व्यवहार ट्रैकिंग और मैक्सिकन Cavefish के Neuromast इमेजिंग
Summary
यहां, हम मैक्सिकन cavefish व्यवहार और एक यंत्रोसंवेदी प्रणाली के महत्वपूर्ण धुंधला की एक श्रृंखला के उच्च थ्रूपुट अध्ययन के लिए तरीकों वर्तमान । इन विधियों का उपयोग मुफ्त सॉफ्टवेयर और कस्टम-लिपियों बनाया, व्यवहार के अध्ययन के लिए एक व्यावहारिक और लागत प्रभावी तरीका प्रदान करते हैं ।
Abstract
गुफा में रहने वाले जानवरों ने अपने सदा अंधेरे और खाद्य-विरल वातावरण के अनुकूल बनाने के लिए रूपात्मक और व्यवहारिक लक्षण की एक श्रृंखला विकसित की है । इन लक्षणों के अलावा, foraging व्यवहार एक व्यवहार विशेषता विकास के कार्यात्मक लाभ में उपयोगी खिड़कियों में से एक है । प्रस्तुत इस के साथ साथ कंपन आकर्षण व्यवहार (VAB: एक अनुकूली foraging व्यवहार) और गुफा के संबद्ध यंत्रोन्सरों की इमेजिंग-अनुकूलित tetra, Astyanax mexicanus विश्लेषण के लिए तरीकों को अद्यतन कर रहे हैं । इसके अलावा, विधियों अतिसक्रियता और सोने के नुकसान सहित अतिरिक्त cavefish व्यवहार की एक श्रृंखला के उच्च थ्रपुट ट्रैकिंग के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं । Cavefish भी ऐसोसिएलिटी, दोहराव व्यवहार और उच्च चिंता दिखा । इसलिए, cavefish विकसित व्यवहार के लिए एक पशु मॉडल के रूप में सेवा करते हैं । इन विधियों का उपयोग करें मुक्त-सॉफ़्टवेयर और कस्टम-बनाई गई स्क्रिप्ट जो अंय प्रकार के व्यवहार के लिए लागू किया जा सकता है । इन विधियों व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर के लिए व्यावहारिक और लागत प्रभावी विकल्प प्रदान करते हैं ।
Introduction
मैक्सिकन tetra, Astyanax mexicanus (teleostei: कैरेमिडी), दो मौलिक अलग वैकल्पिक morphs होने के लिए मछलियों के बीच अद्वितीय है-एक नज़र, सतह आवास morph और एक अंधे, गुफा आवास morph कई अलग शामिल आबादी1. हालांकि आकारिकी और शरीर विज्ञान में अलग है, वे अभी भी2,3interfertile हैं । इन interfertile morphs को तेजी से विकसित किया है प्रतीत होता है (~ २०,००० साल)4, जो उंहें तेजी से अनुकूलन के अध्ययन के लिए एक आदर्श मॉडल प्रणाली बनाता है । Cavefish स्वाद कलियों की वृद्धि हुई घनत्व सहित अलग रूपात्मक और व्यवहार लक्षण के एक सुइट है जाना जाता है, यंत्रोंसरों की संख्या में वृद्धि, एक हिल उत्तेजना, सक्रियता की एक विशेष आवृत्ति को देखते foraging व्यवहार, और अनिद्रा. इनमें से कई व्यवहार की संभावना एक साथ विकसित की है, जिनमें से कुछ के लिए5 foraging और अंधेरे और खाद्य-विरल वातावरण6,7में ऊर्जा संरक्षण के लिए गुफाओं के अंधेरे में लाभप्रद होने का सुझाव दिया गया है ।
कई विकासवादी मॉडल प्रणालियों में, यह कैसे पर्यावरण के जवाब में पशु आकारिकी और व्यवहार में परिवर्तन पर एकीकृत ज्ञान प्राप्त करने के लिए मुश्किल है क्योंकि अधिकांश प्रजातियों जटिल वातावरण में एक सतत ढाल भर में वितरित कर रहे हैं । हालांकि, गुफा और सतह morph Astyanax कि अत्यधिक विषम एक तेज ecotone द्वारा delineated वातावरण में विकसित के बीच स्टार्क के विपरीत एक उत्कृष्ट मॉडल के रूप में उभरते astyanax के लिए नेतृत्व किया है पशु विकास को समझते हैं । यह संभव बनाता है और अधिक आसानी से लिंक जीन और विकासात्मक प्रक्रियाओं अनुकूली लक्षण और पर्यावरण में चयन के साथ । इसके अलावा, astyanax में इन लक्षण के हाल ही में जैव चिकित्सा जांच से पता चला है कि इन लक्षण समानांतर मानव लक्षण8,9,10हो सकता है । उदाहरण के लिए, सामाजिकता और नींद की हानि, और सक्रियता का लाभ, दोहराव व्यवहार, और कोर्टिसोल स्तर क्या autism स्पेक्ट्रम विकार के साथ मनुष्यों में मनाया जाता है के समान हैं8.
