Name: assessing the influence of personality on sensitivity to magnetic fields in zebrafish
Uploaded: 2019-03-18T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing the Influence of Personality on Sensitivity to Magnetic Fields in Zebrafish at JoVE.com

Lo studio è stato sostenuto da Fondazione ricerca base del dipartimento di fisica e il dipartimento di biologia dell'Università Napoli Federico II. Gli autori ringraziano il Dr. Claudia Angelini (Istituto di applicata calcolo, Consiglio Nazionale delle Ricerche [CNR], Italia) per il supporto statistico. Gli autori ringraziano Martina Scanu e Silvia Frassinet per il loro aiuto tecnico con la raccolta dei dati e i tecnici dipartimentali F. Cassese, Passeggio di G. e R. Rocco per la loro assistenza abile nella progettazione e realizzazione dell'apparato sperimentale. Ringraziamo Laura Gentile per aiutare a condurre l'esperimento durante le riprese video. Ringraziamo Diana Rose Udel presso l'Università di Miami per le riprese le dichiarazioni di intervista di Alessandro Cresci.

Il seguente protocollo è stato approvato dal comitato di uso dell'Università di Napoli Federico II, Napoli, Italia (2015) e istituzionali Animal Care.
1. animale manutenzione
<ol><li>Utilizzare serbatoi di almeno 200 L per ospitare un branco di almeno 50 individui di entrambi i sessi in ogni serbatoio. Nota: La densità del pesce nel serbatoio deve essere un animale a L 2 o inferiore. In queste condizioni, zebrafish visualizzerà shoaling normale comportamento.</li>
	<l...

