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

Vi tackar alla medlemmar för Yoshizawa lab inklusive N. Cetraro, N. Simon, C. Valdez, C. Macapac, J. Choi, L. Lu, J. Nguyen, S. Podhorzer, H. Hernandes, J. Fong, J. Kato och I. Herren för fisk vård på experimentell fisk som används i detta manuskript. Vi tackar också A. Keene lab medlemmar inklusive s. Masek för att träna min att montera IR CCD-kamera. Slutligen vill vi tacka Media Lab - College of Social Sciences - skola av kommunikationerna på den University of Hawaii Mānoa för deras ovärderliga hjälp med att göra videon, särskilt B. Smith, J. Lam och S. vitt. Detta arbete stöds av Hawaiian gemenskapen Foundation (16CON-78919 och 18CON-90818) och nationella institutet för hälsa NIGMS (P20GM125508) beviljar för MY.

Alla procedurer utförs efter de riktlinjer som beskrivs i ”principer av Laboratory Animal Care” (National Institute of Health publikation nr 85-23, reviderades 1985) och den godkända av University of Hawaii på Manoa institutionella djur vård och användning Kommittén djur protokoll 17-2560-3.
1. vibration attraktion beteende (VAB) assay (≤ 10 min för hela inspelningen förfarande)
Obs: Använd en känslig värmekamera eller bygga en infraröd kamera genom ...

<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>

Dessa presenteras metoder är lätt-till-access men kan vara komplicerat att utföra på grund av dess freeware ursprung. Det rekommenderas därför starkt att utföra rättegång analyser och analyser innan några verkliga experiment.
Data generation kan vara snabb när den experimentella och analytiska ramen är etablerade. När etablerade, är det möjligt att spela in två fiskar i 7 min för VAB analysen, 30 fisk i 24 h för aktivitet/sleep analysen och en fisk i 2,5-3 min för neuromast ...

Den mexikanska tetra, Astyanax mexicanus (Teleostei: Characidae), är unik bland fiskar för att ha två radikalt olika alternativa morphs - en seende, surface-bostad morph och en blind, grottboende morph består av flera olika populationer1. Även olika i morfologi och fysiologi, är de fortfarande cannabiskonsumtion2,3. Dessa cannabiskonsumtion morphs verkar ha utvecklats snabbt (~ 20.000 år)4, vilket gör dem ett perfekt modellsystem för att studera snabb anpassning. Släktet är kända för att ha en svit av avvikande morfologiska och beteendemässiga egenskaper inklusive ökad täthet av smaklökar, ökat antal mechanosensors, födosökande beteende inställd på en viss frekvens av en vibrerande stimulans, hyperaktivitet och sömnlöshet. Många av dessa beteenden som sannolikt utvecklats samtidigt, varav vissa har föreslagits vara fördelaktiga i mörkret av grottor för födosök5 och bevara energi i mörka och mat-sparse miljöer6,7.
I många evolutionära modellsystem är det svårt att förvärva integrerad kunskap om hur djurs morfologi och beteende förändring svar på miljön eftersom de flesta arter är fördelade över en kontinuerlig gradient i komplexa miljöer. I skarp kontrast mellan grotta och ytan morph Astyanax som utvecklats i starkt kontrasterande miljöer som avgränsas av en skarp ecotone har dock lett till Astyanax växer fram som en utmärkt modell att förstå djurens evolution. Detta gör det möjligt att lättare koppla gener och utvecklingsprocesser med adaptiva egenskaper och urval i miljön. Senaste biomedicinska undersökningar av dessa egenskaper i Astyanax har dessutom visat att dessa egenskaper kan parallella mänskliga symtom8,9,10. Till exempel liknar förlust av socialitet och sömn, och vinst av hyperaktivitet, repetitivt beteende och kortisolnivå vad som observerats hos människor med autism spectrum disorder8.
För att lösa komplexa co utvecklingen av många beteenden och morfologiska drag, är det fördelaktigt att assay många av dem att lyfta fram underliggande genetiska och molekylära vägar. Presenteras häri finns metoder för att karakterisera graden av grottan-typ beteendemässiga fenotyper av ytan, grottan och hybrid morphs av Astyanax. De fokala beteenden analyseras för att karakterisera fenotyp är grottan-anpassad födosökande beteende (vibration attraktion beteende, hädanefter kallad VAB) och hyperaktivitet/sömn varaktighet11,12. Presenterade också är en tänkbar metod för det sensoriska systemet som är associerad med VAB13. Nyligen, många öppen mjukvara för kör beteendemässiga analyser har blivit tillgängliga14,15. Dessa fungerar mycket väl för korta videor, mindre än 10 minuter lång. Dock blir det problematiskt om videon är längre på grund av intensiv uträkningen/spårning tid. Kan inköpt programvara kan vara dyra. De metoder som presenteras använda främst freeware och därför anses vara kostnadseffektiva och hög genomströmning metoder. Ingår också är representativa resultat baserade på dessa metoder.

