Summary

Arrojo, agressão e Ensaios shoaling para Zebrafish Síndromes Comportamentais

Published: August 29, 2016
doi:

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

A síndrome comportamental existe quando comportamentos específicos interagem sob diferentes contextos. Peixe-zebra foram cobaias em estudos recentes e é importante para padronizar protocolos para garantir análises e interpretações adequadas. Em nossos estudos anteriores, temos medido ousadia monitorando uma série de comportamentos (tempo perto da superfície, a latência em transições, número de transições, e dardos) em um tanque trapezoidal 1,5 L. Da mesma forma, nós quantificamos a agressão por mordidas de observação, monitores laterais, dardos e tempo perto de um espelho inclinado em um tanque de 19 L rectangular. Ao dividir um tanque de 76 L em três partes, que também examinou as preferências empolamento. O ensaio shoaling é um ensaio altamente customizável e pode ser adaptado para hipóteses específicas. No entanto, os protocolos para este ensaio também deve ser padronizado, mas suficientemente flexível para personalização. Em estudos anteriores, as câmaras finais eram ou vazio, continha 5 ou 10 peixes-zebra, ou 5 Danios pérola (D. albolineatus). No folmugindo manuscrito, apresentamos um protocolo detalhado e dados representativos que acompanham aplicações bem sucedidas do protocolo, que irá permitir a replicação de experiências síndrome comportamental.

Introduction

Há um crescente corpo de literatura investigando as associações entre comportamentos distintos dentro animais individuais a partir de uma dada população. Estas associações são denominadas síndromes comportamentais, e as medidas incluem, tipicamente, a ousadia, a agressão, o comportamento exploratório, e sociabilidade 1-5. síndromes comportamentais são valiosos tanto por razões diretos e indiretos. Diretamente, o conhecimento das síndromes comportamentais podem fornecer uma visão mais completa da teoria da evolução, estrutura populacional e dinâmica populacional 3. Indiretamente, o conhecimento sobre as associações comportamentais podem informar campos que quantificam o comportamento tais como farmacologia 6, toxicologia 7, genética comportamental 8,9, e endocrinologia 10. Devido a estes benefícios diretos e indiretos, o aumento do conhecimento das síndromes comportamentais é especialmente valioso em organismos modelo comumente utilizados, tais como o peixe-zebra. Estudos utilizando peixes-zebra são encontrados ina variedade de disciplinas, incluindo a análise das síndromes comportamentais 11-13. Para avançar o conhecimento em pesquisa síndrome comportamental, e por outras disciplinas também usam as medidas comportamentais para o teste de hipóteses, descrições confiáveis ​​e sucintas de comportamento são necessários para análises e interpretações válidas e protocolos padronizados irá facilitar as comparações inter-estudo dentro das espécies. Nosso protocolo foi desenvolvido para medir uma síndrome comportamental ousadia-agressão shoaling em uma população de peixe-zebra criados em laboratório 14. No entanto, a base do protocolo (rastreamento de cada peixe, assegurando randomização apropriada, e análises apropriadas) pode ser facilmente modificado para uma variedade de medidas comportamentais alternativos. Além disso, ensaios de ousadia, agressão ou empolamento pode ser executado individualmente para o teste de hipóteses distintas. Portanto, ao mesmo tempo que é o nosso objetivo para descrever como conduzir um estudo de síndrome comportamental eo protocolo para o sucesso l indivíduoEvel medição comportamental, cada faceta deste procedimento pode ficar sozinho.

A literatura sobre síndromes comportamentais abarca diversos grupos taxonómicos, de artrópodes e para os seres humanos 4, a fim de medir uma síndrome comportamental, pelo menos dois contextos de comportamento tem de ser quantificados. Infelizmente, muitas vezes há pouca consistência nos ensaios que são utilizados para quantificar a medida de comportamento entre os eixos de comportamento. Por exemplo, no peixe, coragem pode ser medida utilizando ensaios de labirinto em T, ensaios de campo aberto, ou a introdução de um novo estímulo ou externa 15. Estudos de agressão em peixes pode envolver interacções díade, ensaios de vídeo de estímulo, ou ensaios modelo de argila 12,16,17. Da mesma forma, a análise do comportamento de empolamento, que tipicamente envolve a medição de preferência shoalmate, pode ser realizada em diferentes tipos de tanques, com diferentes métodos para determinar o tempo de associação 21-23. Neste protocolo de um subconjunto específico do OveraLL repertório comportamental ensaio é apresentado. Especificamente, este protocolo apresenta uma metodologia para rastrear indivíduos através de ousadia, agressão e ensaios de empolamento de uma forma que facilita as comparações dentro dos indivíduos para determinar se as comparações são consistentes em todos os indivíduos dentro de uma população. Efetuamos este protocolo com o peixe-zebra e ciclídeos condenado (Amatitlania nigrofasciata) em estudos anteriores 14,18, e ele vai trabalhar com qualquer peixes de água doce de tamanho similar.

