Summary
Vi har utvecklat två metoder för att studera effekter av visuella referenser på beteendet i avsaknad av taktila och kemiska signaler. En metod innebär videofilmning svar kräftor till reflekterande väggar i ett akvarium, den andra undersöker effekterna av visuell input från en levande kräftor bakom en genomskinlig partition.
Abstract
Socialt beteende är beroende av sinnesintryck från syn-, mekaniska och luktsinnet system. En viktig fråga gäller den relativa betydelsen av varje sensorisk modalitet i att vägleda beteende. Roll visuella ingångar har undersökts genom att isolera visuella stimuli från mekaniska och chemosensory stimuli. I några studier (Bruski & Dunham, 1987:. Delgado-Morales et al, 2004) ha visuella ingångar tagits bort, med ögonbindlar eller låg ljusintensitet, och effekter av övriga sensoriska modaliteter har klargjorts. Ett alternativ är att studera effekterna av visuell input i avsaknad av lämpliga mekaniska och chemosensory ledtrådar. Detta tillvägagångssätt syftar till att identifiera exklusiva roll visuella ingångar.
Vi har använt två metoder för att ge visuella stimuli till kräftor utan att ge kemisk och mekanisk ledtrådar. I en metod, kräftor videofilmas i ett akvarium där hälften av väggarna är täckta av speglar för att ge en reflekterande miljö, och den andra hälften täcks av en icke-reflekterande (matt finish) plast. Detta ger kräftor ett val mellan reflekterande och icke-reflekterande miljöer. Den reflekterande miljö ger visuella ledtrådar i form av reflekterade bilder av kräftorna när den rör sig hela halvan av tanken, dessa visuella referenser saknas i icke-reflekterande hälften av tanken. En alternativ metod är att videofilma beteende kräftor i ett akvarium åtskilda av en mindre kammare i varje ände, med en kräfta i en liten kammare som ger visuella ledtrådar och en inert objekt i motsatt lilla kammaren ger visuell input från en icke-rörelse, icke-kräftor källa.
Våra publicerade resultat visar att svaren från kräftor till reflekterande miljö beror på socialisering och dominans rang. Socialiserade kräftor tillbringade mer tid i reflekterande miljö och uppvisade vissa beteenden oftare där än i den icke-reflekterande miljö, isolerat kräftor visade inga sådana skillnader. Kräftor som var inrymt i samkönade par utvecklat en social rang av antingen dominant eller underordnad. Svar på reflektion skilde mellan dominerande och underordnade kräftor (maj & Mercier, 2006; maj & Mercier, 2007). Dominerande kräftor spenderat mer tid på den reflekterande sidan, trädde reflekterande hörn oftare och tillbringade mer tid i reflekterande hörn jämfört med icke-reflekterande sida. Underordnad kräftor gick i omvänd oftare på den reflekterande sidan än på icke-reflekterande sida. Preliminära data tyder på likartade effekter av visuella referenser som en kräfta i en liten intilliggande kammare (maj et al., 2008).
Protocol
1. Socialisering
- Att släcka existerande sociala rang är varje kräftor inrymt i 7 - 14 dagar i en separat behållare av plast (30 cm lång x 17,5 cm bred x 13 cm djup), fylld med filtrerat, kolsyrat vatten och en liten plast blomkruka som fungerar som en skyddsrum. Om genomsynliga containrar används, är en skiljevägg (t.ex. hushållspapper) placeras i mellan behållare för att säkerställa kräftor visuellt är isolerade.
- Kräftor i "isolerade" grupp fortfarande isolerade i ytterligare 3 - 14 dagar. Vatten är förändrat och kräftor matas 3 gånger i veckan.
- Att etablera en social rang, är kräftor placeras i samkönade par efter den första isolering. Kräftor vägs och kroppslängd mäts (talarstol till mellersta stjärtfenan), paren är storlek anpassade till inom 10% vikt och längd. Vit akrylfärg appliceras på ryggskölden av varje kräftor för att identifiera individer. (Vanligtvis en punkt tillämpas på en ledamot och en linje till den andra.)
