JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
行为学

שימוש במבוכי Y סגורים להערכת התנהגות כימוסנסורית בזוחלים

Published: April 07, 2021
doi:
10.3791/61858
, , , , , , , , ,
1Department of Biology,James Madison University, 2U.S. Geological Survey,Fort Collins Science Center, 3U.S. Department of Agriculture,National Wildlife Research Center, 4U.S. Geological Survey,Fort Collins Science Center

Summary

מבוכי Y מאפשרים לחוקרים לקבוע את הרלוונטיות של גירויים ספציפיים המניעים התנהגות של בעלי חיים, במיוחד רמזים כימיים מבודדים ממגוון מקורות. תכנון ותכנון זהירים יכולים להניב נתונים חזקים (למשל, אפליה, מידת חקירה, התנהגויות רבות). מנגנון ניסיוני זה יכול לספק תובנה רבת עוצמה על שאלות התנהגותיות ואקולוגיות.

Abstract

זוחלים משתמשים במגוון רמזים סביבתיים כדי ליידע ולהניע התנהגות של בעלי חיים כגון שבילי ריח כימי המיוצרים על ידי מזון או קונספקטיבים. פענוח ההתנהגות הנגררת ריח של בעלי חוליות, במיוחד מינים פולשים, מאפשר גילוי רמזים שגורמים להתנהגות חקרנית ויכולים לסייע בפיתוח כלים ביולוגיים בסיסיים ומיושמים בעלי ערך. עם זאת, איתור התנהגויות המונעות באופן דומיננטי על ידי רמזים כימיים לעומת רמזים סביבתיים מתחרים אחרים יכול להיות מאתגר. מבוכי Y הם כלים נפוצים המשמשים במחקר התנהגות בעלי חיים המאפשרים כימות של התנהגות כימוזנסורית של בעלי חוליות על פני מגוון רחב של מסה. על ידי הפחתת גירויים חיצוניים, מבוכי Y מסירים גורמים מבלבלים ומציגים בעלי חיים מוקדיים עם בחירה בינארית. במחקרי המבוך Y שלנו, בעל חיים ריחני מוגבל לזרוע אחת של המבוך כדי להשאיר שביל ריח ומוסר לאחר פרמטרים הנחת ריח נפגשו. לאחר מכן, בהתאם לסוג הניסיון, או החיה המוקד מותר לתוך המבוך, או שביל ריח מתחרה נוצר. התוצאה היא תיעוד של בחירתה והתנהגותה של החיה המוקדית תוך אפליה בין הרמזים הכימיים שהוצגו. כאן מתוארים שני מכשירי מבוך Y המותאמים למינים פולשים שונים של זוחלים: לטאות טגו ארגנטינאיות בשחור-לבן(Salvator merianae)ופיתונים בורמזיים (פייתוןביוויטטוס),המתארים את פעולתם וניקוים של מבוכי Y אלה. יתר על כן, מגוון הנתונים המיוצרים, חסרונות ניסיוניים ופתרונות, ומסגרות ניתוח נתונים מוצעות סוכמו.

Introduction

מבוכי Y הם כלים נפוצים ופשוטים במחקרים על התנהגות בעלי חיים המאפשרים התייחסות למגוון שאלות. בנוסף לשימוש נרחב במחקרי מעבדה, מבוכי Y תואמים באופן תפקודי גם לסביבות שדה שונות לחקר חיות בר בסביבה מרוחקת יחסית. חוקרים בחנו את ההתנהגויות של בעלי חוליות בר באמצעות מבוכי Y במגוון רחב של טקסה על פני יישומי שדה מגוונים דומים (למשל, lampreys1; דגי cichlid2; צפרדעים רעילות3; לטאות תחרה4; נחשי ביריות5).

חוקרים רבים מתמקדים כיצד ובאיזו מידה רמזים כימיים מניעים התנהגויות של בעלי חיים ברבייה, מרחבית וליקוט אקולוגיה6. מגוון של גירויים כימיים ניתן לבדוק במבוכים Y ובקשקשים עדינים, כגון שני שבילים כימיים כי רק שונים במקצת בריכוז7, או יכולת גילוי המבוססת על מצב הרבייה של מין היעד8. שבילים כימיים – הגירוי העיקרי המשמש במבחני מבוך Y – יכולים להיווצר באופן טבעי על ידי conspecifics או ממוקמים במיוחד בסביבה על ידי חוקר באמצעות מקור כימי מוגדר1,5. גירויים יכולים להיבחן גם בשילובים ייחודיים כדי לקבוע השפעה רב-מודאלית של רמזים כגון שינוי הקשרים של מצגת קיו (מוטס לעומת שבילימצע 9; רמזים חזותיים פלוס כימיים10). למרות שיש שיטות רבות אחרות להערכת תגובות כימוזנסוריות אצל זוחלים (ראה סעיף דיון), מבוכי Y מאפשרים להעריך התנהגויות חיפוש ובסולמות זמניים ומרחביים מרובים, מה שעלול להוביל לרמות גבוהות יותר של מסקנה התנהגותית.

זוחלים נבדקו בהרחבה על ההסתמכות שלהם על רמזים כימיים באקולוגיה הרבייה והליקוט, וחוקרים לעתים קרובות להעסיק Y-מבוכים במחקרים אלה11,12. האקולוגיה הכימית של הזוחלים ממשיכה להיות מפוענחת על ידי מחקרים המעסיקים מבוכי Y כדי לענות על מגוון שאלות אבולוציוניות והתנהגותיות בעלות ערך למנהלי חיות הבר. לדוגמה, בדיקות שנערכו לאחרונה עם מיני נחשים ולטאות פולשניים גילו כי רמזים כימיים בלבד יכולים להשפיע על הבחירה והקצאת הזמן בתוך הסביבה החדשה של Y-maze13,14,15.

השימוש במבוכי Y גדולים עבור בעלי חיים מוקדיים בגודל בינוני (למשל, זוחלים בעלי גוף גדול) מוגבל בדרך כלל להגדרות מעבדה שבהן ניתן לשכן את בעלי החיים המוקדיים בקלות לאורך זמן, ניתן לשלוט בגורמים ניסיוניים (למשל, אקלים, אור, גירויים חיצוניים), והגישה לתשתיות (למשל, חשמל, מים זורמים) היא בלתי מוגבלת. מחקרים על חיות בר, לעומת זאת, מוגבלים לעתים קרובות למקומות ספציפיים מסיבות שונות (למשל, לוגיסטיקה, התרה). כתוצאה מכך, מתעוררים אתגרים שיש לטפל בהם באמצעות פתרון בעיות יצירתי והתאמות מתודולוגיות כדי לשמור על תוצאות עקביות ודומות.

כאן, שתי הגדרות ניסיוניות תוארו באמצעות מבוכי Y וכלי ניטור מרחוק כדי להעריך אקולוגיה כימית רבייה של זוחלים פולשים (כלומר, נחשים ולטאות) בתרחישי שדה שונים: לטאות טגו ארגנטינאיות שנתפסו בטבע בשחור לבן(Salvator merianae)בגיינסוויל, פלורידה ופיתונים בורמזיים שנתפסו בטבע(פייתון ביביטטוס)בפארק הלאומי אוורגליידס, פלורידה. כפי שמשתמע משמה, מנגנון המבוך Y יוצר סביבה ניסיונית שבה בעל חיים נכנס למעבר ראשי (הבסיס של Y; “בסיס”) אשר לאחר מכן מוביל לשני מעברים שונים (זרועות ה- Y; “זרועות”). בניסויים אלה, שני סוגים של בעלי חיים משמשים לניסוי אחד: בעלי חיים מטילי ריח (לספק את ריח הגירוי באזור מוגבל של המבוך) ובעלי חיים מוקד (נתונים נאספים על בעל חיים זה כפי שהוא בוחן את שביל הריח).

כמנגנון ניסיוני במחקרים כימותרפיים, כל מבוך Y חייב להיבנות באופן המאפשר הסרה קלה של החיה שבתוכה וניתן לפרק אותה לניקוי ואיפוס יסודיים. כמו כן נדונו האילוצים הטבועים בסביבות בדיקה שונות אלה (למשל, חיות לילה לעומת חיות לילה, הבדלי תשתית) שגרמו להתאמות מתודולוגיות. למרות שההתמקדות הייתה בלטאות טגו ופיתונים בורמזיים, ניתן ליישם עיצובים אלה על מגוון רחב של מיני זוחלים. במחקר זה על זוחלים פולשים, מבוכי Y מועילים לקצב ולהיקף המסקנה משום שהם מאפשרים איסוף מהיר של נתונים כדי ליידע את יעדי הניהול המשתנים צעד אחר צעד עם איום הפלישה שמציב מין נתון. בפרט, לימוד כימותרפיה של מינים פולשים הוא קריטי לפיתוח כלי בקרה כימיים יעילים.

