Mesures automatisées de sommeil et de l’activité locomotrice dans Agassizii mexicain
Summary
Ce protocole décrit en détail la méthodologie utilisée pour quantifier le comportement locomoteur et dormir dans l’agassizii mexicain. Les analyses antérieures sont étendues pour mesurer ces comportements chez les poissons socialement logés. Ce système peut être largement appliqué pour étudier le sommeil et l’activité chez d’autres espèces de poissons.
Abstract
À travers des phylums, sommeil se caractérise par des caractéristiques comportementales hautement conservées qui incluent le seuil d’excitation élevé, rebondissement après privation de sommeil et consolidés des périodes d’immobilité comportementale. Le mexicain spelaea, Astyanax mexicanus (a. mexicanus), est un modèle pour l’étude de l’évolution du trait en réponse aux perturbations environnementales. A. mexicanus existe comme dans eyed surface vivant dans les formes et de multiples populations cavernicoles aveugles qui ont des différences morphologiques et comportementales robustes. La perte de sommeil s’est produite dans les populations multiples, agassizii évolué indépendamment. Ce protocole décrit une méthode pour quantifier le sommeil et l’activité locomotrice dans a. mexicanus grotte et poissons de surface. Un système de vidéosurveillance rentable permet l’imagerie comportementale de poissons larvaires ou adultes hébergés individuellement pour des périodes d’une semaine ou plus. Le système peut être appliqué pour des poissons âgés de 4 jours après la fécondation à l’âge adulte. L’approche peut aussi être adaptée pour mesurer les effets d’interactions sociales sur le sommeil en enregistrant plusieurs poissons dans une arène unique. Suite à des enregistrements comportements, données sont analysées à l’aide automatique de logiciel de suivi et analyse de sommeil est traitée à l’aide de scripts personnalisés qui quantifient les multiples variables de sommeil, y compris la durée, la longueur de bout et nombre de combat. Ce système peut être appliqué à la mesure de sommeil, le comportement circadienne et l’activité locomotrice dans presque toute espèce de poissons dont le poisson-zèbre et les épinoches.
Introduction
Sommeil est hautement conservée tout au long du règne animal à des niveaux physiologiques, fonctionnelle et comportementale1,2,3. Tandis que le sommeil chez les animaux de laboratoire chez les mammifères est généralement évaluée au moyen des électroencéphalogrammes, des enregistrements électrophysiologiques sont moins pratiques dans des systèmes modèles génétiquement prêtent petit et donc sommeil est généralement mesurée selon le comportement3 , 4. caractéristiques comportementales associées au sommeil sont fortement conservés dans tout le règne animal et inclure le seuil d’excitation accrue, réversibilité avec stimulation et prolongée de quiescence comportementale5. Ces mesures peuvent servir à caractériser le sommeil chez les animaux allant de la ver nématode, c. elegans, à travers les humains6.
L’utilisation de quiescence comportementale pour caractériser le sommeil nécessite le logiciel de suivi automatisé. Avec le logiciel de suivi, des périodes d’activité et d’immobilité sont déterminées pendant plusieurs jours, et longues périodes d’inactivité sont classées comme dormir7,8. Ces dernières années, plusieurs systèmes de suivi ont été développés pour l’acquisition des données d’activité parmi une diversité de systèmes de petits modèles génétiquement susceptibles ; y compris les vers, les mouches des fruits et poisson9,10,11. Ces programmes sont accompagnés d’un logiciel qui permet un suivi automatisé du comportement animal, y compris les freeware open source et des logiciels disponibles dans le commerce7,12,13,14 . Ces systèmes se distinguent par leur souplesse et permettant un dépistage efficace et caractérisation des phénotypes de sommeil dans les nombreux modèles génétiquement amendables.
Une enquête génétique du sommeil dans le poisson-zèbre, Danio rerio, a abouti à l’identification de nombreux gènes et des circuits neuronaux qui régulent le sommeil15,16. Tandis que ceci a fourni un système puissant pour étudier les bases neurales de sommeil chez des animaux vertébrés de laboratoire, est beaucoup moins connu sur la façon dont le sommeil évolue et comment naturel variation contribue règlement de sommeil. Le mexicain spelaea, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), ont évolué des différences spectaculaires dans le sommeil, l’activité locomotrice et rythmes circadiens17,18. Ces poissons existent comme les poissons de surface eyed qui peuplent les rivières du Sud du Texas et le Mexique et au moins 29 cave les populations autour de la région de la Sierra Del Abra du Nord-est du Mexique19,20,21. Remarquablement, les nombreuses différences de comportement, y compris la perte de sommeil, semblent sont apparues indépendamment dans plusieurs agassizii populations14,22. Par conséquent, agassizii fournit un modèle pour l’étude de l’évolution convergente du sommeil, rythme circadien et des comportements sociaux.
Ce protocole décrit un système pour mesurer le sommeil et le comportement locomoteur a. mexicanus larves et les adultes. Un système d’enregistrement infrarouge sur mesure permet pour l’enregistrement vidéo des animaux dans des conditions claires et foncées. Logiciel disponible dans le commerce peut être utilisé pour mesurer l’activité et des macros personnalisées sont utilisées pour quantifier plusieurs aspects d’inactivité et de déterminer les périodes de sommeil. Ce protocole décrit également les modifications expérimentales pour le suivi de l’activité de plusieurs animaux dans un réservoir, permettant d’examiner les interactions entre le sommeil et les comportements sociaux. Ces systèmes peuvent servir à mesure sommeil, le comportement de rythme circadien et l’activité locomotrice chez les espèces de poissons supplémentaires y compris le poisson-zèbre et les épinoches.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ce protocole décrit un système personnalisé pour quantifier le sommeil et l’activité locomotrice dans agassizii larvaire et adulte. Agassizii ont émergé comme un modèle pour l’étude de l’évolution du sommeil qui peut être utilisé pour étudier le fondement génétique et les neurones du sommeil règlement1. Les étapes critiques de ce protocole comprennent l’optimisation de l’éclairage et la qualité vidéo afin d’assurer un suivi précis qui est nécessaire pour quantifier…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par NIGM prix GM127872 ACK, NINDS prix 105072 ERD et ACK et NSF prix 1656574 d’accusé de réception.
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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