Onverschrokkenheid, Agressie en ondieper Tests voor zebravis Behavioral syndromen

Summary

This manuscript describes the setup, implementation, and analysis of boldness, aggression, and shoaling in zebrafish and testing for the presence of a behavioral syndrome. A standardized approach for behavioral quantification will allow for easier comparison across studies. Modifications to this protocol are possible as each assay can be run individually.

Abstract

Een gedrags-syndroom bestaat wanneer specifieke gedragingen communiceren onder verschillende contexten. Zebravis zijn proefpersonen zijn de laatste studies en het is belangrijk voor protocollen standaardiseren goede analyses en interpretaties te garanderen. In onze eerdere studies, hebben wij vrijmoedigheid gemeten door het volgen van een aantal gedragingen (tijd buurt van het oppervlak, latency in transities, het aantal overgangen en darts) in een 1,5 liter trapeziumvormige tank. Ook gekwantificeerd we agressie door het observeren beten, laterale displays, darts, en de tijd in de buurt van een schuine spiegel in een rechthoekige 19 L tank. Door het delen van een 76 L tank in drieën, onderzochten we ook shoaling voorkeuren. De ondieper test is een zeer flexibele assay en kan worden afgestemd op specifieke hypothesen. Echter, protocollen voor deze test ook gestandaardiseerd, maar toch flexibel genoeg om maatwerk moet zijn. In eerdere studies, end camera's waren ofwel leeg, bevatte 5 of 10 zebravis, of 5 gouddanio (D. albolineatus). In de volgende manuscript, presenteren we een gedetailleerd protocol en representatieve gegevens die succesvolle toepassingen van het protocol, dat zal zorgen voor replicatie van gedragssyndroom experimenten te begeleiden.

Introduction

Er is een groeiende hoeveelheid literatuur onderzoek naar de relaties tussen verschillende gedragingen binnen de afzonderlijke dieren uit een bepaalde populatie. Deze verenigingen worden genoemd gedrags syndromen, en de metingen omvatten meestal onverschrokkenheid, agressie, verkennend gedrag en gezelligheid ^1-5. Behavioral syndromen zijn waardevol voor zowel directe als indirecte oorzaken. Direct, de kennis van behavioral syndromen kan een completer beeld van de evolutietheorie, bevolkingsopbouw, en de populatiedynamiek ³ te bieden. Indirect kan kennis over behavioral verenigingen velden dat gedrag te kwantificeren, zoals farmacologie ^6, toxicologie ^7, gedragsgenetica ^8,9 en endocrinologie ¹⁰ informeren. Door deze directe en indirecte voordelen, een grotere kennis van gedragsvariatie is vooral waardevol voor gangbare modelorganismen zoals de zebravis. Studies met behulp van de zebravis worden gevonden ina verschillende disciplines, met inbegrip van de analyse van de gedrags- syndromen ^11-13. Om kennis in gedrags-syndroom onderzoek vooruit te helpen, en omdat andere disciplines ook gedrags-wetenschappelijke metingen voor het testen van hypothesen, betrouwbaar en beknopte beschrijvingen van gedrag nodig zijn voor valide analyses en interpretaties en gestandaardiseerde protocollen zal inter-studie vergelijkingen binnen soorten te vergemakkelijken. Ons protocol werd ontwikkeld om een vrijmoedigheid-agressie-shoaling gedragssyndroom in een populatie van-lab gekweekte zebravis ¹⁴ te meten. De basis van het protocol (tracking exemplaren, zorgen voor een goede randomisatie en passende analyses) kan eenvoudig worden aangepast voor verschillende alternatieve gedragsmaten. Bovendien kunnen vrijmoedigheid, agressie of ondieper assays individueel worden uitgevoerd voor het testen van verschillende hypothesen. Daarom, terwijl het is ons doel om te beschrijven hoe een gedrags-syndroom studie en het protocol voor een succesvolle individuele l uit te voerenevel behavioral meting kan elk facet van deze procedure alleen te staan.

