Mediciones automatizadas de sueño y actividad locomotriz en mexicano Cavefish
Summary
Este protocolo detalla la metodología para cuantificar el comportamiento locomotor y sueño en el mexicano cavefish. Análisis anteriores se extienden para medir estos comportamientos en pescados ubicado socialmente. Este sistema puede ser ampliamente aplicado para el estudio de sueño y actividad en otras especies de peces.
Abstract
A través de phyla, sueño se caracteriza por características de comportamiento altamente conservadas que incluyen umbral de excitación elevados, rebotan tras privación de sueño y consolidaron períodos de inmovilidad conductual. El mexicano cavefish, Astyanax mexicanus (a. mexicanus), es un modelo para estudiar la evolución del rasgo en respuesta a la perturbación ambiental. A. mexicanus existen ojos formas de superficie y varias poblaciones cavernícolas ciegas que tienen diferencias morfológicas y de comportamiento robustas. La pérdida de sueño ha ocurrido en múltiples poblaciones cavefish evolucionó independientemente. Este protocolo describe una metodología para la cuantificación de sueño y actividad locomotriz en cueva a. mexicanus y peces de superficie. Un sistema de vigilancia de video rentable permite la conducta la proyección de imagen de peces adultos o larvas alojadas individualmente por períodos de una semana o más. El sistema puede aplicarse a los peces de 4 días post fertilización hasta la edad adulta. El enfoque puede ser adaptado también para medir los efectos de las interacciones sociales en sueño registrando varios peces en una sola arena. Tras grabaciones de comportamiento, datos se analizaron usando automatizado de software de seguimiento y análisis de sueño es procesado usando scripts personalizados que cuantifican variables múltiples de sueño incluyendo duración, longitud de pelea y pelea número. Este sistema puede aplicarse a medida sueño y comportamiento circadiano locomotor actividad en casi cualquier especie de peces como el pez cebra y espinosos.
Introduction
Sueño se conserva altamente en todo el reino animal en los niveles fisiológicos, funcionales y conductuales1,2,3. Mientras sueño en los animales mamíferos de laboratorio normalmente se evalúa mediante electroencefalogramas, las grabaciones electrofisiológicas son menos prácticas en sistemas pequeños modelo genéticamente susceptibles y así dormir normalmente se mide en base a comportamiento3 , 4. características de comportamiento asociadas con el sueño están muy conservadas a lo largo del reino animal e incluyen umbral de excitación creciente, reversibilidad con estimulación y prolongada inactividad conductual5. Estas medidas se pueden utilizar para caracterizar el sueño en los animales que van desde el gusano nematodo C. elegans, a través de los seres humanos6.
El uso de quietud conductual para caracterizar el sueño requiere software de rastreo automatizado. Con software de seguimiento, se determinan periodos de actividad e inmovilidad durante varios días y largos períodos de inactividad se clasifican como dormir7,8. En los últimos años se han desarrollado múltiples sistemas de seguimiento para la adquisición de datos de actividad entre una diversidad de sistemas de la pequeña modelo genéticamente susceptibles; como gusanos, moscas de la fruta y pescado9,10,11. Estos programas van acompañados de software que permite el seguimiento automatizado del comportamiento animal, incluyendo freeware de código abierto y software disponibles en el mercado7,12,13,14 . Estos sistemas difieren en su flexibilidad y permitan la eficiente detección y caracterización de los fenotipos de sueño en numerosos modelos genéticamente modificable.
Investigación genética del sueño en el pez cebra, Danio rerio, ha llevado a la identificación de numerosos genes y circuitos neuronales que regulan el sueño15,16. Mientras que esto ha proporcionado un sistema poderoso para investigar la base neural del sueño en un animal de laboratorio vertebrados, es mucho menos conocida sobre cómo evoluciona el sueño y cómo natural variación contribuye a dormir Reglamento. El mexicano cavefish, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), han evolucionado las diferencias dramáticas en el sueño, la actividad locomotriz y ritmos circadianos17,18. Estos peces existen ojos superficie peces que habitan en los ríos de México y sur de Texas y al menos 29 cueva las poblaciones de la región de la Sierra Del Abra del noreste de México19,20,21. Notablemente, muchas diferencias conductuales, incluyendo la pérdida de sueño, parecen haber emergido independientemente en varias poblaciones de cavefish14,22. Por lo tanto, cavefish proporciona un modelo para la investigación de la evolución convergente de sueño, circadiano y comportamientos sociales.
