Смелостью, агрессивностью и обмеления Анализы для данио рерио Поведенческие синдромы

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

Поведенческий синдром существует, когда определенное поведение взаимодействуют в разных контекстах. Данио были подопытные в недавних исследованиях, и важно, чтобы стандартизировать протоколы для обеспечения надлежащего анализа и интерпретации. В наших предыдущих исследованиях, мы измерили дерзновение, контролируя ряд поведения (времени вблизи поверхности, задержки в переходах, число переходов и дартс) в 1,5 л трапециевидной бак. Кроме того, мы количественно агрессию наблюдающих укусов, боковые дисплеи, дартс и время возле наклонной зеркала в прямоугольный 19 л бак. Разделив 76 л бак на три, мы также рассмотрели обмеления предпочтения. Анализ обмеление является высоко настраиваемый анализ и может быть адаптирована для конкретных гипотез. Тем не менее, протоколы для данного анализа также должны быть стандартизированы, но достаточно гибкой для настройки. В предыдущих исследованиях, торцевые камеры были либо пусты, содержат 5 или 10 данио или 5 жемчужные данио (Д. albolineatus). В ВОЛПмычание рукопись, мы представляем подробный протокол и репрезентативных данных, которые сопровождают успешного применения протокола, что позволит для репликации поведенческих экспериментов синдрома.

Introduction

Существует растущее тело литературы исследования ассоциаций между различными поведения внутри отдельных животных из данной популяции. Эти ассоциации называются поведенческие синдромы, а измерения обычно включают в себя смелость, агрессивность, исследовательское поведение и коммуникабельность ^1-5. Поведенческие синдромы являются ценными для прямых и косвенных причин. Непосредственно, знание поведенческих синдромов может обеспечить более полное представление о теории эволюции, популяционной структуры и динамики популяций ^3. Косвенно, знания о поведении ассоциаций может информировать поля, количественную оценку поведения , такие как фармакологию ^{6, 7} токсикологии, генетики поведения ^8,9 и эндокринологии ^10. Из-за этих прямых и косвенных выгод, повышенное знание поведенческих синдромов особенно ценно в наиболее часто используемых модельных организмов, таких как данио. Исследования с использованием данио найдены яна разнообразие дисциплин, включая анализ поведенческих синдромов ^11-13. Для продвижения знаний в области поведенческих исследований синдрома, а также потому, что другие дисциплины также используют поведенческие измерения для проверки гипотез, надежные и емкие описания поведения необходимы для действительных анализов и интерпретаций и стандартизованных протоколов облегчит между ознакомительные сравнения внутри видов. Наш протокол был разработан для измерения дерзновение-агрессия-обмеления поведенческий синдром в популяции лабораторных выращенных данио ^14. Тем не менее, в основе протокола (отслеживание отдельных рыб, обеспечение надлежащего рандомизации, и соответствующие анализы) могут быть легко изменены для различных альтернативных поведенческих мер. Кроме того, смелость, агрессивность, или обмеления анализы могут выполняться индивидуально для тестирования различных гипотез. Поэтому, в то время как наша цель, чтобы описать, как провести исследование поведенческих синдрома и протокол для успешной индивидуальной лEvel поведенческое измерение, каждый аспект этой процедуры может стоять отдельно.

В литературе по поведенческим синдромов охватывает несколько таксономических групп, от членистоногих к человеку ^4, и для того , чтобы измерить поведенческого синдрома, по крайней мере , два поведенческие контексты должны быть определены количественно. К сожалению, часто мало последовательности в анализах, которые используются для количественного определения поведенческого измерения поперек осей поведения. Например, в рыбе, дерзновение может быть измерена с помощью T-лабиринту анализы, открытые полевые анализы, или введение романа или иностранного стимула ^15. Агрессивность исследования в рыбе может включать в себя диады взаимодействия, видео стимула анализы или глины модели анализов ^12,16,17. Подобным же образом, анализ поведения мелеющий, который обычно включает измерение shoalmate предпочтения, могут быть выполнены в различных типах резервуаров, с различными методами для определения временной ассоциации ^21-23. В этом протоколе конкретное подмножество Overaповеденческий анализ Л.Л. репертуар представлен. В частности, этот протокол представляет методологию для отслеживания людей через смелостью, агрессии и обмеления анализов таким образом, что облегчает сравнение внутри отдельных лиц, чтобы определить, являются ли сравнения согласуются во всех особей в пределах популяции. Мы выполнили этот протокол с данио и арестантских цихлид (Amatitlania nigrofasciata) в предыдущих исследованиях ^14,18, и он будет работать с любым же размера пресноводных рыб.