De literatuur over gedragsvariatie omvat verschillende taxonomische groepen van geleedpotigen mens en ^4, teneinde een gedragssyndroom meten, moet ten minste twee gedragsproblemen contexten worden gekwantificeerd. Helaas is er vaak weinig samenhang bij de testen die worden gebruikt om de gedrags meting over de assen van gedrag kwantificeren. Bijvoorbeeld in vissen, lef worden gemeten met T-doolhof assays, open veld assays, of introductie van een nieuwe of buitenlandse stimulus ^15. Agressie studies in vis zouden kunnen dyade interacties, video stimulus assays, of klei model assays ^12,16,17 betrekken. Ook analyse van ondieper gedrag dat gewoonlijk omvat het meten van shoalmate voorkeur kan worden uitgevoerd in verschillende reservoirs met verschillende methoden om associatie tijd ^21-23 bepalen. In dit protocol een specifieke subgroep van de overall gedrags assay repertoire wordt gepresenteerd. Specifiek, dit protocol biedt een methode om individuen door moed, agressie en ondieper assays volgen op een manier die vergelijking mogelijk binnen individuen te bepalen of de vergelijkingen voor alle door individuen in een populatie. We hebben dit protocol met de zebravis en zebracichlide (amatitlania nigrofasciata) uitgevoerd in eerdere studies ^14,18, en het zal werken met een vergelijkbare grootte zoetwatervissen.

Vrijmoedigheid testen worden uitgevoerd in een 1,5 liter trapeziumvormige tank die een horizontale lijn afbakening van gelijke grootte gebieden in de bovenste en onderste delen van de tank heeft. Gekwantificeerde gedrag zijn het aantal overgangen van de proefdieren tussen het bovenste en onderste gedeelte van de tank, de tijd doorgebracht in elk gedeelte, het aantal darts, en de latentie om het bovenste gedeelte voeren. Agressie test wordt uitgevoerd in een 19L rechthoekige tank die omvateen 3 inch x 5 inch spiegel een hoek van ongeveer 22 ° zich in de linkerbenedenhoek van de tank ^19. Gekwantificeerde gedrag onder meer de totale hoeveelheid tijd die het doel vissen interactie met de spiegel ^20, samen met specifieke agressieve indicatoren – aantal beten, laterale displays, darts tussen de test vis en zijn gedachtengang. Voor deze specifieke indicatoren, worden beten gedefinieerd als snel lunges in de richting van de spiegel met een open mond, zijn laterale displays gedefinieerd als het affakkelen van de laterale, borstvinnen, anale en rugvinnen in de richting van de spiegel, en darts zijn eventuele onregelmatige bewegingen die zijn niet gericht naar de spiegel. Ten slotte is de ondieper assay kwantificeert het gedrag van een test vis in het centrum kamer van een tri-chambered tank. Zijkameren van de tank zijn ofwel leeg, of bevat een "target ondiepte" van vis, en de tijd die de test vis besteedt in de buurt van elke kant kamer wordt gemeten ^21-23. Een enkele samengestelde score, aangeduid als Strength van ondieper (SOS), wordt berekend voor elk afzonderlijk proefdier specifiek zijn voor de stimuli, en kan in stroomafwaartse analyses ^14. Alle gedragingen worden gescoord door een enkele kijker of meerdere kijkers met behulp van gratis behavioral kwantificering software bekend als JWatcher ^24.