<ol>
	<li>Nathan, 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=A+movement+ecology+paradigm+for+unifying+organismal+movement+research.">A movement ecology paradigm for unifying organismal movement research.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (49), 19052-19059 (2008).</li><li>Holyoak, M., Casagrandi, R., Nathan, R., Revilla, E., Spiegel, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trends+and+missing+parts+in+the+study+of+movement+ecology.">Trends and missing parts in the study of movement ecology.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 105 (49), 19060-19065 (2008).</li><li>Miller, N., Gerlai, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Schooling+to+Shoaling:+Patterns+of+Collective+Motion+in+Zebrafish+(Danio+rerio).">From Schooling to Shoaling: Patterns of Collective Motion in Zebrafish (Danio rerio).</a> PLoS ONE. 7 (11), 8-13 (2012).</li><li>Chapman, J. W., 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=Animal+orientation+strategies+for+movement+in+flows.">Animal orientation strategies for movement in flows.</a> Current Biology. 21 (20), R861-R870 (2011).</li><li>Montgomery, J. C., Baker, C. F., Carton, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+lateral+line+can+mediate+rheotaxis+in+fish.">The lateral line can mediate rheotaxis in fish.</a> Nature. 389 (6654), 960-963 (1997).</li><li>Baker, C. F., Montgomery, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sensory+basis+of+rheotaxis+in+the+blind+Mexican+cave+fish,+Astyanax+fasciatus.">The sensory basis of rheotaxis in the blind Mexican cave fish, Astyanax fasciatus.</a> Journal of Comparative Physiology A: Sensory, Neural, and Behavioral Physiology. 184 (5), 519-527 (1999).</li><li>Putman, N. F., 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=An+Inherited+Magnetic+Map+Guides+Ocean+Navigation+in+Juvenile+Pacific+Salmon.">An Inherited Magnetic Map Guides Ocean Navigation in Juvenile Pacific Salmon.</a> Current Biology. 24 (4), 446-450 (2014).</li><li>Cresci, A., 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=Glass+eels+(Anguilla+anguilla)+have+a+magnetic+compass+linked+to+the+tidal+cycle.">Glass eels (Anguilla anguilla) have a magnetic compass linked to the tidal cycle.</a> Science Advances. 3 (6), 1-9 (2017).</li><li>Newton, K. C., Kajiura, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+field+discrimination,+learning,+and+memory+in+the+yellow+stingray+(Urobatis+jamaicensis).">Magnetic field discrimination, learning, and memory in the yellow stingray (Urobatis jamaicensis).</a> Animal Cognition. 20 (4), 603-614 (2017).</li><li>Langdon, S. A., Collins, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+the+maximal+swimming+performance+of+Australasian+glass+eels,+Anguilla+australis+and+Anguilla+reinhardtii,+using+a+hydraulic+flume+swimming+chamber.">Quantification of the maximal swimming performance of Australasian glass eels, Anguilla australis and Anguilla reinhardtii, using a hydraulic flume swimming chamber.</a> New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research. 34 (4), 629-636 (2000).</li><li>Faillettaz, R., Durand, E., Paris, C. B., Koubbi, P., Irisson, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swimming+speeds+of+Mediterranean+settlement-stage+fish+larvae+nuance+Hjort&#8217;s+aberrant+drift+hypothesis.">Swimming speeds of Mediterranean settlement-stage fish larvae nuance Hjort&#8217;s aberrant drift hypothesis.</a> Limnology and Oceanography. 63 (2), 509-523 (2018).</li><li>Takebe, A., 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=Zebrafish+respond+to+the+geomagnetic+field+by+bimodal+and+group-dependent+orientation.">Zebrafish respond to the geomagnetic field by bimodal and group-dependent orientation.</a> Scientific Reports. 2, 727 (2012).</li><li>Osipova, E. A., Pavlova, V. V., Nepomnyashchikh, V. A., Krylov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+magnetic+field+on+zebrafish+activity+and+orientation+in+a+plus+maze.">Influence of magnetic field on zebrafish activity and orientation in a plus maze.</a> Behavioural Processes. 122, 80-86 (2016).</li><li>Cresci, A., De Rosa, R., Putman, N. F., Agnisola, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Earth-strength+magnetic+field+affects+the+rheotactic+threshold+of+zebrafish+swimming+in+shoals.">Earth-strength magnetic field affects the rheotactic threshold of zebrafish swimming in shoals.