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.
행동분석학

Ingesloten Y-mazen gebruiken om chemosensorisch gedrag bij reptielen te beoordelen

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

Y-mazen stellen onderzoekers in staat om de relevantie te bepalen van specifieke stimuli die diergedrag stimuleren, vooral geïsoleerde chemische signalen uit verschillende bronnen. Zorgvuldig ontwerp en planning kunnen robuuste gegevens opleveren (bijv. discriminatie, mate van exploratie, tal van gedragingen). Dit experimentele apparaat kan krachtig inzicht geven in gedrags- en ecologische vragen.

Abstract

Reptielen gebruiken een verscheidenheid aan omgevingssignalen om dierlijk gedrag te informeren en aan te sturen, zoals chemische geursporen geproduceerd door voedsel of specifieke stoffen. Het decoderen van het geurvolgende gedrag van gewervelde dieren, met name invasieve soorten, maakt het mogelijk om aanwijzingen te ontdekken die verkennend gedrag induceren en kunnen helpen bij de ontwikkeling van waardevolle basis- en toegepaste biologische hulpmiddelen. Het kan echter een uitdaging zijn om gedrag te lokaliseren dat dominant wordt aangedreven door chemische signalen versus andere concurrerende omgevingssignalen. Y-mazen zijn veelgebruikte hulpmiddelen die worden gebruikt in onderzoek naar diergedrag die kwantificering van gewerveld chemosensorisch gedrag in een reeks taxa mogelijk maken. Door externe stimuli te verminderen, verwijderen Y-mazen verstorende factoren en presenteren focale dieren een binaire keuze. In onze Y-doolhofstudies is een geurdier beperkt tot één arm van het doolhof om een geurspoor achter te laten en wordt het verwijderd zodra aan de geurlegparameters is voldaan. Vervolgens wordt, afhankelijk van het type proef, het focale dier in het doolhof toegelaten of wordt een concurrerend geurspoor gecreëerd. Het resultaat is een registratie van de keuze en het gedrag van het focale dier, terwijl onderscheid wordt gemaakt tussen de gepresenteerde chemische signalen. Hier worden twee Y-doolhofapparaten beschreven die zijn afgestemd op verschillende invasieve reptielensoorten: Argentijnse zwart-witte tegu-hagedissen (Salvator merianae) en Birmese pythons (Pythonbivittatus) , die de werking en reiniging van deze Y-doolhoven beschrijven. Verder zijn de verscheidenheid aan geproduceerde gegevens, experimentele nadelen en oplossingen en voorgestelde kaders voor gegevensanalyse samengevat.

Introduction

Y-mazen zijn veel voorkomende, eenvoudige hulpmiddelen in studies naar diergedrag waarmee een verscheidenheid aan vragen kan worden aangepakt. Y-mazen worden niet alleen veel gebruikt in laboratoriumstudies, maar zijn ook functioneel compatibel met verschillende veldomgevingen om wilde dieren in relatief afgelegen omgevingen te bestuderen. Onderzoekers hebben het gedrag van wilde gewervelde dieren onderzocht met behulp van Y-mazen in een grote verscheidenheid aan taxa in vergelijkbare verschillende veldtoepassingen (bijv. lampreien1; cichlide vissen2; gifkikkers3; lacertid hagedissen4; kousebandslangen5).

Veel onderzoekers zijn gericht op hoe en in welke mate chemische signalen het gedrag van dieren in reproductieve, ruimtelijke en foerageerecologie stimuleren6. Een verscheidenheid aan chemische stimuli kan worden getest in Y-mazen en op fijne schalen, zoals twee chemische sporen die slechts enigszins verschillen in concentratie7, of detectievermogen op basis van de reproductieve status van de doelsoort8. Chemische sporen — de belangrijkste stimulus die wordt gebruikt bij Y-doolhoftests — kunnen van nature worden gecreëerd door specifieke stoffen of specifiek in het milieu worden geplaatst door een onderzoeker die een gedefinieerde chemische brongebruikt 1,5. Stimuli kunnen ook worden getest in unieke combinaties om multimodale invloed van cues te bepalen, zoals veranderende contexten van cue-presentatie (airborne vs. substrate trails9; visuele plus chemische cues10). Hoewel er veel andere methoden zijn voor het beoordelen van chemosensorische reacties bij reptielen (zie discussiesectie), maken Y-mazen het mogelijk om zoekgedrag(en) te beoordelen en op meerdere temporele en ruimtelijke schalen, wat kan leiden tot grotere niveaus van gedragsinferentie.

Reptielen zijn breed getest op hun afhankelijkheid van chemische signalen in reproductieve en foerageerecologie, en onderzoekers gebruiken vaak Y-mazen in deze studies11,12. De chemische ecologie van reptielen wordt nog steeds ontcijferd door studies die Y-doolhoven gebruiken om een verscheidenheid aan evolutionaire en gedragsvragen aan te pakken die waardevol zijn voor natuurbeheerders. Recente tests met invasieve slangen- en hagedissoorten hebben bijvoorbeeld aangetoond dat chemische signalen alleen de keuze en tijdstoewijzing binnen de nieuwe omgeving van een Y-doolhof13,14,15kunnen beïnvloeden .

Het gebruik van grote Y-mazen voor middelgrote focale dieren (bijv. grote reptielen) is over het algemeen beperkt tot laboratoriuminstellingen waar de focale dieren op lange termijn gemakkelijk kunnen worden gehuisvest, experimentele factoren (bijv. klimaat, licht, externe stimuli) kunnen worden gecontroleerd en de toegang tot infrastructuur (bijv. stroom, stromend water) is onbeperkt. Studies over wilde dieren zijn echter vaak beperkt tot specifieke locaties om verschillende redenen (bijv. logistiek, toestaan). Als gevolg hiervan ontstaan uitdagingen die moeten worden aangepakt door creatieve probleemoplossing en methodologische aanpassingen om consistente en vergelijkbare resultaten te behouden.

Hier zijn twee experimentele opstellingen beschreven met behulp van Y-doolhoven en monitoringtools op afstand om de reproductieve chemische ecologie van invasieve squamate reptielen (d.w.z. slangen en hagedissen) in verschillende veldscenario’s te beoordelen: wild gevangen, gevangen Argentijnse zwart-witte tegu hagedissen (Salvator merianae) in Gainesville, FL, en wild gevangen Birmese pythons (Python bivittatus) in Everglades National Park, FL. Zoals geïmpliceerd door zijn naam, creëert het Y-doolhofapparaat een experimentele omgeving waarin een dier een hoofdpassage (de basis van de Y; “basis”) die vervolgens leidt tot twee divergente doorgangen (de armen van de Y; “armen”). In deze experimenten worden twee soorten dieren gebruikt voor één proef: geurleggende dieren (zorgen voor de prikkelgeur in een beperkt gebied van het doolhof) en focale dieren (gegevens worden verzameld over dit dier terwijl het het geurspoor verkent).

