Mesure non invasive en continu des activités cardiaques et comportementales d’écrevisses
Summary
Cet article présente un système de biosurveillance non invasive pour l’enregistrement continu et analyses des activités cardiaques et locomotrice des écrevisses. Ce système se compose d’un capteur optique infrarouge proche, un module de suivi vidéo et logiciel d’évaluation des pulsations d’écrevisses qui reflète son état physiologique et caractérise le comportement de l’écrevisse pendant des fluctuations du rythme cardiaque.
Abstract
L’écrevisse est un organisme aquatique pivot qui sert tant qu’un modèle biologique pratique pour des études comportementales et physiologiques des invertébrés et utile indicateur biologique de qualité de l’eau. Même si les écrevisses ne peuvent pas spécifier directement les substances qui causent la détérioration de la qualité l’eau, ils peuvent immédiatement (dans les quelques secondes) avertissent humains de la détérioration de la qualité l’eau via les changements aigus dans leurs activités cardiaques et comportementales.
Dans cette étude, nous présentons une méthode non invasive qui est assez simple à mettre en œuvre dans des conditions différentes en raison d’une combinaison de simplicité et de fiabilité dans un seul modèle.
Cette approche, dans laquelle les organismes biologiques sont mises en œuvre dans les processus d’évaluation environnementale, fournit une alarme fiable et opportune pour l’alerte et prévenir la détérioration aiguë de l’eau dans un environnement ambiant. Par conséquent, ce système non invasif issu des écrevisses physiologiques et enregistrements éthologiques paramètre a été étudié pour la détection des changements dans un environnement aquatique. Ce système est maintenant appliqué dans une brasserie locale pour le contrôle qualité de l’eau utilisée pour la production de boissons, mais il peut être utilisé à tout traitement de l’eau et la facilité d’approvisionnement pour l’évaluation de la qualité continue et en temps réel de l’eau et pour le laboratoire régulier études du comportement et la physiologie cardiaque écrevisses.
Introduction
L’objet de demandes d’organismes aquatiques, comme les organismes modèles pour divers laboratoire enquêtes1,2 et comme outils de surveillance des eaux industrielles et naturelles/environnement qualité3,4 , semble être bien étudiée. Néanmoins, ce sujet est toujours d’intérêt remarquable pour les humains, qu’ils appartiennent à la communauté scientifique ou à d’autres métiers. En dépit de l’existence d’un certain nombre de méthodes de pointe pour la surveillance de certains paramètres (ce que l’on appelle « biomarqueurs »)5,6,7,8, les exigences les plus importantes pour choisir un voyant se composent de trois éléments simples : simplicité (i), (ii) fiabilité et disponibilité (iii) générale.
Écrevisses, comme un représentant essentiel de la faune d’eau douce, se distingue parce qu’il se trouve dans le monde entier, est très répandue et, dans la plupart des cas9a une carapace suffisamment gros et dure adaptée pour la manipulation. Ce crustacé appartient au groupe des invertébrés supérieurs qui fournissent un développement suffisant des systèmes physiologiques vitaux et organes respectifs tandis que, dans le même temps, maintenir une organisation relativement simple10.
Méthodes basées sur l’évaluation de l’éventail des paramètres biologiques et comportementales des écrevisses comme décrit dans la littérature scientifique, ont grandement contribué à l’élaboration des études de biosurveillance et écrevisses en général. La plupart des méthodes invasives actuellement disponibles pour les mesures de la fréquence cardiaque d’écrevisses est basée sur les enregistrements ECG nécessitant une intervention chirurgicale complexe et précis11,12,13; ces manipulations peuvent provoquer un stress important à et peuvent nécessiter l’adaptation prolongée par l’écrevisse. En outre, on ne sait pas comment long une écrevisse peut transporter ces électrodes et si il va muer avec succès tout en menant une telle fixation. Les méthodes non invasives décrites reposent sur des enregistrements pléthysmographique, qui sont compliquées par la complexité matérielle et exige un circuit de conditionnement de signal filtrage14 et une amplification ou composants optiques précis et chers15 ,,16.
Dans cette étude, nous avons décrit une approche qui contribue aux résultats existants et offre de nouvelles alternatives pour améliorer les procédures actuelles de mesure de fréquence cardiaque écrevisses. Parmi les avantages, il y a (i) une fixation rapide et non invasive qui ne nécessite pas une adaptation physiologique prolongée ; II capacité des écrevisses pour transporter le capteur dans un délai de quelques mois de mue à la mue ; (iii) le logiciel capable de surveiller en temps réel cardiaque et activités comportementales et l’évaluation des données obtenues simultanément par plusieurs écrevisse ; (iv) une fabrication faible prix et simplicité. Le système de biosurveillance qui nous décrivent permet la non invasive et continue la surveillance des activités cardiaques et locomotrice écrevisses, basées sur les changements dans les caractéristiques etho-physiologiques des écrevisses. Ce système peut facilement être appliqué dans les examens de laboratoire de la physiologie cardiaque écrevisses et/ou l’éthologie, en plus des implémentations industrielles pour le contrôle qualité de l’eau dans les installations de traitement et d’approvisionnement en eau.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il a été largement suggéré que la mesure de certains paramètres physiologiques (comme le cœur ou le débit de ventilation ou les deux) est une méthode plus fiable pour l’enregistrement des réactions d’écrevisses que l’évaluation des réponses comportementales qui n’existent pas toujours immédiatement11. Cependant, il est évident que l’approche la plus efficace pour évaluer les réactions des écrevisses réel aux changements environnementaux étant donné la combinaison de l…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude a été financée par le ministère de l’éducation, de jeunesse et de Sports de la République tchèque-projets « CENAKVA » n° CZ.1.05/2.1.00/01.0024 et no « CENAKVA II” LO1205 sous la durabilité National programme I, par l’agence de Grant de l’Université de Bohême du Sud, en České Budějovice (012/2016/Z) et par l’agence de la subvention de la République tchèque (n ° 16-06498S)
Materials
| IR LED diode | KINGBRIGHT ELECTRONIC | KP-3216F3C | |
| Phototransistor | EVERLIGHT | ELPT15-21C | |
| Resistor | ROYAL OHM | 0805S8J0201T5E | |
| Resistor | ROYAL OHM | 0805S8F2200T5E | |
| Capacitor | KEMET | C0805C334K5RACTU | |
| Cable | TECHNOKABEL | FTP KAT.5E 4X2X0,14C | |
| Connector | HARTING | 21348100380005 | |
| Connector | HARTING | 21348000380005 | |
| Dielectric gel | KRAYDEN | Sylgard 535 | |
| Analogue-to-digital convertor | TEDIA | UDAQ-1416CA | |
| Glue | KUPSITO.SK | 7338723044 | |
| Kinect video camera | ABCSTORE.CZ | GT3-00002 | |
| Analysis software | University of South Bohemia in Ceske Budejovice, Faculty of Fisheries and Protection of Waters, Institute of Complex Systems | Link to the software: www.frov.jcu.cz/crayfishmonitoring User name: frov Password: CF2018 |
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