</a> Comparative Biochemistry and Physiology - Part A: Molecular and Integrative Physiology. 204, 169-176 (2017).</li><li>Tesch, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+geomagnetism+and+salinity+on+the+directional+choice+of+eels.">Influence of geomagnetism and salinity on the directional choice of eels.</a> Helgol&#228;nder Wissenschaftliche Meeresuntersuchungen. 26 (3-4), 382-395 (1974).</li><li>Cresci, A., 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=Zebrafish+&#8220;personality&#8221;+influences+sensitivity+to+magnetic+fields.">Zebrafish &#8220;personality&#8221; influences sensitivity to magnetic fields.</a> Acta Ethologica. , 1-7 (2018).</li><li>Benus, R. F., Bohus, B., Koolhaas, J. M., Van Oortmerssen, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heritable+variation+for+aggression+as+a+reflection+of+individual+coping+strategies.">Heritable variation for aggression as a reflection of individual coping strategies.</a> Cellular and Molecular Life Sciences. 47 (10), 1008-1019 (1991).</li><li>Dahlbom, S. J., Backstrom, T., Lundstedt-Enkel, K., Winberg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aggression+and+monoamines:+Effects+of+sex+and+social+rank+in+zebrafish+(Danio+rerio).">Aggression and monoamines: Effects of sex and social rank in zebrafish (Danio rerio).</a> Behavioural Brain Research. 228 (2), 333-338 (2012).</li><li>Koolhaas, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coping+style+and+immunity+in+animals:+Making+sense+of+individual+variation.">Coping style and immunity in animals: Making sense of individual variation.</a> Brain, Behavior, and Immunity. 22 (5), 662-667 (2008).</li><li>Dahlbom, S. J., Lagman, D., Lundstedt-Enkel, K., Sundstr&#246;m, L. F., Winberg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boldness+predicts+social+status+in+zebrafish+(Danio+rerio).">Boldness predicts social status in zebrafish (Danio rerio).</a> PLoS ONE. 6 (8), 2-8 (2011).</li><li>Rey, S., Boltana, S., Vargas, R., Roher, N., Mackenzie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+animal+personalities+with+transcriptomics+resolves+individual+variation+within+a+wild-type+zebrafish+population+and+identifies+underpinning+molecular+differences+in+brain+function.">Combining animal personalities with transcriptomics resolves individual variation within a wild-type zebrafish population and identifies underpinning molecular differences in brain function.</a> Molecular Ecology. 22 (24), 6100-6115 (2013).</li><li>Toms, C. N., Echevarria, D. J., Jouandot, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Methodological+Review+of+Personality-related+Studies+in+Fish:+Focus+on+the+Shy-Bold+Axis+of+Behavior.">A Methodological Review of Personality-related Studies in Fish: Focus on the Shy-Bold Axis of Behavior.</a> International Journal of Comparative Psychology. 23, 1-25 (2010).</li><li>Boujard, T., Leatherland, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+rhythms+and+feeding+time+in+fishes.">Circadian rhythms and feeding time in fishes.</a> Environmental Biology of Fishes. 35 (2), 109-131 (1992).</li><li>Plaut, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+fin+size+on+swimming+performance,+swimming+behaviour+and+routine+activity+of+zebrafish+Danio+rerio.">Effects of fin size on swimming performance, swimming behaviour and routine activity of zebrafish Danio rerio.</a> Journal of Experimental Biology. 203 (4), 813-820 (2000).</li><li>Tierney, P., Farmer, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creative+Self-Efficacy+Development+and+Creative+Performance+Over+Time.">Creative Self-Efficacy Development and Creative Performance Over Time.</a> Journal of Applied Psychology. 96 (2), 277-293 (2011).</li><li>Plaut, I., Gordon, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=swimming+metabolism+of+wild-type+and+cloned+zebrafish+brachydanio+rerio.">swimming metabolism of wild-type and cloned zebrafish brachydanio rerio.</a> Journal of Experimental Biology. 194 (1), (1994).</li><li>Kalueff, A. V., 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=Towards+a+comprehensive+catalog+of+zebrafish+behavior+1.0+and+beyond.">Towards a comprehensive catalog of zebrafish behavior 1.0 and beyond.</a> Zebrafish. 10 (1), 70-86 (2013).