Avaliar a influência da personalidade na sensibilidade a campos magnéticos no Zebrafish

No presente estudo, descrevemos um protocolo baseado em laboratório comportamental que tem o escopo de investigar o papel da personalidade de peixe sobre a resposta de orientação do cardume de peixes para pistas de orientação externa, como correntes de água e campos magnéticos.

As orientador decisões dos animais resultam pesando várias informações sensoriais. O processo de decisão é influenciado pela capacidade do animal para navegar (por exemplo, a capacidade de selecionar e manter uma direção), seu estado interno (por exemplo, necessidades de alimentação ou reprodução), sua capacidade de movimento (por exemplo, biomecânica da locomoção) e vários adicionais fatores externos (por exemplo, hora do dia, interação com coespecíficos)¹.

O papel do estado interno ou personalidade animal no comportamento orientação é muitas vezes mal compreendido ou não explorado². Surgem desafios adicionais no estudo da orientação de espécies aquáticas sociais, que muitas vezes executam coordenada e polarizada de comportamento de movimento de grupo³.

Correntes de água desempenham um papel chave no processo de orientação de peixe. Peixe orientar-se para as correntes através de uma resposta de unconditioned chamado rheotaxis⁴, que pode ser positivo (ou seja, montante orientada) ou negativo (ou seja, a jusante de orientação) de água e é usado para várias atividades, que variam de forrageamento para a minimização de despesas energético^5,6. Além disso, um crescente corpo de literatura relata que muitas espécies de peixes usam o campo geomagnético para orientação e navegação^7,8,9.

O estudo do desempenho rheotaxis e natação no peixe geralmente é conduzido em câmaras de fluxo (calha), onde peixes são expostos ao aumento gradual da velocidade do fluxo, de baixa para alta velocidade, muitas vezes até a exaustão (chamada velocidade crítica)^{10, 11}. Por outro lado, estudos anteriores investigaram o papel do campo magnético na orientação através da observação do comportamento de natação dos animais em arenas com água parada^12,13. Aqui, descrevemos uma técnica de laboratório que permite aos pesquisadores estudar o comportamento dos peixes enquanto manipular tanto as correntes de água e o campo magnético. Este método foi utilizado pela primeira vez em cardume de peixe-zebra (Danio rerio) em nosso estudo anterior, levando à conclusão de que a manipulação do campo magnético circundante determina o limite de rheotactic (ou seja, o mínimo de água velocidade em que cardume de peixe orient montante)¹⁴. Este método baseia-se o uso de uma câmara de calha com fluxos lentos, combinados com uma configuração projetada para controlar o campo magnético no canal da, dentro da escala de intensidade do campo magnético da terra.

O túnel de natação utilizado para observar o comportamento de zebrafish é descrito na Figura 1. O túnel (feito de um cilindro de acrílico de nonreflecting com um diâmetro de 7 cm e 15 cm de comprimento) é conectado a uma configuração para o controle do fluxo taxa¹⁴. Com esta configuração, a gama de caudais no túnel varia entre 0 e 9 cm/s.

Para manipular o campo magnético no túnel de natação, usamos duas abordagens metodológicas: a primeira é unidimensional e o segundo é tridimensional. Para qualquer aplicação, esses métodos manipulam o campo geomagnético para obter condições magnéticas específicas em um volume definido de água — assim, todos os valores de intensidade de campo magnético relatados neste estudo incluem o campo geomagnético.

No que se refere a unidimensional abordagem¹⁵, o campo magnético é manipulado ao longo da direção do fluxo de água (definida como o eixo x) usando um solenoide enrolado no túnel de natação. Isto está ligado a uma unidade de energia, e ele gera o uniforme de campos magnéticos estáticos (Figura 2A). Da mesma forma, no caso a abordagem tridimensional, o campo geomagnético no volume que contém o túnel de natação é modificado usando bobinas de fios elétricos. No entanto, para controlar o campo magnético em três dimensões, as bobinas tem o desenho de três pares de Helmholtz ortogonais (Figura 2B). Cada par de Helmholtz é composto de duas bobinas circulares orientadas ao longo de três direções ortogonais do espaço (x, ye z) e equipado com um magnetômetro três-axial, trabalhando em condições de circuito fechado. O magnetômetro trabalha com intensidades de campo comparáveis com o campo da terra natural, e está localizado próximo ao centro geométrico do conjunto de bobinas (onde está localizado o túnel de natação).

Implementamos as técnicas descritas acima para testar a hipótese de que os traços de personalidade dos peixes compondo um cardume influenciam a maneira que eles respondem a campos magnéticos¹⁶. Podemos testar a hipótese de que indivíduos com personalidade proativos e reativos^17,18 respondem de forma diferente quando expostos à água flui e campos magnéticos. Para testar isso, primeiro resolvemos o zebrafish usando uma metodologia estabelecida para atribuir e os indivíduos do grupo que são proativa ou reativa^17,19,20,21. Em seguida, avaliamos o comportamento rheotactic do zebrafish nadando em cardumes, composta por apenas indivíduos reativos ou composta por apenas proativos indivíduos no tanque calha magnética, que apresentamos como dados de amostra.

O método de classificação baseia-se a tendência diferente dos indivíduos proativos e reativos para explorar novos ambientes²¹. Especificamente, nós usamos um tanque dividido em um brilhante e um lado negro^17,19,20,21 (Figura 3). Animais são aclimatados ao lado negro. Quando o acesso para o lado positivo é aberto e proativo indivíduos tendem a sair rapidamente a metade escura do tanque para explorar o novo ambiente, enquanto o peixe reativo não deixe o tanque escuro.