אפליה היא התצפית העיקרית מניסויים אמפיריים באמצעות מבוכי Y שבהם בעל חיים מוקדי בוחר בין שני גירויים וכי תהליך קבלת ההחלטות מוערך. ניתן גם להבקיע רצף של התנהגויות במבחני Y-maze במהלך המשפט עצמו (בשידור חי) או לאחר המשפט (וידאו) כדי להרחיב את העוצמה ההסקה. המורכבות של יעדי פריוריטי של מחקר נתון מכתיבה אם תצפית חיה או הקלטות בארכיון מתאימות בצורה הטובה ביותר לעיצוב. כאן, שיטות מבוך Y תוארו בפירוט לטיפול בשאלות כימותרפיות כדי ליידע מחקרים עתידיים על ידי חוקרים המעוניינים בשאלות דומות על התנהגות זוחלים, במיוחד באקולוגיה כימית.

Protocol

כל ההליכים הכרוכים בשימוש בחולייתנים חיים אושרו על ידי ועדות הטיפול והשימוש בבעלי חיים המוסדיות של משרד החקלאות האמריקאי והסקר הגאולוגי של ארצות הברית. הערה: מכיוון שמחקרים אלה מתמקדים בחולייתנים פולשים, יש לעמוד גם בעמידה בתקני בלימה, המטילים מגבלות ספציפיות על תכנון וביצוע ניסויים. למרות שרבות מהשיטות דומות בין שני מיקומי המחקר לבין תזמון הלימודים הליליים, בכל אחד משני החלקים הבאים תוארו שיטות שונות. 1. הגדרת מבוך Y ופרוטוקול יומני עבור משרד החקלאות של ארה”ב (USDA) שירות בריאות בעלי חיים (APHIS) שירותי חיות הבר הלאומי מרכז המחקר של חיות הבר פלורידה תחנת שדה: באתר בדיקות של נתפס בר, בשבי tegus הערה: תוכניות עבור כל הרכיבים של מבוך Y ומבנה בלימה מסופקים בקובץ משלים 1. מידות ועיצוב מבוך Y השתמש בחתיכה תחתונה (1.22 מטר x 2.44 מ’ לוחות ציפוי מלט סיבים) כדי לעגן את מבוך Y. לקדוח חורים בשכבה העליונה כדי לאפשר ברגים הכרכרה לעבור כלפי מעלה עבור ההחזקה של חתיכות מבוך. לקבלת הוראות הגעה ספציפיות, ראה קובץ משלים 1. לבנות את הקירות של המבוך מתוך לוח לקצץ PVC לבן; הממדים הפנימיים של הבסיס הם 120 ס”מ L (קירות צד) x 42 ס”מ W x 14 ס”מ H.הערה: רוחב המעבר תוכנן כך שיתאים לרוחב חיה מוקדי פי 2. רוחב נוסף מאפשר גמישות לשני מסלולי ריח המופקדים על ידי בעלי חיים. ודא כי הממדים הפנימיים של הזרועות הם 120 ס”מ L (קירות צדדיים) x 40 ס”מ W x 14 ס”מ H. הרכב את המבוך באמצעות רכיבים נפרדים בתחתית, בצד ובחלק העליון המאובטחים יחד לפני הפעלת גירסת ניסיון. הפוך את החלק העליון של אקריליק ברור כדי לאפשר הדמיה של בעלי חיים בתוך מבוך. לקבלת הוראות הגעה ספציפיות, ראה קובץ משלים 1. כאשר נוצר נתיב ריח יחיד, השתמש במחיצה פנימית בבסיס כדי להגביל את הגישה לשטח עבור tegu הנחת הריח. לקבלת הוראות הגעה ספציפיות, ראה קובץ משלים 1. כאשר שני שבילי ריח מופקדים על ידי בעלי חיים שונים ברצף, השתמש במערכת של מחיצות כדי לחסום זרועות לסירוגין של המבוך ולהוציא כל בעל חיים מחצאים לסירוגין של הבסיס. לקבלת הוראות הגעה ספציפיות, ראה קובץ משלים 1. השתמש בקופסאות כדי לאפשר הובלה ואיסוף של בעלי חיים המשמשים בניסויים במבוך Y. ודאו שכל הקופסאות אטומות ומותאמות במכסים נשלפים ודלתות אקריליות המאובטחות בקלות. ודא שתיבת הבסיס (109 ס”מ L x 56 ס”מ W x 46 ס”מ H) נמצאת בפתח בסיס מבוך Y. השתמש בו כדי להעביר ריח או בעלי חיים מוקד למבוך להתאקלמות לפני פתיחת הדלת ולאפשר גישה מרצון של בעלי החיים לתוך המבוך. ודא כי תיבות הזרוע (83 ס”מ L x 50 ס”מ W x 44 ס”מ H) נמצאים בקצה המסוף של זרועות מבוך Y כדי להקל על לכידת בעלי חיים ריח או מוקד. לקבלת הוראות הגעה ספציפיות בנושא בנייה והרכבה, ראה קובץ משלים 1. הגדרת מצלמה לרכישת וידאו באופן יומני מפרט המצלמה: ודא שמצלמות הפרויקט יכולות להקליט וידאו רציף בתנאי תאורה משתנים ומתאימים לשימוש חיצוני בתנאי טמפרטורה ולחות השוררים. כאשר המצלמה מותקנת בחלק התחתון של מארז המחקר, ודא שניתן ללכוד את כל מבוך ה-Y בשדה הראייה של המצלמה. כוונן את העדשה או הגובה של המצלמה כדי להגדיל או להקטין את שדה הראייה. כאשר שדה התצוגה מוגדר, ודא שניתן ללכוד פירוט התנהגותי מספיק, כגון תנועות לשון.הערה: אם גובה מארז הלימוד קבוע (למשל, 180 ס”מ גובה) ובכך מגביל את ההתאמות לשדה הראייה, ניתן להשתמש במצלמות מרובות כדי לקבל כיסוי מלא של פנים מבוך Y. ודא שהמצלמות מוגדרות לאפשר “טווח דינמי רחב” בעת שימוש ביישומים חיצוניים. מפרטי צריכת חשמל: ודא שלכל מצלמה יש ספק כוח מתאים להקלטת וידאו רציף למשך תקופת הניסיון המתוכננת (לדוגמה, השתמש באספקת חשמל רציפה (UPS) עם סוללת גיבוי מובנית כדי להבטיח מתח רציף).הערה: אם אין ספק כוח AC זמין, ניתן להפעיל מצלמות POE (power over ethernet) באמצעות כבלי רשת המחוברים למקליט וידאו דיגיטלי (DVR) או מתג POE שבו נעשה שימוש במקליט וידאו ברשת (NVR). מפרטי הקלטה: בעת בחירת DVR או NVR, ודא שהוא עומד בדרישות הפרוייקט כולל קיבולת אחסון מספקת ומספיק מחברי POE (DVR) או ערוצי מצלמה (NVR) כדי להתאים למספר המצלמות בהן נעשה שימוש. בחר פרמטרי הקלטה שיתאימו לאיכות הווידאו הרצויה, תוך התחשבות בגודל קבצי הנתונים (למשל, קצב דחיסת H264 וקצב תמונה של 10 מסגרות לשנייה [FPS]). פרוטוקול להשגה ועיבוד של וידאו: התחל להקליט את הווידאו מרגע החיה מתחילה להיכנס למבוך לרגע של לכידה או מסגרת זמן קבועה מראש (1.3.3.4). באמצעות תוכנה שניתן להתקין במחשב אחד או יותר ומאפשרת צפייה בווידאו חי או מוקלט, יצא קבצים באמצעות תבנית הווידאו המועדפת. הקפד לייצא את אותו חלון זמן ומשך וידאו עבור כל מצלמה המשמשת כדי לאפשר סקירה בו זמנית של הזנות מרובות. הקפד לייצא את הנתונים באופן קבוע מכיוון שמערכות רבות יחליפו נתונים ישנים יותר בנתונים חדשים אם קיבולת אחסון הקבצים DVR/NVR מוגבלת. פרוטוקול להפעלת בעלי חיים מונחי ריחותהערכת הטיה לפני הפעלת ניסויים ניסיוניים, להעריך מבוך Y עבור הטיה על ידי הרכבת המבוך, כמתואר להלן, אבל בלי להציג את הריח על הנייר. התאקלם עם החיה המוקדית, ותתחיל את המשפט.הערה: בהתאם לעיצוב המחקר (למשל, אמצעים חוזרים ונשנים באמצעות אותם בעלי חיים מוקדיים לעומת ניסויים של בעלי חיים מוקדיים חדשניים בכל פעם), ניסויים מוטים יקבעו כי המבוך עצמו, על ידי עיצוב, אינו מוטה הבחירה של בעל חיים מוקד. גורמים רבים תורמים להטיה כגון גובה, אור שמש וסמנים חזותיים. אם ארגון מחדש או התאמה של היבטים פיזיים אחרים של המבוך אינם מסירים הטיה צדדית, אקראי הזרוע המיועדת לקבל ריח ניסיוני בניסוי נתון.הערה: במהלך מספר מוגדר של ניסויים, מבוך לא משוחד גורם להסתברות בחירה של 0.5 עבור כל אחת מהזרועים, ומתבצעת בדיקה בינומית (איור 2). הכנת ניסוי והרכבת מבוך Y ללבוש כפפות ניטריל לאורך כל הטיפול כל משטחים כי החיה יכולה לחקור כדי למנוע זיהום ריח. החלף את הכפפות בין ניסויים ובתוך ההתקנה של גירסת ניסיון אם נוצרים שבילי ריח מרובים. הכינו נייר ריח חדש ונקי (נייר קצב לבן, רוחב מינימלי של 61 ס”מ) על משטח נקי. חותכים לאורך המתאים כך שהנייר עבור כל מקטע יכול לחפוף בצומת של Y ולהרחיב מעבר לקצות הבסיס והזרועות כדי להתאים מתחת לתיבות. לטאטא את החלק התחתון של המבוך ולאחר מכן לכסות או עם נייר ישירות או עם שכבת גבול בין הנייר לתחתית (למשל, יריעות פלסטיק) כדי להקל על ניקוי אם החיה עושה את צרכיו או מושקים במבוך. לאבטח את הנייר במקום על ידי פירסינג אותו עם ברגים כרכרה בתחתית, עובד מקצה לקצה כדי לשמור על פני השטח חלקה. חפיפה הניירות בצומת כך נייר הבסיס הוא על גבי. מניחים את דפנות המבוך במקומם מעל ברגי הכרכרה, אך אינם מאבטחים אותם לתחתית. הכנס ואבטח את המחיצות הדרושות לבדיקת סוג הניסיון (ראה ניחוח יחיד 1.3.3 לעומת ניסויים בעלי ריח כפול 1.3.4). החלק את החלקים העליונים האקריליים לתוך חריצים, ומאובטח עם מסמרים שטוחים בראש. לאבטח את הצדדים לתחתית על ידי הידוק אגוזי הכנף אל ברגים הכרכרה. שים את תיבות הזרוע הנקיות במקומן, ומאובטח עם ברגים באגודל. אבטח את מכסה התיבה באמצעות אזיקוני כבלים. ודא שהדלתות הוסרו. ניסויים בניחוח יחידהערה: מטרת ניסויים אלה היא להציג שביל ריח יחיד במבוך Y העובר מהבסיס דרך זרוע אחת. לפני התאמת החלק העליון אקריליק, לאבטח את המחיצה כדי לחסום את הזרוע מטופלת. בחר את הזרוע הריחנית באופן אקראי (למשל, הטלת מטבע, מחולל מספרים אקראיים). מניחים את החיה המניחה ריח בתיבת הבסיס הנקיה והיבשה. אבטחו את המכסה של תיבת הבסיס (למשל, אזיקוני כבלים, ברגים) ואת הדלת (למשל, בורג אגודל). להעביר את תיבת ההחזקה למתחם המחקר, ולאבטח אותו לסוף הבסיס של מבוך Y עם ברגים אגודל.