</li><li>Tudorache, C., Schaaf, M. J. M., Slabbekoorn, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Covariation+between+behaviour+and+physiology+indicators+of+coping+style+in+zebrafish+(Danio+rerio).">Covariation between behaviour and physiology indicators of coping style in zebrafish (Danio rerio).</a> Journal of Endocrinology. 219 (3), 251-258 (2013).</li><li>Uliano, 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=Effects+of+acute+changes+in+salinity+and+temperature+on+routine+metabolism+and+nitrogen+excretion+in+gambusia+(Gambusia+affinis)+and+zebrafish+(Danio+rerio).">Effects of acute changes in salinity and temperature on routine metabolism and nitrogen excretion in gambusia (Gambusia affinis) and zebrafish (Danio rerio).</a> Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular &amp; Integrative Physiology. 157 (3), 283-290 (2010).</li><li>Palstra, A. P., 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=Establishing+zebrafish+as+a+novel+exercise+model:+Swimming+economy,+swimming-enhanced+growth+and+muscle+growth+marker+gene+expression.">Establishing zebrafish as a novel exercise model: Swimming economy, swimming-enhanced growth and muscle growth marker gene expression.</a> PLoS ONE. 5 (12), (2010).</li><li>Bak-Coleman, J., Court, A., Paley, D. A., Coombs, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+spatiotemporal+dynamics+of+rheotactic+behavior+depends+on+flow+speed+and+available+sensory+information.">The spatiotemporal dynamics of rheotactic behavior depends on flow speed and available sensory information.</a> The Journal of Experimental Biology. 216, 4011-4024 (2013).</li><li>Brett, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Respiratory+Metabolism+and+Swimming+Performance+of+Young+Sockeye+Salmon.">The Respiratory Metabolism and Swimming Performance of Young Sockeye Salmon.</a> Journal of the Fisheries Research Board of Canada. 21 (5), 1183-1226 (1964).</li><li>Quintella, B. R., Mateus, C. S., Costa, J. L., Domingos, I., Almeida, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+swimming+speed+of+yellow-+and+silver-phase+European+eel+(Anguilla+anguilla,+L.).">Critical swimming speed of yellow- and silver-phase European eel (Anguilla anguilla, L.).</a> Journal of Applied Ichthyology. 26 (3), 432-435 (2010).</li><li>Spence, R., Gerlach, G., Lawrence, C., Smith, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+behaviour+and+ecology+of+the+zebrafish,+Danio+rerio.">The behaviour and ecology of the zebrafish, Danio rerio.</a> Biological Reviews. 83 (1), 13-34 (2008).</li><li>Engeszer, R. E., Patterson, L. B., Rao, A. A., Parichy, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+in+the+Wild:+A+Review+of+Natural+History+and+New+Notes+from+the+Field.">Zebrafish in the Wild: A Review of Natural History and New Notes from the Field.</a> Zebrafish. 4 (1), (2007).</li><li>Gardiner, J. M., Atema, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sharks+need+the+lateral+line+to+locate+odor+sources:+rheotaxis+and+eddy+chemotaxis.">Sharks need the lateral line to locate odor sources: rheotaxis and eddy chemotaxis.</a> Journal of Experimental Biology. 210 (11), 1925-1934 (2007).</li><li>Thorpe, J. E., Ross, L. G., Struthers, G., Watts, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tracking+Atlantic+salmon+smolts,+Salmo+salar+L.,+through+Loch+Voil,+Scotland.">Tracking Atlantic salmon smolts, Salmo salar L., through Loch Voil, Scotland.</a> Journal of Fish Biology. 19 (5), 519-537 (1981).</li><li>Bottesch, 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=A+magnetic+compass+that+might+help+coral+reef+fish+larvae+return+to+their+natal+reef.">A magnetic compass that might help coral reef fish larvae return to their natal reef.</a> Current Biology. 26 (24), R1266-R1267 (2016).</li><li>Boles, L. C., Lohmann, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=True+navigation+and+magnetic+maps+in+spiny+lobsters.">True navigation and magnetic maps in spiny lobsters.</a> Nature. 421 (6918), 60-63 (2003).</li><li>Dingemanse, N. J., Kazem, A. J. N., R&#233;ale, D., Wright, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioural+reaction+norms:+animal+personality+meets+individual+plasticity.">Behavioural reaction norms: animal personality meets individual plasticity.</a> Trends in Ecology and Evolution. 25 (2), 81-89 (2010).</li></ol>

