Medição não invasiva contínua das atividades cardíaca e comportamental de lagostins
Summary
Este artigo apresenta um sistema de biomonitorização não invasivo para a gravação contínua e análises das atividades cardíaca e locomotor de lagostas. Este sistema consiste de um sensor ótico infravermelho próximo, um módulo de controle de vídeo e software para avaliar os batimentos cardíacos de lagostins que reflete sua condição fisiológica e caracteriza o comportamento de lagostins durante as flutuações de batimento cardíaco.
Abstract
Um crustáceo é um organismo aquático pivotal que serve como um prático modelo biológico para estudos comportamentais e fisiológicos de invertebrados e um útil indicador biológico da qualidade da água. Apesar de lagostins diretamente não é possível especificar as substâncias que causam a deterioração de qualidade de água, pode imediatamente (dentro de alguns segundos) avisam os humanos de deterioração de qualidade de água através de alterações agudas em suas atividades cardíacas e comportamentais.
Neste estudo, apresentamos um método não invasivo que é simples o suficiente para ser implementado em várias condições devido a uma combinação de simplicidade e confiabilidade em um modelo.
Esta abordagem, em que os organismos biológicos são implementados em processos de avaliação ambiental, fornece um alarme confiável e oportuno para a alertar e prevenir deterioração aguda de água em um ambiente. Portanto, este sistema não invasivo baseado em lagostas fisiológicas e gravações etológicas parâmetro foi investigada para a detecção de alterações em um ambiente aquático. Este sistema é agora aplicado em uma cervejaria local para controlar a qualidade da água utilizada para a produção de bebidas, mas pode ser usada em qualquer tratamento de água e sistema de abastecimento para avaliação de qualidade de água contínua, em tempo real e para laboratório regular investigações de fisiologia cardíaca de lagostins e comportamento.
Introduction
Objecto de pedidos dos organismos aquáticos, como organismos modelo para várias investigações de laboratório1,2 e como ferramentas para monitorar a qualidade de água industrial e natural/ambiental3,4 , aparenta ser bem estudado. No entanto, este tópico é ainda de notável interesse para os seres humanos, independentemente se eles pertencem à comunidade científica, ou para outras ocupações. Apesar da existência de um número de métodos avançados para o monitoramento de determinados parâmetros (chamados “biomarcadores”)5,6,7,8, os requisitos mais importantes para a seleção de um indicador é composto por três fatores simples: (i) simplicidade, (ii) confiabilidade e disponibilidade (iii) geral.
Lagostas, como um representante essencial da fauna de água doce, distingue-se porque é encontrada em todo o mundo, é generalizada e, na maioria dos casos9, tem uma carapaça suficientemente grande e dura apropriada para manipulação. Este crustáceo pertence ao grupo de invertebrados mais elevados que fornecem suficiente desenvolvimento de sistemas fisiológicos vitais e respectivos órgãos enquanto, ao mesmo tempo, manter uma organização relativamente simples10.
Métodos baseados na avaliação da gama de parâmetros biológicos e/ou comportamentais dos lagostins, conforme descrito na literatura científica, contribuíram significativamente para o desenvolvimento de estudos de biomonitorização e lagostins em geral. A maioria dos métodos invasivos disponíveis atualmente para medições de frequência cardíaca de lagostins é baseada em gravações de eletrocardiograma que exigem um procedimento cirúrgico complexo e precisos11,12,13; tais manipulações podem causar stress significativo para e podem exigir adaptação prolongada por lagostim. Além disso, não é conhecido como long um crustáceo pode transportar tais eletrodos e se isso vai muda com êxito enquanto carregava tal penhora. Os métodos não-invasivos descritos baseiam-se em gravações pletismográfico, que são complicadas pela complexidade de hardware e requerem um circuito de condicionamento para filtragem do sinal14 e uma amplificação ou componentes ópticos precisos e caros15 ,16.
Neste estudo, descrevemos uma abordagem que contribui para resultados existentes e oferece novas alternativas para melhorar os procedimentos de medição de frequência cardíaca de lagostins atual. Entre as vantagens, encontram-se (i) um anexo rápido e não invasivo que não requer uma adaptação fisiológica prolongada; (ii) capacidade dos lagostins para transportar o sensor dentro de um período de alguns meses, muda a muda; (iii) o software capaz de monitorização cardíaca em tempo real e atividades comportamentais e a avaliação dos dados obtidos simultaneamente várias lagostas; (iv) um preço baixo de fabricação e simplicidade. O sistema de biomonitorização que descrevemos permite a não-invasivo e contínuo acompanhamento das atividades cardíaca e locomotor lagostins com base nas alterações nas características etho-fisiológicos dos lagostins. Este sistema pode ser facilmente aplicado em exames de laboratório de fisiologia cardíaca de lagostins e/ou a etologia, juntamente com as implementações industriais para controlar a qualidade da água nas instalações de tratamento e abastecimento de água.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tem sido amplamente sugerido que a medição de certos parâmetros fisiológicos (tais como o coração ou a taxa de ventilação ou ambos) é um método mais confiável para gravação de reações de lagostins que a avaliação das respostas comportamentais que não ocorrem sempre imediatamente11. No entanto, é evidente que a abordagem mais eficiente para avaliar as reações de lagostins reais às mudanças ambientais é a combinação de atividade cardíaca e gravações de comportamento desd…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi suportado pelo Ministério da educação, juventude e esportes do n ° República Tcheca-projetos “CENAKVA” CZ.1.05/2.1.00/01.0024 e ‘CENAKVA II ‘ não. LO1205 sob a sustentabilidade nacional programa I, pela Agência de Grant da Universidade da Boêmia do Sul em České Budějovice (012/2016/Z) e pela Agência de Grant da República Checa (n º 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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