- Efter en 30 min viloperiod är varje kräftor par tillåts att interagera i en ren, vit plastbehållare (48 cm lång x 25 cm bred x 13 cm djup), fylld halvvägs med filtrerat, kolsyrat vatten (rumstemperatur). Detta möte är antingen spelas in på VHS-band med en kamera ansluten till en videobandspelare, eller så är det spelas in på en dator med webbkamera. Denna interaktion gör dominans leden för att utvecklas.
- Efter den första interaktionen är varje kräftor par inrymt tillsammans i en större behållare av plast (58 cm lång x 30 cm bred x 35 cm djup) för en ytterligare 3 - 14 dagar. Denna behållare får cirkulerande vatten från ett filtreringssystem. En enda PVC-rör (ca 10 cm lång) finns för skydd.
2. Konstruktion av test Aquarium och kontroller
Metod Jag
- För att undersöka svar på en reflekterande miljö, ett glas eller plexiglas akvarium (52 cm lång x 25 cm bred x 30 cm hög) används (Figur 1).
- En spegel (25 cm lång x 20 cm hög) är placerad i ena änden av akvariet och säkras med antingen lim eller montering vax. Två speglar (26 cm lång x 20 cm hög) placeras på sidorna, gränsar i slutet spegeln, och är säkrade med lim eller vax.
- Resterande väggar är täckta av en matt finish fönsterfilm. Denna film tar bort reflektion men inte stör ljusförhållanden. En lätt slipning för att filmen kan krävas för att säkerställa att filmen är helt icke-reflekterande.
Metod II
- För att undersöka reaktioner på visuella stimuli som en levande kräftor ("källa kräftor"), ett plexiglas akvarium med två slut kammare används (Figur 2). Akvariet innehåller ett stort centralt kompartment (48 cm lång x 26 cm bred x 26 cm hög) och två mindre fack slutet av samma storlek (12 cm lång x 26 cm bred och 26 cm hög). Slutet fack är skilda från centrum facket genom transparent plexiglas, som är förseglad för att förhindra att vatten och signaler kemikalie från passerar mellan facken.
- Den yttre omkretsen av hela akvariet är täckt i en icke-reflekterande matt plast, lämnar två hinder i vardera änden transparent.
- Som en kontroll (t.ex. Sculptee) en kub gjord av modellera används för att ge visuell input från en inert objekt. Kuben (3,5 cm x 3,0 cm x 3,3 cm) är den ungefärliga volymen på källan kräftor och är målad en liknande färg röd.
3. Visuell träning
Metod Jag
- Kräftor är videofilmade i spegeln / matt TANK 3 - 14 dagar efter i kampen för att avgöra dominans status.
- Kräftor är placerade, en vardera, i en Tupperware behållare som innehåller kolsyrat, filtrerat vatten och en plast blomkruka används för skydd. Kräftor förs till testning rummet och ges 30 min till acklimatisera före testning.
- Testet akvarium, halv-klädda med speglar och halv-fodrade med icke-reflekterande plast, är fylld med kolsyrat filtrerat vatten till ett djup av ca 20 cm.
- En digitalkamera är ansluten via audio / video-kablar till en VHS-kassetter inspelare och placeras ovanför akvariet tillräckligt högt för att se hela akvariet. Videor spelas in på VHS-band. Alternativt kan en webbkamera ansluten till en dator ska användas, och videor kan spelas in med en film-making program och lagras på DVD.
- Ett kräftor i paret placeras försiktigt i mitten av akvariet med en blomkruka, och dess verksamhet är inspelad i 20 min. Ingen person är närvarande i rummet under inspelning, för att minska störningar från yttre visuella och auditiva ingångar. Alla ansträngningar görs för att säkerställa att inspelningen miljön är tyst.
- Efter provet är den kräftor bort och tanken töms, sköljas och fyllas på med vatten.
- En motvikt experimentella förhållanden, är akvariet vände till platsspeglarna på motsatta sidan av rummet. Detta bidrar till att kompensera för okända faktorer som kan orsaka kräftorna att föredra den ena sidan av akvariet.
- Den andra medlemmen i paret sedan testas på samma sätt som den första.
Metod II
- Enligt metod I, kräftor kom till testning rummet och videofilmas med samma inspelningsutrustning.