Il protocollo descritto in questo studio permette agli scienziati di quantificare le risposte di orientamento complesso di specie acquatiche derivanti dall'integrazione tra due indicazioni esterne (campo geomagnetico e corrente di acqua) e un fattore interno dell'animale, come personalità. Il concetto generale è quello di creare un disegno sperimentale che permette agli scienziati di separare gli individui di diverse personalità e studiare il loro comportamento di orientamento mentre controllando separatamente o simul...

Nello studio presente, descriviamo un protocollo comportamentale basato su laboratorio che ha lo scopo di investigare il ruolo della personalità di pesce sulla risposta orientamento di shoaling pesce a segnali di orientamento esterno, ad esempio correnti d'acqua e campi magnetici.
Le decisioni di orientamento degli animali dovute a varie informazioni sensoriali di pesatura. Il processo di decisione è influenzato dalla capacità dell'animale di navigare (ad esempio, la capacità di selezionare e mantenere una direzione), stato interno (ad es., esigenze di alimentazione o riproduttive), la capacità di movimento (ad es., biomeccanica di locomozione) e diversi ulteriori fattori esterni (ad es., ora del giorno, interazione con i conspecifici)1.
Il ruolo dello stato interno o animale personalità del comportamento di orientamento è spesso poco conosciuto o non esplorato2. Ulteriori sfide derivano nello studio dell'orientamento delle specie acquatiche sociale, che spesso eseguire coordinato e polarizzati gruppo movimento comportamento3.
Correnti d'acqua giocano un ruolo chiave nel processo di orientamento del pesce. Pesce orientano per acqua correnti attraverso una risposta di unconditioned chiamato rheotaxis4, che può essere positivo (cioè, a Monte orientato) o negativo (cioè a valle orientata) e viene utilizzati per diverse attività, che vanno dal foraggiamento alla minimizzazione degli dispendio energetico5,6. Inoltre, un corpo crescente di letteratura segnala che molte specie di pesci utilizzare il campo geomagnetico per orientamento e navigazione7,8,9.
Lo studio delle prestazioni rheotaxis e nuoto nel pesce si svolge generalmente in alloggiamenti di flusso (canale), dove pesci sono esposti all'aumento graduale della velocità del flusso, da bassa ad alta velocità, spesso fino ad esaurimento (chiamato velocità critica)10, 11. D'altra parte, gli studi precedenti studiato il ruolo del campo magnetico nell'orientamento attraverso l'osservazione del comportamento nuoto degli animali nelle arene con ancora acqua12,13. Qui, descriviamo una tecnica di laboratorio che permette ai ricercatori di studiare il comportamento del pesce durante la manipolazione sia le correnti di acqua ed il campo magnetico. Questo metodo è stato utilizzato per la prima volta su shoaling zebrafish (Danio rerio) nel nostro studio precedente, portando alla conclusione che la manipolazione del campo magnetico circostante determina la soglia di rheotactic (cioè, la velocità minima d'acqua presso quale shoaling pesce orient a Monte)14. Questo metodo si basa sull'uso di una camera di flume con lenti flussi combinati con un programma di installazione progettato per controllare il campo magnetico nel canale, all'interno della gamma di intensità del campo magnetico della terra.
Il tunnel di nuoto utilizzato per osservare il comportamento di zebrafish è descritto nella Figura 1. Il tunnel (costituito da un cilindro di acrilico nonreﬂecting con un diametro di 7 cm e 15 cm di lunghezza) è collegato a una configurazione per il controllo del flusso tasso14. Con questa configurazione, la gamma di velocità di flusso nel tunnel varia tra 0 e 9 cm/s.
Per manipolare il campo magnetico nella galleria del nuoto, usiamo due approcci metodologici: il primo è unidimensionale e il secondo è tridimensionale. Per qualsiasi applicazione, questi metodi modificano il campo geomagnetico per ottenere condizioni specifiche magnetiche in un volume definito di acqua — così, tutti i valori di intensità di campo magnetico riferiti in questo studio includono il campo geomagnetico.
Per quanto riguarda l'unidimensionale approccio15, il campo magnetico viene manipolato lungo la direzione del flusso dell'acqua (definita come l'asse x) utilizzando un solenoide avvolto attorno al tunnel di nuoto. Questo è collegato a un'unità di alimentazione, e che genera campi magnetici statici uniformi (Figura 2A). Allo stesso modo, nel caso l'approccio tridimensionale, viene modificato il campo geomagnetico del volume contenente il tunnel di nuoto usando le bobine di fili elettrici. Tuttavia, per controllare il campo magnetico in tre dimensioni, le bobine sono la progettazione di tre paia di Helmholtz ortogonale (Figura 2B). Ogni coppia di Helmholtz è composto da due bobine circolari orientati lungo le tre direzioni ortogonali spazio (x, ye z) e dotato di un magnetometro tri-assiale lavorando in condizioni di circuito chiuso. Il magnetometro funziona con le intensità di campo paragonabile con campo naturale della terra, e si trova vicino al centro geometrico del set di bobine (dove si trova il tunnel di nuoto).
Implementiamo le tecniche sopra descritte per testare l'ipotesi che i tratti di personalità del pesce che compongono una secca influenzano il modo che rispondono a campi magnetici16. Verifichiamo l'ipotesi che gli individui con personalità proattiva e reattiva17,18 rispondono in modo diverso quando esposti ai flussi di acqua e campi magnetici. Per eseguire questo test, abbiamo innanzitutto ordinare zebrafish utilizzando una metodologia consolidata per assegnare e gli individui del gruppo che sono proattivo o reattivo17,19,20,21. Quindi, valutiamo il comportamento rheotactic di zebrafish nuotare in branchi composti da solo reattivi individui o composto solo proattivi individui nel serbatoio magnetica flume, che presentiamo come dati di esempio.
Il metodo di ordinamento si basa sulla diversa tendenza degli individui proattivi e reattivi per esplorare nuovi ambienti21. In particolare, usiamo un serbatoio diviso in un brillante e un lato oscuro17,19,20,21 (Figura 3). Gli animali sono acclimatati al lato oscuro. Quando l'accesso al lato luminoso è aperta e proattiva gli individui tendono ad abbandonare la metà oscura del serbatoio per esplorare il nuovo ambiente, mentre il pesce reattivo non lasciare il serbatoio scuro.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:943px;" width="942">
	<tbody>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">9500 G meter</td>
			<td style="width:196px;">FWBell</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td style="width:389px;">Gaussmeter, DC-10 kHz; probe resolution:&#160; 0.01 &#956;T&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">AD5755-1</td>
			<td style="width:196px;">Analog Devices</td>
			<td style="width:141px;">EVAL-AD5755SDZ</td>
			<td style="width:389px;">Quad Channel, 16-bit, Digital to Analog Converter</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">ALR3003D</td>
			<td style="width:196px;">ELC</td>
			<td style="width:141px;">3760244880031</td>
			<td style="width:389px;">DC Double Regulated power supply</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">BeagleBone Black</td>
			<td style="width:196px;">Beagleboard.org</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td style="width:389px;">Single Board Computer</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Coil driver</td>
			<td style="width:196px;">Home made</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td style="width:389px;">Amplifier based on commercial OP (OPA544 by TI)</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Helmholtz pairs</td>
			<td style="width:196px;">Home made</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td style="width:389px;">Coils made with standard AWG-14 wire</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">HMC588L</td>
			<td style="width:196px;">Honeywell</td>
			<td style="width:141px;">900405 Rev E</td>
			<td style="width:389px;">Digital three-axis magnetometer</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">MO99-2506</td>
			<td style="width:196px;">FWBell</td>
			<td style="width:141px;">129966</td>
			<td style="width:389px;">Single axis magnetic probe</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Swimming apparatus</td>
			<td style="width:196px;">M2M Engineering Custom Scientific Equipment</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td style="width:389px;">Swimming apparatus composed by peristaltic pump and SMC Flow switch flowmeter with digital feedback</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">TECO 278</td>
			<td style="width:196px;">TECO</td>
			<td style="width:141px;">N/A</td>
			<td style="width:389px;">Thermo-cryostat&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing the influence of personality on sensitivity to magnetic fields in zebrafish

