Her presenterer vi metoder for høy gjennomstrømming av en rekke meksikanske cavefish atferd og viktig farging av et mechanosensory system. Disse metodene bruker fri programvare og skreddersydd, gir en praktisk og kostnadseffektiv metode for studier av atferd.
Hule-bolig dyr har utviklet en rekke morfologiske og atferdsmessige egenskaper til å tilpasse seg sine stadig mørke og mat-sparsom miljøer. Blant disse trekkene er foraging atferd en nyttig Vinduer i funksjonelle fordelene opptreden personlighetstrekk evolusjon. Presenteres her er oppdatert metoder for å analysere vibrasjon attraksjon atferd (VAB: en adaptiv foraging atferd) og bildebehandling av tilknyttede mechanosensors grotten-tilpasset Tetra, Astyanax mexicanus. I tillegg presenteres for høy gjennomstrømming sporing av en serie av flere cavefish inkludert hyperaktivitet og søvn-tap. Cavefish viser også sosiale, repeterende atferd og høyere angst. Derfor tjene cavefish som en dyremodell for utviklet atferd. Disse metodene bruker fri programvare og skreddersydd skript som kan brukes på andre typer atferd. Disse metodene gir praktiske og kostnadseffektive alternativer til kommersielt tilgjengelige for sporing.
Den meksikanske tetra, Astyanax mexicanus (egentlige beinfisker: Characidae), er unik blant fisk for å ha to radikalt forskjellige alternativ morphs – en seende, overflate-bolig morph og en blind, hule-bolig morph består av flere forskjellige bestander1. Men forskjellige i morfologi og fysiologi, er de fortsatt interfertile2,3. Disse interfertile morphs synes å ha utviklet seg raskt (~ 20.000 år)4, noe som gjør dem en ideell modellsystem for studiet av rask tilpasning. Cavefish er kjent for å ha en rekke forskjellige morfologiske og atferdsmessige egenskaper inkludert økt tetthet smak knopper, økt antall mechanosensors, foraging atferd innstilt til en bestemt frekvens av en vibrerende stimulans, hyperaktivitet, og søvnløshet. Mange av disse virkemåtene trolig utviklet seg samtidig, noe som har blitt foreslått for å være fordelaktig i mørke huler foraging5 og Strømsparing i mørke og mat-sparsom6,7.
I mange evolusjonære modellsystemer er det vanskelig å skaffe integrert kunnskap om hvordan dyr morfologi og atferd endre svar for miljøet fordi de fleste arter er fordelt på en kontinuerlig forløpning i komplekse miljøer. Imidlertid har sterk kontrast mellom den hule og overflate morph Astyanax som utviklet seg i svært ulike miljøer som er preget av en skarp ecotone ført til Astyanax fremstår som en utmerket modell å forstå dyr evolusjon. Dette gjør det mulig å koble lettere gener og utviklingsprosesser adaptive trekk og utvalg i miljøet. Videre siste biomedisinsk undersøkelser av disse trekkene i Astyanax har vist at disse trekkene kan parallell menneskelige symptomer8,9,10. For eksempel er tap av sosialitet og søvn, og få hyperaktivitet, repeterende atferd og kortisol-nivået lik hva er observert hos mennesker med autisme spektrum lidelse8.
For å løse komplekse samtidig evolusjon av mange atferd og morfologiske egenskaper, er det fordelaktig å analysen mange av dem til å markere underliggende genetiske og molekylære trasé. Presenteres her er metoder for karakteriserer graden av hule-type atferdsmessige fenotyper av overflaten, hulen og hybrid morphs av Astyanax. Fokal atferd analysert betegner fenotypen er hule-tilpasset foraging atferd (vibrasjon attraksjon atferd, referert til heretter som VAB) og hyperaktivitet/hvile varigheten11,12. Også presentert er en bildebehandling metode for sensorisk systemet knyttet VAB13. Nylig mange åpen kildekode sporingsprogramvare for å kjøre atferdsmessige analyser har blitt tilgjengelig14,15. Disse fungerer godt for korte videoer, mindre enn 10 minutter. Det blir imidlertid problematisk Hvis videoen er lengre på grunn av intens beregning/sporing tid. Dugelig kommersielt tilgjengelig programvare kan være dyrt. Metodene presentert hovedsaklig freeware og derfor anses kostnadseffektivt og høy gjennomstrømming. Også inkludert er representativt resultater basert på disse metodene.
Metodene presentert er lett tilgjengelig, men kan være komplisert å utføre på grunn av sin freeware opprinnelse. Derfor anbefales å utføre prøve analyser og analyser før noen faktiske eksperimentering.
Frekvensen av data generasjon kan være rask når eksperimentelle og analytiske rammen er etablert. Når etablert, er det mulig å registrere to fisk i 7 min for VAB analysen, 30 fisk i 24 for analysen aktivitet/sove og en fisk i 2,5 til 3 min for neuromast tenkelig, starter fra MS222 an…
The authors have nothing to disclose.
Vi takker alle medlemmer av Yoshizawa laboratoriet inkludert N. Cetraro, N. Simon, C. Valdez, C. Macapac, J. Choi, L. Lu, J. Nguyen, S. Podhorzer, H. Hernandes, J. Fong, J. Kato og I. Herren for fisk pleie på eksperimentell fisken i dette manuskriptet. Vi takker også A. Keene lab medlemmer, inkludert P. Masek å trene meg å montere IR CCD kamera. Til slutt, vi ønsker å takke Media Lab – College samfunnsfag – School of Communications på University of Hawaii-Mānoa for deres uvurderlig hjelp med å lage videoen, spesielt B. Smith, J. Lam og S. hvitt. Dette arbeidet ble støttet av Hawaii-fellesskapet stiftelse (16CON-78919 og 18CON-90818) og National Institute for Health NIGMS (P20GM125508) gir meg.
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/ |