- Alla kammare (mitt test kammaren och de båda kamrarna slutet) är fyllda med kolsyrat filtrerat vatten till en höjd av ca 20 cm.
- En kräfta, ungefär samma storlek som de kräftor som testas, placeras i ena änden kammare, och kontrollen kuben är placerad i den andra.
- Använda blomkruka skydd, är kräftor testas försiktigt placeras i mitten av akvariet och videofilmade i 20 min.
- Efter provet är den akvariet töms, sköljas och fyllas på med vatten.
- Innan du testar den andra medlemmen i ett par, är källan kräftor och kontroll kub flyttade till den motsatta änden kammare, för att motverka balans förhållanden.
4. Analys av synpunkterna på visuella stimuli
Metod Jag
- Så att försöksledaren är blind för den sociala status kräftor, beteende i spegeln / matt akvarium analyseras innan analyserar slåss beteende prövningar.
- Den tid det kräftor spenderar på varje sida av akvariet registreras. Kräftorna anses gå från ena sidan till nästa när coxae av chelipeds passerar mittlinjen av tanken (Figur 3).
- Frekvensen av beteenden kurvtagning, svarvning, korsning, frysning och omvända promenader (se tabell 1 för beskrivning) är också registreras.
- Beteenden ut på den reflekterande sidan av tanken är jämfört med beteenden ut på den icke-reflekterande sida med hjälp av en parade t-test för varje social grupp.
Metod II
- Som i metod I, videoband av kräftor beteende analyseras innan analysera kampen prövningar.
- Den tid det kräftor spenderar på vardera sidan av akvariet registreras enligt metod I.
- Frekvensen av kurvtagning, slut vända, vrida, korsning, uppfödning upp och vända promenader (tabell 1) registreras.
- Beteenden som utförs på källan kräftor sidan är jämfört med beteenden som utförs på kontroll kuben sidan med hjälp av en parade t-test för varje social grupp.
5. Analys av Fights
- Inspelningar av kampen beteende under de första 30 min för parning ses och poängsätts. Varje 30 min inspelning inkluderar flera möten i vilka kräftor ta kontakt med sina klor och / eller antenner. Inom dessa möten, är de chelae vanligtvis används för att skjuta, slå eller greppa motståndaren, och antenner används ibland för att vispa motståndaren. En kräfta kan försöka vända sin motståndare och hålla honom på golvet. Varje möte slutar när en kräfta reträtter genom omvänd gå eller genom att bläddra i svansen för att uppnå "fly simning."
- Antalet agonistisk möten registreras och identitet kräftor (bestäms av färgen märkningen på bröstkorgen) som retirerar från varje möte registreras också. De kräftor som förlorar majoriteten av möten i varje 30 min session anses förloraren, och den andra kräftor som vinnare.
6. Representativa resultat
Under 30 minuter slåss perioden, alla par uppvisar agonistisk beteenden. Sådana beteenden inkluderar antenn knacka, longering, skjuta, gripa, chelae slående och vända på motståndaren, som redovisas på annat håll (t ex Maj & Mercier 2006, 2007). Så småningom en kräfta i varje par konsekvent retreater och undviker vidare kontakt. De retirerande kräftor anses förloraren och rankas som underordnad, den vinnande kräftorna är rankad som dominerande.
Placering kan också övervakas under hela parade bostäder perioden genom att observera kräftor beteende i tank, som bara innehåller en plastslang till skydd. Den dominerande kräftor intar undantagslöst skydd, och den underordnade kräftorna inte. Den underordnade kräftor ofta promenader med chelae hålls nära varandra och ut framför, och den dominerande kräftor normalt promenader med upp chelae och längre från varandra (Guiasu & Dunham, 1998). När ny mat läggs till tank, tar den dominerande kräftor brukar maten först. I våra studier med P. clarkii (t.ex. maj & Mercier 2006, 2007) finns det vanligtvis inga rang bakslag efter tre dagars kontinuerlig ihopkoppling.
I sällsynta fall, dör en medlem i par innan ihopkopplingen perioden är klar. Det är mer troligt att inträffa om ihopkopplingen perioden ärlänge (t.ex. 14 dagar) och om kräftor för nära matchas av storlek eller vikt. Således kan dödsfall undvikas genom att ca 10% skillnad i vikt. Om en medlem av ett par dör, är från den andra medlemmen som inte ingår i studien.