Per orientarsi nel loro ambiente, gli animali integrano una vasta gamma di indicazioni esterne, che interagiscono con diversi fattori interni, quali personalità. Qui, descriviamo un protocollo comportamentale progettato per lo studio dell'influenza della personalità di zebrafish per la loro risposta di orientamento a più stimoli ambientali esterni, in particolare correnti d'acqua e campi magnetici. Questo protocollo ha lo scopo di capire se proattivo o reattivo zebrafish visualizzare le soglie di rheotactic diverse (cioè, la velocità di flusso in cui il pesce inizia a nuotare a Monte) quando il campo magnetico circostante cambia la sua direzione. Per identificare zebrafish con la stessa personalità, pesce vengono introdotti al buio la metà di un serbatoio collegata con una stretta apertura per una metà luminosa. Solo proattivo pesce esplorare il romanzo, ambiente luminoso. Pesce reattive non uscire la metà oscura del serbatoio. Un tunnel con basse portate viene utilizzato per determinare la soglia di rheotactic. Descriviamo due configurazioni per controllare il campo magnetico nel tunnel, nel range di intensità del campo magnetico della terra: uno che controlla il campo magnetico lungo la direzione del flusso (una dimensione) e uno che permette un controllo tri-assiale del campo magnetico. Pesci sono filmati mentre vivendo un aumento graduale della velocità di flusso nel tunnel sotto diversi campi magnetici. Dati sul comportamento di orientamento sono raccolti attraverso una procedura di video-monitoraggio e applicati a un modello logistico per consentire la determinazione della soglia rheotactic. Segnaliamo i risultati rappresentativi raccolti da shoaling zebrafish. In particolare, questi dimostrano che solo reattive, prudente pesce mostrano variazioni della soglia rheotactic quando il campo magnetico varia nella sua direzione, mentre pesce proattive non rispondono alle variazioni di campo magnetico. Questa metodologia può essere applicata per lo studio della sensibilità magnetica e comportamento rheotactic di molte specie acquatiche, sia visualizzati da solitario o shoaling piscina strategie.