Дерзновение анализы проводили в 1,5 л трапециевидной бак, который имеет горизонтальную линию очерчивания равные по размеру области, в верхней и нижней частях бака. Количественные модели поведения включают число переходов с помощью теста рыбы между верхней и нижней части резервуара, время, проведенное в каждой порции, количество дротиков, а также задержки, чтобы войти в верхнюю часть. Анализ агрессии производится в 19L прямоугольной резервуар, который включает3 дюйма х 5 дюймов зеркало наклонены приблизительно 22 ° , расположенные в нижнем левом углу резервуара ^19. Количественные модели поведения включают в себя общее количество времени , затрачиваемое целевой рыбы , взаимодействующей с зеркалом ^20, наряду с конкретными агрессивными показателями – количество укусов, боковые дисплеи, дартс между тестовым рыбы и ее отражение. Для этих конкретных показателей, укусы определяются как быстро выпады в сторону зеркала с открытым ртом, боковые дисплеи определяются как сжиганию боковая, грудные, анальных и спинных плавников в сторону зеркала, и дартс любые беспорядочные движения, которые не направлен к зеркалу. И, наконец, анализ обмеление квантифицирует поведение тест-рыб в центральной камере три-камерные танка. Боковые камеры резервуара являются либо пустыми, либо содержать "мишень" косяк рыбы, а время тест рыба проводит вблизи каждой боковой камеры измеряется ^21-23. Один составной показатель, называемый СтренGTH из Шаолинь (КНС), рассчитывается для каждого отдельного теста рыбы, определенной на раздражители, и могут быть использованы в анализе ниже по течению ^14. Все модели поведения оцениваются одним зрителем или нескольких зрителей с помощью бесплатного программного обеспечения поведенческого квантификации известный как JWatcher ^24.

Тестирование на наличие поведенческого синдрома, прежде всего , статистический стремиться, и желательно , чтобы следовать рекомендациям, представленные Budeav 2010 ^25. В частности, рекомендуется провести анализ главных компонент (PCA) на сосредоточенных и нормированных данных , в которых входы векторы поведения индивидуума в анализах с несколькими поведенческими измерениями (т.е., смелостью и агрессии). PCA, выполненный на корреляционной матрицы, уменьшает размерность поведенческих измерений, и, таким образом извлекает наиболее важные знания, что объясняет большую часть вариации. Извлеченные компоненты затем могут быть интерпретированы БАВред на высоких нагрузках фактором для индивидуального поведения процентных ставок и регрессии оценки могут быть извлечены для каждого человека на основе пояснительных компонентов. Эти оценки регрессии можно затем сравнить с измерением SoS и других различных не-поведенческих измерений, таких как размер рыбы или пола.

Этот рабочий процесс был реализован при изучении данио поведенческих синдромов , в которых был обнаружен секс специфический поведенческого синдрома , который существует между смелостью и обмеления ^14. В этой ситуации смелее данио мужчины более склонны ассоциировать с более крупными, более агрессивные виды (D. albolineatus), но эта связь теряется у самок. Этот рабочий процесс был также реализован в исследовании молоди цихлид каторжной родственников (Amatitlania nigrofasciata) ¹⁸ , в котором поведенческий синдром не был обнаружен, потенциально указывает на поведенческую пластичность вида. Таким образом, следующий протокол представлен WIth с целью оконтуривания природы трех конкретных анализов (дерзость, агрессивность, и обмеления) в рамках изучения в поведенческого синдрома индивидуальном уровне.

Protocol

Следующие методики для жилищного строительства, ухода и исследования данио были одобрены университета IACUC Святого Иосифа. 1. рерио жилье и уход Получить предмет данио от местного поставщика, или из пойманных населения. Пожалуйста, обратите внимание, что размещение…

Representative Results

В зависимости от характера исследования и конкретного протокола, используемого, несколько различных результатов возможны в поведенческих синдромов эксперимента. В приведенных ниже таблицах и цифры, где указаны, взяты из нашего предыдущего исследования , опубликова?…

Discussion

Протокол будет определить, есть ли последовательные ассоциации в смелостью, агрессии и обмеления поведения в данио. Если существуют последовательные ассоциации в данной популяции между любыми из этих поведений, то поведенческого синдрома присутствует. Изучая естественный поведенче?…

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