הערה: ודא שהדלת לתיבת הבסיס נמצאת במקום לפני טעינת החיה. התאקלם עם החיה בתיבה לתקופה קבועה ועקבית (למשל, 60 דקות). הסר את דלת תיבת הבסיס, ואפשר לבעל החיים להיכנס למבוך בחופשיות. ניטור פעילות בעלי חיים מרחוק באמצעות הזנת וידאו (ראה להלן). לאחר שהחיה עברה מתיבת הבסיס לתיבת הזרוע, הסר את החיה מהמבוך כאשר הריח הושלם. אם החיה נמצאת בתוך קופסה כלשהי, הכנס ואבטח את הדלת הנשלפת, הסר את התיבה והחזר את החיה למארז שלה. אם החיה חוזרת למבוך, המתינו ליד המבוך עד שהחיה תיראה חוזרת לקופסה, ולאחר מכן הסירו את הקופסה.הערה: Squamates לעשות את צרכיו מבחינה הגנתית וליצור רמזים אזעקה לזהם את הריח נבדק, כדי למנוע מבהיל את החיה. אם החיה אינה חוזרת לקופסה, התקרבו לאט למבוך והשתמשו ברמזים חזותיים (למשל, נפנוף איטי ביד) כדי לעודד את החיה להיכנס לקופסה, ולאחר מכן להסיר את התיבה. לנקות ולייבש את תיבת הבסיס (1.5.5). אם התרחש עשיית צרכים, לאסוף ולספוג ככל האפשר עם מגבת נייר, אבל לא לנגב כדי למנוע התפשטות. לפרק חלקית את המבוך כדי לאפשר הסרת המחיצה הפנימית, ולאחר מכן להרכיב מחדש. נקה את המחיצה (1.5.5). המשך לסעיף 1.4 לפרוטוקול להפעלת חיות מוקד. ניסויים בניחוח כפולהערה: מטרת ניסויים אלה היא להציג שני מסלולי ריח שונים בו זמנית במבוך Y, כאשר שניהם רצים מהבסיס דרך הזרוע שלהם שנבחרה באקראי. לפני התאמת החלק העליון אקריליק, לאבטח את המחיצות כדי לחסום את הזרוע לא נבחר עבור הריח הראשון וחצי הבסיס מול הזרוע החסומה. בצע את ההליכים שתוארו לעיל עבור גירסת ניסיון בודדת של ריח (1.3.3 עד 1.3.3.8) למעט חריג אחד. כאשר הדלת האקרילית מוסרת (1.3.3.3), הכנס דלת בגודל חצי לתוך הפתח בצד כי הוא להישאר חסום כדי להבטיח כי החיה ריח יכול לנוע רק בחלק הפתוח של המבוך. לפרק חלקית את המבוך, להסיר את המחיצות, ולנקות (1.5.5). יבש עם מגבות נקיות. התקן מחדש את המחיצות, אך הפוך אותן כדי לחסום את האזור הריחני כעת של המבוך. התקן מחדש את החלק העליון של האקריליק. חזור על שלב 1.3.4.2 עבור החיה הנחת הריח השני. לפרק חלקית את המבוך ולהסיר את המחיצות. להרכיב מחדש את המבוך. המשך לסעיף 1.4 לפרוטוקול להפעלת חיות מוקד. פרוטוקול להפעלת בעלי חיים מוקדיים בשעות היורנל בצע את שלבים 1.3.3.2 כדי 1.3.3.3 עם החיה המוקד מתוכנן למשפט זה. נטר פעילות של בעלי חיים מרחוק באמצעות וידאו. אם אתה מתבונן על חלון מוגדר של זמן חקירה, התחל את שעון העצר כאשר החיה הגיחה לחלוטין מתיבת הבסיס. בסיום הניסוי, הסר את החיה (1.3.3.4). פירוט וניקיון נתק את שאר הקופסאות מהמבוך ופרק את כל הקופסאות. ללבוש כפפות ניטריל טריות לאורך הפירוק והניקוי. הסר את החלקים העליונים אקריליק ולהניח אותם בצד במיקום בטוח לניקוי, כדי למנוע גירוד או פיצוח. הקפד להימנע מגרד חתיכות בעת הסרת (שדה תצוגה ברור עבור התנהגות ניטור וידאו חייב להישמר). מפרקים את דפנות המבוך ומניחים אותם בצד לניקוי.הערה: צמצם את השריטות ואת השפלת ה-UV לחומרי Y-maze על-ידי השארתם מוצללים תמיד. הסר את הנייר (ופלסטיק) בתנועה עקבית על ידי גלגולו כדי למנוע זיהום של התחתית ולהשליך אותו. השתמשו בסבון ללא ריח ברמה מעבדתית ובמברשת קרצוף רכה או במטליות מיקרופייבר כדי לנקות את כל המשטחים של חתיכות המבוך Y ואת כל הקופסאות. נקו את החלקים העליונים האקריליים ואת הדלתות הנשלפות עם אותו סבון, אך עם מטליות ספוג או מיקרופייבר רכות למניעת גירוד.הערה: האותות הכימיים הידועים זוחלים squamate הם תרכובות מסיסות שומנים, וכביסה עם חומר ניקוי הוא הפרוטוקול הסטנדרטי לניקוי רמזים שומנים וריחות אחרים של מנגנונים מבוססי פולימר במחקרים בעלי חוליות יבשתיים11,12,21.הערה: ביישומי שדה, ייתכן שיידרשו פרוטוקולי תברואה. אם כן, לרסס את כל המשטחים הפנימיים של המבוך (רצפה, קירות, מחיצות, חתיכות אקריליק, תיבות) עם פתרון תברואה מתאים, לתת לו לשבת במשך 10 דקות, ולאחר מכן לנגב עם מטלית מיקרופייבר. יש לשטוף את הרכיבים המנקים במים על ידי ניגוב המשטחים במגבות מיקרופייבר נקיות ורטובות, ולהימנע מלאפשר לשאריות סבון להתייבש לפני השטיפה; אין לשפוך מים לתוך המבוך. אפשר לחתיכות להתייבש באוויר או לטפוח עליהן יבשות במטליות מיקרופייבר טריות. לאחר יבש, להרכיב מחדש את חתיכות המבוך אם פועל משפט נוסף מיד. 2. הגדרת מבוך Y ופרוטוקול תזמון crepuscular עבור ארה”ב. הסקר הגיאולוגי (USGS) ניסויים בשיתוף עם שירות הפארק הלאומי: בדיקות מרחוק יחסית של פיתונים בורמזיים שנתפסו בטבע הערה:תוכניות עבור כל הרכיבים של מבוך Y ומבנה בלימה מסופקים בקובץ משלים 2. רכיבי מבוך Y ורציונל לשינויים בעיצוב משרד החקלאות האמריקאיהערה: מבוך Y המתואר השתנה באופן משמעותי כדי להרחיב את מיני המחקר הפוטנציאליים ובתנאים מבודדים. העומק האנכי הוגדל כדי להכיל מגוון רחב של מינים, וחומרים שונים ושיטות בנייה שימשו לשיפור עמידות וניקוי בחוץ. ראו איור 1 לפריט חזותי של המבוך שהושלם. לקבלת הוראות הגעה ספציפיות בנושא בנייה והרכבה, ראה קובץ משלים 2. חותכים רכיבי Y-maze מפוליפרופילן לבן, ומרתכים חום את כל החלקים החתוכים שיש לתקן לצמיתות (למשל, קירות תחתונים וצדדיים במבוך). לעגן את החלק התחתון של מבוך Y (244 ס”מ L x 122 ס”מ W) עשוי יריעות דיקט מהודקים יחד עם ברגים סיפון, חיבורו באמצעות סוגר זווית אלומיניום מרותק לאורך החלק התחתון של הקירות הצדדיים החיצוניים של המבוך. ודא כי הבסיס של מבוך Y הוא 120 ס”מ L x 42 ס”מ W x 23 ס”מ H, וכי כל קיר בצד הזרוע החיצונית הוא 120 ס”מ L, הקיר בצד הזרוע הפנימית הוא 108 ס”מ L (עבור כיוונים ספציפיים, ראה קובץ משלים 2). חריץ את החלק העליון אקריליק למקומו באמצעות זווית אלומיניום קבוע לקירות הצדדיים עם ברגים כל 30 ס”מ (עבור כיוונים ספציפיים, ראה קובץ משלים 2).