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

Agradecemos a todos os membros do laboratório Yoshizawa incluindo Cetraro N. s. Simon, C. Valdez, C. Macapac, J. Choi, L. Lu, J. Nguyen, S. Podhorzer, H. Hernandes, J. Fong, J. Kato e I. senhor para cuidar de peixes no peixe experimental usado neste manuscrito. Agradecemos também a membros de laboratório r. Keene, incluindo P. Miranda Silva para treinar meu para montar a câmera do CCD do IR. Por último, gostaríamos de agradecer o Media Lab - faculdade de ciências sociais - escola de comunicações para a Universidade de Hawai ' i Manoa por sua inestimável ajuda fazendo o vídeo, especialmente B. Smith, J. Lam e S. branco. Este trabalho foi apoiado pela Fundação da Comunidade havaiana (78919-16CON e 18CON-90818) e Instituto Nacional de saúde NIGMS (P20GM125508) concede ao meu.

Todos os procedimentos são realizados seguindo as orientações descritas em "Princípios de laboratório Animal Care" (Instituto Nacional de saúde publicação n º 85-23, revista em 1985) e os aprovados pela Universidade do Havaí em Manoa institucional Animal cuidados e uso Protocolo de Comité animal 17-2560-3.
1. ensaio de comportamento (VAB) vibração atração (≤ 10 min para o procedimento de gravação)
Nota: Usar uma câmera de infravermelha sensível ou...

<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>

Estes métodos apresentados são de fácil acesso, mas podem ser complicados para realizar devido à natureza de suas origens de freeware. Portanto, é altamente recomendável realizar ensaios experimentais e análises antes de qualquer experimentação real.
A taxa de geração de dados pode ser rápida, uma vez que o quadro analítico e experimental são estabelecidos. Uma vez estabelecida, é possível gravar dois peixes em 7 min para o ensaio de VAB, 30 peixes em 24 h para o ensaio de ativ...

O tetra mexicano, Astyanax mexicanus (Teleostei: Characidae), é único entre os peixes para ter dois morfos alternativos radicalmente distintos - um morph avistado, superfície-moradia e um morph cego, caverna-moradia composta de várias distintas as populações1. Embora diferentes em morfologia e fisiologia, são ainda interfertile2,3. Estes morfos interfertile parecem ter evoluído rapidamente (~ 20.000 anos)4, que os torna um sistema de modelo ideal para o estudo da adaptação rápida. Cavefish são conhecidos por terem um conjunto de características morfológicas e comportamentais divergentes, incluindo o aumento da densidade das papilas gustativas, aumento do número de mechanosensors, com particular frequência portadora de um estímulo vibratório, hiperatividade, comportamento de forrageamento e insônia. Muitos destes comportamentos provavelmente evoluído simultaneamente, alguns dos quais têm sido sugeridos para ser vantajoso na escuridão das cavernas para forrageamento5 e conservação de energia em ambientes escuros e comida esparsas6,7.
Em muitos sistemas do modelo evolucionista, é difícil adquirir conhecimentos integrados de mudança como animal de morfologia e comportamento em resposta ao ambiente, porque a maioria das espécies são distribuídos em um gradiente contínuo em ambientes complexos. No entanto, o contraste entre a caverna e superfície metamorfose Astyanax que evoluiu em altamente contrastantes ambientes delineados por um afiada ecótono levou a Astyanax emergindo como um excelente modelo para entender a evolução animal. Isto torna possível relacionar-se mais facilmente os genes e processos de desenvolvimento com características adaptativas e seleção no ambiente. Além disso, recentes investigações biomédicas desses traços em Astyanax revelou que estes traços podem paralelo sintomas humano8,9,10. Por exemplo, perda de sociabilidade e sono e ganho de hiperatividade, comportamento repetitivo e o nível de cortisol são semelhantes ao que é observado em humanos com autismo espectro desordem8.
Para resolver a complexa co-evolução de muitos comportamentos e características morfológicas, é vantajoso para muitos para destacar percursos genéticos e moleculares subjacentes do ensaio. Aqui apresentados são métodos para caracterizar o grau de fenótipos comportamentais de caverna-tipo de superfície, caverna e híbrido morfos de Astyanax. Os comportamentos focais analisados para caracterizar o fenótipo são caverna adaptada a comportamento de forrageamento (comportamento de atração da vibração, doravante designado VAB) e hiperatividade/sono duração11,12. Também apresentado é um método de imagem para o sistema sensorial associado VAB13. Recentemente, muitos softwares de controle de código-fonte aberto para a execução de ensaios comportamentais tornaram-se disponíveis14,15. Estes funcionam muito bem para vídeos curtos, a menos de 10 minutos de duração. No entanto, torna-se problemático se o vídeo é mais por causa do tempo de computação intensa/acompanhamento. Software disponível comercialmente capaz pode ser caro. Os métodos apresentados principalmente usam freeware e, portanto, são considerados métodos de baixo custo e alta produtividade. Também incluídos resultados representativos baseiam esses métodos.

