Évaluer l’Influence de la personnalité sur la sensibilité aux champs magnétiques chez le poisson zèbre
Summary
Les auteurs décrivent un protocole comportemental visant à évaluer l’influence des personnalités du poisson-zèbre sur leur réaction à l’eau des courants et des champs magnétiques faibles. Poissons avec les mêmes personnalités sont séparés selon leur comportement exploratoire. Puis, on observe leur comportement rhéotaxique orientation dans un tunnel de natation avec un débit faible et sous différentes conditions magnétiques.
Abstract
Pour s’orienter dans leur environnement, animaux intègre un large éventail d’indices externes, qui interagissent avec plusieurs facteurs internes, tels que de la personnalité. Nous décrivons ici un protocole comportemental conçu pour l’étude de l’influence de la personnalité de poisson-zèbre sur leur réaction d’orientation aux multiples signaux environnementaux externes, spécifiquement les courants d’eau et les champs magnétiques. Ce protocole a pour but de comprendre si proactive ou réactive zebrafish afficher différents seuils rhéotaxique (c.-à-d., la vitesse d’écoulement au cours de laquelle les poissons commencent à nager en amont) lorsque le champ magnétique entourant change sa direction. Pour identifier le poisson-zèbre avec la même personnalité, poissons sont introduits dans l’obscurité la moitié d’un réservoir reliée avec une ouverture étroite pour une moitié lumineuse. Seuls les poissons proactive explorent le roman, l’environnement lumineux. Poisson réactive ne quittez pas la moitié sombre de la citerne. Un tunnel de natation avec faibles débits est utilisé pour déterminer le seuil de rhéotaxique. Nous décrivons deux configurations pour contrôler le champ magnétique dans le tunnel, au niveau de l’intensité du champ magnétique de la terre : celui qui contrôle le champ magnétique le long de la direction de l’écoulement (une dimension) et l’autre qui permet un contrôle trois-axiale du champ magnétique. Poissons sont filmés tout en découvrant une augmentation progressive de la vitesse d’écoulement dans le tunnel sous différents champs magnétiques. Données sur le comportement d’orientation sont recueillies au moyen d’une procédure de suivi vidéo et appliquées à un modèle logistique pour permettre la détermination du seuil rhéotaxique. Nous rapportons des résultats représentatifs prélevés de bancs de poisson-zèbre. Plus précisément, elles démontrent que poisson seulement réactif, prudent présentent des variations du seuil rhéotaxique lorsque le champ magnétique varie dans sa direction, tandis que les poissons proactive ne répondent pas à des changements de champ magnétique. Cette méthode peut être appliquée à l’étude de la sensibilité magnétique et le comportement rhéotaxique de nombreuses espèces aquatiques, tant affichant solitaires ou bancs de nage stratégies.
Introduction
Dans la présente étude, les auteurs décrivent un protocole comportemental en laboratoire qui a la portée de l’enquête sur le rôle de la personnalité des poissons sur la réponse de l’orientation des bancs de poissons aux signaux de l’orientation externe, tels que les courants d’eau et les champs magnétiques.
Les décisions d’orientation des animaux proviennent des diverses informations sensorielles de pesage. Le processus de décision est influencé par la capacité de l’animal pour naviguer (p. ex., la capacité à sélectionner et garder une direction), son état interne (par exemple, les besoins alimentaires ou de reproduction), sa capacité à se déplacer (par exemple, biomécanique de locomotion) et plusieurs autres facteurs externes (par exemple, l’heure du jour, interaction avec des congénères)1.
Le rôle de l’état interne et de la personnalité animale dans le comportement d’orientation est souvent mal compris ou pas exploré2. Autres défis se posent dans l’étude de l’orientation sociale espèces aquatiques, qui souvent effectuer coordonnée et polarisé groupe mouvement comportement3.
Courants d’eau jouent un rôle clé dans le processus d’orientation des poissons. Poisson oriente l’eau courants grâce à un approvisionnement inconditionel réponse appelé rhéotaxie4, qui peut être positif (c’est-à-dire, en amont orienté) ou négatif (c’est-à-dire en aval orienté) et est utilisé pour plusieurs activités, allant de la recherche de nourriture à la minimisation de les dépenses énergétiques de5,6. En outre, un nombre croissant de la littérature rapporte que plusieurs espèces de poissons utilisent le champ magnétique terrestre pour l’orientation et navigation7,8,9.
L’étude des performances rhéotaxie et nage dans le poisson est généralement menée dans des chambres de flux (flume), où les poissons sont exposés à l’augmentation progressive de la vitesse d’écoulement, de faible à grande vitesse, souvent jusqu’à épuisement (appelée vitesse critique)10, 11. En revanche, des études antérieures a examiné le rôle du champ magnétique dans l’orientation par le biais de l’observation du comportement natation des animaux dans les arènes avec eau plate12,13. Nous décrivons ici une technique de laboratoire qui permet aux chercheurs d’étudier le comportement des poissons tout en manipulant les courants d’eau tant le champ magnétique. Cette méthode a été utilisée pour la première fois sur les bancs de poisson zèbre (Danio rerio) dans notre étude précédente, conduisant à la conclusion que la manipulation du champ magnétique environnant détermine le seuil rhéotaxique (c.-à-d., l’eau minime vitesse à qui rechauffent poisson orient en amont)14. Cette méthode est basée sur l’utilisation d’une chambre de flume avec flux lents combinés avec une configuration conçue pour contrôler le champ magnétique dans le canal, au sein de la gamme d’intensité du champ magnétique de la terre.