הערה: ברגים הממוקמים במרווחי זמן קבועים בקצה העליון של הקירות הצדדיים של מבוך Y משמשים גם כסמנים חזותיים סטטיים בעת ניתוח הווידאו מהניסויים ומספקים קנה מידה. ודא שלכל פתח של מבוך Y (בסיס, זרועות) יש לוח בסיס נוסף (42 ס”מ W x 30 ס”מ H) בקצה הקיר הצדדי המתחבר לתיבה כך שלפלטת הבסיס תציב פתח מרכזי (34 ס”מ W x 16 ס”מ H; לקבלת כיוונים ספציפיים, ראה קובץ משלים 2). השתמש בפיסת מחיצה כדי להגביל את הגישה של החיה הריחנית (לקבלת הוראות ספציפיות, ראה קובץ משלים 2). אבטח לוח חוסם (46 ס”מ W x 22 ס”מ H) במקום באמצעות סרט מהדק. לעגן את המחיצה ואת הצלחת באמצעות משקולות מאולתרות, ניקה בקלות (למשל, כד פלסטיק מלא במים; 2.3.6; איור 1). ודא כי חתיכות אקריליק לפצות את החלק העליון של המבוך (0.6 ס”מ עבה, ברור). לקבלת הוראות הגעה ספציפיות, ראה קובץ משלים 2. השתמש בקופסאות אטומות המצוידות בדלת הזזה ובמכסים המאובטחים בקלות כדי לאפשר הובלה ואיסוף של בעלי חיים בניסויי מבוך Y (איור 1). שנה את התיבות (21.6 ס”מ L x 27.9 ס”מ W) עם חורי ניקוז בתחתית, להתאים את העפעפיים עם ברגים קטנים ואגוזים, ולספק פתח יחיד עבור כניסה / יציאה (הדלת). לקבלת הוראות הגעה ספציפיות, ראה קובץ משלים 2. הדקו את התיבה לקצה מבוך ה-Y על ידי חיבור לוחית הפנים של התיבה לפלטת הפנים של Y-maze באמצעות ברגים וכנפיים או מנעולים.הערה: כאשר במקום, תיבות גם לעגן את החלקים העליונים אקריליק במקום. הגדרת המצלמה לרכישת וידאו crepuscular: ראה איור 1 לקבלת תמונה של שדה הראייה של המצלמה. מפרט המצלמה: ודא שמצלמת הפרוייקט יכולה להקליט וידאו רציף בתנאי תאורה וטמפרטורה משתנים כדי להתאים למינים של מחקרים קרפוסקולריים וליליים. כאשר מצלמת הפרוייקט מותקנת על קרני התקרה של המתחם, ודא שניתן ללכוד את כל מבוך ה- Y בתוך שדה הראייה של המצלמה. הרם או הנמך את גובה האוהל כדי להגדיל או להקטין את שדה הראייה (מצלמת פרוייקט מותקנת בגובה של ~ 3 מ ‘). ודא כי השתקפות של אור אינפרא אדום הנפלט מהמצלמה בחלק העליון אקריליק אינו מטשטש חלקים קריטיים של המסגרות בקטעי הלילה. מפרטי צריכת חשמל: ודא שלכל מצלמת פרוייקט יש ספק כוח מתאים להקלטת וידאו רציף לצילומי לילה (כ-20 שעות).הערה: אם אין ספק כוח AC זמין, ניתן לספק חשמל באמצעות מחזור עמוק אטום חומצת עופרת 12 וולט סוללות (למשל, שתי סוללות ג’ל 12-V 20-Ah קווית במקביל). מפרטי הקלטה: כדי למזער את נפח אחסון הקבצים, הקלט את הווידאו באיכות הנמוכה ביותר שעדיין מתאים כדי לאפשר ספירה של תנועות לשון במבוך Y.הערה: צילומים ברזולוציה גבוהה דורשים נפח אחסון גדול, והורדת הרזולוציה היא דרך יעילה מאוד להבטיח שניתן יהיה לנהל את גדלי הקבצים. הגבל את קצב המסגרות (מסגרות לשנייה, FPS) של קטעים למינימום הדרוש כדי לזהות תנועות לשון (למשל, רזולוציית הקלטה של 800 x 450 עם קצב מסגרות מרבי של 25 תוצאות FPS בכ- 120 GB של קטעים לניסיון). פרוטוקול להשגה ועיבוד של וידאו זרוע המצלמה בתחילת כל אירוע ריח (2.3.10), ולתת לו להקליט ברציפות עד סוף האירוע המוקד (כ 20 שעות). לאחר השלמת כל ניסיון, כבה את המצלמה ואחזר את כרטיס ה- SD (2.4.4). העבר את הצילומים למיקום האחסון הרצוי. מכיוון שכרטיסי SD מאלצים לעתים קרובות התקני הקלטה להקליט קטעים בסרטונים של 5 דקות, שלב קליפים אלה באמצעות תוכנת עיבוד סרטים כדי להקל על העיבוד. סקור את הקטעים באמצעות תוכנית לסקירת קבצי מדיה המאפשרת מהירות הפעלה משתנה ומרווחי קפיצה קדימה הניתנים להתאמה אישית.הערה: פעולה זו מקצרת את זמן הבדיקה מכ- 20 שעות עד לשעה אחת לכל היותר אם אין צורך ברזולוציה בסדר גודל עדין במהלך עיבוד וידאו. פרוטוקול להפעלת בעלי חיים מונחי ריחותהערה: השלבים בסעיף זה יארכו כ 1.5 ימים כדי להשלים בשל זמני התאקלמות ארוכים יותר עבור זוחלים פראיים. ראה הקדמה להטיה בסעיף 1.3.1 כדי להבטיח שלא ניתן למצוא הטיה במבוך. ללבוש כפפות ניטריל לאורך כל הטיפול כל משטחים או חיות מחקר, כדי למנוע זיהום ריח. מניחים את החיה הריחנית או המוקדית בתיבה שלה לפחות 24 שעות לפני המשפט להתאקלמות.הערה: כדי למזער את השפעות הלחץ, התיבה נשארת באזור מוצל קרוב ככל האפשר למבוך מבלי להיות מופרע על ידי ניקוי או פעילויות אחרות. ודא שכל בעלי החיים שנבדקו (ריח, מוקד) מסתגלים בדרך זו. הכן נייר ריח חדש ונקי על משטח נקי ובאורך מספיק כדי לחפוף בצומת של Y, ולכסות את כל המשטח התחתון (2 ניירות זרוע = 121.9 ס”מ; 1 נייר בסיס = 152.4 ס”מ). אבטחו את קצות הניירות ליד הקופסאות ואת צומת Y עם סרט מיסוך. התקן את המחיצות כדי לחסום חצי מזרוע הבסיס (צד שמאל או ימין) עם מחיצה ארוכה, וחסום את הכניסה לזרוע הנגדית עם מחיצה קצרה. בעת התקנת המחסומים, אל תקרע את נייר הריח. עבור בעלי חיים ריח גדול, להדביק אובייקט כבד שניתן להסיר ולנקות בקלות מאחורי המכשול כסד כדי למנוע כשל מחסום (2.1.1.5).הערה: שביל הריח חייב תמיד להתחיל בצד אחד של הבסיס, ולאחר מכן לחצות לזרוע הנגדית, כך הבחירה של החיה מוקד ברור. החלק את החלק העליון של האקריליק למקומו, מקטע אחד בכל פעם, וודא שהזוויות נפגשות לחלוטין. השתמש בסרט פלסטיק שקוף כדי לכסות את כל הפערים. חבר את שתי תיבות הזרוע למבוך על ידי חיבור לוחות הפנים באמצעות wingnuts ו / או מנעולים, ולהבטיח כי הדלתות נעולות פתוחות. שעתיים לפני השקיעה, חברו את תיבת הבסיס (המכילה את החיה המריחה), והבטיחו שכל התנועות איטיות ויציבות כדי למזער את הלחץ על החיה. זרוע המצלמה, ולפתוח את הדלת לתיבת הבסיס, להיות בטוח לנעול את הדלת במקום באמצעות שני מנעולי בורג חבית. הישארו מחוץ לנוף החיה, ולצאת מהאזור. לאחר 3 שעות (1 שעה לאחר השקיעה), שים לב למיקום החיה בתוך המבוך, כמו גם את תנאי הסביבה. אם החיה במעבר, המתן עד שהיא תיכנס לקופסה. אם החיה נמצאת בקופסה כלשהי, סגור ואבטח את דלת התיבה, הסר את התיבה ולאחר מכן הסר את החיה, תוך דאגה למנוע תצהיר ריח הגנתי בתיבה. אם החיה חסרת תנועה בתוך גוף המבוך, השתמש ברמזים חזותיים (למשל, מוט ארוך או נפנוף ביד) כדי לעורר את תנועתו לתוך קופסה. אם החיה נשארת, הסר את קופסאות הזרוע כך שניתן יהיה להסיר את החלק העליון האקרילי, ואת החיה ניתן לאסוף באופן ידני ולהעביר לשקית.הערה: ציוד מגן אישי מתאים (PPE) הוא תמיד להיות משוחק בעת טיפול בבעלי חיים גדולים (למשל, כפפות עמידות לנקב, הגנה על העיניים). לפרק חלקית את המבוך כדי לאפשר הסרת המחיצות הפנימיות (למנוע הפרעה נייר הריח) ולאחר מכן להרכיב מחדש. אם התרחש עשיית צרכים, לאסוף ולספוג ככל האפשר עם מטליות מיקרופייבר נקי, אבל לא לשטוף את האזור. המשך לסעיף 2.4 לפרוטוקול להפעלת חיות מוקד. פרוטוקול להפעלת חיות מוקד קרפוסקולריותהערה: השלבים בסעיף זה יסתיימו בערך יומיים ויש להתחיל בערך באותו זמן כמו תחילת סעיף 2.3. התאקלם עם החיה המוקדית המתוכננת בתיבה לפחות 24 שעות לפני שהם רצים במבוך. בשעות האחרונות של התאקלמות בעלי חיים מוקדיים, הפעל את החיה מונחת הריח לפני המעבר לשלב הבא (2.3.9).הערה: הזמן את צעד הנחת הריח קרוב ככל האפשר לזמן כניסתה של החיה המוקדית למבוך כדי להפחית את השפלת הריח. חבר את תיבת הבסיס (המכילה את החיה המוקדית) באמצעות אגוזי כנף ו/או מנעולים לבסיס מבוך Y. השתמש בתנועות איטיות ויציבות בעת החזקה/הובלה של התיבה כדי למזער את הלחץ על החיה המוקדית. ודא ששתי דלתות קופסת הזרועות פתוחות. התחל את משפט המוקד על ידי פתיחה ותפס את דלת תיבת הבסיס באמצעות ברגים חבית. הישארו מחוץ לנוף החיה ולצאת מהאזור.הערה: עם ניסויים זוחלים ליליים פראיים, בעלי חיים מוקד ניתנים בן לילה כדי לחקור את המבוך. ארבע שעות לאחר הזריחה, לחזור למבוך ופעל סעיף 2.3.11.1 כדי להסיר את החיה המוקד. לאסוף את כרטיס SD המצלמה לטעון את הסוללות במידת הצורך. השלך את הנייר המשומש מהמבוך והמשך לניקוי (סעיף 1.5). איור 1. פריסת מבוך Y של USGS. משמאל, סכמטי מציג את הרכיבים של מבוך Y עם סרגל קנה מידה לפרספקטיבה. מימין, תמונה ממצלמת הווידאו מדגימה את שדה הראייה להקלטות התנהגותיות. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Representative Results

