Summary

행동 추적 및 멕시코 Cavefish의 Neuromast 이미징

Published: April 06, 2019
doi:

Summary

여기, 선물이 멕시코 cavefish의 일련의 높은 처리량 연구 방법 행동 및 mechanosensory 시스템의 중요 한 얼룩. 이러한 방법 사용 무료 소프트웨어 및 맞춤 스크립트, 행동의 연구에 대 한 실용적이 고 비용 효율적인 방법을 제공 하.

Abstract

동굴 주거 동물 그들의 끊임없이 어둡고 음식 스파스 환경에 적응 형태학과 행동 특성의 일련을 진화 했다. 이러한 특성 중에서 채집 행동 행동 특성이 진화의 기능적 장점에 유용한 윈도우 중 하나입니다. 진동 매력 동작 분석에 대 한 업데이트 메서드는 여기에 소개 (VAB: 적응형 구하고 동작)와 동굴 적응 tetra의 관련된 mechanosensors의 이미징 Astyanax mexicanus. 또한, 메서드는 추가 cavefish 행동 과다, 수 면 감량 등의 일련의 높은 처리량 추적을 위해 제공 됩니다. Cavefish는 또한 asociality, 반복적인 동작과 높은 불안을 보여준다. 따라서, cavefish는 동물 모델 진화 동작에 대 한 역할을 합니다. 이 방법은 행동의 다른 종류에 적용 될 수 있는 무료 소프트웨어 및 맞춤 스크립트를 사용 합니다. 이러한 메서드는 상용 추적 소프트웨어에 대 한 실용적이 고 비용 효율적인 대안을 제공합니다.

Introduction

멕시코 tetra, Astyanax mexicanus (Teleostei: Characidae), 2 개의 근본적으로 다른 대체 변경해-시력, 표면-아리 스토 프 및 눈 먼, 동굴 주거 morph 여러 별개의 구성 하는 데 물고기 가운데 독특한 인구1. 비록 다른 형태학과 생리학에서 그들은 여전히 interfertile2,3입니다. 이러한 interfertile 변경해 빠르게 진화 (~ 20000 년)4, 그들에 게 빠른 적응의 연구에 대 한 이상적인 모델 시스템으로 나타납니다. Cavefish 분기 형태학과 행동 특성 입맛, mechanosensors, 꼴을 준 행동 과다, 진동 자극의 특정 한 주파수에 조정의 증가 수의 증가 밀도 등의 제품군으로 알려져 있습니다 그리고 불면증입니다. 5 를 구하고 고 어둡고 음식 스파스 환경6,7에 에너지 절약에 대 한 동굴의 어둠 속에서 유리한 것 제안 되었습니다 일부는 동시에, 진화 가능성이 이러한 행동의 많은.

많은 진화 모델 시스템에서 지식을 통합 환경에 대 한 응답에서 방법 동물 형태학 및 행동 변화에 대부분 종 복잡 한 환경에서 지속적인 그라데이션 분산 되어 있기 때문에 어렵습니다. 그러나, 동굴 및 표면 morph Astyanax 높은 대조 날카로운 ecotone에 의해 delineated 환경에서 진화 사이의 극명 한 대조 동물 진화를 이해 하 Astyanax 는 우수한 모델 급부상을 주도하 고 있다. 이 유전자 및 적응 특성과 환경에서 선택과 개발 프로세스 보다 쉽게 연결 가능 하 게. 또한, 최근 생물 조사 Astyanax 에 이러한 특성의 이러한 특성 인간의 증상8,,910병렬 수 있습니다 나타났습니다. 예를 들어 사회와 수 면, 손실과 과다, 반복적인 행동, 및 코 티 솔 수준 증가 무슨 자폐증 스펙트럼 장애8인간에서 관찰은 비슷합니다.

