の日に9.mです。映像のキャプチャを開始し、妨害を避けるために場所を確保します。録画が実行されているかどうかを確認する場合があります。24 時間録画した後、ビデオが正しく保存されていることを確認します。ビデオをPCワークステーションに転送して、魚の動作を追跡します。適切なフォルダにビデオを転送した後、すぐにそれが良い品質であることを確認するために、ビデオの品質チェックを行います。これには、照明を見ること、各セクションに魚が1匹あるかどうか、そして誤った追跡を引き起こす可能性のある外国の動きがあるかどうかを確認することが含まれます。ここから、フリーウェアSwisTrackは動物追跡のために使用されます。このソフトウェアの利点は、ソフトウェアが一度に複数の動物を追跡し、我々が識別任意のフレームを使用して背景画像を減算できることです。欠点は、追跡が別の魚を含むアリーナの間でジャンプする可能性があります。背景画像は後のフレームには不十分であり、SwisTrackは個々の魚に追跡IDをランダムに割り当てるため、各魚の平均物理的位置をプロットして魚のIDを回復する必要があります。これらの問題を解決するために、3 つのアプローチを使用します。バイナリマスクの使用、偶数のアリーナの追跡のための1つ、奇数のアリーナの追跡のための1つ。Win-automation を使用して 3 分ごとにバックグラウンド イメージを自動的に更新し、Perl スクリプトを使用して魚の ID を再構築します。分析の最初のステップは、奇数と偶数のアリーナのためのバイナリマスクを作るです。ビデオの品質を確認した後、ビデオ編集ソフトウェアで代表フレームを選択し、それを使用して、偶数用と奇数のアリーナ用の2つのバイナリマスクを作成します。これらのバイナリマスクの目的は、隣接するアリーナ間の誤った追跡を避けることです。バイナリマスクを作成した後、追跡プロセスのファイルパスとパラメータを決定するSwisTrackパラメータファイルを開きます。ビデオトラッキング用の偶数および奇数のファイルフォルダのそれぞれに1つのパラメータファイルを用意します。このファイルには、ビデオファイルとマスクファイルのファイルの場所へのパスを入力します。パラメータ ファイルを準備した後、3 分ごとにバックグラウンドを自動的にリセットする Win-automation 実行可能ファイルを開きます。この実行可能ファイルを使用すると、SwisTrackは自動的に実行され、このトラッキングソフトウェアの各偶数または奇数フォルダのパラメータファイルを開きます。追跡ソフトウェアを実行して、魚の動きを追跡します。トラッキングの最初の 9,000 フレーム以内で、最も近い近隣追跡コンポーネントを見て、魚が適切に追跡されていることを確認します。トラッキングを適切に確立した後、適応型バックグラウンド減算コンポーネントタブに戻り、キーボードのホットキーRを押して、継続的な適応背景減算のためにWin-automationを実行します。約 5 時間後、各魚に対してテキスト ファイルが生成され、ビデオの各フレームの X 座標と Y 座標が含まれます。分析を続行するには、3 つの Perl スクリプト ファイルを、偶数フォルダーと奇数フォルダーの両方を含むフォルダーに割り当てます。ピクセル単位の長さをセンチメートルに変換するには、センチメートル対ピクセル比を知る必要があります。この比率を、1.fillupGaps.plという名前の Perl スクリプト ファイルの適切な場所に入力します。1.fillupGapsを実行します。pl のスクリプトは、Windows 用の Unix エミュレータを使用しています。まず、CD コマンドを使用して現在の作業ディレクトリに移動し、次に Perl 1.fillupGaps と入力します。pl を使用して Perl スクリプトを実行します。他の 2 つのスクリプトは自動的に順番に呼び出されます。これら 3 つのスクリプトは、各追跡ファイルを水槽の各セクションに割り当てるため、各魚の動作を分析するために使用できます。スクリプトの実行後に生成される Summary_Sleep という名前のテキスト ファイルに、解析から削除されたフレーム数が許容できるほど少ないことが再確認されます。フレームの数が 15% 未満の場合は、許容できると見なされます。追跡データをコピーして、社内マクロを使用してスプレッドシート ファイルに貼り付けます。このマクロは、解析されたデータを、睡眠時間の平均や水泳距離の合計など、いくつかのステッププロセスレベルに再構築します。魚の側面線を染色するために、DASPEIストック溶液を1ミリリットル当たり5マイクログラムの最終濃度に調整水に溶解し、暗い環境で室温で魚を溶液に浸漬します。45分後、DASPEI溶液から魚を回収し、MESトリプル2で氷冷水に浸します。魚が深く麻酔されたら、ペトリ皿に魚を取り付け、効率的な顕微鏡で観察します。焦点に魚のすべての計画を含めるために統計シリーズを取り、単一の画像ですべてをコンパイルすることを確認してください。イメージ分析の場合は、Process_ImageJと題する新しいフォルダーを追加し、マクロ ファイルを分析する画像が格納されているフォルダーに追加します。ImageJソフトウェアを開き、マクロファイルをImageJにドラッグしてマクロを開きます。マクロをクリックしてマクロを実行し、マクロを実行します。画像が自動的に開かない場合は、マクロ、ファイルピックアップをクリックします。マクロは、分析する画像ファイルを自動的にピックアップします。