Os ensaios de negrito são conduzidas num tanque trapezoidal 1,5 L que tem uma linha horizontal delinear áreas de igual tamanho das porções superior e inferior do tanque. comportamentos quantificados incluem o número de transições através do teste de peixe entre a parte superior e inferior do tanque, o tempo gasto em cada porção, o número de dardos, e a latência para entrar na porção superior. O ensaio de agressão é realizada num tanque rectangular 19L, que incluium espelho x 5 polegadas 3 polegadas inclinada a cerca de 22 ° situadas no canto inferior esquerdo do tanque 19. Comportamentos quantificados incluem a quantidade total de tempo gasto pelos peixes-alvo interage com o espelho 20, juntamente com indicadores agressivos específicas – número de picadas, displays laterais, dardos entre os peixes de ensaio e de sua reflexão. Para estes indicadores específicos, mordidas são definidos como estocadas rápidas para o espelho com uma boca aberta, displays laterais são definidos como a queima de lateral, peitorais, anal e dorsal barbatanas na direção do espelho, e dardos são quaisquer movimentos erráticos que são não dirigido para o espelho. Finalmente, o ensaio de empolamento quantifica o comportamento de um peixe teste na câmara de centro de um tanque de câmaras-tri. As câmaras laterais do tanque são ou vazio, ou conter uma "cardume target" de peixes, eo tempo o peixe teste gasta perto de cada câmara lateral é medido 21-23. A pontuação composta única, referido como StrenGTH de empolamento (SOS), é calculada para cada peixe de teste individual, específica para os estímulos, e pode ser utilizado em análises a jusante 14. Todos os comportamentos são marcados por um único visor, ou vários espectadores usando software quantificação comportamental livre conhecido como jWatcher 24.

Testando a presença de uma síndrome comportamental é principalmente um esforço estatística, e é aconselhável seguir as orientações tal como apresentado pela Budeav 2010 25. Especificamente, recomenda-se realizar uma análise de componentes principais (PCA) em dados centralizados e normalizados em que o entradas são os vetores de comportamentos de um indivíduo em ensaios com múltiplas medidas comportamentais (ie, ousadia e agressividade). A APC, realizado em uma matriz de correlação, reduz a dimensionalidade das medições comportamentais, e assim extrai o conhecimento mais importante que explica a maioria da variação. Os componentes extraídos podem então ser interpretada based em cargas elevadas de factor para o comportamento individual de interesse e pontuações de regressão pode ser extraído para cada indivíduo na base dos componentes explicativas. Estas pontuações de regressão pode, então, ser comparado com a medição SOS e outras várias medições não-comportamentais, tais como o tamanho do peixe ou sexo.

Esse fluxo de trabalho foi implementado em um estudo das síndromes comportamentais peixe-zebra em que uma síndrome comportamental específica do sexo que existe entre ousadia e shoaling 14 foi descoberto. Nesta situação, ousadas machos de peixe-zebra são mais susceptíveis de se associar com a espécie de maior dimensão, mais agressivos (D. albolineatus), mas esta associação é perdida nas fêmeas. Esse fluxo de trabalho também foi implementado em um estudo de presidiário kin juvenil ciclídeos (Amatitlania nigrofasciata) 18 em que uma síndrome comportamental não foi descoberto, potencialmente indicando plasticidade comportamental da espécie. Portanto, o protocolo seguinte é apresentada Wom um objectivo de delinear a natureza dos três ensaios específicos (coragem, agressão, e de empolamento), no âmbito de um estudo síndrome comportamental nível individual.

Protocol

Os seguintes metodologias para a habitação, cuidados, e estudo do peixe-zebra foram aprovados pela Universidade IACUC do Saint Joseph. 1. Zebrafish alojamento e cuidados Obter o peixe-zebra assunto a partir de um fornecedor local, ou a partir de populações selvagens capturados. Por favor, note que a habitação o peixe-zebra está sujeito às diretrizes IACUC e autorizações adicionais são necessários para as populações selvagens capturados habitacionais. Identi…

Representative Results

Dependendo da natureza do estudo, e protocolo específico empregue, vários resultados distintos são possíveis através de uma experiência síndromes comportamentais. As tabelas e figuras, onde indicado a seguir, são adaptados de nosso estudo anterior publicado na revista Behavioural Processes 14 e do jornal Zebrafish 17. Quando a proposta (como descrito acima) é levada a cabo na sua totalidade, dois conjuntos de resultados, "dentro de correlações de ens…

Discussion

O protocolo irá determinar se existem associações consistentes em ousadia, agressão e comportamentos empolamento em peixes-zebra. Se existem associações consistentes numa dada população entre qualquer um destes comportamentos, em seguida, uma síndrome comportamental está presente. Ao estudar a síndrome comportamental de uma população, os pesquisadores podem ter uma compreensão mais completa da sua dinâmica comportamental, estrutura populacional e história evolutiva, possivelmente, 3. Além dis…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by a Howard Hughes Medical Institute Education Grant and an internal grant from the Saint Joseph’s University chapter of Sigma Xi. We would also like to thank the three anonymous reviewers who helped strengthen the protocol and interpretations.

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

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Citazione di questo articolo
Way, G. P., Southwell, M., McRobert, S. P. Boldness, Aggression, and Shoaling Assays for Zebrafish Behavioral Syndromes. J. Vis. Exp. (114), e54049, doi:10.3791/54049 (2016).

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