Als experimenteel apparaat in chemoecologische studies moet elk Y-doolhof zo worden geconstrueerd dat het dier gemakkelijk kan worden verwijderd en kan worden ontleed voor grondige reiniging en reset. Ook worden de beperkingen besproken die inherent zijn aan deze verschillende testomgevingen (bijv. dagdieren versus nachtdieren, infrastructuurverschillen) die methodologische aanpassingen veroorzaakten. Hoewel de focus lag op tegu hagedissen en Birmese pythons, kunnen deze ontwerpen worden toegepast op een breed scala aan reptielensoorten. In dit onderzoek naar invasieve reptielen profiteren Y-mazen van de snelheid en schaal van gevolgtrekking, omdat ze een snelle verzameling van gegevens mogelijk maken om managementdoelen te informeren die in-stap gaan met de invasiedreiging van een bepaalde soort. In het bijzonder is het bestuderen van chemo-ecologie van invasieve soorten van cruciaal belang voor de ontwikkeling van effectieve chemische controletools.

Discriminatie is de belangrijkste observatie van empirische tests met behulp van Y-mazen waarbij een focal dier kiest tussen twee stimuli en dat besluitvormingsproces wordt beoordeeld. Een strook gedrag kan ook worden gescoord in Y-doolhofproeven tijdens de proef zelf (live) of na de proef (video) om de inferentiële kracht uit te breiden. De complexiteit van de a priori doelstellingen van een bepaalde studie bepaalt of live observatie of gearchiveerde opnames het beste bij het ontwerp passen. Hier zijn Y-doolhofmethoden in detail beschreven voor het beantwoorden van chemoecologische vragen om toekomstige studies te informeren door onderzoekers die geïnteresseerd zijn in vergelijkbare vragen over reptielengedrag, vooral in chemische ecologie.