ニューロマスト定量の場合は、ポリゴン2をクリックして対象領域を示し、画像上に領域を描画します。8、5は関心のある地域を複製します。ペイント ツールを使用して、前のイメージから余分なドットや欠損している点を削除または追加し、その後 8、6 を追加します。8、6、2つの新しいウィンドウが表示されます。番号付きニューロマストドットのスキームを示すウィンドウと、総神経マストを定量化したテーブルを持つウィンドウ。両方のファイルを保存するには、7を押します。[OK] をクリックすると、これらのファイルが保存され、新しい画像ファイルが開き、さらに分析されます。マクロを実行してニューロマスト数を統合します。以下の結果は、制御条件下で魚の両方の形態に期待できるものの代表的な結果である。これらの4つの図は、振動引力行動アッセイの代表的な結果を示しています。AとBは、A、表面魚、およびB洞窟魚の水泳経路の最も高い景色です。赤い線は、3分間の記録で ImageJ トラッキングによって生成された座標のトレースです。C と D は、TXT ファイルからスプレッドシート マクロによって抽出された C、表面魚、および洞窟魚 D の結果の比較を示します。Y軸は、魚が振動ロッドに接近した回数をカウントします。各ドットは、1つの魚の行動アッセイ中の1つの実験的観察を表す。表面魚はどの周波数でもアプローチの増加を示さないのに対し、洞窟魚は35〜40ヘルツの周りに最大の魅力を示していることに注意してください。これらの2つの図は、TXTファイルからスプレッドシートマクロによって抽出された睡眠行動アッセイの代表的な結果を示しています。A と B は、マクロ・ファイルによって自動的に要約される 2 つのメトリックを示します。図Aは、表面魚と洞窟魚の昼間と夜間の泳ぐ距離を示し、Bは両方のモーフの睡眠時間を示しています。この場合、洞窟魚は表面魚と比較して多動性と睡眠不足を示した。これらの図は、TXTファイルからスプレッドシートマクロによって抽出されたDASPEI画像分析の結果を示しています。AとBは、ノイロマスト数と振動引力挙動とニューロマストサイズと洞窟魚、表面魚、およびF1子孫の行動との関係を示す。各ドットは各魚を表します。なお、神経マスト数は振動引力の挙動と正の相関を示し、ニューロマストがこの挙動を調節する可能性があることを示唆している。ニューロマストサイズもこの結論をサポートしています。CおよびDは、CのDASPEI染色された神経マスト、表面魚、およびD、洞窟魚の画像の例である。画像内の各蛍光ドットは、DASPEIを取り上げた1つのニューロマストです。注意, 洞窟魚の神経マストの顕著に大きな豊富さ.我々は、横線ベースの行動水泳活動と睡眠に関する一連の行動分析を示した。動物追跡システムは、立体的な繰り返し行動、社会的相互作用、行動の横性などの他の行動にも適応することができる。

Research

JoVE Journal

Behavior

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

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統合された行動ステーション（INBEST）を有するマウス疾患モデルの行動表現型

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

高齢マウス前庭系の行動評価

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

頭蓋内電極を有する被験者に行動タスクの実行

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

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げっ歯類精神運動警戒試験（rPVT）：ラットとマウスの神経行動のパフォーマンスを評価するための方法

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

アクアリアにおける魚類の生殖生態に関する基礎的研究

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

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ワイヤレス、 In Vivo記録そして自由行動下ラットにおける神経活動の刺激のための双方向インタ フェース

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

自動化における遅延および努力ベース無料移動齧歯動物における意思決定を分析するための装置およびプロトコルのベース

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

ザリガニの心臓と行動活動の継続的な非侵襲的測定

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

ゼブラフィッシュの先天性ストレスを研究する行動的アプローチ

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

睡眠とメキシコの血脈の自発運動の自動測定

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