Summary

수 면과 운동 활동 멕시코 Cavefish에서의 자동화 된 측정

Published: March 21, 2019
doi:

Summary

이 프로토콜 운동 동작 및 멕시코 cavefish 수 면 측정 방법을 자세히 설명 합니다. 이전 분석은 사회적으로 지 내게 물고기에 이러한 행동을 측정 하기 위해 확장 됩니다. 이 시스템은 수 면과 다른 물고기 종에 있는 활동 연구에 널리 적용할 수 있습니다.

Abstract

문의 전체 수 면 매우 보존된 행동 특성 포함 된 높은 흥분을 일으키는 임계값, 수 면 부족, 다음 반 등 기간 행동 부동의 통합 특징 이다. 멕시코 cavefish Astyanax mexicanus (A. mexicanus), 는 섭 동 환경에 대 한 응답 특성이 진화를 공부에 대 한 모델입니다. A. mexicanus 는 눈된 표면 주거 형태와 강력한 형태학과 행동의 차이 여러 장 님 동굴 주거 인구 존재 한다. 수 면 손실을 여러, 독립적으로 진화 cavefish 인구에서 발생 했습니다. 이 프로토콜 수 면과 표면 생선과 A. mexicanus 동굴에서 운동 활동을 측정 하는 방법론을 설명 합니다. 비용 효율적인 비디오 모니터링 시스템 1 주일 이상 기간에 대 한 개별적으로 보관 되어 애벌레 또는 성인 물고기의 행동 이미징 할 수 있습니다. 물고기 세 일 성인 기 통해 게시물 수정 시스템을 적용할 수 있습니다. 접근도 단일 분야에서 여러 물고기를 기록 하 여 수 면에 사회적 상호 작용의 효과 측정 하기 위한 적응 될 수 있다. 행동 기록, 다음 데이터 분석 사용 하 여 자동으로 소프트웨어를 추적 하 고 수 면 분석 기간, 가릴 길이 및 시 합 수를 포함 하 여 여러 수 면 변수를 계량 하는 사용자 지정된 스크립트를 사용 하 여 처리 됩니다. 이 시스템은 측정 자, circadian 동작 및 거의 모든 어 종 zebrafish, sticklebacks 등에서 운동 활동에 적용할 수 있습니다.

Introduction

수 면이 높은 생리 기능과 행동 수준1,2,3에 동물의 왕국에 걸쳐 보존 됩니다. 일반적으로 포유류 실험실 동물 수 면 심장학을 사용 하 여 평가, electrophysiological 녹음은 작은 유전자 의무가 모델 시스템에서 덜 실용적 고 따라서 수 면은 일반적으로 측정 동작3 에 따라 , 4. 수 면과 관련 된 행동 특성 높은 동물의 왕국에 걸쳐 보존 및 증가 자극 임계값, 자극, 그리고 장시간된 행동 정지5가역을 포함. 이러한 조치는 인간6선 충 벌레 C. 선 충에서 배열 하는 동물에 잠의 특성을 사용할 수 있습니다.

수 면 하 행동 정지를 사용 하 여 자동화 된 추적 소프트웨어를 필요 합니다. 추적 소프트웨어, 활동과 부동의 기간 일 수를 통해 결정 하 고 비활동의 장기간7,8수 면으로 분류 됩니다. 최근 몇 년 동안, 여러 추적 시스템 개발 되었으며, 다양 한 작은 유전자 의무가 모델 시스템 중 활동 데이터 획득 웜, 과일 파리와 물고기9,,1011를 포함 하 여. 이 프로그램 프리웨어 오픈 소스와 상용 소프트웨어7,12,13,14 포함 하 여 동물의 행동의 자동화 된 추적에 대 한 수 있는 소프트웨어와 함께 제공 됩니다. . 이러한 시스템과 효율적인 검사 및 수 면 고기 수많은 유전자 amendable 모델의 특성에 대 한 허용 그들의 유연성에 다.