<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

Grottboende djur har utvecklats en rad morfologiska och beteendemässiga egenskaper anpassas till deras ständigt mörka och mat-sparse miljöer. Bland dessa egenskaper är födosökande beteende en av de användbara windows in funktionella fördelar av beteendemässiga drag evolution. Presenteras häri är uppdaterade metoder för att analysera vibrationer attraktion beteende (VAB: ett adaptivt födosökande beteende) och bildbehandling av associerade mechanosensors grotta anpassad Tetra, Astyanax mexicanus. Dessutom presenteras metoder för hög genomströmning spårning av en rad ytterligare släktet beteenden inklusive hyperaktivitet och sömn-förlust. Släktet visar också antisocialt beteende, repetitivt beteende och högre ångest. Därför tjäna släktet som en djurmodell för utvecklade beteenden. Dessa metoder använder fri programvara och skräddarsydda skript som kan tillämpas på andra typer av beteende. Dessa metoder ger praktiska och kostnadseffektiva alternativ till kommersiellt tillgänglig mjukvara.

De resultat som presenteras häri är representativa exempel på vad kan förvärvas med de presenterade metoderna. Resultaten kan därför avvika något från de som presenteras här för både släktet och ytan fisk beroende på de experimentella förhållandena.
Vibration attraktion beteende
Representativa resultat för VAB kan hittas i <strong clas...

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

Beteendemässiga spårning och Neuromast avbildning av mexikanska släktet

Här presenterar vi metoder för hög genomströmning studie av en serie av den mexikanska släktet beteenden och vitala färgning av ett mechanosensory system. Dessa metoder använder fri programvara och skräddarsydda skript, som ger en praktisk och kostnadseffektiv metod för att studera beteenden.