Dominerande och underordnade kräftor visar ofta olika svar på den reflekterande miljö. Dominerande kräftor tillbringar genomgående mer tid på den reflekterande sidan, men underordnad och isolerad kräftor inte (maj & Mercier, 2006, 2007). Dominerande kräftor uppvisar också kurvtagning och vrida oftare på den reflekterande sidan än på icke-reflekterande sidan, men isolerar och underordnade normalt inte. Sådana skillnader mellan dominerande och underordnade kräftor, men inte är etablerade omedelbart utan utvecklas under de 3-14 dagar para perioden (maj & Mercier, 2007).
Preliminära uppgifter tyder på att dominerande och underordnade kräftor reagerar olika på visuella referenser som en levande kräftor (källa kräftor) efter tre dagars parning (maj et al., 2008). Dominerande kräftor tillbringar mer tid på sidan av akvariet med källan kräftor och hörn längre på den sidan, men underordnade kräftor inte uppvisar sådana skillnader mellan de två sidorna.
| Beteende | Beskrivning |
| kurvtagning | mot hörnet av akvariet och stanna kvar i minst 5 s med tips för både klor röra olika väggar (Figur 4) |
| änden vänd | mot väggen i ena änden av tanken i minst 5 s med spetsen av minst en klo röra slutet väggen (Figur 5) |
| vrida | ändra vandringsled riktning från medsols till motsols eller vice versa (Figur 6) |
| korsning | lämnar omkrets av akvariet och gå minst en kroppslängd till en annan vägg (Figur 7) |
| omvänd gå | baklängesgång för minst en kroppslängd |
| frysning | abrupt utsättning av alla synliga rörelser, däribland bihang och antenner för minst 5 s |
| uppfödning upp | står på fjärde och femte gång benen medan du lyfter den ventrala yta bröstkorgen mot en vägg och placera minst en gång benet på väggen |
Tabell 1. Beteenden ut av P. clarkii i det centrala facket av testet tanken.
Figur 1. Schematisk av akvarium som används i metod I. Hälften av akvariet är fodrad med speglar, medan den andra halvan är fodrad med icke-reflekterande plast.
Figur 2. Schematisk av akvarium som används i metod II. Denna tank består av ett centrum, där testet kräftor är placerad, och två kammare slut, dividerat med en intakt plexiglas barriär. En levande kräftor är placerad i ena änden kammare, och en kub placeras i andra änden kammaren som en kontroll.
Figur 3. Schematisk av test akvarium med mittlinjen avbildad som en vertikal streckad linje. Kräftorna går från ena sidan till den andra när coxae av chelipeds passerar mittlinjen.
Figur 4. Diagram som visar läget för kräftor i kurvor. Observera att tips för både chelae vidrör olika väggar.
Figur 5. Diagram som visar läget för kräftor, medan mot slutet väggen. Observera att både chelae vidrör samma vägg.
Figur 6. Skiss som visar svarvning. Att vända riktning rörlighet utgör en sväng. Slår kan uppstå i ett hörn (t ex riktning 1 till riktning 2 och från håll 4 till ledning 5) eller på sidan (ej på bild). Inmatning av kurvtagning och lämnar den i samma riktning (t ex riktning 1 till ledning 3) är inte en sväng.
Figure 7. Schematisk visar korsningen beteende. Crossing uppstår när kräftorna lämnar en vägg och reser till en annan vägg, på ett avstånd av minst en kroppslängd från närmaste vägg (pil).
Figur 8. Fotografi föreställande uppfödning upp beteende. Kräftorna står på de senaste två promenader ben och lyfter kroppen mot en vägg, ta kontakt med minst en promenad ben.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Iakttagelsen att dominerande kräftor tillbringa mer tid i en reflekterande miljö föreslår att de känner igen en spegelbild som conspecific och att visuella referenser är tillräckliga för att framkalla förhållningssätt beteende. Liknande resultat med levande kräftor i stället för en spegelbild stödjer en sådan tolkning. Underordnad och isolerad kräftor inte visar en sådan förkärlek för reflekterande miljö, inte heller underordnad kräftor verkar föredra en levande kräftor över en kub. Således svar på visuella referenser beror på dominans rang. Det är ännu inte klart om kräftor lockas särskilt av en kräfta bild eller av rörelse. Icke desto mindre är det möjligt att utforska den roll som visuell input och för att identifiera visuella referenser med hjälp av speglar och bilder, som över en genomskinlig partition.
