Dit protocol detailleert de methodologie voor het kwantificeren van locomotor gedrag en slaap in de Mexicaanse cavefish. Eerdere analyses worden verlengd voor het meten van deze gedragingen in sociaal-gehuisvest vis. Dit systeem kan algemeen worden toegepast om te bestuderen van slaap en activiteit in andere vissoorten.
Over stammen, wordt slaap gekenmerkt door zeer geconserveerde gedragsmatige kenmerken die verhoogde opwinding drempel opnemen, rebound na Slaapdeprivatie en geconsolideerde perioden van gedrags immobiliteit. De Mexicaanse cavefish, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), is een model voor het bestuderen van trait evolutie in antwoord op het milieu perturbation. A. mexicanus bestaan zoals in eyed oppervlak-woning vormen en meerdere blind grot-woning populaties die robuuste morfologische en gedrags-verschillen hebben. Slaap verlies opgetreden in meerdere, zelfstandig geëvolueerd cavefish populaties. Dit protocol beschrijft een methode voor het kwantificeren van de slaap en motorische activiteit in A. mexicanus grot en oppervlakte vissen. Een kosteneffectieve video monitoring systeem zorgt voor gedrags beeldvorming van individueel gehuisvest larvale of volwassen vis voor periodes van een week of langer. Het systeem kan worden toegepast om te vissen leeftijd 4 dagen post bevruchting tot volwassenheid. De aanpak kan ook worden aangepast voor het meten van de effecten van sociale interacties op de slaap door het opnemen van meerdere vis in een enkele arena. Na gedrags opnamen, gegevens wordt geanalyseerd met behulp van geautomatiseerde software voor het bijhouden en slaap analyse wordt verwerkt met behulp van aangepaste scripts die meerdere slaap variabelen met inbegrip van duur, lengte van de bout en bout nummer kwantificeren. Dit systeem kan worden toegepast op de slaap van de maatregel, het circadiane gedrag en motorische activiteit in bijna alle vissoorten waaronder zebravis en Stekelbaarsachtigen.
Slaap is zeer bewaard in het dierenrijk bij de gedrags, fysiologische en functionele niveaus1,2,3. Terwijl slapen in zoogdieren proefdieren is meestal beoordeeld met behulp van electroencephalograms, elektrofysiologische opnames zijn minder praktisch in kleine genetisch vatbaar modelsystemen en dus slaap wordt gewoonlijk gemeten op basis van gedrag3 , 4. gedragsmatige kenmerken die geassocieerd worden met slaap zijn zeer bewaard in het dierenrijk en verhoogde opwinding drempel, omkeerbaarheid met stimulatie en langdurige gedrags onbeweeglijkheid5omvatten. Deze maatregelen kunnen worden gebruikt om te karakteriseren slaap bij dieren variërend van de nematode worm, C. elegans, tot en met6van de mens.
Geautomatiseerde opsporingssoftware vereist het gebruik van gedrags onbeweeglijkheid te karakteriseren van de slaap. Met tracking software, periodes van activiteit en immobiliteit worden bepaald over een aantal dagen en lange periodes van inactiviteit zijn geclassificeerd als slapen7,8. In de afgelopen jaren zijn meerdere tracking-systemen ontwikkeld voor het verkrijgen van gegevens over de activiteit onder een verscheidenheid van kleine genetisch vatbaar modelsystemen; met inbegrip van wormen, fruitvliegjes en vissen9,10,11. Deze programma’s worden begeleid door software die voor de automatische opvolging van dierlijk gedrag zorgt, met inbegrip van zowel open source freeware en commercieel beschikbare software7,12,13,14 . Deze systemen verschillen in hun flexibiliteit en zorgen voor een efficiënte screening en karakterisering van slaap fenotypen in talrijke genetisch geamendeerd modellen.
Genetische onderzoek van slaap in de zebravis, Danio rerio, heeft geleid tot de identificatie van talrijke genen en neurale circuits die slaap15,16te regelen. Terwijl dit heeft op voorwaarde dat een krachtig systeem voor het onderzoeken van de neurale basis van slapen in een gewervelde proefdier, is veel minder bekend over hoe slaap evolueert en hoe natuurlijke variatie draagt bij aan de verordening te slapen. De Mexicaanse cavefish, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), geëvolueerd dramatische verschillen in slaap, motorische activiteit en circadiane ritmen17,18. Deze vissen bestaan zoals eyed oppervlakte vissen die het bewonen van de rivieren van Mexico en Zuid-Texas en ten minste 29 populaties rond de Sierra Del Abra regio Noordoost Mexico19,20,21 grot. Opmerkelijk, lijken veel gedrags verschillen, met inbegrip van verlies van de slaap, te onafhankelijk van elkaar zijn gegroeid in meerdere cavefish populaties14,22. Daarom bieden cavefish een model voor het onderzoeken van de convergente evolutie van slaap, circadiane, en sociaal gedrag.