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

Grottfisk höjer som en fantastisk djurväggmålning för att förstå evolution och biomedicinska processer. Vi genomför nu biomedicinsk undersökning genom att använda dessa drag som en parallell av ett mänskligt symptom. Här kommer vi att visa batteriet av beteenden assay och analyssystemet som kan användas för både evolutionära och biomedicinska studier.För att analysvibrationer lockar och beteende, en vibrerande glasstav sätts in i en glasskål som innehåller en fisk i mörkret. Fisk är acklimatiserad fyra dagar före analysen i konditionerat vatten med en 12, 12 ljus, mörk cykel. Dagen före dagen för analysen efter tre dagar av acklimatisering, ersätta vatten i analyskammare med färskt konditionerat vatten.På dagen för analysen, fisk berövas mat tills efter analysen är klar, eftersom upphörande kommer att ändra sitt svar på vibrationer. Förbered vibrationsavgivande apparatur genom trimning till 40 Hertz. Ställ in korrekt inspelningsparametrar, lagerförhållanden och målfil.Placera analyscylindern på inspelningsscenen, upplyst med infraröd bakgrundsbelysning i ett mörkt rum och låt fisk acklimatisera sig i tre minuter efter att ha placerats på scenen. Efter tre minuters acklimatisering i mörkret, spela in tre minuter och 30 sekunder av video. Vid inspelningens början sätter du in 7,5 millimeters diameter vibrerande glasstav i vattenpelaren, cirka 5 centimeter på djupet.Undvik att göra något buller eller vibrationer medan du placerar den vibrerande glasstaven i vattnet, eftersom fisk kan känna av mindre ljud och vibrationer. Se till att avsluta den här proceduren inom 30 sekunder efter att du startat videoinspelningen för att säkerställa att mer än tre minuters beteende spelas in. Kör kommandofil genom att dubbelklicka på avs_creator.bat för att omvandla den komprimerade AVI-video till läsbart format för ImageJ. Makrot kan laddas genom att helt enkelt dra och släppa in i ett grafiskt användargränssnitt skal. Detta makro kommer att aktivera vissa snabbtangenter för följande analys.I arbetskatalogen skapar du en ny mapp och namnger den Process_ImageJ. Den här mappen kommer automatiskt att användas för att lagra utdatafiler från följande analys. Högerklicka på AVS-videofilen som ska analyseras och välj snabbmontering.När AVS-filen har monterats som en extern enhet öppnar du AVI-filen i ImageJ. För att ställa in skalan för avståndsmåttet, välj diametern på analysen kammaren genom att dra en rak linje över kammaren med hjälp av den raka linjen valverktyget, och sedan ställa in skalan genom att klicka på Analysera, ställ skala funktion. För vårt fall, vi ingång 9,4 centimeter.Kontrollera radioboxen med global för att kunna standardisera skalan över alla följande videoanalyser. Kopiera analyskammarens område med hjälp av det ovala markeringsverktyget och högerklicka sedan och välj bildduplicering. Vid denna tidpunkt anger du det intervall av ramar som ska behållas för vidare analys.Rensa utanför analyskammaren och konvertera bilden till en binär bild genom att slå fastsnyckeln sju på nummerfältet. Efter bakgrunden rensar, kommer du att uppmanas att lägga till en svart prick i centrum för att ange positionen för den vibrerande glasstaven genom att använda ovala markeringsverktyget redan satt till svart med fyllningsfunktionen. Klicka på OK och makrot kommer att uppmana dig att gå vidare till tröskeljusteringen.Justera tröskeln så att fisken kan ses i hela videoklippet, välj sedan använd. Kör Tracker plug-in genom att träffa snabbtangenten åtta på nummerfältet. Ange minsta pixelstorlek till 100, när du uppmanas att göra det.Denna process kommer att generera avståndet mellan vibrerande glasstaven och fisken per ram för alla tre minuterna av den binära videon. För att spara tracker fil, slå hotkey nio på nummerfältet. Detta kommer automatiskt att exportera en binär stack av bilder av hela videon och en XLS-fil med koordinater och avståndsdata, ifall det är nödvändigt att omanalysera.Detta kommer också att stänga alla filer som är associerade med den aktuella videon. De filer som genereras kan nu analyseras ytterligare beroende på den specifika forskningsfrågan. Acklimatisera fem experimentella fisk i fyra dagar eller mer i varje kammare av en anpassad design 10 liters akryl inspelning akvarium fylld med konditionerat vatten.Varje enskild kammare separeras med svart akrylbräda. Varje tank måste täckas för att förhindra fisk från att hoppa in i en annan kammare. Ställ in programmerbar effekt-timer för att automatiskt sätta på vit LED-lampa i 12 timmar och släcka i 12 timmar varje dag under acklimatiseringsperioden.Detta kommer att träna fiskens dygnsrytm om fisken är mottagliga för entrainment. För att ge ett mer diffust vitt ljus använder vi en platt vit ogenomskinlig akrylbräda med liknande dimension som 10 literstanken som en diffusor för att passera ljus genom för varje tank. Under denna period, ge en gång om dagen utfodring med levande saltlake räkor och ge luftning genom svamp filter i varje akvarium.Obs, se fisk matas vid konsekvent tidpunkt. Till exempel en gång per dag på