Protocol

Alle procedures met betrekking tot het gebruik van levende gewervelde dieren werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committees van het Amerikaanse ministerie van Landbouw en de U.S. Geological Survey. OPMERKING: Omdat deze studies zich richten op invasieve gewervelde dieren, moet ook worden voldaan aan de naleving van inperkingsnormen, die specifieke beperkingen opleggen aan het ontwerp en de uitvoering van experimenten. Hoewel veel van de methoden vergelijkbaar zijn tussen de twee studielocaties en de dag- versus nachtelijke studietiming, zijn in elk van de volgende twee secties verschillende methoden beschreven. 1. Y-doolhof opstelling en dagprotocol voor het Amerikaanse Ministerie van Landbouw (USDA) Animal Plant Health Inspection Service (APHIS) Wildlife Services National Wildlife Research Center Florida Field Station: testen ter plaatse van in het wild gevangen, in gevangenschap gevangen tegus OPMERKING: Plannen voor alle componenten van het Y-doolhof en de insluitingsstructuur zijn opgenomen in aanvullend bestand 1. Y-doolhof afmetingen en ontwerp Gebruik een onderstuk (1,22 m x 2,44 m vezelcement gevelpanelen) om het Y-doolhof te verankeren. Boor gaten in de bovenste laag zodat de sledebouten omhoog kunnen gaan voor de bevestiging van de doolhofstukken. Zie Aanvullend dossier 1voor specifieke aanwijzingen. Bouw de muren van het doolhof uit witte PVC-trimplank; de binnenafmetingen van de basis zijn 120 cm L (zijwanden) x 42 cm B x 14 cm H.OPMERKING: De doorgangsbreedte is ontworpen voor 2x brandpuntsbreedte van dieren. Extra breedte maakt flexibiliteit mogelijk voor twee, door dieren afgezet geursporen. Zorg ervoor dat de binnenafmetingen van de armen 120 cm L (zijwanden) x 40 cm B x 14 cm H zijn. Monteer het doolhof met behulp van afzonderlijke onderdelen aan de onderkant, zijkant en bovenkant die aan elkaar zijn bevestigd voordat u een proefversie uitvoert. Maak de bovenkant van helder acryl om visualisatie van dieren in doolhof mogelijk te maken. Zie Aanvullend dossier 1voor specifieke aanwijzingen. Wanneer een enkel geurspoor wordt gemaakt, gebruikt u een interne partitie in de basis om de ruimtetoegang voor de geurleggende tegu te beperken. Zie Aanvullend dossier 1voor specifieke aanwijzingen. Wanneer twee geursporen door verschillende dieren achter elkaar worden afgezet, gebruik dan een systeem van scheidingswanden om afwisselende armen van het doolhof te blokkeren en elk dier uit te sluiten van afwisselende helften van de basis. Zie Aanvullend dossier 1voor specifieke aanwijzingen. Gebruik dozen om het transport en de inzameling van dieren die worden gebruikt in Y-doolhof proeven mogelijk te maken. Zorg ervoor dat alle dozen ondoorzichtig zijn en zijn uitgerust met afneembare deksels en acryl deuren die gemakkelijk te beveiligen zijn. Zorg ervoor dat de basisdoos (109 cm L x 56 cm B x 46 cm H) zich aan de opening van de basis van het Y-doolhof bevindt. Gebruik het om geurende of focale dieren over te brengen naar het doolhof en voor acclimatisatie voorafgaand aan het openen van de deur en het toestaan van vrijwillige toegang van de dieren tot het doolhof. Zorg ervoor dat de armdozen (83 cm L x 50 cm B x 44 cm H) zich aan de uiteinden van de armen van het Y-doolhof bevinden om het vangen van geur- of focale dieren te vergemakkelijken. Voor specifieke aanwijzingen over constructie en montage, zie Aanvullend dossier 1. Camera-instelling voor het verkrijgen van dagvideo’s Cameraspecificaties: Zorg ervoor dat projectcamera’s continue video kunnen opnemen onder variabele lichtomstandigheden en geschikt zijn voor gebruik buitenshuis onder heersende temperatuur- en vochtigheidsomstandigheden. Met de camera aan de onderkant van de studiebehuizing gemonteerd, moet u ervoor zorgen dat het hele Y-doolhof kan worden vastgelegd in het gezichtsveld van de camera. Pas de lens of hoogte van de camera aan om het gezichtsveld te vergroten of te verkleinen. Wanneer het gezichtsveld is ingesteld, moet u ervoor zorgen dat voldoende gedragsdetail, zoals tong-flicks, kan worden vastgelegd.OPMERKING: Als de hoogte van de studiebehuizing is bevestigd (bijv. 180 cm H), waardoor aanpassingen aan het gezichtsveld worden beperkt, kunnen meerdere camera’s worden gebruikt om een volledige dekking van het interieur van het Y-doolhof te verkrijgen. Zorg ervoor dat camera’s zijn ingesteld om een “breed dynamisch bereik” mogelijk te maken bij gebruik in buitentoepassingen. Voedingsspecificaties: Zorg ervoor dat elke camera een adequate voeding heeft om continue video op te nemen voor de duur van de geplande proefperiode (gebruik bijvoorbeeld een Uninterruptible Power Supply (UPS) met een ingebouwde back-upbatterij om continue stroom te garanderen).OPMERKING: Als er geen netvoeding beschikbaar is, kunnen POE-camera’s (power over ethernet) worden gevoed via netwerkkabels die zijn aangesloten op een digitale videorecorder (DVR) of POE-switch waar een netwerkvideorecorder (NVR) wordt gebruikt. Opnamespecificaties: Zorg er bij het kiezen van een DVR of NVR voor dat deze voldoet aan de projectvereisten, inclusief voldoende opslagcapaciteit en voldoende POE-connectoren (DVR) of camerakanalen (NVR) om het aantal gebruikte camera’s aan te passen. Selecteer opnameparameters die passen bij de gewenste videokwaliteit, rekening houdend met de grootte van de gegevensbestanden (bijv. H264-compressiesnelheid en een beeldsnelheid van 10 frames per seconde [FPS]). Protocol voor het verkrijgen en verwerken van video: Begin met het opnemen van de video vanaf het moment dat het dier het doolhof begint binnen te gaan tot het moment van vastleggen of vooraf ingestelde tijd (1.3.3.4). Met behulp van software die op een of meer computers kan worden geïnstalleerd en het mogelijk maakt om live of opgenomen video te bekijken, exporteer je bestanden met het videoformaat naar keuze. Zorg ervoor dat u hetzelfde tijdvenster en dezelfde duur van video exporteert voor elke camera die wordt gebruikt om gelijktijdige beoordeling van meerdere feeds mogelijk te maken. Zorg ervoor dat u de gegevens regelmatig exporteert, omdat veel systemen oudere gegevens overschrijven met nieuwe gegevens als de opslagcapaciteit van DVR/NVR-bestanden beperkt is. Protocol voor het uitvoeren van geurleggende dierenBeoordeling van bias Voordat u experimentele proeven uitvoert, moet u een Y-doolhof beoordelen op bias door het doolhof samen te stellen, zoals hieronder beschreven, maar zonder de geur op het papier te presenteren. Acclimatiseren van het focale dier, en start de proef.OPMERKING: Afhankelijk van het ontwerp van het onderzoek (bijv. herhaalde metingen met dezelfde focale dieren versus het testen van nieuwe focale dieren elke keer), zullen bias-proeven aantonen dat het doolhof zelf, door ontwerp, de keuze van een focale dier niet vertekent. Veel factoren dragen bij aan bias zoals hoogte, zonlicht en visuele markers. Als het heroriënteren of aanpassen van andere fysieke aspecten van het doolhof geen zijbias verwijdert, randomiseer dan de arm die is aangewezen om een experimentele geur in een bepaalde studie te ontvangen.OPMERKING: Over een bepaald aantal proeven resulteert een onbevooroordeeld doolhof in een keuzekans van 0,5 voor beide armen en wordt een binomiale test uitgevoerd (Figuur 2). Proefvoorbereiding en Y-doolhof montage Draag overal nitrilhandschoenen bij het hanteren van oppervlakken die het dier kan verkennen om geurbesmetting te voorkomen. Verander de handschoenen tussen trials en binnen de setup van een trial als er meerdere geursporen worden gecreëerd. Bereid nieuw, schoon geurpapier (wit slagerspapier, minimaal 61 cm breed) op een schoon oppervlak. Snijd op de juiste lengte zodat het papier voor elke sectie kan overlappen op de kruising van de Y en zich uitstrekt langs de uiteinden van de basis en de armen om onder de dozen te passen. Veeg de bodem van het doolhof en bedek vervolgens rechtstreeks met papier of met een grenslaag tussen het papier en de bodem (bijv. plastic folie) om het opruimen te vergemakkelijken als het dier poept of muskus in het doolhof. Zet het papier vast door het te doorboren met sledebouten in de bodem en van het ene uiteinde naar het andere te werken om het oppervlak glad te houden. Overlap de papieren op de kruising zodanig dat het basispapier erop ligt. Plaats de zijkanten van het doolhof op hun plaats over de sledebouten, maar zet ze niet vast aan de onderkant. Plaats en bevestig de partitie(s) die nodig zijn om het testtype te testen (zie single-scent 1.3.3 vs. double-scent trials 1.3.4). Schuif de acryl top stukken in sleuven, en veilig met platte hoofd nagels. Bevestig de zijkanten aan de onderkant door de vleugelmoeren aan de sledebouten vast te draaien. Plaats de schone armdozen op hun plaats en