Le tunnel de natation utilisé pour observer le comportement du poisson-zèbre est décrite à la Figure 1. Le tunnel (en un cylindre acrylique nonreflecting avec un diamètre de 7 cm et 15 cm de long) est connecté à un programme d’installation pour le contrôle du taux de débit14. Avec cette configuration, la gamme des débits dans le tunnel varie entre 0 et 9 cm/s.
Pour manipuler le champ magnétique dans le tunnel de natation, nous utilisons deux approches méthodologiques : le premier est unidimensionnel et le second est en trois dimensions. Pour toute demande, ces méthodes manipulent le champ magnétique terrestre pour obtenir les conditions magnétiques spécifiques dans un volume défini d’eau — ainsi, toutes les valeurs d’intensité de champ magnétique dans cette étude incluent le champ géomagnétique.
En ce qui concerne la dimension approche15, le champ magnétique est manipulé le long de la direction d’écoulement de l’eau (définie comme l’axe des x) à l’aide d’un solénoïde enroulé autour du tunnel de la natation. Cela est lié à une unité de puissance, et il génère des champs magnétiques statiques uniformes (Figure 2 a). De même, dans le cas de l’approche en trois dimensions, le champ géomagnétique dans le volume contenant le tunnel de natation est modifié à l’aide de bobines de fils électriques. Toutefois, pour contrôler le champ magnétique en trois dimensions, les bobines ont la conception de trois paires de Helmholtz orthogonales (Figure 2 b). Chaque paire de Helmholtz est composé de deux bobines circulaires orientés dans les trois directions orthogonales de l’espace (x, yet z) et équipé d’un magnétomètre trois axes travaillant dans des conditions de la boucle fermée. Le magnétomètre travaille avec des intensités de champ comparables avec champ naturel de la terre, et il est situé près du centre géométrique de l’ensemble de bobines (où le tunnel de natation se trouve).
Nous implantons des techniques décrites ci-dessus pour vérifier l’hypothèse que les traits de personnalité des poissons composer un haut-fond influencent la manière dont ils réagissent aux champs magnétiques16. Nous testons l’hypothèse que les individus ayant une personnalité proactives et réactives17,18 réagissent différemment lorsqu’ils sont exposés à l’eau s’écoule et champs magnétiques. Pour tester ceci, nous avons tout d’abord trier poisson zèbre à l’aide d’une méthodologie éprouvée pour assigner et les individus de groupe qui sont proactive ou réactive17,19,20,21. Ensuite, nous évaluons le comportement rhéotaxique de poisson-zèbre, nager en bancs composé de seulement les personnes réactives ou composé de seulement proactive personnes dans la citerne antiroulis magnétique, qui nous présentent comme des exemples de données.
La méthode de tri est basée sur la tendance différente des individus proactives et réactives pour explorer de nouveaux environnements,21. Plus précisément, nous utilisons un réservoir divisé en un brillant et un côté obscur17,19,20,21 (Figure 3). Animaux est acclimatés au côté obscur. Lorsque l’accès au côté lumineux est ouverte et proactive individus ont tendance à quitter rapidement la moitié sombre de la cuve pour découvrir le nouvel environnement, tandis que les poissons réactifs ne pas laissent le réservoir sombre.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le protocole décrit dans la présente étude permet aux scientifiques de quantifier les réponses de l’orientation complexe des espèces aquatiques résultant de l’intégration entre les deux repères externes (champ d’eau courante et géomagnétiques) et un facteur interne de l’animal, tel que personnalité. Le concept général est de créer un modèle expérimental qui permet aux scientifiques de séparer les individus de personnalité différente et étudier leur comportement d’orientation tout en contrôl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
L’étude a été financée par la fondation de recherche fondamentale du service de physique et le département de biologie de l’Université Federico II de Naples. Les auteurs remercient Dr Claudia Angelini (Institut de Applied Calculus, Consiglio Nazionale delle Ricerche [CN], Italie) pour le soutien statistique. Les auteurs remercient Martina Scanu et Silvia Frassinet pour leur aide technique à la collecte des données et les techniciens du ministère F. Cassese, Passeggio G. et R. Rocco pour leur aide habile dans la conception et la réalisation de l’installation expérimentale. Nous remercions Laura Gentile pour aider à mener l’expérience pendant le tournage vidéo. Nous remercions Diana Rose Udel de l’Université de Miami pour le tournage les déclarations de l’entrevue de Alessandro Cresci.
Materials
| 9500 G meter | FWBell | N/A | Gaussmeter, DC-10 kHz; probe resolution: 0.01 μT |
| AD5755-1 | Analog Devices | EVAL-AD5755SDZ | Quad Channel, 16-bit, Digital to Analog Converter |
| ALR3003D | ELC | 3760244880031 | DC Double Regulated power supply |
| BeagleBone Black | Beagleboard.org | N/A | Single Board Computer |
| Coil driver | Home made | N/A | Amplifier based on commercial OP (OPA544 by TI) |
| Helmholtz pairs | Home made | N/A | Coils made with standard AWG-14 wire |
| HMC588L | Honeywell | 900405 Rev E | Digital three-axis magnetometer |
| MO99-2506 | FWBell | 129966 | Single axis magnetic probe |
| Swimming apparatus | M2M Engineering Custom Scientific Equipment | N/A | Swimming apparatus composed by peristaltic pump and SMC Flow switch flowmeter with digital feedback |
| TECO 278 | TECO | N/A | Thermo-cryostat |
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