Tidigare resultat visar att dominerande och underordnade kräftor svara på reflekterande ytor i huvudsak samma sätt efter bara en 30 min parning session, och att skillnader i självmordsbeteende uppstår med 3 - 14 dagar para grund av förändringar i beteendet hos den förlorande kräftor (maj & Mercier, 2007). Således, de beteenden som man ser som ett svar på visuella referenser bero på både resultatet av mötet och om dess varaktighet av socialisering. Vinna eller förlora agonistiska möten är känt för att påverka framgången för framtida möten, med vinnande ökar sannolikheten för att vinna igen, och att förlora ökar sannolikheten för efterföljande förlorar (Hsu & Wolf, 1999). Mekanismerna bakom beteendestörningar plasticitet ut av att förlora kräftor som svar på visuella referenser kan vara relaterat till förändringar i nervsystemet som följer förstärkning av underordnad status (maj & Mercier, 2006, 2007).
Experimenten beskrivs här kan modifieras för att bedöma komplexiteten av sensoriska signaler som krävs för att få fram förhållningssätt beteende. Detta skulle kunna uppnås genom att ändra olika aspekter av den visuella referenser som bakom en transparent partition och genom att kombinera dessa visuella referenser med kemiska och taktila faktorer. Konditionerat vatten kan läggas till spegeln / matt akvarium att lägga till en kemisk komponent. Alternativt kan hål läggas till den transparenta barriären i slutändan kammaren tanken att möjliggöra överföring av kemiska signaler från den levande källan kräftor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Inga intressekonflikter deklareras.
Acknowledgments
Forskning som stöds av NSERC.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Single chamber test tank | Brock University Machine Shop | ||
| End-chamber test tank | Brock University Machine Shop | ||
| Isolation container | Rubbermaid | 30 cm x 17.5 cm x 13 cm holes in lid to allow air and light to pass through when lid is on | |
| Fighting chamber | 48 cm x 25 cm x 13 cm | ||
| Social housing chamber | 58 cm x 30 cm x 35 cm | ||
| small plastic flower pot | to serve as shelter | ||
| Coolpix 4500 camera | Nikon Instruments | ||
| T120 video cassette recorder | RCA | ||
| Computer | Windows Movie Maker or other video acquiring software | ||
| webcam | Logitech | ||
| modelling clay | Sculptee | to make control cube | |
| red latex paint | FolkArt | to make control cube | |
| waterbase varnish | FolkArt | to make control cube |
References
- Bruski, C. A., Dunham, D. W. The importance of vision in agonistic communication of the crayfish Orconectes rusticus. I: an analysis of bout dynamics. Behav. 103, 83-107 (1987).
- Delgado-Morales, G., Hernandez-Falcon, J., Ramon, F. Agnostic behavior in crayfish:the importance of sensory inputs. Crustaceana. 77 (1), 1-24 (2004).
- Guiasu, R. C., Dunham, D. W. Inter-form agonistic contests in male crayfishes, Cambarus robustus (Decapoda, Cambaridae). Invert. Biol.. 117 (2), 144-154 (1998).
- May, H. Y., Mercier, A. J. Responses of crayfish to a reflective environment depend on dominance status. Can. J. Zool. 84 (8), 1104-1111 (2006).
- May, H. Y., Mercier, A. J. Joffre Duration of socialization influences responses to a mirror: responses of dominant and subordinate crayfish diverge with time of pairing. J. Exp. Biol. 210, 4428-4436 (2007).
- Responses of Crayfish to a Visual Stimulus Provided by a Conspecific. May, H. Y., Luebbert, J., Mercier, A. J. 34th Annual East Coast Nerve Net, 2008 Apr 4-6, Woods Hole, MA, , Marine Biological Laboratory. Woods Hole, MA. (2008).
