ゼブラフィッシュにおける磁界感度に人格の影響を評価します。
Summary
ゼブラフィッシュの人格が電流と弱い磁場を水への対応をどのように影響するかを評価するために設計された行動プロトコルについて述べる。同じ個性を持つ魚は彼らの探索行動に基づく区切られます。さらに、スイミング トンネルの低流速率と磁気の異なる条件の下で彼らの rheotactic 配向挙動を観察します。
Abstract
自分の環境で彼ら自身を方向づける、動物は、さまざまな人格など、いくつかの内部要因と相互作用する外部の手がかりを統合します。ここでは、ゼブラフィッシュの人格の複数の外部環境の手がかり、具体的には水の流れと磁場の方向応答に及ぼす影響の研究のために設計された行動プロトコルについて述べる。このプロトコルは積極的かどうかを理解することを目的とまたは反応性のゼブラフィッシュは、異なる rheotactic のしきい値を表示 (すなわち、魚が遡上を開始する流れ速度) 周囲の磁場がその方向を変更します。性格が同じゼブラフィッシュを識別するために魚がタンクの半分は明るい半分に狭い開口部と接続されている暗闇の中で紹介しています。積極的な魚だけを探る小説、明るい環境。反応性の魚はタンクの暗い半分を終了しないでください。低流量でスイミング トンネルは、rheotactic のしきい値を決定するために使われます。トンネル内の地球の磁場強度の範囲で磁場を制御する 2 つの設定を述べる: 流れ方向 (1 次元) と磁場の 3 軸制御を可能にする磁界を制御する 1 つ。魚は異なる磁場下でトンネル内の流れの速度の段階的増加を体験しながら撮影しました。配向挙動データはビデオ追跡手順を通じて収集された、rheotactic のしきい値の決定を許可するロジスティック モデルに適用されます。ゼブラフィッシュを浅くから収集した代表的な結果を報告します。具体的には、これらは積極的な魚は磁場の変化に応答しない、その方向に磁場が変化する場合のみ反応、慎重な魚が rheotactic の閾値の変動を示すことを実証します。この方法論は、磁気感受性の研究と多くの水生種、両方の孤独を表示またはスイミング戦略を浅く rheotactic 動作に適用できます。
Introduction
現在の研究では、魚の水の流れや磁場などの外部方向キューに魚の遊泳方向応答に人格の役割の調査のスコープを持つ研究室の行動プロトコルについて述べる.
様々 な感覚情報を計量動物の配向の決定の結果します。意思決定プロセスの影響を受けて移動する動物の能力によって (例えばを選択し、方向を維持する能力) の内部状態 (例えば、摂食や繁殖必要性)、移動 (例えば、歩行バイオメカニクス) といくつかの追加の能力外部要因 (例えば、時間帯、同種との相互作用)1。
内部状態や配向挙動で動物の人格の役割はしばしば不十分と理解されてまたは2を検討していません。よく調整を実行し、偏光グループ運動動作3社会的水生種の配向に関する研究、新たな課題が生じます。
水の流れは、魚の配向過程で重要な役割を再生します。魚の方向電流と呼ばれる逆さ流れ走性4、肯定的な (すなわち、上流指向) することができます無条件の応答または否定的 (すなわち下流指向) を水との最小化に採餌に至るいくつかの活動に使用エネルギッシュな支出5,6。また、文献の成長するボディは、多くの魚種では、オリエンテーションとナビゲーション7,8,9の地磁気を報告します。
魚の逆さ流れ走性と水泳パフォーマンスの研究は通常フロー チャンバー (水路)、魚にさらされている流れの速度の段階的増加高速、低速から枯渇 (危険速度と呼ばれる)10、まで頻繁に実施します。 11。一方、以前の研究はまだ水12,13の競技場で動物の遊泳行動の観察を通して方向に磁場の役割を調べた。ここでは、水の流れと磁場の両方を操作しながら魚の挙動を研究に研究ができる研究室テクニックについて述べる。このメソッドは周囲の磁場の操作 (すなわち、最小限の水速度の rheotactic のしきい値を決定する結論につながる私たちの以前の研究で浅くゼブラフィッシュ (動脈分布) で最初に利用されました。オリエント上流の魚が遊泳)14。このメソッドは、地球の磁場強度の範囲内の水路磁気フィールドを制御するセットアップと組み合わせての遅い流れと水路区域の使用に基づいています。