Dit protocol beschrijft een systeem voor het meten van de slaap en motorische gedrag in A. mexicanus larven en volwassenen. Een op maat gemaakte infrarood gebaseerde opnamesysteem zorgt voor video-opname van dieren in lichte en donkere omstandigheden. Verkrijgbare software kan worden gebruikt voor het meten van de activiteit en aangepaste macro’s worden gebruikt om te kwantificeren van de verschillende aspecten van inactiviteit en perioden van slaap te bepalen. Dit protocol wordt ook beschreven experimentele wijzigingen voor het bijhouden van de activiteit van meerdere dieren binnen een tank, de mogelijkheid te onderzoeken van interacties tussen slaap en sociaal gedrag. Deze systemen kunnen worden toegepast op de slaap van de maatregel, het circadiane gedrag en motorische activiteit in extra vissoorten waaronder zebravis en Stekelbaarsachtigen.
Dit protocol beschrijft een aangepast systeem voor het kwantificeren van de slaap en de motorische activiteit in larvale en volwassen cavefish. Cavefish opgedoken als een toonaangevende model voor het bestuderen van de evolutie van slaap dat kan worden gebruikt voor het onderzoeken van de genetische en neurale basis van slaap voorschrift1. De kritische stappen in dit protocol omvatten de optimalisatie van verlichting en video kwaliteit te verzekeren nauwkeurige tracking die nodig is om te kwantifi…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gesteund door NIGMS award GM127872 ACK, NINDS award 105072 ERD en ACK, en NSF award 1656574 naar ACK
12V power adaptor | Environmental Lights | 24 Watt 12 VDC Power Supply | |
Acrylic dividers (adults) | TAP Plastic | Order sheets in sizes as needed | |
Adult infrared light power source | Environmnental Lights 24 Watt 12 VDC Power Supply | ||
Battery pack | CyberPower | CP850PFCLCD | |
Camera lens (adult) | Navitar Zoom 7000 | Zoom 7000 | |
Camera lens (larval) | Fujian 35mm f/1.7 | B01CHX7668 | Purchase on Amazon |
Camera lens adapter | d | 1524219 | |
Camera mount | CowboyStudio Super Clamp | B002LV7X1K | Purchase on Amazon |
Fish tank | Deep Blue Professional | ADB11006 | |
Heat sink (adult) | M-D Building products | SKU: 61085 | Cut to fit |
Heat sink (larval) | M-D Building products | SKU: 57000 | Cut to fit |
Infrared lights (adults) | Environmental Lights Infrared 850 nm 5050 LED strip | irrf850-5050-60-reel | Cut to fit |
Infrared lights (larval) | LED World | B00MO9H7H4 | Purchase on Amazon |
IR-diffusing acrylic | TAP Plastic | Order sheets in sizes as needed | |
Laptop/computer | N/A | N/A | Any laptop will work. |
LED light | Chanzon 10 High Power Led Chip 3W White (6000K-6500K/600mA-700mA/DC 3V-3.4V/3 Watt) | B06XKTRSP7 | Use with Chanzon 25pcs 1W 3W 5W LED Heat Sink (2 pin Black) Aluminum Base Plate Panel |
light timer | Century 24 Hour Plug-in Mechanical Timer Grounded | ||
Plastic wall mount for IR | Everbilt Plastic pegboard | Model # 17961 | |
Power cable | BNTECHGO 22 Gauge Silicone Wire | B01K4RPE0Y | |
Power source | Rapid LED | MOONLIGHT DRIVER (350MA) | |
Tissue culture plates | Fisherbrand | 12-well (FB012928) 24-well (FB012929) | |
Tripod Ball head | Demon DB-44 | B00TQ54CZO | Purchase on Amazon |
USB Hardrive | Seagate 3TB backup | STDT3000100 | |
USB Webcam | Microsoft LifeCam | Q2F-00014 | Purchase on Amazon |
Wall mount for camera | LDR Industries 1/2" Steel pipe | 307 12X36 | Mounted on wall with Flange and 90 degree pipe elbow. Could also use a tripod to hold camera. |