zet ze vast met duimschroeven. Bevestig het deksel van de doos met behulp van kabelbinders. Zorg ervoor dat de deuren zijn verwijderd. Proeven met één geurOPMERKING: Het doel van deze proeven is om een enkel geurspoor te presenteren in het Y-doolhof dat van de basis door één arm loopt. Voordat u de acryl top monteert, bevestigt u de scheidingswand om de onbehandelde arm te blokkeren. Selecteer de geparfumeerde arm willekeurig (bijv. muntworp, generator voor willekeurige getallen). Plaats het geurleggende dier in de schone, droge basisdoos. Bevestig het deksel van de basisdoos (bijv. kabelbinders, bouten) en de deur (bijv. duimschroef). Transporteer de bewaardoos naar de studeerkamer en bevestig deze met duimschroeven aan het einde van de basis van het Y-doolhof.OPMERKING: Zorg ervoor dat de deur naar de basisbox op zijn plaats zit voordat u het dier laadt. Acclimatiseren van het dier in de doos voor een vaste, consistente periode (bijv. 60 min). Verwijder de deur van de basisbox en laat het dier vrij het doolhof betreden. Bewaak de dierlijke activiteit op afstand met behulp van videofeed (zie hieronder). Nadat het dier van de basisdoos naar de armbox is gereisd, verwijdert u het dier uit het doolhof terwijl de geur is voltooid. Als het dier zich in een doos bevindt, plaatst en bevestigt u de verwijderbare deur, verwijdert u de doos en brengt u het dier terug naar zijn verblijf. Als het dier terug in het doolhof is, wacht dan in de buurt van het doolhof totdat het dier wordt gezien dat terugkeert naar de doos en verwijder vervolgens de doos.OPMERKING: Squamates poepen defensief en creëren alarmsignalen die de geur die wordt getest besmetten, dus vermijd het dier te schrikken. Als het dier niet terugkeert naar een doos, nader dan langzaam het doolhof en gebruik visuele aanwijzingen (bijv. langzaam zwaaien met de hand) om het dier in de doos aan te moedigen en verwijder vervolgens de doos. Reinig en droog de basisdoos (1.5.5). Als er ontlasting heeft plaatsgevonden, verzamel en absorbeer dan zoveel mogelijk met een papieren handdoek, maar veeg niet af om verspreiding te voorkomen. Demonteer het doolhof gedeeltelijk om de binnenwand te verwijderen en monteer vervolgens opnieuw. Reinig de partitie (1.5.5). Ga verder met punt 1.4 voor het protocol voor het uitvoeren van focale dieren. Proeven met dubbele geurenOPMERKING: Het doel van deze proeven is om twee verschillende geursporen tegelijkertijd in het Y-doolhof te presenteren, waarbij beide vanaf de basis door hun respectievelijke, willekeurig gekozen arm lopen. Voordat u de acryl top monteert, bevestigt u de scheidingswanden om de arm te blokkeren die niet is gekozen voor de eerste geur en de helft van de basis tegenover de geblokkeerde arm. Volg de hierboven beschreven procedures voor één geuronderzoek (1.3.3 tot 1.3.3.8) met één uitzondering. Wanneer de acryldeur wordt verwijderd (1.3.3.3), plaatst u een deur van halve grootte in de opening aan de kant die geblokkeerd moet blijven om ervoor te zorgen dat het geurdier alleen in het open gedeelte van het doolhof kan bewegen. Demonteer het doolhof gedeeltelijk, verwijder de scheidingswanden en reinig (1.5.5). Droog met schone handdoeken. Installeer de partities opnieuw, maar draai ze om om het nu geurende gebied van het doolhof te blokkeren. Installeer de acryl top opnieuw. Herhaal stap 1.3.4.2 voor het tweede geurleggende dier. Demonteer het doolhof gedeeltelijk en verwijder de scheidingswanden. Monteer het doolhof weer. Ga verder met punt 1.4 voor het protocol voor het uitvoeren van focale dieren. Protocol voor het uitvoeren van focale dieren tijdens daguren Volg de stappen 1.3.3.2 tot en met 1.3.3.3 met het voor die proef geplande brandpuntsdier. Bewaak dierlijke activiteit op afstand met behulp van video. Als u een ingesteld venster van verkenningstijd observeert, start u de timer wanneer het dier volledig uit de basisbox is gekomen. Verwijder het dier aan het einde van het onderzoek (1.3.3.4). Afbraak en opruiming Maak de resterende dozen los van het doolhof en demonteer alle dozen. Draag verse nitrilhandschoenen tijdens de demontage en reiniging. Verwijder de acryl topstukken en zet ze opzij op een veilige plaats voor reiniging om krassen of barsten te voorkomen. Zorg ervoor dat u geen krassen op stukken vermijdt wanneer u ze verwijderd (duidelijk gezichtsveld voor videobewakingsgedrag moet worden gehandhaafd). Demonteer de zijkanten van het doolhof en zet ze opzij voor reiniging.OPMERKING: Minimaliseer krassen en UV-degradatie tot Y-maze materialen door ze altijd in de schaduw te houden. Verwijder het papier (en plastic) in een consistente beweging door het op te rollen om verontreiniging van de bodem te voorkomen en gooi het weg. Gebruik een geurloze zeep van laboratoriumkwaliteit en een zachte scrubborstel of microvezeldoeken om alle oppervlakken van de Y-doolhofstukken en alle dozen schoon te maken. Reinig de acryl topstukken en afneembare deuren met dezelfde zeep, maar met zachte spons of microvezeldoeken om krassen te voorkomen.OPMERKING: De bekende chemische signalen bij squamate reptielen zijn lipide-oplosbare verbindingen, en wassen met een reinigingsmiddel is het standaardprotocol voor het reinigen van lipide cues en andere geuren van op polymeer gebaseerde apparaten in terrestrische gewervelde studies11,12,21.OPMERKING: In veldtoepassingen kunnen sanitaire protocollen vereist zijn. Als dat zo is, spuit dan alle binnenoppervlakken van het doolhof (vloer, muren, scheidingswanden, acrylstukken, dozen) met een geschikte sanitaire oplossing, laat het 10 minuten zitten en veeg het vervolgens af met een microvezeldoek. Spoel de gereinigde onderdelen af met water door de oppervlakken af te vegen met schone, natte microvezelhanddoeken en vermijd het laten drogen van zeepresten vóór het spoelen; giet geen water in het doolhof. Laat de stukken aan de lucht drogen of dep ze droog met verse microvezeldoeken. Eenmaal droog, monteer de doolhofstukken opnieuw als u onmiddellijk een andere proef uitvoert. 2. Y-maze setup en crepuscular timing protocol voor de U.S. Geological Survey (USGS) trials in samenwerking met National Park Service: relatief remote testing van wild gevangen Birmese pythons OPMERKING: Plannen voor alle componenten van het Y-doolhof en de insluitingsstructuur zijn opgenomen in aanvullend bestand 2. Y-doolhof componenten en reden voor wijzigingen in USDA ontwerpOPMERKING: Het beschreven Y-doolhof is aanzienlijk gewijzigd om potentiële onderzoekssoorten en in geïsoleerde omstandigheden uit te breiden. De verticale diepte werd verhoogd om een verscheidenheid aan soorten te huisvesten en verschillende materialen en bouwmethoden werden gebruikt om de duurzaamheid en reiniging van de buitenlucht te verbeteren. Zie figuur 1 voor een visualisatie van het voltooide doolhof. Voor specifieke aanwijzingen over constructie en montage, zie Aanvullend Dossier 2. Snijd Y-maze componenten van wit polypropyleen en las alle gesneden stukken die permanent moeten worden bevestigd (bijv. doolhofbodem en zijwanden). Veranker de onderkant van het Y-doolhof (244 cm L x 122 cm B) gemaakt van multiplexplaten die aan elkaar zijn bevestigd met dekschroeven en bevestig deze via een aluminium hoekbeugel die langs de onderkant van de buitenwanden van het doolhof is geklonken. Zorg ervoor dat de basis van het Y-doolhof 120 cm L x 42 cm B x 23 cm H is en dat elke zijwand van de buitenste arm 120 cm L is, de zijwand van de binnenarm 108 cm L (voor specifieke aanwijzingen, zie Aanvullend bestand 2). Sleuf de acryl top op zijn plaats met behulp van een aluminium hoek bevestigd aan de zijwanden met schroeven om de 30 cm (voor specifieke aanwijzingen, zie Aanvullend Bestand 2).OPMERKING: Schroeven die regelmatig aan de bovenrand van de zijwanden van het Y-doolhof worden geplaatst, dienen ook als statische visuele markeringen bij het analyseren van de video van de proeven en bieden schaal. Zorg ervoor dat elke opening van het Y-doolhof (basis, armen) een extra bodemplaat (42 cm B x 30 cm H) aan het einde van de zijwand heeft die aan een doos wordt bevestigd, zodat de bodemplaat een centrale opening omlijst (34 cm B x 16 cm H; voor specifieke aanwijzingen, zie Aanvullend bestand 2). Gebruik een scheidingsstuk om de toegang van het geurdier te beperken (voor specifieke aanwijzingen, zie Aanvullend bestand 2). Bevestig een blokkeerplaat (46 cm B x 22 cm H) met bevestigingstape. De scheidingswand en de plaat verankeren met geïmproviseerde, gemakkelijk te reinigen gewichten (bijv. plastic kan gevuld met water; 2.3.6; Figuur 1). Zorg ervoor dat de acrylstukken de bovenkant van het doolhof vormen (0,6 cm dik, helder). Zie Aanvullend bestand 2voor specifieke aanwijzingen. Gebruik ondoorzichtige dozen met schuifdeur en deksels die