morgonen. Dagen före dagen för analysen, tre dagar eller mer av acklimatisering, ersätta vatten i analyskammare med färskt konditionerat vatten.Ställ in att registrera parametrarna i VirtualDub programvara. Videon kommer att spelas in i 15 bilder per sekund i den fasta exponeringstiden. Video komprimeras i X264VFW codec för att uppnå ungefär 700 gånger komprimering.På inspelningsdagen, mata varje fisk med levande saltlake räkor. Ta bort allt svampfilter och starta inspelningen. Tänd infrarött ljus i inspelningsskedet.Genom att observera VirtualDub live-bild på skärmen, justera positionen för varje akvarium för att se till att de vetter mot USB-kameran ordentligt. Starta 24-timmars inspelning på morgonen. Starttid är till exempel 9 a.m.och avsluta tid är 9 a.m följande dag. Börja fånga videon och säkra platsen för att undvika störningar.Kontrollera då och då om inspelningen är igång. Efter 24-timmars inspelning kontrollerar du att videon sparats korrekt. Överför videon till PC-arbetsstationen för att spåra fiskens beteende.Efter överföring av videon till lämplig mapp, snabbt göra en kvalitetskontroll av videon för att säkerställa att det är av god kvalitet. Detta inkluderar att titta på belysningen, kontrollera om det finns en fisk i varje avsnitt, och om det finns några utländska rörelser som kan orsaka felspår. Härifrån används gratisprogram SwisTrack för spårning av djur.Fördelen med denna programvara är att programvaran kan spåra flera djur på en gång och subtrahera bakgrundsbild genom att använda en godtycklig ram vi identifiera. Nackdelarna är att spårning kan hoppa mellan arenor som innehåller en annan fisk. Bakgrundsbilden kanske inte är tillräcklig för de senare bildrutorna och SwisTrack tilldelar slumpmässigt spårnings-ID till enskilda fiskar, därför är det nödvändigt att återvinna fisk-ID genom att rita den genomsnittliga fysiska positionen för varje fisk.För att komma till rätta med dessa frågor används tre tillvägagångssätt. Användningen av binära masker, en för spårning av jämna numrerade arenor, och en för spårning av udda-numrerade arenor. Användningen av Win-automation för att automatiskt uppdatera bakgrundsbilder var tredje minut och användningen av Perl-skript för att rekonstruera fisk-ID:na.Det första steget i analysen är att göra de binära masker för udda och jämna arenor. Efter att ha kontrollerat videokvaliteten väljer du en representativ ram i ett videoredigeringsprogram och använder den för att skapa två binära masker, en för jämna och en för udda-numrerade arenor. Syftet med dessa binära masker är att undvika felspår mellan angränsande arenor.När du har gjort binära masker öppnar du parameterfilerna för SwisTrack som bestämmer filsökvägarna och parametrarna för spårningsprocessen. Förbered en parameterfil i var och en av de jämna och udda filmapparna för videospårningen. I den här filen skriver du i sökvägen till video- och maskfilernas filplatser.När du har förberett parameterfilerna öppnar du den körbara filen Win-automation som automatiskt återställer bakgrunden var tredje minut. Med denna körbara fil kommer SwisTrack att köras automatiskt, sedan öppna parameterfilen i varje jämn eller udda mapp i denna spårningsprogramvara. Kör spårningsprogramvaran för att spåra fiskens rörelse.Inom de första 9, 000 ramar av spårning, se till att fisken är korrekt spåras genom att titta på närmaste granne spårning komponent. Efter propery upprättande spårning, återgå till adaptiv bakgrund subtraktion komponent fliken och slog hotkey R på tangentbordet för att köra Win-automation för kontinuerlig adaptiv bakgrund subtraktion. Efter cirka fem timmar genereras textfiler för varje fisk, innehållande X- och Y-koordinater för varje bildruta i videon.Om du vill fortsätta analysen allokerar du de tre Perl-skriptfilerna till mappen som innehåller både jämna och udda mappar. För att konvertera längd i pixlar till centimeter, är det nödvändigt att känna till centimeter till pixelförhållande. Skriv det här förhållandet på lämplig plats för Perl-skriptfilen med namnet 1.fillupGaps.pl.Kör 1.fillupGaps. pl Perl script med hjälp av en Unix emulator för Windows. Använd först cd-kommandot för att flytta till den aktuella arbetskatalogen, sedan skriver du Perl 1.fillupGaps.pl att köra Perl script. De andra två skripten kommer automatiskt att anropas i ordningsföljd. Dessa tre skript tilldela varje spårningsfil till varje avsnitt av akvariet, och därmed kan användas för att analysera beteendet hos varje fisk.Konferera med textfilen med namnet Summary_Sleep som genereras efter att skripten har körts för att dubbelkolla att antalet bilder som har tappats från analysen är acceptably lågt. Saknar färre än 15%av ramar anses acceptabelt. Kopiera och klistra in spårningsdata i en kalkylbladsfil med ett in-house-makro.Detta makro kommer att omstrukturera de analyserade data i flera steg processnivåer, såsom genomsnitt av sömn varaktighet och summan av simning avstånd. För att fläcka fisk lateral linje, upplösa DASPEI stamlösning i konditionerat vatten för en slutlig koncentration av fem mikrogram per milliliter, sedan doppa fisken i lösningen vid rumstemperatur i en mörk miljö i 45 minuter. Efter 45 minuter, återvinna fisken från DASPEI lösning och doppa den i iskallt konditionerat vatten med MES trippel två.När fisken är djupt sövd, montera fisken i en petriskål och observera den under effektivt mikroskop. Se till att ta en statistikserie för att inkludera alla planer för fisken i fokus och sammanställa allt i en enda bild. För bildanalys lägger du till en ny mapp med Process_ImageJ och makrofilen i mappen som innehåller bilderna som ska analyseras.