Summary

睡眠とメキシコの血脈の自発運動の自動測定

Published: March 21, 2019
doi:

Summary

このプロトコルは、歩行動作とメキシコの血脈睡眠を定量化するための方法論を詳しく説明します。前の分析は、これら社会的収容魚の動作を測定するため拡張されています。このシステムは、睡眠と他の魚種の活動に関する研究に広く適用できます。

Abstract

門、全体睡眠は高い覚醒のしきい値が含まれます、次の睡眠不足を回復、行動不動の期間を連結する非常に節約された行動特性が特徴です。メキシコの血脈アステュアナクス メキシコ(A. メキシコ),は、環境の摂動応答の形質の進化を研究するためのモデルです。A. メキシコは目をした表面住居形態と堅牢な形態および行動の違いがある複数の盲目の洞窟住居集団のように存在しています。睡眠の損失は、複数の独立して進化した血脈集団で発生しました。このプロトコルでは、睡眠とA. メキシコ洞窟と魚の表面の自発運動の定量化の方法論について説明します。コスト効率の高いビデオ監視システムは、一週間以上の期間にわたってそれぞれ収容の幼虫や大人の魚の行動のイメージングが可能です。システムは、魚の成人高齢者 4 日間ポスト受精に適用できます。アプローチは、一つの舞台で複数の魚を記録して睡眠に社会的な相互作用の効果を測定する合わせることができます。次の行動の記録、データの分析を使用して自動的にソフトウェアを追跡して睡眠解析が期間、試合の長さ、試合数など複数の睡眠変数を定量化するカスタマイズされたスクリプトを使用して処理されます。このシステムは、測定睡眠、行動の日周性とゼブラフィッシュ、イトヨなどあらゆる魚種ほとんど運動に適用できます。

Introduction

睡眠は、全体の生理学的・機能・行動レベル1,2,3動物王国保存性が高い。哺乳類実験動物の睡眠は、脳波を用いた評価、通常、電気生理学的記録は、遺伝的影響を受けやすい小型システムより少なく実用的なこうして睡眠は通常動作3に基づいて計測は,4. 睡眠に関連する行動特徴動物界全体保存性が高いと増加覚醒しきい値、刺激、長時間行動活動の静穏化5と可逆性があります。これらの措置は、人間6では、線虫C. elegansに至る動物の睡眠の特性評価に使用できます。

睡眠を特徴付ける行動活動の静穏化の使用には、自動トラッキング ソフトウェアが必要です。ソフトウェアを追跡するには、活動と不動の期間は数日間以上によって決まります、非アクティブの長い期間は、78をスリープとして分類されます。近年、複数のトラッキング システムは、遺伝的影響を受けやすい小型システムの多様性の間でアクティビティ データを取得するため開発されています。ワーム、ショウジョウバエや魚9,10,11を含みます。これらのプログラムはオープン ソース フリーウェアや市販のソフトウェア7,12,13,14 を含む動物の行動の自動追跡を可能にするソフトウェアを同伴します。.これらのシステムは彼らの柔軟性が異なります、効率的探索と遺伝的 2次元モデル多数で睡眠表現型の解析を可能にします。

ゼブラフィッシュ、動脈分布における睡眠の遺伝の調査は多数の遺伝子と睡眠15,16を調節する神経回路の同定につながっています。これは脊椎動物研究室動物の睡眠の神経基盤を調査するための強力なシステムははるかに少ない睡眠の進化について知られており、自然が変化は睡眠調節に貢献します。メキシコの血脈、アステュアナクス メキシコ(Aメキシコ)、睡眠、運動と概日リズム17,18の劇的な違いを進化しています。これらの魚では、メキシコとテキサス南部や、少なくとも 29 の川に生息する目の表層魚群洞窟北東メキシコ19,20,21シエラ ・ デル ・ アブラ地域個体群としても存在しています。驚くことに、睡眠の損失を含む多くの行動の違いは複数血脈人口14,22で独立して浮上したと表示されます。したがって、血脈は、概日リズム、睡眠と社会的行動の収斂進化を調査するためのモデルを提供します。

このプロトコルでは、睡眠とAの行動を測定するシステムについて説明します。メキシコの幼虫と大人。特注赤外線ベースのレコーディング システムは、光と暗い条件下での動物のビデオ録画のためことができます。市販のソフトウェアを使用して、アクティビティを測定でき、カスタム マクロを使用して非アクティブのいくつかの側面を定量化および睡眠の期間を決定します。このプロトコルには、睡眠と社会的行動間の相互作用を検証する機能を提供し、タンクの中で複数の動物の活動を追跡するための実験的変更もについて説明します。これらのシステムは、測定睡眠、行動の日周性とゼブラフィッシュ、イトヨなどその他魚種で自発運動に適用できます。

Protocol

注: 幼虫と大人の行動追跡のシステムを設定します。 1. 幼虫の睡眠システムの構築 注:赤外線 (IR) 照明、アクリル IR 光の拡散を含む機器の複数の部分は光を自動仔稚魚の高齢者 4 日間ポスト受精 (dpf) 30 dpf A. メキシコを介してを介して追跡の監視システムが必要です。コントロール (タイマー)、コンピューター、カメラ、および配線…

Representative Results

幼虫の年齢 4-30 dpf を図 1に示したカスタム ビルドのクローズド システムで確実に記録できます。システムには、IR と可視照明の両方を可能にする様々 な可視光条件 (図 1 a) の下で、明るい部分と暗い条件下で録音が含まれています。動画は、(図 1 b、C) のトラッキング ソフトウェアを使…

Discussion

このプロトコルでは、睡眠と幼生及び成体の血脈の自発運動を定量化するためのカスタム システムについて説明します。血脈は睡眠睡眠規則1の遺伝学的および神経の基礎を調査するための進化の過程の主要なモデルとして浮上しています。このプロトコルの重要なステップには、照明の最適化、正確な追跡を保証するためにビデオの品質が睡眠を定量化する必要がありま?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、日の出賞 GM127872 ACK、NINDS 賞 105072 ERD と ACK と検知する NSF 賞 1656574 に支えられ

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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Citazione di questo articolo
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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