Het testen van de aanwezigheid van een gedragssyndroom voornamelijk een statistisch inspanning en is het raadzaam om de richtlijnen zoals door Budeav 2010 ^25. Specifiek is het raadzaam om een principale componenten analyse (PCA) uitvoeren op gecentreerd en genormeerd gegevens waarin de ingangen zijn de vectoren van het gedrag van een individu in testen met meerdere gedrags-wetenschappelijke metingen (dat wil zeggen, durf en agressie). De PSO, uitgevoerd op een correlatiematrix, vermindert de dimensionaliteit van de gedragsmaten en haalt dus de meest belangrijke kennis dat een meerderheid van de variatie verklaart. De geëxtraheerde componenten kan vervolgens worden uitgelegd based op hoge factorladingen het individueel gedrag plaats en regressie scores kunnen worden verwijderd voor elke persoon op basis van de verklarende componenten. Deze regressie scores kunnen dan worden vergeleken met de SOS-meting en andere non-gedragsmatige metingen zoals vis grootte of geslacht.

Deze workflow is in een studie van zebravis behavioral ziektebeelden waarbij een sex specifieke gedrags-syndroom dat bestaat tussen durf en shoaling ¹⁴ werd ontdekt geïmplementeerd. In deze situatie, bolder zebravis mannetjes vaker associëren met een grotere, agressievere soorten (D. albolineatus), maar deze associatie is verloren bij vrouwen. Deze workflow werd eveneens uitgevoerd in een studie van jonge zebracichlide kin (amatitlania nigrofasciata) ^18, waarin een gedrags-syndroom niet werd ontdekt, die mogelijk wijzen op behavioral plasticiteit van de soort. Daarom wordt het volgende protocol voorgesteld wet een doel van de afbakening van de aard van de drie specifieke assays (onverschrokkenheid, agressie, en ondieper) in het kader van het bestuderen van een individueel niveau behavioral syndroom.

Protocol

De volgende methoden voor de huisvesting, zorg, en de studie van zebravis zijn goedgekeurd door de Saint Joseph's University IACUC. 1. zebravis Wonen en Zorg Het verkrijgen van het onderwerp zebravis van een lokale leverancier, of uit het wild gevangen populaties. Houdt u er rekening mee dat de huisvesting van de zebravis is onderworpen aan IACUC richtlijnen en aanvullende vergunningen nodig zijn voor de huisvesting van het wild gevangen populaties. Identificeer en a…

Representative Results

Afhankelijk van de aard van het onderzoek, en specifieke gebruikte protocol, verscheidene verschillende resultaten mogelijk een gedragsvariatie experiment. De volgende tabellen en figuren, waarbij is aangegeven, worden aangepast van onze eerdere studie gepubliceerd in het tijdschrift Behavioural Processes 14 en het tijdschrift zebravis 17. Wanneer het voorstel (zoals hierboven beschreven) in zijn geheel twee resultaten, "in assay correlaties en wordt uitgeoefen…

Discussion

Het protocol zal bepalen of er consistente verenigingen in vrijmoedigheid, agressie en ondieper gedrag in de zebravis. Als er overeenstemming associaties in een bepaalde populatie tussen een van deze gedragingen, dan is een gedragssyndroom aanwezig. Door het bestuderen van natuurlijke gedragssyndroom een bevolking kunnen onderzoekers een beter begrip van zijn behavioral dynamische, bevolkingsopbouw, en eventueel evolutionaire geschiedenis ³ hebben. Bovendien, het manipuleren van de omgeving die deze behaviora…

Materials

Zebrafish Rack System	Aquaneering Inc	Cat. # ZS550
Pet Valu Tropical Fish Food, 224.0g	Pet Valu	Cat. # 31700
Premium Grade Brine Shrimp Eggs, 16 oz	Brine Shrimp Direct
1.5 L Trapezoidal Tank	Pentair Aquatic Ecosystems	Cat. # itsts-a
19L rectangular tank	That Fish Place	211932
76L rectangular tank	That Fish Place	212180
Hitachi KP-D20A CCD Camera	Prescott's, Inc.
Nikon AF Nikkor 35-105mm f/305~4.5s MACRO lens	Nikon Corporation
ArtMinds Square Mirror, Value Pack 3"x3"	Michaels	Cat. # 10334162
Jwatcher
SPSS Statistics Base	IBM
R	The R Foundation