Este protocolo describe un sistema para medir el sueño y el comportamiento locomotor en A. mexicanus de larvas y adultos. Un sistema de grabación basado en infrarrojos a la medida permite la grabación de vídeo de animales bajo condiciones de luz y oscuridad. Software disponible comercialmente puede utilizarse para medir la actividad y macros personalizadas se utilizan para cuantificar varios aspectos de inactividad y determinar periodos de sueño. Este protocolo también describe modificaciones experimentales para el seguimiento de la actividad de múltiples animales dentro de un tanque, proporcionando la capacidad de examinar las interacciones entre el sueño y comportamientos sociales. Estos sistemas pueden aplicarse a la medida de sueño y comportamiento circadiano locomotor actividad en especies de peces adicionales incluyendo el pez cebra y espinosos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este protocolo describe un sistema de medida para cuantificar el sueño y la actividad locomotriz en larvas y adultos cavefish. Cavefish ha surgido como un líder modelo para el estudio de la evolución del sueño que se puede utilizar para investigar la base genética y de los nerviosas de sueño Reglamento1. Los pasos críticos en este protocolo incluyen la optimización de la iluminación y calidad de vídeo para asegurar un seguimiento preciso es necesaria cuantificar el sueño. El sistema de …
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por NIGMS GM127872 ACK, NINDS Premio 105072 ERD y ACK y Premio NSF 1656574 ACK.
Materials
| 12V power adaptor | Environmental Lights | 24 Watt 12 VDC Power Supply | |
| Acrylic dividers (adults) | TAP Plastic | Order sheets in sizes as needed | |
| Adult infrared light power source | Environmnental Lights 24 Watt 12 VDC Power Supply | ||
| Battery pack | CyberPower | CP850PFCLCD | |
| Camera lens (adult) | Navitar Zoom 7000 | Zoom 7000 | |
| Camera lens (larval) | Fujian 35mm f/1.7 | B01CHX7668 | Purchase on Amazon |
| Camera lens adapter | d | 1524219 | |
| Camera mount | CowboyStudio Super Clamp | B002LV7X1K | Purchase on Amazon |
| Fish tank | Deep Blue Professional | ADB11006 | |
| Heat sink (adult) | M-D Building products | SKU: 61085 | Cut to fit |
| Heat sink (larval) | M-D Building products | SKU: 57000 | Cut to fit |
| Infrared lights (adults) | Environmental Lights Infrared 850 nm 5050 LED strip | irrf850-5050-60-reel | Cut to fit |
| Infrared lights (larval) | LED World | B00MO9H7H4 | Purchase on Amazon |
| IR-diffusing acrylic | TAP Plastic | Order sheets in sizes as needed | |
| Laptop/computer | N/A | N/A | Any laptop will work. |
| LED light | Chanzon 10 High Power Led Chip 3W White (6000K-6500K/600mA-700mA/DC 3V-3.4V/3 Watt) | B06XKTRSP7 | Use with Chanzon 25pcs 1W 3W 5W LED Heat Sink (2 pin Black) Aluminum Base Plate Panel |
| light timer | Century 24 Hour Plug-in Mechanical Timer Grounded | ||
| Plastic wall mount for IR | Everbilt Plastic pegboard | Model # 17961 | |
| Power cable | BNTECHGO 22 Gauge Silicone Wire | B01K4RPE0Y | |
| Power source | Rapid LED | MOONLIGHT DRIVER (350MA) | |
| Tissue culture plates | Fisherbrand | 12-well (FB012928) 24-well (FB012929) | |
| Tripod Ball head | Demon DB-44 | B00TQ54CZO | Purchase on Amazon |
| USB Hardrive | Seagate 3TB backup | STDT3000100 | |
| USB Webcam | Microsoft LifeCam | Q2F-00014 | Purchase on Amazon |
| Wall mount for camera | LDR Industries 1/2" Steel pipe | 307 12X36 | Mounted on wall with Flange and 90 degree pipe elbow. Could also use a tripod to hold camera. |
Referenzen
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