Come dati di esempio presentiamo risultati ottenuti controllando il campo magnetico lungo la direzione del flusso dell'acqua su proattivi e reattivi shoaling zebrafish16 utilizzando la configurazione mostrata in Figura 2A (vedere la sezione 3 del protocollo). Questi risultati mostrano come il protocollo descritto può evidenziare le differenze nelle risposte al campo magnetico nei pesci con diverse personalità. Il concetto generale di...

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Assessing the Influence of Personality on Sensitivity to Magnetic Fields in Zebrafish

Descriviamo un protocollo comportamentale progettato per valutare come personalità di zebrafish influenza la loro risposta ai cambiamenti delle acque correnti e campi magnetici deboli. Pesci con la stessa personalità vengono separati in base al loro comportamento esplorativo. Quindi, si osserva il loro comportamento di orientamento rheotactic in un tunnel con un tasso di flusso debole e condizioni magnetiche diverse.

Valutare l'influenza della personalità sulla sensibilità ai campi magnetici in Zebrafish

To orient themselves in their environment, animals integrate a wide array of external cues, which interact with several internal factors, such as ...

Questo protocollo consente di esplorare come lo stato interno o la personalità di un pesce zebra influenzi la risposta di orientamento ai segnali provenienti dall'ambiente come correnti d'acqua o campi magnetici. Questa tecnica viene utilizzata per osservare come sia i fattori interni che gli spunti ambientali influiscono sull'orientamento del pesce zebra. Tuttavia, può anche essere applicato a un'ampia varietà di progetti sperimentali.Questo metodo potrebbe fornire informazioni sull'ecologia comportamentale della ricerca sulla biologia dei sensori. Ed è una specie flessibile, quindi è adatta a qualsiasi animale acquatico che nuota attivamente. Ti consigliamo che, dopo aver eseguito gli esperimenti, diventi familiare con il comportamento dell'animale che intendi usare e con come ridurre al minimo lo stress animale.Per la selezione della personalità in zebrafish raccogliere singoli pesci utilizzando un becher da 250 millilitri in una rete per spostarli in un serbatoio di trasferimento e trasferire il pesce sul lato oscuro del serbatoio di selezione della personalità. Dopo un'ora di acclimatazione apri la porta scorrevole e consenti agli individui che esci dal foro di esplorare il lato positivo del serbatoio per 10 minuti. Alla fine del periodo di esplorazione, raccogliere delicatamente il pesce in due contenitori separati, raccogliendo il pesce proattivo dal lato positivo e dopo altri cinque minuti il pesce reattivo dalla scatola scura.Per impostare un campo magnetico con manipolazione del campo magnetico unidimensionale, tenere aperto il tunnel e accendere l'unità di alimentazione e il magnetometro. Posizionare una sonda magnetica collegata a un contatore Tesla del gas all'interno del tunnel e verificare la tensione necessaria per ottenere il valore del campo magnetico scelto lungo l'asse principale del tunnel. Quindi scollegare la sonda e collegare il tunnel di flusso all'apparato di nuoto.Per impostare un campo magnetico con manipolazione tridimensionale del campo magnetico, accendere il computer, convertitore digitale-analogico nei driver di bobina e impostare il campo magnetico scelto sugli assi x, y, z. Quindi posizionare il tunnel al centro del set di coppie Helmholtz. Una volta impostato il campo magnetico, selezionare da uno a cinque pesci per il test reotattico.Trasferire il pesce nel tunnel, impostare la portata nel tunnel su 4,5 litri al minuto e accendere la pompa. Assicurarsi di chiudere la valvola di uscita prima di sentire il tunnel con acqua e trasferire il pesce e aprirlo prima di impostare il pavimento a destra. Dopo che gli animali si sono acclimatati lì nel tunnel di nuoto per un'ora, inizia a registrare il comportamento del pesce all'interno del tunnel e inizia il passo aumentando saggiamente la portata secondo il protocollo sperimentale scelto.Lo stesso tunnel di nuoto con la bobina rimossa, può essere posizionato al centro del set di coppie Helmholtz. Alla fine dell'esperimento rheotaxis, scatta foto di singoli pesci in camera metrica amorfa e apri le foto nell'immagine J.Nota il sesso dell'animale. I pesci zebra maschi sono sottili e tendono ad essere