Kontinuierliche nicht-invasive Messung der Krebse Herz- und Verhaltens-Aktivitäten
Summary
Dieser Artikel stellt eine nicht-invasive Biomonitoring-System für die kontinuierliche Aufzeichnung und Analyse der Krebse Herz- und motorischen Aktivitäten. Dieses System besteht aus einem Nah-Infrarot-optischen Sensor, Video-Tracking-Modul und Software für die Bewertung der Krebse Herzschläge, spiegelt seine physiologischen Zustand und Krebse Verhalten während der Herzschlag Schwankungen charakterisiert.
Abstract
Ein Krebs ist eine zentrale Wasserorganismen, die praktischen biologischen Vorbild für Verhaltens- und physiologische Studien von wirbellosen Tieren und als ein nützlicher biologischer Indikator für Wasserqualität dient. Obwohl Krebse direkt der Stoffe, die Wasser Beeinträchtigung verursachen angeben können, können sie sofort (innerhalb von wenigen Sekunden) Menschen Wasser Qualität Verschlechterung über akute Veränderungen an ihren Herz-Verhaltens warnen.
In dieser Studie stellen wir eine nicht-invasive Methode, die einfach genug, um unter verschiedenen Bedingungen durch eine Kombination aus Einfachheit und Zuverlässigkeit in einem Modell umgesetzt werden.
Dieser Ansatz, in dem die biologischen Organismen in Umweltbewertung Prozesse umgesetzt werden bietet einen zuverlässigen und termingerechte Alarm für Warnung und Verschlechterung der akuten Wasser in einer Umgebung zu verhindern. Daher, dieses nicht-invasive System basierend auf Krebse physiologischen und ethologischen Parameter Aufnahmen für die Erkennung von Veränderungen in einer aquatischen Umgebung untersucht. Dieses System wird nun bei einer lokalen Brauerei für die Kontrolle der Wasserqualität für die Getränkeproduktion verwendet angewendet, aber es kann jederzeit Wasserbehandlung und Versorgung Anlage verwendet werden, für kontinuierliche, Echtzeit-Wasser Qualitätsbewertung und regelmäßige Labor Untersuchungen der Krebse kardiale Physiologie und Verhalten.
Introduction
Das Thema aquatische Organismen Anwendungen, als Modellorganismen für verschiedene Labor Untersuchungen1,2 sowie Tools zur Überwachung der Industrie und Natur/Umwelt Wasser Qualität3,4 , scheint gut untersucht werden. Dennoch ist dieses Thema noch von bemerkenswert Interesse für den Menschen, unabhängig von der Zugehörigkeit zu der wissenschaftlichen Gemeinschaft oder zu anderen berufen. Trotz der Existenz einer Reihe von fortschrittlichen Methoden für die Überwachung bestimmter Parameter (so genannte “Biomarker”)5,6,7,8, die wichtigsten Anforderungen für die Auswahl einer Indikator besteht aus drei einfachen Faktoren: (i) Einfachheit, Zuverlässigkeit (Ii) und (Iii) allgemeinen Verfügbarkeit.
Krebse, besticht als wesentlicher Vertreter der Süßwasser-Fauna, denn es sich weltweit findet, weit verbreitet ist, und in den meisten Fällen9, einen ausreichend großen und harten Panzer geeignet für Manipulation hat. Dieses Krustentier gehört zur Gruppe der höheren Wirbellosen, die ausreichende Entwicklung wichtige physiologische Systeme und jeweiligen Organe während zur gleichen Zeit Pflege eine relativ einfache Organisation10bieten.
Basierend auf der Beurteilung des Bereichs der Krebse biologische und/oder Verhaltensstörungen Parameter, wie in der wissenschaftlichen Literatur beschriebenen Methoden haben zur Entwicklung des Biomonitoring und Krebse Studien im Allgemeinen wesentlich beigetragen. Die meisten derzeit verfügbaren invasiven Methoden für Krebse Herzfrequenz Messungen basieren auf EKG-Aufzeichnungen, die einen komplexen und präzisen chirurgischen Eingriff11,12,13erfordern; solche Manipulationen können erheblichen Stress zu verursachen und erfordern längere Anpassung durch die Krebse. Auch, es ist nicht bekannt, wie lange ein Krebs solche Elektroden tragen kann und ob es erfolgreich mausern wird während der Durchführung einer solchen Anlage. Die genannten nicht-invasiven Methoden basieren auf graphische Aufnahmen, die durch Hardware Komplexität erschwert werden und erfordern eine Klimaanlage-Schaltung für Signal Filterung14 und eine Verstärkung oder präzise und teure faseroptische Komponenten15 ,16.
In dieser Studie haben wir ein Konzept, das trägt dazu bei, vorhandene Ergebnisse und bietet neue Möglichkeiten zur Verbesserung der derzeitigen Krebse Herzfrequenz Messung Verfahren beschrieben. Zu den Vorteilen gibt es (i) eine schnelle und nicht-invasive Befestigung, die keine längere physiologische Anpassung erfordert; (Ii) Krebse seine Fähigkeit des Sensors innerhalb von wenigen Monaten von Häutung zu Häutung; (Iii) die Software, die Überwachung in Echtzeit Herz- und Verhaltens-Aktivitäten und die Auswertung der Daten, die gleichzeitig von mehreren Krebse; (iv) eine geringe Produktion Preis und Einfachheit. Das Biomonitoring-System, das wir beschreiben erlaubt die nichtinvasive und kontinuierliche Überwachung der Krebse Herz- und Bewegungsorgane Aktivitäten basierend auf Änderungen im Krebse Etho-physiologischen Eigenschaften. Dieses System kann leicht in Laboruntersuchungen der Krebse kardiale Physiologie und/oder Ethologie, neben industriellen Implementierungen für die Kontrolle der Wasserqualität an Wasser-Behandlung und Versorgung-Einrichtungen angewendet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Es wurde weithin vermutet, dass die Messung bestimmte physiologische Parameter (z. B. Herz oder Lüftungsrate oder beides) ist eine zuverlässigere Methode zur Erfassung von Krebsen Reaktionen als die Bewertung von Verhaltensreaktionen, die nicht immer vorkommen gleich11. Es ist jedoch offensichtlich, dass die effizienteste Methode für die Bewertung der realen Krebse Reaktionen auf Veränderungen der Umwelt die Kombination von Herztätigkeit und Verhalten Aufnahmen, ist da das macht es möglich, …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Studie wurde unterstützt durch das Ministerium für Bildung, Jugend und Sport der Tschechischen Republik-Projekte “CENAKVA” Nr. CZ.1.05/2.1.00/01.0024 und “CENAKVA II” No. LO1205 unter den nationalen Nachhaltigkeit programmiere ich, von der Grant-Agentur der Südböhmischen Universität in Budweis České (012/2016/Z) und von der Grant-Agentur der Tschechischen Republik (Nr. 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 |
Riferimenti
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