Öppna ImageJ programvara och sedan öppna makro genom att dra makrofilen till ImageJ. Kör makro genom att klicka på makron, kör makro. Om bilden inte öppnas automatiskt klickar du på makro, filhämtning.Makro kommer då automatiskt pickup en bildfil att analysera. För neuromast kvantifiering visar regionen av intresse genom att klicka polygon två, och rita området på bilden. Åtta, fem till duplicerad region av intresse.Använd paint tool för att ta bort eller lägga till någon punkt som är extra eller saknas från föregående bild och sedan åtta, sex. När du åtta, sex, kommer två nya fönster att visas. Ett fönster som visar ett schema med numrerade neuromast prickar och ett fönster med en tabell med total neuromast kvantifieras.Hit sju för att spara båda filerna. När du har klickat på OK lagras dessa filer och en ny bildfil öppnas för vidare analys. Konsolidera antalet neuromast genom att köra makro.Följande resultat är representativa resultat av vad som kan förväntas för både morfningar av fisk under kontrollerade förhållanden. Dessa fyra siffror visar representativa resultat från vibrationer attraktion beteende analyser. A och B är topputsikt över badvägen av A, en ytfisk och B en grottfisk.Röda linjer är spåren av de koordinater som genereras av ImageJ-spårningen över tre minuters inspelning. C och D visar en jämförelse av resultaten från C, en ytfisk, och D, en grottfisk, som extraheras av kalkylarket från TXT-filerna. Y-axeln är det räknade antalet gånger fisken närmade sig vibrerande spö.Varje prick föreställer en experimentell observation under den beteendemässiga analysen av en fisk. Observera att ytfisk inte visar en ökning av tillvägagångssätt vid någon frekvens, medan grottfisk visar en maximal attraktion runt 35 till 40 Hertz. Dessa två siffror visar representativa resultat från sömn beteende analyser extraheras av kalkylblad makron från TXT filer.A och B demonstrerar två av måtten som automatiskt summeras av makrofilen. Bild A visar simsträckan på dagtid och nattetid för ytfisk och grottfisk, medan B visar sömnvaraktighet för båda morfarna. I detta fall visade grottfisk hyperaktivitet och mindre sömn jämfört med ytfisk.Dessa siffror visar resultat av DASPEI bildanalys som extraheras av kalkylbladet makro från TXT-filer. A och B visar förhållandet mellan neuromast antal kontra vibration attraktion beteende och neuromast storlek kontra beteendet i grottfisk, yta fisk och F1 avkomma. Varje punkt representerar varje fisk.Observera, neuromaste numret är positivt korrelerade med vibrationen attraktion beteende, vilket tyder på att neuromast kan reglera detta beteende. Neuromast storlek stöder också denna slutsats. C och D är exempelbilder på DASPEI-färgade neuromast av C, en ytfisk, och D, en grottfisk.Varje fluorescerande prick i bilderna är en neuromast, som har tagit upp DASPEI. Obs, den märkbart större överflöd av neuromasts på grottfisk. Vi visade en rad beteende analyser för laterala linje-baserade beteende simning verksamhet och sömn.Djurets spårningssystem kan också anpassas till andra beteenden, till exempel stereotypa repetitiva beteenden, sociala interaktioner och beteendemässiga lateralitet.

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 Fenotypning av murina Sjukdoms Modeller med integrerad 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 Bedömning av Aging Mouse Vestibular System

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

Utföra Behavioral Uppgifter i ämnen med Intrakraniella Elektroder

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

Gnagare Psyko Vigilance Test (rPVT): En metod för bedömning neurobehavioral Performance i råttor och möss

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

Grundläggande metoder för studier av reproduktiv ekologi av fisk i akvarier

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

En trådlös, dubbelriktad Interface för In Vivo inspelning och stimulering av Neural aktivitet i fritt bete råtta

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

En automatiserad T-maze baserade apparater och protokoll för att analysera dröjsmål - och ansträngning-baserade beslutsfattande i gratis flytta gnagare

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

Kontinuerlig noninvasiv mätning av kräftor hjärt- och beteendevetenskaplig

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

Beteendemässiga strategier för att studera innate stress i 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

Automatiska mätningar av sömn och rörelseaktivitet i mexikanska släktet

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