特征对斑马鱼磁场敏感性的影响评价

在本研究中, 我们描述了一种基于实验室的行为协议, 该协议的范围是研究鱼的个性对水流和磁场等外部方向线索的定向响应的作用。

动物的定向决定是由权衡各种感官信息的结果。决策过程受动物导航能力 (如选择和保持方向的能力)、其内部状态 (如喂养或生殖需求)、移动能力 (如运动生物力学) 和其他几个方面的影响。外部因素 (例如, 一天中的时间, 与具体情况的相互作用)¹。

内在状态或动物个性在取向行为中的作用往往是鲜为人知或没有探索^{的 2}。在社会水生物种的定位研究中, 还出现了其他挑战, 这些物种往往表现为协调和极化的群体运动行为³。

水流在鱼类的定向过程中起着关键作用。鱼类通过称为流变轴⁴的无条件响应定向到水流, 这种反应可以是正的 (即面向上游), 也可以是负的 (即下游方向的), 并用于若干活动, 从觅食到尽量减少精力充沛的开支^5,6。此外, 越来越多的文献报道说, 许多鱼类使用地磁场进行定向和导航^7、8、9.

对鱼的流变和游泳性能的研究通常是在流动室 (水槽) 中进行的, 在那里, 鱼接触到流动速度的逐步增加, 从低速到高速, 通常直到耗尽 (称为临界速度)^{10, 11个}。另一方面, 以前的研究通过观察动物在静水 12^{、13 的}竞技场上的游泳行为, 研究了磁场在定向中的作用。在这里, 我们描述了一种实验室技术, 使研究人员能够研究鱼的行为, 同时操纵水流和磁场。在我们之前的研究中, 首次将这种方法用于浅滩斑马鱼 (Danio rerio), 得出的结论是, 对周围磁场的操纵决定了流变阈值 (即在它把鱼放在上游.这种方法是基于使用一个缓慢流动的水槽室结合设置, 以控制在水槽中的磁场, 在地球的磁场强度范围内。

图 1概述了用于观察斑马鱼行为的游泳隧道。隧道 (由直径为7厘米、长度为15厘米的非反射丙烯酸圆筒组成) 连接到控制流量¹⁴的设置上。在此设置中, 隧道中的流量范围在0到9之间。

为了操纵游泳隧道中的磁场, 我们使用两种方法: 第一种是一维的, 第二种是三维的。对于任何应用, 这些方法都可以操纵地磁场, 以获得规定体积的水中的特定磁场条件–因此, 本研究中报告的磁场强度值包括地磁场。

关于一维方法¹⁵, 磁场是沿着水流方向 (定义为 x 轴) 操作的, 使用环绕在游泳隧道周围的螺长管。这连接到一个动力装置, 并产生均匀的静态磁场 (图 2a)。同样, 在三维接近的情况下, 含有游泳隧道的体积中的地磁场也使用电线线圈进行了修改。然而, 为了在三维空间中控制磁场, 线圈设计了三个正交赫尔姆霍兹对 (图 2b)。每个 Helmholtz 对由两个沿三个正交空间方向 (x、 y和z) 定向的圆形线圈组成, 并配备了在闭环条件下工作的三轴磁强计。磁强计的工作领域强度与地球的自然场相当, 它位于接近的几何中心的线圈集 (游泳隧道的位置)。

我们实施上述技术来检验这样的假设, 即组成浅滩的鱼的个性特征会影响它们对磁场^{16 的}反应。我们测试的假设是, 具有主动和反应人格^的17,^{18 人}在暴露于水流和磁场时的反应不同。为了验证这一点, 我们首先使用既定的方法对斑马鱼进行排序, 以分配和分组主动或反应^性的17^{、19、20、21个人.}然后, 我们评估斑马鱼游泳的流变行为, 在浅滩游泳只由反应性个体或由只有主动的个人在磁水槽槽, 我们提出作为样本数据。

排序方法是基于主动和反应性个体探索新环境^的不同倾向21。具体而言, 我们使用的坦克分为明亮和黑暗面^{17,19, 20,21} (图 3)。动物适应了黑暗面。当进入光明的一面是开放的, 主动的个人往往会迅速离开黑暗的一半的坦克, 探索新的环境, 而反应性的鱼不会离开黑暗的坦克。