Beoordeling van de invloed van de persoonlijkheid op gevoeligheid voor magnetische velden in de zebravis

In de huidige studie beschrijven we een lab gebaseerde gedrags protocol heeft de reikwijdte van het onderzoek naar de rol van de persoonlijkheid van de vis op de reactie van de oriëntatie van het scholende vissen aan externe oriëntatie signalen, zoals water stromen en magnetische velden.

De oriënterende besluiten van dieren vloeien voort uit het gewicht van de verschillende sensorische informatie. De besluitvorming wordt beïnvloed door het vermogen van het dier te navigeren (bijvoorbeeld de capaciteit te selecteren en een richting te houden), haar interne status (bijvoorbeeld voeding of reproductieve behoeften), haar vermogen om te bewegen (bijvoorbeeld motoriek biomechanica), en een aantal extra externe factoren (bv. de tijd van dag, interactie met soortgenoten)¹.

De rol van de interne staat of dierlijke persoonlijkheid in het oriëntatie-gedrag is vaak slecht begrepen of²nog niet onderzocht. Extra uitdagingen ontstaan in de studie van de oriëntatie van sociale aquatische soorten, die vaak uitvoeren van gecoördineerde en gepolariseerde groep verkeer gedrag³.

Water stromen spelen een sleutelrol in het oriëntatieproces voor vis. Vis oriënteren water stromen door middel van een unconditioned reactie genoemd rheotaxis⁴, die positief zijn kan (dat wil zeggen, stroomopwaarts georiënteerd) of negatief (d.w.z. stroomafwaarts georiënteerd) en wordt gebruikt voor verschillende activiteiten, variërend van foerageren op de minimalisering van energetische uitgaven^5,6. Een groeiend lichaam van literatuur meldt bovendien dat veel vissoorten het geomagnetisch veld voor oriëntatie en navigatie^{7,8,9 gebruiken}.

De studie van de prestaties van de rheotaxis en zwemmen in de vis is meestal uitgevoerd in stroom chambers (meetgoot), waar vis worden blootgesteld aan de stapsgewijze verhoging van de snelheid van de stroom van lage tot hoge snelheden, vaak tot uitputting (de zogenaamde kritische snelheid)^{10, 11}. Aan de andere kant, onderzocht eerdere studies de rol van het magnetisch veld in de oriëntatie door middel van de observatie van het zwemmen-gedrag van de dieren in arenas met stilstaand water^12,13. Hier beschrijven we een laboratorium-techniek waarmee onderzoekers te bestuderen het gedrag van vis tijdens het manipuleren van zowel de stroming van het water en het magnetische veld. Deze methode werd gebruikt voor de eerste keer op het scholende zebravissen (Danio rerio) in onze eerdere studie, wat leidt tot de conclusie dat de manipulatie van de omliggende magnetisch veld de rheotactic drempel (dat wil zeggen, de minimale water snelheid bepaalt welke scholende vissen stroomopwaarts orient)¹⁴. Deze methode is gebaseerd op het gebruik van een kamer van de meetgoot met trage stromen gecombineerd met een setup ontworpen om te controleren van het magnetisch veld in de meetgoot, binnen het bereik van de aarde magnetisch veld intensiteit.

Het zwemmen-tunnel gebruikt om het observeren van het gedrag van de zebravis is uiteengezet in Figuur 1. De tunnel (gemaakt van een acryl cilinder van nonreflecting met een diameter van 7 cm en 15 cm in lengte) is verbonden met een setup voor de controle van de stroom tarief¹⁴. Met deze opstelling varieert het bereik van de stroomsnelheid in de tunnel tussen 0 en 9 cm/s.

Om te manipuleren het magnetisch veld in de tunnel zwemmen, gebruiken we twee methodologische benaderingen: de eerste is eendimensionaal en de tweede is driedimensionaal. Voor elke toepassing, deze methoden manipuleren het geomagnetisch veld om te verkrijgen van specifieke magnetische omstandigheden in een bepaald volume van water — dus alle waarden van het magnetisch veld intensiteit gemeld in deze studie het geomagnetisch veld bevatten.

Wat betreft de eendimensionale aanpak¹⁵, het magnetisch veld langs de stroomrichting van de water (gedefinieerd als de x-as) wordt gemanipuleerd met behulp van een solenoïde gewikkeld rond de tunnel zwemmen. Dit is verbonden met een aggregaat, en het genereert uniforme statische magnetische velden (figuur 2A). Ook in het geval van de drie-dimensionale benadering, is het geomagnetisch veld in het volume met de tunnel zwemmen gewijzigd met spoelen van elektrische draden. De spoelen hebben echter om te controleren het magnetisch veld in drie dimensies, het ontwerp van drie orthogonale Helmholtz paren (figuur 2B). Elk paar van Helmholtz is samengesteld uit twee cirkelvormige spoelen georiënteerde langs de drie orthogonale ruimte richtingen (x, yen z) en voorzien van een drie-axiale magnetometer onder kringloopsysteem omstandigheden werken. De magnetometer werkt met veld intensiteiten vergelijkbaar met natuurlijke veld van de aarde, en het ligt vlakbij het geometrische centrum van de spoelen set (waar de tunnel zwemmen zich bevindt).

Wij voeren de technieken voor het testen van de hypothese dat de persoonlijkheidskenmerken van de vis componeren een ondiepte beïnvloeden de manier waarop die zij op magnetische velden^{16 reageren}hierboven beschreven. We toetsen de hypothese dat individuen met proactieve en reactieve persoonlijkheid^17,18 anders reageren wanneer blootgesteld aan waterstromen en magnetische velden. Om dit te testen, sorteren we eerst met behulp van een vastgelegde methode toewijzen en groep individuen die proactief of reactief^17,19,20,21zebrafish. Dan, beoordelen we het rheotactic gedrag van zebravis zwemmen in ondiepten samengesteld uit alleen reactief individuen of samengesteld uit alleen proactieve individuen in de magnetische meetgoot tank, die wij als voorbeeldgegevens presenteren.

De sorteermethode is gebaseerd op de verschillende neiging van de proactieve en reactieve individuen om te verkennen van nieuwe omgevingen²¹. Meer specifiek gebruiken wij een tank verdeeld in een lichte en een donkere kant^17,19,20,21 (Figuur 3). Acclimatiseren aan de donkere kant. Wanneer toegang tot de zonnige kant open, proactieve individuen hebben de neiging om af te sluiten snel de donkere helft van de tank om te verkennen van de nieuwe omgeving, terwijl de reactieve vis niet de donkere tank laat.