<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

Caverna-moradia animais evoluíram uma série de características morfológicas e comportamentais para se adaptar a seus ambientes perpetuamente escuros e comida esparsas. Entre essas características, comportamento de forrageamento é uma das janelas úteis em vantagens funcionais da evolução do traço comportamental. Aqui apresentados são atualizados métodos para analisar o comportamento de atração de vibrações (VAB: um comportamento de forrageamento adaptativo) e da imagem latente do associado mechanosensors da caverna-adaptado tetra, Astyanax mexicanus. Além disso, métodos são apresentados para o seguimento do elevado-throughput de uma série de comportamentos cavefish adicionais, incluindo hiperatividade e perda de sono. Cavefish também mostram asociality, comportamentos repetitivos e maior ansiedade. Portanto, cavefish servir como um modelo animal para comportamentos evoluídos. Esses métodos usam software livre e feito por scripts que podem ser aplicados a outros tipos de comportamento. Esses métodos fornecem alternativas práticas e econômicas para software de rastreamento disponíveis comercialmente.

Os resultados aqui apresentados são representativos exemplos do que pode ser adquirido com os métodos apresentados. Portanto, os resultados podem desviar ligeiramente aqueles aqui apresentados para cavefish e peixes de superfície dependendo das condições experimentais.
Comportamento de atração de vibrações
Resultados representativos para VAB p...

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

Acompanhamento comportamental e Neuromast imagem de Cavefish mexicano

Aqui, apresentamos métodos para estudo da elevado-produção de uma série do mexicano cavefish comportamentos e coloração vital de um sistema de mechanosensory. Esses métodos usam scripts de software livre e sob medidos, fornecendo um método prático e econômico para os estudos de comportamentos.

