מחקר זה מומן בחלקו על ידי אוניברסיטת קונטיקט מחקר המועצה המייעצת פקולטה מענק גדול M. Rubega. ק. בורג'יו נתמך על מענק NRT- IGE של הקרן הלאומית למדע #1545458 למ. רובגה. כתב היד שופר באופן משמעותי על ידי משוב מתחשב של שני סוקרים אנונימיים.

עבודה זו לא כללה כל עבודה עם בעלי חיים, ולכן הייתה פטורה מביקורת על טיפול בבעלי חיים.
1. הקמה וחומרים (איור 1)
<ol><li>אם עורות שטוחים של מינים מעניינים אינם זמינים, השתמש בפרוטוקול29 של Spaw כדי ליצור עורות מדגימות טריות או קפואות. יש להקדים את הנוצות למצב מסודר וטבעי ויבש כדי לקבל משקל קבוע לפני שתמשיכו במדידות.</li>
	<li>הגדר אמבט מים חמים בטמפרטורה קבועה. הערה: הגדרת זה הוא די גבוה, ולכן קל להניח את אמבט מים חמים על הרצפה.</li>
	<li>מניחים גיליון זכוכית אקרילית שקופה(שולחן חומרים)על פני השטח של אמבט המים החמים בטמפרטורה קבועה. הזכוכית מאפשרת העברת החום לחלק התחתון של העור מבלי להרטיב את הדגימה. הערה: מחקר פיילוט זה השתמש גיליון זכוכית אקרילית (0.125 בעובי). עובי הזכוכית לא ישפיע על emissivity30 של החומר (זה תמיד יהיה 0.86), אבל זה ישפיע על הטמפרטורה המוחלטת על פני השטח של הזכוכית(כלומר. לכן, כל המדידות יש לקחת באמצעות גיליון זכוכית אקרילי באותו עובי.</li>
	<li>מניחים חתיכת לוח ליבת קצף (1 בעובי) עם חור עגול (קוטר 0.5) מעל זכוכית האקריליק. הערה: גודל הציפור צריך להנחות את גודל החור ובכך את גודל הנוצות ללא הפרעה המקבלת חום מהמקור. כאן, חור בקוטר 0.5 משמש, כי גודל זה גדול מספיק כדי להשיג העברת חום מספקת לדגימה תוך עדיין להיות קטן מספיק כדי למרכז את החום מתחת לדרכי נוצות השד (של כל הציפורים למעט הקטנות ביותר). ללא קשר לגודל הפתח התרמי, כדי לקבל ערך דומה וניתן לשכפול עבור כל ציפור, הקפד לבצע מדידות עם חורים באותו גודל.</li>
	<li>חבר מצלמה תרמית לחצובה ישירות מעל ההצבה במרחק המיקוד המינימלי של המצלמה. הערה: כאן, מצלמה תרמית FLIR SC655 משמש (680 px x 480 px רזולוציה, ±2 °C (55°F) או ±2% דיוק של קריאה, מרחק מיקוד מינימלי של 40 ס"מ). מצלמות אחרות עשויות להיות שונות ברזולוציית דרגה.</li>
	<li>כייל את המצלמה על-ידי הזנת הפעולות הבאות בתוכנת המצלמה התרמית:<ol>
<li>מצא את הטמפרטורה המוחצת על ידי הצבת רדיד אלומיניום (צד מבריק הפונה כלפי מעלה) מעל הקצף עם ערך emissivity מוגדר 1.0 בתוכנת כיול המצלמה. קח תמונה תרמית. הטמפרטורה על פני השטח של רדיד האלומיניום היא הטמפרטורה המוחצת, אשר צריך להיות דומה לטמפרטורת הסביבה של החדר.</li>
		<li>הגדר את ערך ההסתה31 עד 0.95. הערה: 1) Emissivity היא כמות החום היחסית שאובייקט פולט32 ונערכת בין 0 ל- 1. עצם בעל ערך emissivity גבוה פולט כמות גדולה של חום, בעוד אובייקט עם ערך emissivity נמוך מקרין חום קטן32. ערך זה מייצג את ההסתבכות של נוצות. 2) ערך זה (0.95) שנוי במחלוקת. קוזינס ובולר טענו כי לנוצות יש ערך ערך בין 0.90-0.95, אך לא כללוראיות 31. האמל דיווח על ערך של 0.98, אך הוא השיג ערך זה מדגם קפוא, כך שזה לא יכול להיות מדויק33. למרות חוסר ראיות, 0.95 emissivity הוא הערך המשמש ביותר בספרות המצלמה התרמית (כפי שמעידים קוזינס ובולר31).</li>