많은 행동과 형태학 상 특성의 복잡 한 공동 진화를 해결 하려면 기본 유전과 분자 경로 강조 하기 위해 그들의 많은 시험에 유리 하다. 여기에 소개의 Astyanax의 표면, 동굴, 그리고 하이브리드 변경해의 동굴 형 행동 고기 정도 특성화에 대 한 방법이 있습니다. 초점 동작 phenotype 특성 분석 이란 동굴 적응 꼴을 준 행동 (진동 매력 행동, 라고도 이제 VAB), 및 과다/절전 기간11,12. 또한 발표 VAB13과 관련 된 감각 시스템에 대 한 이미징 방법이 이다. 최근에, 행동 분석 실험을 실행 하기 위한 많은 오픈 소스 추적 소프트웨어는 사용할 수 있는14,15되고있다. 이 짧은 비디오, 미만 10 분 동안 잘 작동. 그러나, 그것은 비디오는 강렬한 계산/추적 시간 때문에 더 문제가 된다. 수 상용 소프트웨어는 비쌀 수 있다. 제시 하는 방법을 주로 사용 하는 프리웨어 그리고 그러므로 비용 효과적이 고 높은 처리량 방법으로 간주 됩니다. 또한 포함 된 대표적인 결과 기반으로 이러한 방법을 합니다.

Protocol

모든 절차는 “원리의 실험실 동물 관리” (국립 건강 연구소 간행물 번호 85-23, 개정 1985) 및 대학교의 하와이 마노아 기관 동물 관리 및 사용에 의해 승인에 설명 된 지침에 따라 수행 됩니다. 위원회 동물 프로토콜 17-2560-3입니다. 1. 진동 매력 동작 (VAB) 분석 결과 (≤ 전체 녹음 절차에 대 일 분) 참고: 적외선 민감한 카메라를 사용 하거나 USB 웹캠 수정 하 여 ?…

Representative Results

여기에 소개 하는 결과 어떤 제시 방법으로 취득 될 수 있다의 대표적인 예입니다. 따라서, 결과 cavefish, 실험 조건에 따라 표면 생선 여기 제시 하는 것에서 약간 이탈 수 있습니다. 진동 매력 동작 VAB에 대 한 대표적인 결과 동굴, 표면 생선 그림 3</strong…

Discussion

이러한 제시 방법에 편리 하 게 하지만 프리웨어 기원의 특성상 수행 하는 복잡 한 될 수 있습니다. 따라서, 그것은 좋습니다 시험 분석 실험 및 분석 하기 전에 어떤 실제 실험을 수행 하.

실험 및 분석 프레임 워크 설정 되 면 데이터 생성의 속도 빠른 될 수 있습니다. 일단 설립, VAB 분석 결과 대 일 분의 기록을 두 물고기, 활동/수 면 분석 결과 대 한 24 시간에 30 물고기 및 생?…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는이 원고에 사용 되는 실험 물고기에서 물고기 치료 N. Cetraro, 북 아 일 사이먼, C. 발데스, C. Macapac, 제이 최, 나 루, 제이 구 엔, S. Podhorzer, H. Hernandes, 제이 선생, 제이 카토과 나 주 님을 포함 한 요 시 자와 실험실의 모든 회원을 감사 합니다. 우리는 또한 A. 킨 연구소 회원을 훈련 적외선 CCD 카메라를 내 피 Masek를 포함 하 여 감사 합니다. 마지막으로, 우리는 비디오를 만드는 그들의 귀중 한 도움 특히 B. 스미스, 제이 램, 그리고 미 흰색 하와이 대학 Mānoa에 커뮤니케이션의 미디어 랩-사회 과학의 대학-학교를 감사 하 고 싶습니다. 이 작품 (16CON-78919 및 18CON 90818) 하와이 커뮤니티 재단에 의해 지원 되었다 고 건강 NIGMS의 국립 연구소 (P20GM125508) 내에 부여 합니다.

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/

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Citar este artigo
Worsham, M., Fernandes, V. F. L., Settle, A., Balaan, C., Lactaoen, K., Tuttle, L. J., Iwashita, M., Yoshizawa, M. Behavioral Tracking and Neuromast Imaging of Mexican Cavefish. J. Vis. Exp. (146), e59099, doi:10.3791/59099 (2019).

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