Zebrafish, Danio rerio, 수 면의 유전자 조사 수많은 유전자와 잠15,16을 조절 하는 신경 회로의 식별을 주도하 고 있다. 이 척추 동물 실험실 동물에 잠의 신경 기초 조사를 위한 강력한 시스템 훨씬 덜 이며 수 면 진화 하는 방법에 대 한 알려진 어떻게 자연 제공 하는 동안 유사 규제 자에 기여 한다. 멕시코 cavefish, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), 수 면, 운동 활동 및 circadian 리듬17,18에 극적인 차이 진화 했다. 이 물고기는 멕시코와 남부 텍사스와 적어도 29의 강에 서식 하는 눈된 표면 물고기 동굴 북동 멕시코19,,2021의 시에라 델 Abra 지역의 인구 존재 합니다. 놀랍게도, 수 면 손실을를 포함 하 여 많은 행동 차이 등장 하지 독립적으로 여러 cavefish 인구14,22에 나타납니다. 따라서, cavefish 수 면, circadian, 그리고 사회적 행동의 수렴 진화를 조사에 대 한 모델을 제공 합니다.

이 프로토콜 수 면 및 A에서 운동 동작 측정을 위한 시스템을 설명 합니다. mexicanus 애벌레 고 어른입니다. 맞춤식 적외선 기반의 녹음 시스템 빛과 어두운 조건 하에서 동물의 비디오 녹화에 대 한 수 있습니다. 상용 소프트웨어를 사용 하 여 활동을 측정 하 고 사용자 정의 매크로 비활성의 여러 측면을 측정 하 고 수 면의 기간을 결정 하는 데 사용 됩니다. 이 프로토콜은 또한 수 면과 사회적 행동 간의 상호 작용을 검사 하는 기능을 제공 하는 탱크 내의 여러 동물의 활동을 추적 하기 위한 실험 수정을 설명 합니다. 이러한 시스템은 측정 자, circadian 동작 및 추가 어 종 zebrafish, sticklebacks 등에서 운동 활동에 적용할 수 있습니다.

Protocol

참고: 애벌레와 성인 행동 추적을 위한 시스템을 설정 합니다. 1. 애벌레에 대 한 수 면 시스템 구축 참고: 적외선 (IR) 조명, 아크릴 IR 빛 확산 기를 포함 하 여 장비의 여러 조각을 자동 빛 추적 30 dpf A. mexicanus 통해 청소년 물고기 세 일 게시물 수정 (dpf)를 통해 애벌레에 대 한 모니터링 시스템 필요 컨트롤 (타이머), 컴퓨터, 카메라, 및 배?…

Representative Results

애벌레 연령대 4-30 dpf를 안정적으로 그림 1에 설명 된 사용자 지정 빌드 닫힌된 시스템에서 기록 될 수 있습니다. 시스템에는 적외선과 보이는 조명 조건 하에서 빛과 어둠, 다양 한 표시 빛 조건 (그림 1A)에서 녹음 수 있도록 포함 되어 있습니다. 동영상은 다음 추적 소프트웨어 (그림 1BC)를 사…

Discussion

이 프로토콜에서는 측정 수 면과 운동 활동 애벌레와 성인 cavefish에 대 한 사용자 지정 시스템을 설명 합니다. Cavefish는 수 면 수 면 규칙1의 유전과 신경 기초를 조사 하는 데 사용할 수 있습니다의 진화를 공부에 대 한 최고의 모델로 떠오르고 있다. 이 프로토콜의 중요 한 단계 점화의 최적화를 포함 하 고 정확한 추적을 보장 하기 위해서 비디오 품질은 수 면을 계량 하는 데 필?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 NIGMS 수상 GM127872 ACK, ERD 및 ACK, NINDS 수상 105072과 NSF 상을 1656574 ACK.에 의해 지원 되었다

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.

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Jaggard, J. B., Lloyd, E., Lopatto, A., Duboue, E. R., Keene, A. C. Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish. J. Vis. Exp. (145), e59198, doi:10.3791/59198 (2019).

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