ניתן לרשום ו/או להבקיע מספר רב של משתנים ממבחני מבוך Y. העיצוב של המחקר צריך להיות מונע בעיקר על ידי התוצאות הרצויות / תוצרים. יתר על כן, אם המחקר מסתמך על אמצעים חוזרים ונשנים (למשל, שימוש חוזר באותם בעלי חיים מוקדיים), נדרשים מבני בדיקה וניתוח נאותים. לדוגמה, כמו ניסויים משרד החקלאות האמריקאי הסתמכו על בדיקות חוזרות ונשנות של tegus מוקד, התכנון של ניסויים ניסיוניים היה אקראי לחלוטין. נתוני בחירה: רוב המחקרים המשתמשים במבוכי Y מדווחים על נתוני בחירה בינאריים פשוטים ומנתחים את התוצאות באמצעות סטטיסטיקות פרמטריות כגון בדיקה בינומית. המגבלה העיקרית כאן היא גודל המדגם, אשר משפיע ישירות על כוחו של כל ניתוח סטטיסטי. באיור 2מתוארת סדרה של סף סטטיסטי לכל גודל מדגם של מחקר המדגמים כמה “הצלחות” יצטרכו להתרחש כדי שבדיקה בינומית נתונה תניב תוצאות מובהקות סטטיסטית. אלה נגזרים מתמטית ולכן ניתנים להכללה לכל מבחן מבוך Y. סטטיסטיקה בינומיאלית קל ליצור באמצעות תוכנה חופשית מקוונת. לחישוב הסתברויות, התפלגויות של זנב אחד משמשות אם ניתן רציונל מראש; אחרת, יש להשתמש בהתפלגות הדו-זנבית. בחירת זרוע נקבעת לעתים קרובות על ידי המרחק שבו החיה המוקדית נעה בזרוע נתונה. הדרך הפשוטה ביותר לקבוע סף זה היא על ידי יצירת ציון דרך בתוך המבוך. עבור רוב מחקרי המבוך Y, ציון הדרך הוא הכניסה של תיבת הזרוע. מכיוון שזוחלים מבצעים את כל ההערכה הכימית עם האיברים הכימיים באזור הראשי של הראש, הראש הוא המוקד במהלך משפט. לדוגמה, מכיוון שפיתונים בורמזיים הם לעתים קרובות ארוכים יותר מכל המבוך עצמו, הבחירה היא הטובה ביותר ונקבעת בצורה היעילה ביותר על ידי תנועת הראש מעבר לציון דרך. אפשרויות אחרות לקביעת הבחירה הן זמן בילה בזרוע ותנועה מלאה של החיה המוקד לתוך קופסה. כישלון נקבע על ידי בעל חיים מוקדי לא עושה בחירה בתוך תקופה מסוימת. ניתוחים ברזולוציה עדינה יותר יכולים להיגזר מנתוני בחירה במבוך Y. לדוגמה, חוקרים יכולים ליצור ציון עונש בחירה16. כאן, החוקרים חייבים לעקוב אחר המידה שבה החיה המוקד חקרה את הזרוע הלא ממוקדת של המבוך. אי-מטרה יכולה להיות מוגדרת כזרוע שהחוקרים קובעים מראש כי החיה המוקדית לא תבחר על סמך ההשערה החלופית שנבדקה. הדוגמה הפשוטה ביותר לזרוע שאינה מטרה תהיה הזרוע הלא מבושם כאשר רק זרוע אחת מכילה ניחוח מטרה. דוגמאות מורכבות יותר יהיו הבחירה בין שני ריחות מאותו מקור, אך מוצגים בריכוזים שונים7. כאשר העיצוב הניסיוני הוא רב-מפלסי ו/או שהנתונים עוברים מבינארי למצטבר, כמו בעונש בחירה, יש להשתמש בגישה סטטיסטית מתאימה כגון ניתוח אמצעים חוזרים ונשנים של שונות (ANOVA) או שיטות אחרות המשמשות עם ערכות נתונים רציפות או פרופורציונליות. אופני פעולה: לאורך כל תקופת הניסוי שבו נצפו בעלי חיים מוקדיים, ניתן לכמת מגוון התנהגויות אינדיבידואליות. מספר זה של משתנים ניתן לקבוע מראש בהתאם למה שידוע16 או פוסט הוק בעקבות תצפיות ראשוניות על קבוצת משנה של נתונים14,15. מטרות המחקר ומידת הרזולוציה שלהן קובעות אילו הערכות התנהגותיות יש לבצע בתוך המבוך, אם בכלל (כלומר, במחקרים רבים, רק נתוני בחירה מכמתים17). ניתן להעריך התנהגויות לאורך המבוך, במקטעים או בתקופות זמן ספציפיות; לדוגמה, התנהגויות לראות רק בבסיס או בצומת של הזרועות ניתן לתעדף8. הקלטות וידאו מקלות על ניקוד התנהגותי, אם כי יש לשקול את הרזולוציה של הווידאו ואת אורכו – גורמים הכופים אילוצי אחסון נתונים – לפני תחילת הניסוי. משתני זמן: כמו עם משתנים התנהגותיים, היבטים זמניים רבים של ביצועי בעלי חיים ניתן לכמת במהלך ניסויים Y-מבוך. לדוגמה, חוקרים יכולים לתזמן תקופות השהיה (למשל, השהיה כדי לצאת מהתיבה8). רוב המשתנים הזמניים קשורים לחקירת המבוך, כגון זמן נגרר כולל או זמן שהות בכל זרוע. משתנים אלה מנותחים בדרך כלל בניתוח רב-גורמי כגון ANOVA רב-כיווני. הטיה של הצופה: עם כל מחקרים הקשורים להתנהגות בעלי חיים, הטיית הצופה משפיעה באופן משמעותי על איסוף נתונים18. לכן, משקיפים צריכים להיות עיוורים לטיפול שנבדק. הדרך הפשוטה ביותר לעשות זאת היא לקודד את קבצי הווידאו מספרית ולאחר מכן למיין אותם באופן אקראי (למשל, מחולל מספרים אקראיים) לפני הקצאתם לצופים. שליטה על הטיית משקיף היא קשה לבלתי אפשרית כאשר איסוף נתונים חיים הוא האפשרות היחידה. במסגרת שדה, זה ידרוש שני משתפי פעולה: משקיף עיוור לטיפול ורכז שמגדיר את המשפט. ביקורות נרחבות מסכמות את ההשפעות של הטיית הניסויים על איסוף נתונים ופרשנות במחקרים התנהגותיים ואקולוגיים18,19. איור 2. גדלים לדוגמה וערכי P לבדיקות בינומיות מתוצאות מבוך Y. כל גודל מדגם נתון מייצג מספר מוגדר של ניסויים שבהם ניחוח נבדק בזרוע אחת של ה- Y (זרוע היעד) ואילו השני יכול להיות פקד (שאינו יעד). המספר העליון מעל כל פס הוא ערך P חד-זנבי עבור מספר זה של אפשרויות זרוע יעד, התחתון הוא דו-זנבי. מספרים בסרגל העליון מייצגים את המספר המרבי של אפשרויות שאינן אפשרויות יעד שעדיין משמעותיות סטטיסטית באופן מסורתי (P < 0.05). לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה. קובץ משלים 1. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.  קובץ משלים 2. אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה. 

