Acompanhamento comportamental e Neuromast imagem de Cavefish mexicano
Summary
Aqui, apresentamos métodos para estudo da elevado-produção de uma série do mexicano cavefish comportamentos e coloração vital de um sistema de mechanosensory. Esses métodos usam scripts de software livre e sob medidos, fornecendo um método prático e econômico para os estudos de comportamentos.
Abstract
Caverna-moradia animais evoluíram uma série de características morfológicas e comportamentais para se adaptar a seus ambientes perpetuamente escuros e comida esparsas. Entre essas características, comportamento de forrageamento é uma das janelas úteis em vantagens funcionais da evolução do traço comportamental. Aqui apresentados são atualizados métodos para analisar o comportamento de atração de vibrações (VAB: um comportamento de forrageamento adaptativo) e da imagem latente do associado mechanosensors da caverna-adaptado tetra, Astyanax mexicanus. Além disso, métodos são apresentados para o seguimento do elevado-throughput de uma série de comportamentos cavefish adicionais, incluindo hiperatividade e perda de sono. Cavefish também mostram asociality, comportamentos repetitivos e maior ansiedade. Portanto, cavefish servir como um modelo animal para comportamentos evoluídos. Esses métodos usam software livre e feito por scripts que podem ser aplicados a outros tipos de comportamento. Esses métodos fornecem alternativas práticas e econômicas para software de rastreamento disponíveis comercialmente.
Introduction
O tetra mexicano, Astyanax mexicanus (Teleostei: Characidae), é único entre os peixes para ter dois morfos alternativos radicalmente distintos – um morph avistado, superfície-moradia e um morph cego, caverna-moradia composta de várias distintas as populações1. Embora diferentes em morfologia e fisiologia, são ainda interfertile2,3. Estes morfos interfertile parecem ter evoluído rapidamente (~ 20.000 anos)4, que os torna um sistema de modelo ideal para o estudo da adaptação rápida. Cavefish são conhecidos por terem um conjunto de características morfológicas e comportamentais divergentes, incluindo o aumento da densidade das papilas gustativas, aumento do número de mechanosensors, com particular frequência portadora de um estímulo vibratório, hiperatividade, comportamento de forrageamento e insônia. Muitos destes comportamentos provavelmente evoluído simultaneamente, alguns dos quais têm sido sugeridos para ser vantajoso na escuridão das cavernas para forrageamento5 e conservação de energia em ambientes escuros e comida esparsas6,7.
Em muitos sistemas do modelo evolucionista, é difícil adquirir conhecimentos integrados de mudança como animal de morfologia e comportamento em resposta ao ambiente, porque a maioria das espécies são distribuídos em um gradiente contínuo em ambientes complexos. No entanto, o contraste entre a caverna e superfície metamorfose Astyanax que evoluiu em altamente contrastantes ambientes delineados por um afiada ecótono levou a Astyanax emergindo como um excelente modelo para entender a evolução animal. Isto torna possível relacionar-se mais facilmente os genes e processos de desenvolvimento com características adaptativas e seleção no ambiente. Além disso, recentes investigações biomédicas desses traços em Astyanax revelou que estes traços podem paralelo sintomas humano8,9,10. Por exemplo, perda de sociabilidade e sono e ganho de hiperatividade, comportamento repetitivo e o nível de cortisol são semelhantes ao que é observado em humanos com autismo espectro desordem8.
Para resolver a complexa co-evolução de muitos comportamentos e características morfológicas, é vantajoso para muitos para destacar percursos genéticos e moleculares subjacentes do ensaio. Aqui apresentados são métodos para caracterizar o grau de fenótipos comportamentais de caverna-tipo de superfície, caverna e híbrido morfos de Astyanax. Os comportamentos focais analisados para caracterizar o fenótipo são caverna adaptada a comportamento de forrageamento (comportamento de atração da vibração, doravante designado VAB) e hiperatividade/sono duração11,12. Também apresentado é um método de imagem para o sistema sensorial associado VAB13. Recentemente, muitos softwares de controle de código-fonte aberto para a execução de ensaios comportamentais tornaram-se disponíveis14,15. Estes funcionam muito bem para vídeos curtos, a menos de 10 minutos de duração. No entanto, torna-se problemático se o vídeo é mais por causa do tempo de computação intensa/acompanhamento. Software disponível comercialmente capaz pode ser caro. Os métodos apresentados principalmente usam freeware e, portanto, são considerados métodos de baixo custo e alta produtividade. Também incluídos resultados representativos baseiam esses métodos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Estes métodos apresentados são de fácil acesso, mas podem ser complicados para realizar devido à natureza de suas origens de freeware. Portanto, é altamente recomendável realizar ensaios experimentais e análises antes de qualquer experimentação real.
A taxa de geração de dados pode ser rápida, uma vez que o quadro analítico e experimental são estabelecidos. Uma vez estabelecida, é possível gravar dois peixes em 7 min para o ensaio de VAB, 30 peixes em 24 h para o ensaio de ativ…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a todos os membros do laboratório Yoshizawa incluindo Cetraro N. s. Simon, C. Valdez, C. Macapac, J. Choi, L. Lu, J. Nguyen, S. Podhorzer, H. Hernandes, J. Fong, J. Kato e I. senhor para cuidar de peixes no peixe experimental usado neste manuscrito. Agradecemos também a membros de laboratório r. Keene, incluindo P. Miranda Silva para treinar meu para montar a câmera do CCD do IR. Por último, gostaríamos de agradecer o Media Lab – faculdade de ciências sociais – escola de comunicações para a Universidade de Hawai ‘ i Manoa por sua inestimável ajuda fazendo o vídeo, especialmente B. Smith, J. Lam e S. branco. Este trabalho foi apoiado pela Fundação da Comunidade havaiana (78919-16CON e 18CON-90818) e Instituto Nacional de saúde NIGMS (P20GM125508) concede ao meu.
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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