利用してゼブラフィッシュの動作を観察するスイミング トンネルは図 1の通りです。(Nonreflecting アクリル シリンダー直径 7 cm と 15 cm の長さから成っている) トンネルが流れレート14の制御のためのセットアップに接続されます。このセットアップでは、トンネル内の流量の範囲は 0 ~ 9 cm/秒で異なります。
スイミング トンネルの磁場を操作するには、2 つの方法論的アプローチを使用: 最初は 1 次元と 2 番目が立体化。アプリケーションにこれらのメソッド操作固有の磁気条件水の定義済みのボリュームを取得する地磁気-したがって、本研究で報告された磁場強度のすべての値は、地磁気を含めます。
1 次元に関する15のアプローチ、(x 軸として定義) 水の流れの方向に沿って、磁場を操作スイミング トンネルを包んだソレノイドを使用しています。これが電源ユニットに接続されている、それは均一静磁場 (図 2 a) を生成します。同様に、3次元的アプローチの場合、電線のコイルを用いたスイミング トンネルを含むボリュームで地磁気を変更します。ただし、3 次元磁場を制御するコイル 3 つの直交ヘルムホルツのペア (図 2 b) のデザインであります。ヘルムホルツの各ペアは 3 つの直交空間方向 (x y、およびz) に沿った 2 つの円形コイルから成るし、閉ループ条件で働く 3 軸磁力計を装備しました。磁力計は、磁界地球の自然フィールドに匹敵して (スイミング トンネルがある) コイル セットの幾何学的な中心の近くにあります。
彼らは磁場16に対応方法を浅瀬を構成する魚の性格に影響仮説をテストする上記の手法を実装する.我々 は、水の流れや磁場にさらされるとき予防と対処の人格17,18を持つ個人が異なる対応仮説をテストします。これをテストするには、我々 を割り当てる」の方法論と予防型または反応性17,19,20,21グループ個人を用いたゼブラフィッシュを並べ替えます。その後、反応性個人のみから成るまたは提案するサンプル データとして磁気水槽タンクに積極的な個人だけから成る群れで泳いでゼブラフィッシュの rheotactic の挙動を評価する.
並べ替えの方法は、新規環境21を探索する予防型と事後対応型の個人の異なった傾向に基づいています。具体的には、我々 は、明るいと暗い側17,19,20,21 (図 3) に分かれてタンクを使用します。動物は、ダークサイドに慣れるが。明るい側へのアクセスは、オープンで積極的な個人に、すばやく反応性の魚は、暗い水槽を放置しないでください、新しい環境を探索するタンクの暗い半分を終了する傾向があります。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究では説明されたプロトコルにより水生生物など外部の 2 つの手がかり (水現在および地磁気分野) と動物の 1 つの内部要因の統合から生じる複雑な方向応答を定量化する科学者性格。全体的なコンセプトは、異なる性格の個体を分離し、個別に制御する、または同時に外部環境手がかり、その配向挙動を調査する科学者を可能にする、実験的なデザインを作成します。
<p class="jove_cont…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
研究は物理学科の基本的な研究の創設とナポリ大学フェデリコ 2 世の生物学の部門によって支えられました。著者は博士クラウディア Angelini (研究所の微分積分学、Consiglio ナツィオナーレ ・ デッレ ・ ホリオカ [CNR]、イタリア) の統計的なサポートをありがちましょう。著者は、収集するデータ、および設計および実験装置の実現に、熟練した援助の部門技術者 F. Cassese、g. Passeggio、r. ロッコと彼らの技術的な助けのマルティナ Scanu とシルビアの Frassinet をありがとうございます。我々 はビデオの撮影中に実験を行っていただきローラ異邦人をありがちましょう。アレッサンドロ ・ Cresci のインタビュー文の撮影のためマイアミ大学からダイアナ ローズ Udel に感謝いたします。
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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