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

O peixe-caverna está criando como um fantástico mural animal para entender a evolução e os processos biomédicos. Estamos agora conduzindo a investigação biomédica usando esse traço como paralelo de um sintoma humano. Aqui mostraremos a bateria do ensaio de comportamentos e o sistema de análise que podem ser utilizados tanto para estudos evolutivos quanto biomédicos.Para avaliar as vibrações e o comportamento, uma haste de vidro vibrante é inserida em uma tigela de vidro contendo um peixe no escuro. Os peixes são aclimatados quatro dias antes do ensaio em água condicionada com um ciclo escuro de 12, 12. No dia anterior ao dia do ensaio após três dias de aclimatação, substitua a água na câmara de ensaio por água fresca e condicionada.No dia do ensaio, os peixes são privados de alimentos até que o ensaio seja concluído, pois a cessação mudará sua resposta às vibrações. Prepare o aparelho emissor de vibração sintonizando 40 Hertz. Defina os parâmetros de gravação adequados, as condições de estoque e o arquivo de destino.Coloque o cilindro de ensaio no estágio de gravação, iluminado com luz de fundo infravermelha em uma sala escura, e deixe os peixes se aclimatarem por três minutos após serem colocados no palco. Após a aclimatação de três minutos no escuro, grave 3 minutos e 30 segundos de vídeo. No início da gravação, insira a haste de vidro vibrante de 7,5 milímetros de diâmetro na coluna de água, com aproximadamente 5 centímetros de profundidade.Evite fazer qualquer ruído ou vibrações ao posicionar a haste de vidro vibrante na água, pois os peixes podem sentir pequenos ruídos e vibrações. Certifique-se de terminar este procedimento dentro de 30 segundos após iniciar a gravação de vídeo para garantir que mais de três minutos de comportamento sejam gravados. Execute o arquivo em lote clicando duas vezes avs_creator.bastão para converter o vídeo AVI comprimido em formato legível para ImageJ. A macro pode ser carregada simplesmente arrastando e soltando em uma concha de interface de usuário gráfica. Esta macro permitirá certas teclas de ajuste para a análise a seguir.No diretório de trabalho, crie uma nova pasta e nomeie-a Process_ImageJ. Esta pasta será usada automaticamente para armazenar arquivos de saída a partir da análise a seguir. Clique com o botão direito do mouse no arquivo de vídeo AVS a ser analisado e selecione a montagem rápida.Depois que o arquivo AVS for montado como uma unidade externa, abra o arquivo AVI no ImageJ. Para definir a escala da medição da distância, selecione o diâmetro da câmara de ensaio desenhando uma linha reta através da câmara usando a ferramenta de seleção de linha reta e, em seguida, defina a escala clicando em analisar, definir a função de escala. Para o nosso caso, inserimos 9,4 centímetros.Verifique a caixa de rádio da global para padronizar a escala em todas as análises de vídeo a seguir. Copie a área da câmara de ensaio usando a ferramenta de seleção oval e, em seguida, clique com o botão direito do mouse e selecione duplicata de imagem. Neste momento, especifique a gama de quadros a serem atualizados para análise suplementar.Limpe fora da câmara de ensaio e converta a imagem em uma imagem binária acertando o hotkey sete na barra de números. Após o ajuste de fundo, você será solicitado a adicionar um ponto preto no centro para indicar a posição da haste de vidro vibratória usando a ferramenta de seleção oval já definida como preta com a função de preenchimento. Clique em OK e a macro solicitará que você passe para o ajuste de limiar.Ajuste o limiar para que o peixe seja capaz de ser visto durante todo o clipe de vídeo e selecione aplicar. Execute o plug-in do Tracker acertando a tecla hotkey oito na barra de números. Ajuste o tamanho mínimo do pixel para 100, quando solicitado.Este processo irá gerar a distância entre a haste de vidro vibrante e o peixe por quadro durante todos os três minutos do vídeo binário. Para salvar o arquivo do rastreador, acerte a tecla 9 na barra de números. Isso exportará automaticamente uma pilha binária de imagens de todo o vídeo e um arquivo XLS com coordenadas e dados de distância, caso seja necessário reanalisar.Isso também fechará todos os arquivos associados ao vídeo atual. Os arquivos gerados agora podem ser analisados dependendo da questão específica da pesquisa. Aclimate cinco peixes experimentais por quatro dias ou mais em cada câmara de um desenho personalizado de 10 litros de aquário de gravação acrílica cheio de água condicionada.Cada câmara individual é separada com placa de acrílico preto. Cada tanque deve ser coberto para evitar que os peixes pulem em outra câmara. Ajuste o temporizador de energia programável para ligar automaticamente a luz LED branca durante 12 horas e desligar durante 12 horas todos os dias durante o período de aclimatação.Isso vai entrar no ritmo circadiano do peixe se o peixe for suscetível à entrada. Para fornecer uma luz branca mais difusa, usamos uma placa acrílica branca plana de dimensão semelhante ao tanque de 10 litros como difusor para passar luz para cada tanque. Durante esse período, forneça uma vez por dia a alimentação com camarão salgado vivo e forneça aeração através do filtro de esponja em cada aquário.Note, certifique-se de que os peixes são alimentados em momentos consistentes. Por exemplo, uma vez por dia pela manhã. No dia anterior ao dia do ensaio, três dias ou mais da aclimatação, substitua a água na câmara de ensaio por água fresca e condicionada.Defina