giallastri, mentre le femmine sono più arrotondate e tendono ad avere coloranti blu e bianchi.Fare quindi clic su analizza e impostare la scala. Per impostare la scala dell'immagine in centimetri, utilizzando la scala della fotocamera come riferimento e con lo strumento linea segmentata selezionato, disegnare una linea dalla punta del muso al pentacolo coccolato per misurare la lunghezza standard o alla punta della coda per la lunghezza totale. Quindi fare clic su Analizza e misurare e registrare la lunghezza lineare dell'animale in centimetri.Per monitorare l'attività zebrafish all'interno del tunnel, aprire l'apposito programma software di analisi video e modellazione. Fate clic su File, Importa (Import) e video e aprite uno dei video e fate clic su sistema di coordinate per impostare le unità di lunghezza su centimetri e le unità di tempo su secondi. Fate clic su assi di coordinate e impostate il sistema di riferimento per tracciare la posizione del pesce nel tempo con l'asse x lungo il tunnel, impostando l'origine nell'angolo basso della parete all'uscita dell'acqua.Fate clic su Traccia nuova (Track new) nella calibrazione per impostare la scala e tracciarne di nuove in punti a massa, per iniziare a tracciare un pesce alla volta. Avanza il video manualmente a mezzo secondo, cinque intervalli di fotogrammi e segna il tempo e la posizione dell'animale ad ogni curva a valle a monte e ad ogni curva a monte a valle. Al termine di ogni sessione di tracciamento selezionare i valori X e ora dalla tabella.Fare clic con il pulsante destro del mouse sui dati e scegliere copia i dati con la massima precisione. Quindi salvare i valori di tempo e x di tutte le posizioni di tornitura in un file di foglio di calcolo modello. Calcolare il tempo totale a monte e a valle, nonché i valori dell'indice reotattico e le percentuali per ogni passaggio completo.In questo esperimento rappresentativo, dopo un periodo di acclimatazione di un'ora nel tunnel come dimostrato, uno spettacolo alla volta è stato registrato video mentre il nuoto nel tunnel nella corrente d'acqua è stato accelerato con un aumento graduale della portata per sette gradini. Durante queste prove, il campo magnetico è stato controllato in una dimensione. Durante il periodo tracciato, i termini di ciascun pesce ad ogni portata sono stati evidenziati e utilizzati come punti di riferimento per calcolare l'indice reotattico di ciascun pesce ad ogni velocità.Quando l'indice reotattico è superiore al 50% e indica che l'animale ha avuto una risposta reotattica positiva corrispondente a una prevalenza di nuoto a monte, un indice reotattico non significativamente diverso dal 50% indica l'assenza di una risposta reotattica. La trasformazione del segno d'arco dei valori percentuali medi dell'indice reotattico di tutti e cinque i pesci in questo esperimento ha dimostrato un aumento sigmoidale del valore dell'indice reotattico quando la velocità dell'acqua aumenta, consentendo la quantificazione dei reotassi del pesce zebra usando un semplice metodo matematico. Da queste curve, è visibile che sotto campi magnetici di direzioni diverse, la reattiva reotattica dei pesci proattivi non è influenzata e la risposta dei due gruppi sperimentali è rappresentata dalla stessa curva.D'altra parte, i pesci reattivi cambiano l'orientamento reotattico in base al campo magnetico e la risposta è rappresentata da curve significativamente diverse. Ricorda che questo è un esperimento comportamentale e il comportamento dei pesci può essere influenzato dallo stress. Maneggiare e trasferire pesci può essere complicato.Quindi, allenati prima degli esperimenti. Questa tecnica magnetica reotattica ci ha permesso di esplorare ulteriormente gli effetti della personalità sulla sensibilità magnetale nei pesci zebra e negli altri vertebrati acquatici e invertebrati.

Research

JoVE Journal

Behavior

A Procedure to Study the Effect of Prolonged Food Restriction on Heroin Seeking in Abstinent Rats

Una procedura per studiare l&#39;effetto della prolungata restrizione alimentare sulla Cerco eroina nei ratti in astinenza

In human drug addicts, exposure to drug-associated cues or environments that were previously associated with drug taking can trigger relapse during ...

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Comportamento

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