Discussion

בעוד מבוכי Y הם כלים חזקים מאוד לחקור אקולוגיה כימית אצל זוחלים, העיצוב המוגבל שלהם יכול למנוע דרכי חקירה אחרות. עם זאת, מגוון של אפשרויות אחרות זמין11,12,20,21,22. לדוגמה, מבחני תנועות לשון הם פשוטים יותר לביצוע ומאפשרים הערכה בו זמנית של התנהגויות המוצגות במערך של גירויים כימיים יחסית לריחות בקרה23,24,25,26. בדיקות בשטח פתוח הן אפשרות נוספת שבה בעל חיים מוקדי בוחן בחופשיות מתחם עד שהוא נתקל במקור של רמזים כימיים, ותגובותיו ההתנהגותיות מתקבלות לאחר מכן27,28. שילובים של גישות אלה יכולים להעריך יכולות מפלות של זוחלים בהקשרים משתנים כגון הצגת שילוב של ריחות מלאכותיים וטבעיים יחד עם refugia29. ניתן גם לשנות מבוכי Y כדי לחשוף בעלי חיים לרמזים כימיים מוטסים בלבד או בשילוב עם רמזים המועברים במצע16,30, ו ניתן להשתמש בהסקה שלאחר הוק כדי לעצב מחדש את איסוף הנתונים אם נתוני וידאו בארכיון זמינים31. Bioassays צריך להיות מתוכנן כדי לפשט את איסוף הנתונים ולמזער גירויים סותרים, במיוחד כאשר מקור מסוים של רמזים מוערך (למשל, רמזים כימיים21).

חוקרים בהתנהגות בעלי חיים מתבוננים לעתים קרובות בתגובות של בעלי חיים מוקדיים בסביבות חדשניות ומלאכותיות (למשל, מבוך סגור עם נוף חסר תכונות), ויש להקפיד להעריך אם בעל חיים נתון מפגין התנהגות טבעית, חקרנית לעומת הימנעות, עצבנות או התנהגות מצוקה דומה. התנהגות בעלי חיים במצוקה במנגנונים ניסיוניים מיוחסת בעיקר לניאופוביה: פחד מחידוש32. דוגמה לכך היא התנהגות בריחה, שבה החיה המוקדית דוחפת נגד המפרקים או הקצוות של המנגנון כדי להשיג יציאה. דוגמה נוספת היא ביישנות, שבה החיה המוקדית מפגינה חוסר רצון להיכנס למבוך, שמידתו ניתן לכמת על ידי השהיה של כניסה למבוך. תכנון המנגנון (מחדש) יכול להקל על מעורבות של החיה המוקדית כדי למנוע את ההשפעות המבלבלות האלה של מצוקה. הגישה הנפוצה ביותר היא היכרות חוזרת ונשנית של החיה המוקדית למנגנון כדי להסיר את החידוש של הסביבה לפני תחילת הבדיקות, ומודלים סטטיסטיים עכשוויים (למשל, מודלים מעורבים ליניאריים כלליים) מאפשרים שימוש בבעלי חיים בניסויים מרובים. בצד חשוב רלוונטי שיקולים אקולוגיים בבדיקות התנהגותיות היא כי ניאופוביה מופחתת קשורה להצלחה של מינים פולשים33. לכן, בהתאם לידע מוקדם של המין המדובר, ניאופוביה עשויה להיות בעלת חשיבות משתנה כשיקול עיצוב ניסיוני.

רכישת נתונים התנהגותיים מסרטוני וידאו כופה אילוצים מרובים שהופכים לצווארי בקבוק מרכזיים בצירי זמן ניסיוניים. לדוגמה, אורך תקופת הניסיון הנתונה יכול להגדיל באופן אקספוננציאלי את זמן חילוץ הנתונים. דרך אחת לעקיפת הבעיה היא לנתח אופן פעולה רק עד סף מתקיים (למשל, הזמן הכולל פעיל). הסף יכול להתבסס על הסרטון הארוך ביותר הזמין עבור גירסת ניסיון נתונה. לחלופין, ניתן לפתח תצפית מבוססת מכונה (למשל, בינה מלאכותית), אם כי זהו זמן וגוזל משאבים עם מאמץ ניכר הנדרש לבקרת איכות. בעיה נוספת היא ניהול נתונים: סרטוני וידאו חייבים להיות באיכות מספקת כדי לאפשר ניקוד והערכה התנהגותיים, וכתוצאה מכך אילוצי אחסון נתונים. בעוד שאחסון בענן נגיש כעת, קצבי העלאה/הורדה הם לעתים קרובות בעייתיים, במיוחד כאשר רכישת נתונים מתרחשת במיקומי שדה מרוחק. אתגרים נוספים באים לידי ביטוי במגבלות כלי הקלטה המשפיעים על שלמות ההתבוננות ההתנהגותית. צפייה ברורה בהתנהגות בעלי חיים מוקדית היא תמיד הכרחית, אך הראות נפגעת לעתים קרובות על ידי גורמים בלתי נשלטים (למשל, לחות, חרקים, תנועת רוח). יתר על כן, כאשר ההקלטות מגיעות מנקודת מבט אחת (למשל, מבט ממעוף הציפור), קשה להעריך התנהגויות המתרחשות במישור האנכי (למשל, ראש מעלה14). פתרון הוא לספק זוויות מצלמה מרובות לכל ניסיון. לבסוף, השעה ביום משפיעה באופן משמעותי על הקלטה התנהגותית. ניתוח התנהגותי לילי דורש מצלמה עם מצב לילה והקרנת אור מינימלית כדי למנוע בוהק חסימתי על פני השטח של Y-maze או משיכה של חרקים שיכולים להפריע להזנת המצלמה. בהתחשב לעיל, ידוע מראש של אתר המחקר או ביולוגיה מינים יכול להודיע אילו אילוצים צפויים להתרחש עם מה תדירות ובכך ליידע גדלי מדגם רצויים.

התנהגות משולבת היטב עם פיזיולוגיה, ואת התועלת של Y-מבוכים להערכת אנדוקרינולוגיה התנהגותית במגוון רחב של מינים הוכח. עם זאת, מאמר זה מדגיש שונות מסוימת בביצוע ניסויים אלה בהתאם למין היעד, שאלת המחקר והמשאבים הזמינים. לכן, הבחירה של חומרים וממדים של כל הגדרת בדיקה יש לשקול בזהירות עבור הרחבת מחקר פוטנציאלית לאחר מכן. סעיף 2 מתאר שינויים שנעשו בחומרים המתוארים בסעיף 1, אשר שולבו כדי להתאים בעתיד, ניסויים התנהגותיים מורכבים יותר עם tegus. העומק האנכי המוגבר של מבוכי אוורגליידס יאפשר לענות על שאלות חדשות על אקולוגיה כימית בטגוס שנתפס בטבע מבלי לקדם את התכנון וההקמה של הפרויקט, מה שמדגים עוד יותר את התרגום של מנגנון ניסיוני זה.