a gravação dos parâmetros no software VirtualDub. O vídeo será gravado em 15 quadros por segundo no tempo de exposição fixa. O vídeo é comprimido em codec X264VFW para alcançar aproximadamente 700 vezes a compressão.No dia da gravação, alimente cada peixe com camarão de salmoura vivo. Remova todo o filtro de esponja e comece a gravar. Acenda a luz infravermelha na fase de gravação.Observando a imagem ao vivo do VirtualDub na tela, ajuste a posição de cada aquário para garantir que eles enfrentem a câmera USB corretamente. Comece a gravação 24 horas pela manhã. Por exemplo, a hora de início é 9.m.e o tempo de término é de 9 a.m no dia seguinte. Comece a capturar o vídeo e proteja o local para evitar distúrbios.Ocasionalmente verifique se a gravação está sendo gravada. Após 24 horas de gravação, certifique-se de que o vídeo foi salvo corretamente. Transfira o vídeo para a estação de trabalho do PC para acompanhar o comportamento do peixe.Depois de transferir o vídeo para a pasta apropriada, faça rapidamente uma verificação de qualidade do vídeo para garantir que ele seja de boa qualidade. Isso inclui olhar para a iluminação, verificar se há um peixe em cada seção, e se há algum movimento estrangeiro que pode causar erro de rastreamento. A partir daqui, o Freeware SwisTrack é usado para rastreamento de animais.A vantagem deste software é que o software pode rastrear vários animais ao mesmo tempo e subtrair a imagem de fundo usando um quadro arbitrário que identificamos. As desvantagens são que o rastreamento pode saltar entre arenas contendo um peixe diferente. A imagem de fundo pode não ser adequada para os quadros posteriores, e o SwisTrack atribui aleatoriamente o rastreamento de ID a peixes individuais, portanto é necessário recuperar a ID do peixe, traçando a posição física média de cada peixe.Para superar essas questões, três abordagens são utilizadas. O uso de máscaras binárias, uma para o rastreamento de arenas numeradas uniformes, e uma para o rastreamento de arenas numeradas ímpares. O uso da automação Win para atualizar automaticamente imagens de fundo a cada três minutos e o uso de scripts Perl para reconstruir as IDs de peixe.O primeiro passo da análise é fazer as máscaras binárias para arenas estranhas e até mesmo. Depois de verificar a qualidade do vídeo, escolha um quadro representativo em um software de edição de vídeo e use-o para criar duas máscaras binárias, uma para uniforme e outra para arenas numeradas ímpares. O objetivo dessas máscaras binárias é evitar erros entre arenas adjacentes.Depois de fazer máscaras binárias, abra os arquivos do parâmetro SwisTrack que determina os caminhos e parâmetros do arquivo para o processo de rastreamento. Prepare um arquivo de parâmetro em cada uma das pastas de arquivo uniformes e ímpares para o rastreamento de vídeo. Neste arquivo, digite o caminho para os locais de arquivo dos arquivos de vídeo e máscara.Depois de preparar os arquivos do parâmetro, abra o arquivo executável Win-automation que redefine automaticamente o plano de fundo a cada três minutos. Com este arquivo executável, o SwisTrack será executado automaticamente e, em seguida, abrirá o arquivo de parâmetro em cada pasta uniforme ou ímpar neste software de rastreamento. Execute o software de rastreamento para rastrear o movimento dos peixes.Dentro dos primeiros 9.000 quadros de rastreamento, certifique-se de que os peixes estão sendo devidamente rastreados olhando para o componente de rastreamento do vizinho mais próximo. Depois de estabelecer adequadamente o rastreamento, retorne à guia de componentes de subtração de fundo adaptativo e aperte o hotkey R no teclado para executar a win-automation para subtração contínua de fundo adaptável. Após cerca de cinco horas, arquivos de texto são gerados para cada peixe, contendo coordenadas X e Y para cada quadro do vídeo.Para continuar a análise, aloque os três arquivos de script Perl para a pasta que inclui pastas uniformes e ímpares. Para converter o comprimento em pixels em centímetros, é necessário conhecer a proporção centímetro/pixel. Digite essa razão na localização apropriada do arquivo de script Perl chamado 1.fillupGaps.pl.Executar 1.fillupGaps. pl Perl script usando um emulador Unix para Windows. Primeiro, use o comando CD para passar para o diretório de trabalho atual e, em seguida, digite Perl 1.fillupGaps.pl para executar o script Perl. Os outros dois scripts serão automaticamente chamados em ordem sequencial. Esses três scripts atribuem cada arquivo de rastreamento a cada seção do aquário e, portanto, podem ser usados para analisar o comportamento de cada peixe.Consulte o arquivo de texto chamado Summary_Sleep que é gerado após a execução dos scripts para verificar se o número de quadros retirados da análise é aceitávelmente baixo. Perder menos de 15% dos quadros é considerado aceitável. Copiar e colar dados de rastreamento em um arquivo de planilha com uma macro interna.Essa macro reestruturará os dados analisados em vários níveis de processo de etapa, como a duração média do sono e a soma da distância de natação. Para manchar a linha lateral dos peixes, dissolva a solução de estoque DASPEI em água condicionada para uma concentração final de cinco microgramas por mililitro, em seguida, imerja o peixe na solução em temperatura ambiente em um ambiente escuro por 45 minutos. Após 45 minutos, recupere o peixe da solução DASPEI e mergulhe-o em água gelada e condicionada com MES triplo dois.Uma vez que o peixe é profundamente anestesiado, monte o peixe