कई व्यवहार और रूपात्मक लक्षण के जटिल सह-विकास को संबोधित करने के लिए, अंतर्निहित आनुवंशिक और आणविक रास्ते को उजागर करने के लिए उनमें से कई परख करने के लिए लाभप्रद है । प्रस्तुत इस के साथ साथ गुफा की डिग्री की विशेषता के लिए तरीके हैं-सतह, गुफा, और Astyanaxके संकर morphs के व्यवहार phenotypes प्रकार. फोकल व्यवहार के लिए phenotype विशेषता का विश्लेषण कर रहे है गुफा-foraging व्यवहार अनुकूलित (कंपन आकर्षण व्यवहार, vab के रूप में अब से को संदर्भित), और hyperactivity/ भी प्रस्तुत संवेदी प्रणाली के लिए एक इमेजिंग विधि है13vab के साथ जुड़े । हाल ही में, व्यवहार assays चलाने के लिए कई खुले स्रोत ट्रैकिंग सॉफ्टवेयर उपलब्ध14,15बन गए हैं । ये छोटे वीडियो के लिए बहुत अच्छी तरह से काम करते हैं, 10 मिनट से भी कम समय । हालांकि, यह समस्याग्रस्त हो जाता है अगर वीडियो क्योंकि गहन गणना के लंबे समय/ सक्षम व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सॉफ्टवेयर महंगा हो सकता है । प्रस्तुत तरीकों मुख्य रूप से फ्रीवेयर का उपयोग करें और इसलिए लागत प्रभावी और उच्च थ्रपुट तरीकों पर विचार कर रहे हैं । इसके अलावा इन विधियों के आधार पर प्रतिनिधि परिणाम भी शामिल हैं ।
Protocol
Representative Results
Discussion
इन विधियों प्रस्तुत आसान करने के लिए उपयोग कर रहे हैं, लेकिन अपने फ्रीवेयर मूल की प्रकृति के कारण प्रदर्शन करने के लिए जटिल हो सकता है । इसलिए, यह उच्च किसी भी वास्तविक प्रयोग से पहले परीक्षण assays और विश्ल?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम एन सहित योशिजावा लैब के सभी सदस्यों को धन्यवाद देते हैं । Cetraro, एन साइमन, सी Valdez, सी Macapac, जे Choi, एल लू, जे गुयेन, एस Podhorzer, एच Hernandes, जे फोंग, जे काटो, और मैं इस पांडुलिपि में प्रयुक्त प्रायोगिक मछली पर मछली की देखभाल के लिए भगवान । हम भी P. Masek सहित एक. Keene लैब सदस्यों को प्रशिक्षित करने के लिए मेरे IR सीसीडी कैमरा इकट्ठा करने के लिए धंयवाद । अंत में, हम मीडिया प्रयोगशाला का शुक्रिया अदा करना चाहते है-सामाजिक विज्ञान के कॉलेज-वीडियो, विशेष रूप से बी स्मिथ, जे लाम, और एस व्हाइट बनाने के साथ उनकी अमूल्य मदद के लिए Hawai ‘ i Mānoa के विश्वविद्यालय में संचार के स्कूल । इस काम के हवाई समुदाय फाउंडेशन द्वारा समर्थित (16CON-७८९१९ और 18CON-९०८१८) और स्वास्थ्य NIGMS के राष्ट्रीय संस्थान (P20GM125508) मेरे लिए अनुदान था ।
Materials
| 4-Di-1-ASP (4-(4-(dimethylaminostyryl)-1-methylpyridinium iodide) | MilliporeSigma | D3418 | |
| 880 nm wave length black light | Advanced Illumination | BL41192-880 | |
| avfs | freeware | Version 1.0.0.6 | http://turtlewar.org/avfs/ |
| Avisynth | freeware | Version 2.6.0 | http://avisynth.nl/index.php/Main_Page |
| Cygwin | freeware | Version 2.11.0 | https://www.cygwin.com/ |
| Cylindrical assay chamber (Pyrex 325 ml glass dish) | Corning | 3140-100 | 10 cm diameter 5 cm high |
| Ethovision XT | Noldus Information Technology, Wageningen, The Netherlands | Version 14 | https://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt |
| Fish Aquarium Cylinder Soft Sponge Stone Water Filter, Black | Jardin (through Amazon.com) | NA | Sponge filter for Sleep/hyperactivity recording system |
| Grade A Brine shrimp eggs | Brine shrimp direct | BSEA16Z | |
| ImageJ | freeware | Version 1.52e | https://imagej.nih.gov/ij/ |
| macro 1.8/12.5-75mm C-mount zoom lens | Toyo | NA | Attach to USB webcam by using c-mount, which is printed in 3-D printer |
| Neutral Regulator | Seachem | NA | |
| Optical cast plastic IR long-pass filter | Edmund optics | 43-948 | Cut into a small piece to fit in the CCD of USB webcam |
| pfmap | freeware | Build 178 | http://pismotec.com/download/ (at “Download Archive” link at the bottom) |
| Reef Crystals Reef Salt | Instant Ocean | RC15-10 | |
| SwisTrack | freeware | Version 4 | https://en.wikibooks.org/wiki/SwisTrack |
| USB webcam (LifeCam Studio 1080p HD Webcam) | Microsoft | Q2F-00013 | Cut 2-2.5 cm of the front |
| WinAutomation | freeware | Version 8 | https://www.winautomation.com/ (free stand-alone app for this procedure) |
| Windows operating system | Microsoft | 7, 8 or 10 | https://www.microsoft.com/en-us/windows |
| x264vfw | freeware | NA | https://sourceforge.net/projects/x264vfw/ |
Referências
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