בעת שימוש בטכניקות שתוארו לעיל בסביבה מרוחקת יחסית (ראה סעיף 2), ישנם מספר גורמים מגבילים שיש לקחת בחשבון, ותכנון פרוייקט הוא בעל חשיבות עליונה. בהתאם לכוח הסטטיסטי הדרוש לניסוי הטיפול שנקבע ולתזמון הביולוגי של מיני היעד (למשל, עונתיות), המשאבים והעבודה הנדרשים יושפעו. כמו כן, אם שימוש יחיד או חוזר בבעלי חיים מוקד רצויים, תשומת לב זהירה להפחתת לחצים פוטנציאליים יש צורך. כל אחד מגורמים אלה יאריך את ציר הזמן של הפרוייקט או ידרוש עבודה מוגברת, מרחב וחומרים. לדוגמה, סעיף 2 מציג את השימוש בפיתונים זכרים שנתפסו בטבע כחיות מוקד הנגררת אחרי קבוצה אחרת של זכרים שנתפסו בטבע ומניפולציות הורמונליות, כל אלה דורשים כ -24 שעות של זמן התאקלמות שקט בקופסאות החזקה כדי למזער את השפעות הלחץ. למרות שתקופות התאקלמות אלה האריכו את זמני הניסיון למעלה מיומיים, מתח עקב שבי וטיפול משפיעים על התנהגות חיות הבר ויש למזער אותם כדי ליצור ערכות נתונים נקיות34,35.

לסיכום, מבוכי Y הם כלים רבי עוצמה הניתנים להתאמה שניתן להשתמש בהם כדי לחקור את האקולוגיה הכימית של חיות בר מגוונות בתנאים משתנים נרחבים, בתנאי שיש תכנון מראש ערני. יש לקחת בחשבון בזהירות כדי לבחור שאלות מתאימות ולתכנן כראוי את ההתקנה הניסיונית עבור מסה ותנאים נתון. חוקרים ומנהלים יכולים להפיק תועלת משמעותית משימוש במבוכי Y כדי להבין טוב יותר את הביולוגיה הכימית של בעלי החיים, שכן כלים אלה מאפשרים תכנונים ניסיוניים גמישים המספקים כמויות גדולות של נתונים התנהגותיים בקנה מידה עדין, במיוחד בשילוב עם כלי ניטור מרחוק.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

הפיתוח של מבוך Y הראשון נתמך על ידי הסכמים שיתופיים (15-7412-1155-CA, 16-7412-1269-CA, ו 17-7412-1318-CA) בין אוניברסיטת ג’יימס מדיסון (JMU) ושירות הפיקוח על בריאות בעלי חיים וצמחים של משרד החקלאות האמריקאי. פיתוח מבוך Y בפארק הלאומי אוורגליידס מומן על ידי הסכם שיתוף פעולה (P18AC00760) בין JMU לשירות הפארק הלאומי. אנו מודים לט. דין וב. פאלק על הנחייתם בפרויקט זה באוורגליידס NP וסיוע בהיתר ובמימון. אנו מודים לוו קלו על הסיוע בבניית מבוך ה-Y של USGS. ג. רומאגוסה, ל. בונוול ואר ריד סיפקו תמיכה ניהולית ולוגיסטית. אנו מודים לשני הסוקרים האנונימיים שהציעו משוב מועיל. המימון לעבודת אוורגליידס ולתמיכה בעין סופק על ידי הסקר הגיאולוגי של ארה”ב (USGS) תוכנית מדעי המערכת האקולוגית בעדיפות אוורגליידס רבתי, שירות הפארקים הלאומיים (P18PG00352) ותוכנית המינים הפולשניים של USGS. כל שימוש בשמות סחר, חברות או מוצרים הוא למטרות תיאוריות בלבד ואינו מרמז על תמיכה של ממשלת ארה”ב. הממצאים והמסקנות בפרסום זה לא הופצו רשמית על ידי משרד החקלאות האמריקאי ואין לפרשם כמייצגים נחישות או מדיניות של משרד החקלאות האמריקאי.