em uma placa de Petri e observe-o sob microscópio eficiente. Certifique-se de fazer uma série estatística para incluir todos os planos do peixe em foco e compilar tudo em uma única imagem. Para análise de imagem, adicione uma nova pasta intitulada Process_ImageJ e o arquivo macro à pasta contendo as imagens a serem analisadas.Abra o software ImageJ e, em seguida, abra a macro arrastando o arquivo macro para ImageJ. Execute macro clicando em macros, execute macro. Se a imagem não abrir automaticamente, clique em macro, escolha o arquivo.Macro, então, pegará automaticamente um arquivo de imagem para analisar. Para quantificação neuromast mostra a região de interesse clicando no polígono dois, e desenha a área na imagem. Oito, cinco para duplicar a região de interesse.Use a ferramenta de tinta para remover ou adicionar qualquer ponto que esteja extra ou faltando da imagem anterior e, em seguida, oito, seis. Uma vez que você oito, seis, duas novas janelas aparecerão. Uma janela mostrando um esquema de pontos neuromases numerados e uma janela com uma mesa com neuromas total quantificado.Acerte sete para salvar ambos os arquivos. Uma vez que você clique em OK, esses arquivos são armazenados e um novo arquivo de imagem será aberto para análise suplementar. Consolide a contagem de neuromas correndo macro.Os seguintes resultados são resultados representativos do que se pode esperar para ambas as morfinas de peixes em condições controladas. Esses quatro números mostram resultados representativos de ensaios de comportamento de atração de vibração. A e B são as principais vistas do caminho de natação de A, um peixe superficial, e B um peixe-caverna.Linhas vermelhas são os traços das coordenadas geradas pelo rastreamento ImageJ ao longo de três minutos de gravação. C e D mostram uma comparação dos resultados de C, um peixe superficial, e D, um peixe-caverna, extraído pela macro de planilha dos arquivos TXT. O eixo Y é o número contado de vezes que o peixe se aproximou da haste vibratória.Cada ponto representa uma observação experimental durante o ensaio comportamental de um peixe. Note que os peixes superficiais não mostram um aumento nas abordagens em qualquer frequência, enquanto os peixes-caverna apresentam um máximo de atração em torno de 35 a 40 Hertz. Esses dois números mostram resultados representativos de ensaios de comportamento do sono extraídos pelas macros de planilha dos arquivos TXT.A e B demonstram duas das métricas resumidas automaticamente pelo arquivo macro. A Figura A mostra a distância de natação durante o dia e a noite para peixes superficiais e peixes-caverna, enquanto B mostra a duração do sono para ambas as morfinas. Neste caso, os peixes-caverna apresentaram hiperatividade e menos sono quando comparados aos peixes superficiais.Esses números mostram resultados da análise de imagem DASPEI extraídos pela macro de planilha dos arquivos TXT. A e B demonstram a relação entre o número neuromasto versus o comportamento de atração de vibração e o tamanho do neuromasto versus o comportamento em peixes-caverna, peixes superficiais e descendentes de F1. Cada ponto representa cada peixe.Note que o número do neuromas está positivamente correlacionado com o comportamento de atração de vibração, sugerindo que o neuromast pode regular esse comportamento. O tamanho do neuromas também suporta essa conclusão. C e D são imagens exemplos de dasPEI manchado neuromast de C, um peixe superficial, e D, um peixe-caverna.Cada ponto fluorescente nas imagens é um neuromasto, que tomou as DASPEI. Note, a abundância notavelmente maior de neuromass em peixes-caverna. Mostramos uma série de análises de comportamento para atividade de natação de comportamento de linha lateral e sono.O sistema de rastreamento animal também pode ser adaptado a outros comportamentos, como comportamentos repetitivos estereotipados, interações sociais e lateralidade comportamental.

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 Fenotipagem de modelos de doenças Murino com a Estação Integrada Comportamental (INBEST)

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

Comportamento

Behavioral Assessment of the Aging Mouse Vestibular System

Avaliação Comportamental do Envelhecimento Rato Sistema Vestibular

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

Executar tarefas comportamentais em indivíduos com intracranianos Eletrodos

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

O psicomotora Teste Rodent Vigilância (rPVT): um método para avaliar Neurobehavioral Desempenho em ratos e camundongos

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

Métodos Básicos para o Estudo da Ecologia Reprodutiva do Peixe em Aquário

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

Uma rede sem fio, Interface bidirecional para gravação na Vivo e estimulação da atividade Neural em livremente, comportando-se ratos

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

Uma ZIF automatizado baseado aparelhos e protocolo para análise de tomada de decisão baseada em atraso e esforço em roedores em movimento livre

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

Medição não invasiva contínua das atividades cardíaca e comportamental de lagostins

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

Abordagens comportamentais para estudar estresse inato em zebrafish

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

Medições automatizadas do sono e da atividade locomotora em Cavefish mexicano

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