gemakkelijk kunnen worden vastgezet om dieren te vervoeren en op te halen in Y-doolhofproeven (Figuur 1). Wijzig de dozen (21,6 cm L x 27,9 cm B) met afvoergaten in de bodem, monteer de deksels met kleine schroeven en moeren en zorg voor een enkele opening voor het binnendringen/uitgaan (de deur). Zie Aanvullend bestand 2voor specifieke aanwijzingen. Bevestig de doos aan het einde van het Y-doolhof door de voorplaat van de doos aan de Y-doolhof frontplaat te bevestigen met bouten en vleugelmoeren of sloten.OPMERKING: Wanneer ze op hun plaats zijn, verankeren dozen ook de acryl topstukken op hun plaats. Camera-instelling voor crepusculaire video-acquisitie: Zie figuur 1 voor een momentopname van het gezichtsveld van de camera. Cameraspecificaties: Zorg ervoor dat de projectcamera continue video kan opnemen onder variabele licht- en temperatuuromstandigheden om crepusculaire en nachtelijke studiesoorten te huisvesten. Met de projectcamera gemonteerd op de plafondbalken van de behuizing, zorg ervoor dat het hele Y-doolhof kan worden vastgelegd binnen het gezichtsveld van de camera. Verhoog of verlaag de hoogte van de tent om het gezichtsveld te vergroten of te verlagen (projectcamera gemonteerd op een hoogte van ~ 3 m). Zorg ervoor dat de reflectie van het infraroodlicht dat door de camera op de acryltop wordt uitgezonden, kritieke delen van de frames in de nachtbeelden niet verduistert. Voedingsspecificaties: Zorg ervoor dat elke projectcamera voldoende voeding heeft om continue video op te nemen voor ‘s nachts filmen (ongeveer 20 uur).OPMERKING: Als er geen wisselstroom beschikbaar is, kan stroom worden geleverd met behulp van diepcyclus verzegelde loodzuur 12-volt batterijen (bijv. twee 12-V 20-Ah gelbatterijen parallel bedraad). Opnamespecificaties: Om het bestandsopslagvolume te minimaliseren, neemt u de video van de laagste kwaliteit op die nog steeds voldoende is om het tellen van tong-flicks in het Y-doolhof mogelijk te maken.OPMERKING: Beeldmateriaal met hoge resolutie vereist een groot opslagvolume en het verlagen van de resolutie is een zeer effectieve manier om ervoor te zorgen dat bestandsgroottes beheersbaar zijn. Beperk de framerate (frames per seconde, FPS) van beeldmateriaal tot het minimum dat nodig is om tong-flicks te detecteren (bijv. opnameresolutie van 800 x 450 met een maximale framerate van 25 FPS resulteert in ongeveer 120 GB beeldmateriaal per proef). Protocol voor het verkrijgen en verwerken van video Bewapen de camera aan het begin van elke geurgebeurtenis (2.3.10) en laat deze continu opnemen tot het einde van de focale gebeurtenis (ongeveer 20 uur). Nadat elke proefversie is voltooid, schakelt u de camera uit en haalt u de SD-kaart (2.4.4) op. Breng de beelden over naar de gewenste opslaglocatie. Omdat SD-kaarten opnameapparaten vaak dwingen om beeldmateriaal op te nemen in clips van 5 minuten, combineert u deze clips met behulp van filmverwerkingssoftware voor eenvoudige verwerking. Bekijk de beelden met behulp van een mediabestandsbeoordelingsprogramma dat variabele afspeelsnelheid en aanpasbare voorwaartse intervallen mogelijk maakt.OPMERKING: Dit verkort de beoordelingstijd van ongeveer 20 uur tot maximaal 1 uur als er geen fijne resolutie vereist is tijdens videoverwerking. Protocol voor het uitvoeren van geurleggende dierenOPMERKING: Het duurt ongeveer 1,5 dagen voordat de stappen in deze sectie zijn voltooid vanwege langere acclimatisatietijden voor wilde reptielen. Zie bias voorwoord in paragraaf 1.3.1 om ervoor te zorgen dat er geen bias te vinden is in het doolhof. Draag overal nitrilhandschoenen bij het hanteren van oppervlakken of het bestuderen van dieren om geurbesmetting te voorkomen. Plaats het geur- of focale dier ten minste 24 uur vóór de proef in zijn doos voor acclimatisatie.OPMERKING: Om stresseffecten te minimaliseren, wordt de doos in een schaduwrijke ruimte zo dicht mogelijk bij het doolhof achtergelaten zonder gestoord te worden door reiniging of andere activiteiten. Zorg ervoor dat alle geteste dieren (geur, brandpunt) op deze manier worden geacclimatiseren. Bereid nieuw, schoon geurpapier voor op een schoon oppervlak en van voldoende lengte om elkaar te overlappen op de kruising van de Y en bedek het hele bodemoppervlak (2 armpapier = 121,9 cm; 1 basispapier = 152,4 cm). Bevestig de uiteinden van de papieren in de buurt van de dozen en de Y-splitsing met maskeertape. Installeer de scheidingswanden om de helft van de basisarm (links of rechts) te blokkeren met een lange scheidingswand en blokkeer de ingang van de tegenoverliggende arm met een korte scheidingswand. Scheur bij het installeren van de barrières het geurpapier niet. Breng voor grote geurdieren een zwaar voorwerp aan dat gemakkelijk achter de barrière kan worden verwijderd en gereinigd als een brace om barrièrefalen te voorkomen (2.1.1.5).OPMERKING: Het geurspoor moet altijd aan één kant van de basis beginnen en vervolgens naar de andere arm kruisen, zodat de keuze van het focale dier duidelijk is. Schuif de acryl top op zijn plaats, een sectie per keer, en zorg ervoor dat de hoeken volledig samenkomen. Gebruik doorzichtige plastic tape om eventuele openingen te bedekken. Bevestig beide armdozen aan het doolhof door de frontplaten met wingnuts en/of hangsloten te verbinden en zorg ervoor dat de deuren open zijn vergrendeld. Bevestig twee uur voor zonsondergang de basisdoos (met het geurdier) en zorg ervoor dat alle bewegingen traag en stabiel zijn om stress voor het dier te minimaliseren. Bewapen de camera en open de deur naar de basisdoos, zorg ervoor dat u de deur op zijn plaats vergrendelt met behulp van beide boutsloten. Blijf uit het zicht van het dier en verlaat het gebied. Noteer na 3 uur (1 uur na zonsondergang) de locatie van het dier in het doolhof en de omgevingsomstandigheden. Als het dier onderweg is, wacht dan tot het in de doos komt. Als het dier zich in een doos bevindt, sluit en bevestigt u de deur van de doos, verwijdert u de doos en verwijdert u het dier en zorgt u ervoor dat defensieve geurafzetting in de doos wordt voorkomen. Als het dier onbeweeglijk is in het lichaam van het doolhof, gebruik dan visuele aanwijzingen (bijv. lange staaf of handzwaaien) om zijn beweging in een doos te stimuleren. Als het dier overblijft, verwijder dan de armdoos(en) zodat de acryltop kan worden verwijderd en het dier handmatig kan worden verzameld en in een zak kan worden overgebracht.OPMERKING: Bij het hanteren van grote dieren (bijv. lekbestendige handschoenen, oogbescherming) moet altijd een goede persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) worden gedragen. Demonteer het doolhof gedeeltelijk om de binnenwanden te verwijderen (vermijd het storen van het geurpapier) en monteer het vervolgens opnieuw. Als er ontlasting heeft plaatsgevonden, verzamel en absorbeer dan zoveel mogelijk met schone microvezeldoeken, maar was het gebied niet. Ga verder met punt 2.4 voor het protocol voor het uitvoeren van focale dieren. Protocol voor lopende crepusculaire focale dierenOPMERKING: De stappen in deze sectie duren ongeveer 2 dagen en moeten rond dezelfde tijd beginnen als het begin van paragraaf 2.3. Acclimatiseren van het geplande focale dier in de doos gedurende ten minste 24 uur voordat het in doolhof wordt uitgevoerd. Voer tijdens de laatste uren van de focale acclimatisatie van het brandpuntsdier het geurleggende dier uit voordat u naar de volgende stap gaat (2.3.9).OPMERKING: Time de geurlegging zo dicht mogelijk bij het tijdstip van introductie van het focale dier in het doolhof om geurafbraak te verminderen. Bevestig de basisdoos (met het brandpuntsdier) met vleugelmoeren en/of hangsloten aan de basis van het Y-doolhof. Gebruik langzame, constante bewegingen bij het vasthouden/vervoeren van de doos om de belasting voor het focale dier te minimaliseren. Zorg ervoor dat beide armkastdeuren open zijn vergrendeld. Begin de focal trial door de deur van de basisbox te openen en vast te vergrendelen met behulp van loopbouten. Blijf uit het zicht van het dier en verlaat het gebied.OPMERKING: Bij wilde nachtelijke reptielenproeven worden focale dieren ‘s nachts gegeven om het doolhof te verkennen. Vier uur na zonsopgang keert u terug naar het doolhof en volgt u sectie 2.3.11.1 om het focale dier te verwijderen. Verzamel de SD-kaart van de camera en laad de batterijen indien nodig op. Gooi het gebruikte papier uit het doolhof en ga verder met schoonmaken (punt 1.5). Figuur 1. Lay-out van het USGS Y-doolhof. Aan de linkerkant toont een schema de componenten van het Y-doolhof met een schaalbalk voor perspectief. Aan de rechterkant toont een momentopname van de videocamera het gezichtsveld voor gedragsopnamen. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Representative Results

