Seguimiento conductual y Neuromast proyección de imagen de mexicana Cavefish
Summary
Aquí, presentamos métodos para estudio de alto rendimiento de una serie de cavefish mexicano comportamientos y la coloración vital de un sistema de mechanosensory. Estos métodos utilizan scripts software libre y a medida, ofreciendo un método práctico y rentable para los estudios de comportamientos.
Abstract
Animales cavernícolas han evolucionado una serie de rasgos morfológicos y de comportamiento para adaptarse a sus entornos permanentemente oscuros y escaso de alimentos. Entre estos rasgos, comportamiento de alimentación es una de las ventanas útiles en ventajas funcionales de la evolución del rasgo de comportamiento. Aquí se presentan métodos actualizados para el análisis de comportamiento de atracción de vibraciones (VAB: un comportamiento de forrajeo adaptativo) y proyección de imagen de mechanosensors asociado de adaptado de cueva tetra, Astyanax mexicanus. Además, se presentan métodos para el rastreo de alto rendimiento de una serie de comportamientos cavefish adicional incluyendo hiperactividad y pérdida de sueño. Cavefish también muestra asociality, conducta repetitiva y mayor ansiedad. Por lo tanto, cavefish sirve como un modelo animal para comportamientos evolucionados. Estos métodos utilizan scripts software libre y a medida que se pueden aplicar a otros tipos de comportamiento. Estos métodos proporcionan alternativas prácticas y rentables de software de seguimiento disponibles en el mercado.
Introduction
El tetra mexicano, Astyanax mexicanus (Teleostei: Characidae), es único entre los peces por tener dos morfos alternativas radicalmente distintas – un morph vidente, de superficie y un ciego, cavernas morph consta de varios distintos las poblaciones1. Aunque diferentes en morfología y fisiología, son interfértiles todavía2,3. Estos morfos distintas parecen que han evolucionado rápidamente (~ 20.000 años)4, que los hace un sistema modelo ideal para el estudio de rápida adaptación. Cavefish es conocidos por tener una serie de divergentes características morfológicas y conductuales como aumento de densidad de brotes del gusto, aumento del número de mechanosensors, sintonizada a una frecuencia particular de un estímulo vibratorio, hiperactividad, conducta de forrajeo y falta de sueño. Muchos de estos comportamientos probablemente evolucionados simultáneamente, algunos de los cuales se han sugerido para ser ventajoso en la oscuridad de las cuevas para forrajeo5 y conservación de la energía en entornos oscuros y escasos alimentos6,7.
En muchos sistemas del modelo evolutivo, es difícil adquirir conocimientos integrados en cambio cómo animal de morfología y comportamiento en respuesta al medio ambiente porque la mayoría de las especies se distribuye en un gradiente continuo en entornos complejos. Sin embargo, el contraste entre la cueva y morph superficial Astyanax que evolucionaron en ambientes delineados por un ecotono agudo altamente contrastantes ha llevado a Astyanax emerge como un excelente modelo para entender la evolución animal. Esto hace posible conectar más fácilmente los genes y procesos de desarrollo con características adaptativas y selección en el medio ambiente. Además, recientes investigaciones biomédicas de estos rasgos en Astyanax ha demostrado que estos rasgos pueden paralelo humano síntomas8,9,10. Por ejemplo, pérdida de sociabilidad y de sueño y aumento de la hiperactividad, comportamiento repetitivo y niveles de cortisol son similares a lo que se observa en los seres humanos con autismo espectro desorden8.
Para abordar la compleja coevolución de muchos comportamientos y rasgos morfológicos, es conveniente analizar a muchos de ellos para destacar las vías genéticas y moleculares subyacentes. Se presentan adjunto los métodos para caracterizar el grado de fenotipos conductuales cueva-tipo de superficie, cueva y híbrido morfos de Astyanax. Los comportamientos focales analizados para caracterizar el fenotipo son cueva adaptada alimentación comportamiento (vibración atracción, denominada en lo sucesivo VAB) y sueño hiperactividad duración11,12. También es un método imagenológico para el sistema sensorial asociado con VAB13. Recientemente, muchos programas de seguimiento de código abierto para ejecutar ensayos de comportamiento se han convertido en disponibles14,15. Éstos trabajan muy bien para videos cortos, de menos de 10 minutos de duración. Sin embargo, se convierte en problemática si el video es más largo debido a tiempo de seguimiento de computación intensos. Software disponible comercialmente capaz puede ser caro. Los métodos presentados principalmente usan freeware y por lo tanto se consideran métodos rentables y de alto rendimiento. También se incluyen resultados representativos basan en estos métodos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Estos métodos presentados son de fácil acceso pero pueden ser complicados de realizar debido a la naturaleza de sus orígenes de freeware. Por lo tanto, se recomienda realizar ensayos de prueba y análisis ante cualquier experimentación real.
La tasa de generación de datos puede ser rápida una vez que se establecen el marco experimental y analítico. Una vez establecida, es posible grabamos dos peces en 7 minutos para el ensayo de VAB, 30 peces en 24 h para el ensayo de actividad/sueño y…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a todos los miembros del laboratorio de Yoshizawa incluyendo N. Cetraro, Simon N., C. Valdez, C. Macapac, J. Choi, Lu L., J. Nguyen, S. Podhorzer, Hernandes H., J. Fong, Kato J. e I. Señor, para el cuidado de peces en los pescados experimentales utilizados en este manuscrito. También agradecemos a los miembros de lab A. Keene incluyendo Masek de P. para entrenar a mi montar cámara IR CCD. Por último, nos gustaría agradecer el Media Lab – Facultad de ciencias sociales – escuela de comunicaciones en la Universidad de Hawai ‘ i Mānoa su inestimable ayuda para hacer el video, especialmente B. Smith, J. Lam y blanco S. a. Este trabajo fue apoyado por Fundación comunitaria hawaiano (78919 16CON y 18CON 90818) e Instituto Nacional de salud NIGMS (P20GM125508) concede a mi.
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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