Materials

1" Steel zinc-plated corner brace Everbilt, The Home Depot 13619 See Supplemental File 1, Step 2.1 "90 degree 2.5 cm steel corner brace"
121.92cm W x 304.8cm  L x 1.27cm H white polypropylene Extended Range High-Heat UHMW Sheet TIVAR UHMNV SH See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.1. "white polpropylene")
182.88 cm L x 81.28 cm W x 0.64 cm Thick Clear Acrylic Sheet Plexiglass 32032550912090 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.1.6. "Acrylic pieces")
2.54 cm W x 2.54 cm H x 243.84 cm L Mill-Finished Aluminum Solid Angle Steelworks 11354 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.1.1. "aluminum angle bracket")
4.5 kg spool of 5 mm Round Polypropylene Welding Rods HotAirTools AS-PP5N10 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.1. "heat weld")
5 mm Plain Aluminum Rivets Arrow RLA3/16IP See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.1.1. "rivet")
Aluminum angle, 1.9 cm Everbilt, The Home Depot 802527 See Supplemental File 1, Step 1.2 "aluminum angle (1.9 cm x 1.9 cm x 0.16 cm thick)"
Aluminum angle, 2.5 cm Everbilt, The Home Depot 800057 See Supplemental File 1, Steps 1.2 and 2.2.2 "aluminum angle (2.5 cm x 2.5 cm x 0.16 cm thick)"
Aluminum angle, 3.2 cm Everbilt, The Home Depot 800037 See Supplemental File 1, Step 1.2 "aluminum angle (3.2 cm x 3.2 cm x 0.16 cm thick)"
Aluminum flat bar 1" x 1/8" thick Everbilt, The Home Depot 801927 See Supplemental File 1, Step 3.2.1 "aluminum strap"
Avigilon 2.0 MP camera Avigilon, a Motorola Solutions Company 2.0C-H4SL-BO1-IR See "1.5 Camera set-up and video acquisition" (step 1.5.1 "Avigilon 2.0 MP")
Avigilon NVR Avigilon, a Motorola Solutions Company HD-NVR3-VAL-6TB-NA See "1.5 Camera set-up and video acquisition" (step 1.5.3 "NVR")
Clear acrylic sheet (5.6 mm thick) United States Plastic Corp. 44363 See Supplemental File 1, Step 1.3 "clear acrylic sheet" and step 3.2.1 "clear acrylic door"
Fillet Weld Nozzle 3/16" x 15/32" / 4.5 x 12 mm TRIAC 107.139 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.1. "heat weld")
Hanging File Folder Box Sterilite 18689004 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.2.1. "Boxes")
HardiePanel HZ10 James Hardie Building Products 9000525 See Supplemental File 1, Step 1.1 "fiber cement siding"
Heat Welding Gun TRIAC 141.227 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.1. "heat weld")
Kraft Butcher Paper Roll, 24" Bryco Goods 24 inch x 175 FT See "1.2 Protocol for running scent-laying tegus" (step 1.2.1.2 "butcher paper")
Kraft Butcher Paper Roll, 46 cm wide Bryco Goods BGKW2100 See "2.3. Protocol for running scent-laying pythons" (step 2.3.4. "scenting paper")
Micro-90 Concentrated Cleaning Solution  International Products Corporation M-9050-12 See "1.4 Breakdown and clean-up" (step 1.4.4 "laboratory-grade soap")
MKV ToolNix – Matroska tools for linux/Unix and Windows Moritz Bunkus v.48.0.0 See "2.2. Camera setup and video acquisition" (step 2.2.4.2. "movie processing software")
Network Camera Axis Communications M3104-LVE See "2.2. Camera setup and video acquisition" (step 2.2.1. "Project camera")
Palight ProjectPVC 1/4" Palram 159841 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.2.3. "faceplate")
Palight ProjectPVC 1/8" Palram 156249 See "2.1. Y-maze components and rationale for changes to USDA design " (step 2.1.2.1. "door")
Privacy windscreen (green) MacGregor Size to fit See Supplemental File 1, Step 4.2 "green heavy duty shade cloth"
Protective Glove, Full-Finger ArmOR Hand HS1010-RGXL See "2.3. Protocol for running scent-laying pythons" (step 2.3.11.2. NOTE: "puncture-resistant glove")
REScue Disinfectant Virox Animal Health 44176 See "1.5. Breakdown and clean-up." (step 1.5.4. NOTE "sanitation solution")
Reversable PVC trim, 1/2" x 24" UFP Industries, Veranda products H120XWS17 See Supplemental File 1, Step 2.1 "PVC board partition", and step 3.2.1 "thinner PVC trim boards"
S4S / Veranda HP TRIM UFP Industries, Veranda products H190OWS4 See Supplemental File 1, Steps 1.2, 2.2.2, and 2.2.3 "PVC board"
S4S / Veranda HP TRIM (1" x 8" Nominal) UFP Industries, Veranda products 827000005 See Supplemental File 1, Steps 3.2.1 "PVC trim board"
ScotchBlue 24 in. Pre-taped Painter’s Plastic 3M PTD2093EL-24-S See "1.2 Protocol for running scent-laying tegus" (step 1.2.1.3 "plastic sheeting")
Sterilite 114 L tote box Sterilite Company 1919, Steel See Supplemental File 1, Step 3.2 "arm box"
Sterilite 189 L tote box Sterilite Company 1849, Titanium See Supplemental File 1, Step 3.2 "Base box"
Super Max Canopy ShelterLogic 25773 See Supplemental File 1, Step 4.3 "white canopy"
VLC Media Player  VideoLAN v.3.0.11 See "2.2. Camera setup and video acquisition" (step 2.2.4.3. "media file reviewing program")
White Pavilion Tent King Canopy BJ2PC See Supplimental File 2 "3. Enclosure materials and consideratons" (step 3. "pavilion tent")
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Fine, J. M., Vrieze, L. A., Sorensen, P. W. Evidence that petromyzontid lampreys employ a common migratory pheromone that is partially comprised of bile acids. Journal of Chemical Ecology. 30 (11), 2091-2110 (2004).
  2. Hesse, S., Bakker, T. C., Baldauf, S. A., Thünken, T. Kin recognition by phenotype matching is family-rather than self-referential in juvenile cichlid fish. Animal Behaviour. 84 (2), 451-457 (2012).
  3. Forester, D. C., Wisnieski, A. The significance of airborne olfactory cues to the recognition of home area by the dart-poison frog pumilio. Journal of Herpetology. 25 (4), 502-504 (1991).
  4. Khannoon, E. R., El-Gendy, A., Hardege, J. D. Scent marking pheromones in lizards: cholesterol and long chain alcohols elicit avoidance and aggression in male Acanthodactylus boskianus (Squamata: Lacertidae). Chemoecology. 21 (3), 143-149 (2011).
  5. Parker, M. R., Mason, R. T. How to make a sexy snake: estrogen activation of female sex pheromone in male red-sided garter snakes. Journal of Experimental Biology. 215 (5), 723-730 (2012).
  6. Wyatt, T. D. . Pheromones and animal behavior: chemical signals and signatures. , (2014).
  7. Smith, T. L., Bevelander, G. S., Kardong, K. V. Influence of prey odor concentration on the poststrike trailing behavior of the Northern Pacific Rattlesnake. Herpetologica. 61 (2), 111-115 (2005).
  8. Yosuke, K., Akira, M. Active foraging for toxic prey during gestation in a snake with maternal provisioning of sequestered chemical defences. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 282, 20142137 (2015).
  9. Parker, M. R., Kardong, K. V. The role of airborne and substrate cues from non-envenomated mice during rattlesnake (Crotalus oreganus) post-strike trailing. Herpetologica. 61 (4), 349-356 (2006).
  10. Bezzina, C. N., Amiel, J. J., Shine, R. Does invasion success reflect superior cognitive ability? A case study of two congeneric lizard species (Lampropholis, Scincidae). PLoS ONE. 9 (1), 86271 (2014).
  11. Mason, R. T., Parker, M. R. Social behavior and pheromonal communication in reptiles. Journal of Comparative Physiology A. 196 (10), 729-749 (2010).
  12. Parker, M. R., Mason, R. T., Aldridge, R. D., Sever, D. M. Pheromones in snakes: history, patterns and future research directions. Reproductive Biology and Phylogeny of Snakes. , 563-584 (2011).
  13. Greene, M. J., Stark, S. L., Mason, R. T. Pheromone trailing behavior of the brown tree snake, irregularis. Journal of Chemical Ecology. 27 (11), 2193-2201 (2001).
  14. Richard, S. A., Tillman, E. A., Humphrey, J. S., Avery, M. L., Parker, M. R. Male Burmese pythons follow female scent trails and show sex-specific behaviors. Integrative Zoology. 14 (5), 460-469 (2019).
  15. Richard, S. A., et al. Conspecific chemical cues facilitate mate trailing by invasive Argentine black and white tegus. PLoS ONE. 15 (8), 0236660 (2020).
  16. Parker, M. R., Kardong, K. V. Airborne chemical information and context-dependent post-strike foraging behavior in Pacific Rattlesnakes (Crotalus oreganus). Copeia. 105 (4), 649-656 (2017).
  17. Lutterschmidt, D. I., Maine, A. R. Sex or candy? Neuroendocrine regulation of the seasonal transition from courtship to feeding behavior in male red-sided garter snakes (Thamnophis sirtalis parietalis). Hormones and Behavior. 66 (1), 120-134 (2014).
  18. Burghardt, G. M., et al. Perspectives-minimizing observer bias in behavioral studies: a review and recommendations. Ethology. 118 (6), 511-517 (2012).
  19. Holman, L., Head, M. L., Lanfear, R., Jennions, M. D. Evidence of experimental bias in the life sciences: why we need blind data recording. PLoS Biology. 13 (7), 1002190 (2015).
  20. Mason, R. T., Gans, C., Crews, D. Reptilian pheromones. Biology of the Reptilia: Hormones, brain, and behavior. 18, 114 (1992).
  21. Mason, R. T., Chivers, D. P., Mathis, A., Blaustein, A. R., Haynes, K. F., Millar, J. G. Bioassay methods for amphibians and reptiles. Methods in Chemical Ecology. 2, 271-325 (1998).
  22. Martín, J., López, P., Rheubert, J. L., Siegel, D. S., Trauth, S. E. Pheromones and chemical communication in lizards. Reproductive biology and phylogeny of lizards and tuatara. , 43-77 (2014).
  23. Smith, K. P., Parker, M. R., Bien, W. F. Behavioral variation in prey odor responses in northern pine snake neonates and adults. Chemoecology. 25 (5), 233-242 (2015).
  24. Parker, M. R., Patel, S. M., Zachry, J. E., Kimball, B. A. Feminization of male Brown Treesnake methyl ketone expression via steroid hormone manipulation. Journal of Chemical Ecology. 44 (2), 189-197 (2018).
  25. Cooper, W. E. Evaluation of swab and related tests as a bioassay for assessing responses by squamate reptiles to chemical stimuli. Journal of Chemical Ecology. 24 (5), 841-866 (1998).
  26. Goetz, S. M., Godwin, J. C., Hoffman, M., Antonio, F., Steen, D. A. Eastern indigo snakes exhibit an innate response to pit viper scent and an ontogenetic shift in their response to mouse scent. Herpetologica. 74 (2), 152-158 (2018).
  27. Clark, R. W. Timber rattlesnakes (Crotalus horridus) use chemical cues to select ambush sites. Journal of Chemical Ecology. 30 (3), 607-617 (2004).
  28. Martín, J., López, P. Supplementation of male pheromone on rock substrates attracts female rock lizards to the territories of males: a field experiment. PLoS ONE. 7 (1), 30108 (2012).
  29. Downes, S., Shine, R. Sedentary snakes and gullible geckos: predator-prey coevolution in nocturnal rock-dwelling reptiles. Animal Behaviour. 55 (5), 1373-1385 (1998).
  30. Parker, M. R., Kardong, K. V., LeMaster, M. P., Mason, R. T., Muller-Schwarze, D. Rattlesnakes can use airborne cues during post-strike prey relocation. Chemical Signals in Vertebrates 10. , 397-402 (2005).
  31. Parker, M. R., Young, B. A., Kardong, K. V. The forked tongue and edge detection in snakes (Crotalus oreganus): an experimental test. Journal of Comparative Psychology. 122 (1), 35-40 (2008).
  32. Greggor, A. L., Thornton, A., Clayton, N. S. Neophobia is not only avoidance: improving neophobia tests by combining cognition and ecology. Current Opinion in Behavioral Sciences. 6, 82-89 (2015).
  33. Candler, S., Bernal, X. E. Differences in neophobia between cane toads from introduced and native populations. Behavioral Ecology. 26 (1), 97-104 (2015).
  34. Currylow, A. F., Louis, E. E., Crocker, D. E. Stress response to handling is short lived but may reflect personalities in a wild, Critically Endangered tortoise species. Conservation Physiology. 5 (1), (2017).
  35. Currylow, A. F., et al. Comparative ecophysiology of a critically endangered (CR) ectotherm: Implications for conservation management. PLoS ONE. 12 (8), 0182004 (2017).

Tags

Y-mazeChemosensory BehaviorReptilesExploratory BehaviorAnimal BehaviorPreferenceModular BehaviorScenting PaperBarrierAmbient ConditionsDefensive Scent Deposition

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Parker, M. R., Currylow, A. F., Tillman, E. A., Robinson, C. J., Josimovich, J. M., Bukovich, I. M. G., Nazarian, L. A., Nafus, M. G., Kluever, B. M., Adams, A. A. Y. Using Enclosed Y-Mazes to Assess Chemosensory Behavior in Reptiles. J. Vis. Exp. (170), e61858, doi:10.3791/61858 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image