Een veelheid aan variabelen kan worden opgenomen en/of gescoord uit Y-maze trials. Het ontwerp van het onderzoek moet in de eerste plaats worden gedreven door de gewenste resultaten/resultaten. Bovendien, als het onderzoek gebaseerd is op herhaalde maatregelen (bv. herhaald gebruik van dezelfde focale dieren), zijn goede test- en analysestructuren vereist. Aangezien de USDA-proeven bijvoorbeeld afhankelijk waren van herhaalde tests van focale tegus, werd de planning van experimentele proeven volledig gerandomiseerd. Keuzegegevens: De meeste studies die Y-mazen gebruiken, rapporteren eenvoudige binaire keuzegegevens en analyseren de resultaten met parametrische statistieken zoals een binomiale test. De belangrijkste beperking hier is de steekproefgrootte, die direct van invloed is op de kracht van elke statistische analyse. In figuur 2wordt een reeks statistische drempels per steekproefgrootte van de studie weergegeven die aantonen hoeveel “successen” er zouden moeten optreden voor een bepaalde binomiale test om statistisch significante resultaten te behalen. Deze zijn wiskundig afgeleid en daarom generaliseerbaar voor elke Y-doolhoftest. Binomiale statistieken zijn eenvoudig te genereren met behulp van online freeware. Voor het berekenen van waarschijnlijkheden worden eenstaartverdelingen gebruikt als een a priori-redenering wordt gegeven; anders moet de tweestaartverdeling worden gebruikt. De keuze van een arm wordt vaak bepaald door de afstand die het brandpuntsdier in een bepaalde arm beweegt. De eenvoudigste manier om deze drempel in te stellen is door een oriëntatiepunt in het doolhof te vestigen. Voor de meeste Y-doolhofstudies is het oriëntatiepunt de ingang van de armdoos. Omdat reptielen alle chemosensorische beoordeling uitvoeren met de chemisch-sensing organen in het voorste gebied van het hoofd, is het hoofd het middelpunt tijdens een proef. Omdat Birmese pythons bijvoorbeeld vaak langer zijn dan het hele doolhof zelf, is de keuze het beste en het meest efficiënt bepaald door de beweging van het hoofd langs een oriëntatiepunt. Andere opties voor het bepalen van de keuze zijn tijd doorgebracht in een arm en volledige beweging van het focale dier in een doos. Falen wordt bepaald door een focal animal die binnen een bepaalde periode geen keuze maakt. Meer fijnresolutieanalyses kunnen worden afgeleid uit keuzegegevens in het Y-doolhof. Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld een keuzestrafscorevan 16genereren. Hier moeten onderzoekers bijhouden in hoeverre het focale dier de niet-doelarm van het doolhof heeft verkend. Non-target kan worden gedefinieerd als de arm die de onderzoekers a priori bepalen die het focale dier niet zal kiezen op basis van de geteste alternatieve hypothese. Het eenvoudigste voorbeeld van een niet-doelarm zou de ongeparfumeerde arm zijn wanneer slechts één arm een doelgeur bevat. Complexere voorbeelden zijn de keuze tussen twee geuren uit dezelfde bron, maar gepresenteerd in verschillende concentraties7. Wanneer het experimentele ontwerp op meerdere niveaus is en/of de gegevens van binair naar incrementeel gaan, zoals bij keuzesanctie, moet een passende statistische benadering worden gebruikt, zoals herhaalde metingen analyse van variantie (ANOVA) of andere methoden die worden gebruikt met continue of proportionele datasets. Gedrag: Gedurende de duur van een experiment waarin focale dieren worden waargenomen, kan een verscheidenheid aan individueel gedrag worden gekwantificeerd. Dit aantal variabelen kan a priori worden bepaald , afhankelijk van wat bekend is16 of post hoc na voorafgaande waarnemingen over een subset van gegevens14,15. De studiedoelstellingen en hun mate van resolutie bepalen welke gedragsbeoordelingen binnen het doolhof moeten worden gemaakt, indien aanwezig (d.w.z. in veel studies worden alleen keuzegegevens gekwantificeerd17). Gedrag kan worden beoordeeld in het hele doolhof, in secties of tijdens specifieke perioden; gedrag dat alleen in de basis of op de kruising van de armen wordt waargenomen, kan bijvoorbeeld prioriteit krijgen8. Video-opnamen vergemakkelijken het scoren van gedrag, hoewel de resolutie van de video en de lengte ervan – factoren die beperkingen voor gegevensopslag opleggen – in overweging moeten worden genomen voordat het experimenteren begint. Temporele variabelen: Net als bij gedragsvariabelen kunnen veel temporele aspecten van dierprestaties worden gekwantificeerd tijdens Y-doolhofproeven. Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld latentieperioden timen (bijv. latentie om uit vak8te komen). De meeste temporele variabelen worden geassocieerd met verkenning van het doolhof, zoals de totale trailtijd of tijd die in elke arm wordt doorgebracht. Deze variabelen worden meestal geanalyseerd in een multi-factor analyse zoals multi-way ANOVA. Waarnemer bias: Bij studies met betrekking tot diergedrag heeft waarnemersbias een aanzienlijke invloed op het verzamelen van gegevens18. Daarom moeten waarnemers blind zijn voor de behandeling die wordt getest. De eenvoudigste manier om dit te doen is om de videobestanden numeriek te coderen en ze vervolgens willekeurig te sorteren (bijv. random number generator) voordat ze aan waarnemers worden toegewezen. Controleren op waarnemersbias is moeilijk tot onmogelijk wanneer live gegevensverzameling de enige optie is. In een veldomgeving zijn twee medewerkers nodig: een waarnemer die blind is voor de behandeling en een coördinator die de proef opzet. Uitgebreide overzichten vatten de effecten van experimenteerbias op het verzamelen en interpreteren van gegevens samen in gedrags – en ecologische studies18,19. Figuur 2. Steekproefgrootten en P-waarden voor binomiale tests van Y-doolhofresultaten. Elke gegeven steekproefgrootte vertegenwoordigt een vast aantal proeven waarbij een geur wordt getest in de ene arm van de Y (doelarm), terwijl de andere een controle (niet-doel) kan zijn. Het bovenste getal boven elke balk is de P-waarde met één staart voor dat aantal doelarmkeuzes, de onderkant is tweestaart. Getallen in de bovenste balk vertegenwoordigen het maximum aantal niet-doelkeuzes dat nog steeds traditioneel statistisch significant is (P < 0,05). Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken. Aanvullend dossier 1. Klik hier om dit bestand te downloaden.  Aanvullend dossier 2. Klik hier om dit bestand te downloaden. 

Discussion

Hoewel Y-mazen zeer krachtige instrumenten zijn om chemische ecologie bij reptielen te onderzoeken, kan hun beperkte ontwerp andere onderzoeksmogelijkheden uitsluiten. Er is echter een verscheidenheid aan andere opties beschikbaar11,12,20,21,22. Tong-flick assays zijn bijvoorbeeld eenvoudiger uit te voeren en maken gelijktijdige beoordeling van gedrag dat wordt vertoond aan een reeks chemische stimuli met betrekking tot controlegeuren23,24,25,26. Open-field tests zijn een andere optie waarbij een focale dier vrijelijk een behuizing verkent totdat het een bron van chemische signalen tegenkomt, en zijn gedragsreacties vervolgens worden gescoord27,28. Combinaties van deze benaderingen kunnen discriminerende capaciteiten van reptielen beoordelen in verschillende contexten, zoals het presenteren van een mix van kunstmatige en natuurlijke geuren samen met refugia29. Y-mazen kunnen ook worden aangepast om dieren alleen of in combinatie met substraat-gedragen signalen16,30bloot te stellen aan chemische signalen in de lucht , en post-hoc gevolgtrekking kan worden gebruikt om gegevensverzameling opnieuw te ontwerpen als gearchiveerde videogegevens beschikbaar zijn31. Bioassays moeten zijn ontworpen om het verzamelen van gegevens te vereenvoudigen en tegenstrijdige stimuli te minimaliseren, vooral wanneer een specifieke bron van signalen wordt beoordeeld (bv. chemische signalen21).

Onderzoekers in dierlijk gedrag observeren en kwantificeren vaak focale dierlijke reacties in nieuwe, kunstmatige omgevingen (bijv. een gesloten doolhof met een featureless landschap), en er moet op worden gelet of een bepaald dier natuurlijk, verkennend gedrag vertoont versus vermijding, agitatie of soortgelijk verontrust gedrag. Verontrust dierlijk gedrag in experimentele apparaten wordt voornamelijk toegeschreven aan neofobie: angst voor nieuwigheid32. Een voorbeeld is ontsnappingsgedrag, waarbij het focale dier tegen de gewrichten of de randen van het apparaat duwt om uiterven te bereiken. Een ander voorbeeld is verlegenheid, waarbij het focale dier terughoudendheid toont om het doolhof binnen te gaan, waarvan de mate kan worden gekwantificeerd door latentie van doolhofinvoer. Het (her)ontwerpen van apparaten kan de betrokkenheid van het focale dier vergemakkelijken om deze verstorende effecten van nood te voorkomen. De meest voorkomende benadering is herhaalde introductie van het focale dier in het apparaat om de nieuwheid van het milieu te verwijderen voordat het testen begint, en hedendaagse statistische modellen (bijv. gegeneraliseerde lineaire gemengde modellen) maken het mogelijk om proefdieren in meerdere proeven te gebruiken. Een belangrijke terzijde die relevant is voor ecologische overwegingen in gedragstests is dat verminderde neofobie geassocieerd is met het succes van invasieve soorten33. Afhankelijk van a priori kennis van de soort in kwestie kan neofobie dus van variabel belang zijn als experimentele ontwerpoverweging.

Het verkrijgen van gedragsgegevens uit video’s legt meerdere beperkingen op die grote knelpunten worden in experimentele tijdlijnen. De duur van een bepaalde proef kan bijvoorbeeld de tijd voor gegevensextractie exponentieel verlengen. Een tijdelijke oplossing is om gedrag alleen te analyseren totdat een drempel waarde is bereikt (bijvoorbeeld totale actieve tijd). De drempel kan worden gebaseerd op de langste video die beschikbaar is voor een bepaalde proefversie. Als alternatief kan machinegebaseerde observatie (bijv. kunstmatige intelligentie) worden ontwikkeld, hoewel dit tijd- en middelenverslindend is met aanzienlijke inspanningen die nodig zijn voor kwaliteitscontrole. Een ander probleem is gegevensbeheer: video’s moeten van voldoende kwaliteit zijn om gedragsscores en -beoordelingen mogelijk te maken, wat resulteert in beperkingen voor gegevensopslag. Hoewel cloudopslag nu toegankelijk is, zijn upload-/downloadsnelheden vaak problematisch, vooral wanneer gegevensverwerving plaatsvindt op externe veldlocaties. Extra uitdagingen manifesteren zich in de beperkingen van opnametools die de integriteit van gedragsobservatie beïnvloeden. Duidelijk zicht op focale diergedrag is altijd noodzakelijk, maar het zicht wordt vaak belemmerd door oncontroleerbare factoren (bijv. vocht, insecten, windbeweging). Bovendien, wanneer opnames vanuit één perspectief komen (bijv. vogelperspectief), is gedrag dat optreedt in het verticale vlak (bijv. hoofdverhogingen14) moeilijk te beoordelen. Een oplossing is om meerdere camerahoeken per proef te bieden. Ten slotte heeft het tijdstip van de dag een aanzienlijke invloed op gedragsregistratie. Nachtelijke gedragsanalyse vereist een camera met een nachtmodus en minimale lichtprojectie om obstructieve schittering op het Y-doolhofoppervlak of aantrekkingskracht van insecten te voorkomen die de cameravoeding kunnen onderbreken. Gezien het bovenstaande kan voorkennis van de studielocatie of soortbiologie informeren welke beperkingen waarschijnlijk zullen optreden met welke frequentie en zo de gewenste steekproefgroottes informeren.

Gedrag is nauw verbonden met fysiologie, en het nut van Y-mazen voor de evaluatie van gedrags endocrinologie bij een verscheidenheid aan soorten is aangetoond. Dit artikel benadrukt echter enige variatie in de uitvoering van deze experimenten, afhankelijk van de doelsoort, onderzoeksvraag en beschikbare middelen. Daarom moet de selectie van materialen en afmetingen van elke testopstelling zorgvuldig worden overwogen voor mogelijke latere onderzoeksuitbreiding. Sectie 2 beschrijft wijzigingen in materialen beschreven in sectie 1, die werden opgenomen om toekomstige, complexere gedragsproeven met tegus aan te passen. De toegenomen verticale diepte van de Everglades-doolhoven zal het mogelijk maken om nieuwe vragen over chemische ecologie in wild gevangen tegus te beantwoorden zonder al te lang durend projectontwerp en -opstelling, wat de vertaalbaarheid van dit experimentele apparaat verder aantoont.

Bij het gebruik van de hierboven beschreven technieken in een relatief afgelegen omgeving (zie paragraaf 2), zijn er verschillende beperkende factoren waarmee rekening moet worden gehouden en is projectplanning van het grootste belang. Afhankelijk van de statistische kracht die nodig is voor het voorgeschreven behandelingsexperiment en de biologische timing van de doelsoort (bijv. seizoensinvloeden), zullen de benodigde middelen en arbeid worden beïnvloed. Verder, als eenmalig of herhaald gebruik van focale dieren gewenst is, is zorgvuldige aandacht voor het verminderen van potentiële stressoren noodzakelijk. Elk van deze factoren zal de tijdlijn van het project verlengen of meer arbeid, ruimte en materialen vereisen. In deel 2 wordt bijvoorbeeld het gebruik van wild gevangen mannelijke pythons weergegeven als focale dieren die een andere groep in het wild gevangen en hormonaal gemanipuleerde mannetjes volgen, die allemaal ongeveer 24 uur stille acclimatisatietijd in wachtdozen vereisen om stresseffecten te minimaliseren. Hoewel deze acclimatisatieperioden de proefperiodes verlengden tot meer dan twee dagen, heeft stress als gevolg van gevangenschap en hantering invloed op het gedrag van wilde dieren en moet worden geminimaliseerd om schone datasets te genereren34,35.

Kortom, Y-mazen zijn krachtige, aanpasbare tools die kunnen worden gebruikt om de chemische ecologie van verschillende dieren in het wild onder zeer variabele omstandigheden te onderzoeken, op voorwaarde dat er een waakzaam a priori planning is. Er moet zorgvuldig worden nagedacht over het kiezen van de juiste vragen en voor een goed ontwerp van de experimentele opstelling voor bepaalde taxa en voorwaarden. Onderzoekers en managers kunnen aanzienlijk profiteren van het gebruik van Y-mazen om de biologie van dierlijke chemosensorische middelen beter te begrijpen, omdat deze tools flexibele experimentele ontwerpen mogelijk maken die grote hoeveelheden hoogwaardige gedragsgegevens bieden, vooral in combinatie met externe monitoringtools.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De ontwikkeling van het eerste Y-doolhof werd ondersteund door samenwerkingsovereenkomsten (15-7412-1155-CA, 16-7412-1269-CA en 17-7412-1318-CA) tussen James Madison University (JMU) en de USDA Animal and Plant Health Inspection Service. De ontwikkeling van het Y-doolhof in Everglades National Park werd gefinancierd door een samenwerkingsovereenkomst (P18AC00760) tussen JMU en de National Park Service. We danken T. Dean en B. Falk voor hun faciliteren van dit project in Everglades NP en hulp bij het toestaan en financieren. Wij danken W. Kellow voor hulp bij de bouw van het USGS Y-doolhof. C. Romagosa, L. Bonewell en R. Reed zorgden voor administratieve en logistieke ondersteuning. We danken de twee anonieme recensententeurs die nuttige feedback hebben gegeven. Financiering voor het Everglades-werk en ondersteuning in natura werd verstrekt door het Greater Everglades Priority Ecosystem Science Program (U.S. Geological Survey) (USGS), het National Park Service (P18PG00352) en het USGS Invasive Species Program. Elk gebruik van handels-, bedrijfs- of productnamen is alleen voor beschrijvende doeleinden en impliceert geen goedkeuring door de Amerikaanse overheid. De bevindingen en conclusies in deze publicatie zijn niet formeel verspreid door het Amerikaanse ministerie van Landbouw en mogen niet worden geïnterpreteerd als een vertegenwoordiging van usda-vastberadenheid of -beleid.

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