		<li>ודא שטמפרטורת הסביבה והלחות בחדר קבועות. יש למדוד ערכים אלה לפני כל מדידה ומעודכנת בתוכנת כיול המצלמה. הטמפרטורה והלחות של כל החדרים המקורים ישתנו במקצת, כך שהקלטת ערכים אלה ועדכוןם בתוכנה מפחיתה את שגיאת המדידה. הערה: כאן, FLIR ResearchIR מקס תוכנה משמשת. תוכנה זו אינה שומרת נתונים עבור כל התמונות, ולכן חיוני לתעד את כל הערכים האלה עבור כל תמונה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. ביצוע מדידות
<ol><li>הגדר את הטמפרטורה הקבועה אמבט מים חמים לטמפרטורת היעד (40 °C (40 °C) הוא פרוקסי לטמפרטורת הליבה הפנימית הממוצעת של רוב הציפורים passerine)34. הערה: אם עובדים עם מין שטמפרטורת הליבה שלו גבוהה יותר (למשל, יונקי דבש34)או נמוך יותר (למשל, פינגווינים34 או עכברים34,35), ייתכן שיהיה מתאים להתאים את אמבט המים החמים בהתאם. איור 3 מראה את הקשר בין טמפרטורת אמבט המים החמים לבין הטמפרטורה על פני הזכוכית האקרילית (למשל, הטמפרטורה בפועל של מקור החום שהעור השטוח נחשף אליו).<ol>
<li>תוצאות שהתקבלו מפרוטוקול זה (ראו איור 5) מצביעות על כך שהשגת מדידות בטווח טמפרטורות היא גם אינפורמטיבית להבדלים בביצועים תרמיים. כדי להשיג זאת, בצע את הפרוטוקול באמצעות תוספת קבועה של 5 °C מ 30-55 °C (55 °F).</li>
	</ol></li>
	<li>בתוכנת המצלמה התרמית, צייר עיגול / אליפסה מעל החור בקצף שבו החום בורח. זה מאפשר לדמיין אזור זה בעת הנחת העור על הקצף כדי להבטיח כי האזור הנכון על העור השטוח נמדד.</li>
	<li>מניחים את דגימת העור השטוחה על הקצף עם אזור העניין מעל החור. הערה: כאן, אזור הבטן של כל ציפור נמדד, כי זה לא נחסם על ידי חלקים אחרים של הגוף כגון הכנף והוא ממוקם במיקום מרכזי מספיק כדי לא להיות נתון אפקטים קצה. מיקום העור מעל חור החום ישתנה בהתאם לשאלה הניסיונית. באופן כללי, מיקום ישירות מעל דרכי נוצה, ורחוק ככל האפשר מקצה העור, מומלץ. הקפד לא לשטח או הפרעה הנוצות בעת הצבת העור. במידת הצורך, יש להקדים אותם למצב טבעי לאחר הצבת העור.</li>
	<li>המתן 15 דקות כדי לאפשר לעור להתאקלם למקור החום. אם המדידות נעשות מוקדם מדי, ערך הטמפרטורה על פני השטח של מעיל הנוצה יהיה נמוך מדי. כאן, העברת הטמפרטורה דרך העור והנוצות התייצבה ב 15 דקות, כך מחכה יותר מ 15 דקות לא יניב תוצאה גבוהה באופן מלאכותי.</li>
	<li>צילום תמונה תרמית של העור השטוח.<ol>
<li>הגדר את ערך emissivity31 עד 0.95 לפני צילום התמונה התרמית.</li>
	</ol></li>
	<li>הסר את העור מן הקצף ומיד לקחת תמונה תרמית של להגדיר ללא העור השטוח על הקצף. זה מכמת את הטמפרטורה על פני השטח של זכוכית אקריליק וכייל את האזור של מקור החום עם אזור המדידה על העור השטוח.<ol>
<li>כאן, emissivity של זכוכית אקריליק בשימוש30 הוא 0.86. הקפד להקליט זאת בתוכנת המצלמה התרמית לפני שתצלם את התמונה ללא העור. הערה: הטמפרטורה המוצגת על ידי אמבט המים החמים אינה בהכרח הטמפרטורה על פני זכוכית האקריליק (איור 3),שכן המוליכות התרמית שלה אינה מושלמת. שימוש בטמפרטורת הזכוכית מפחית טעויות בהערכת מידת החמם של החלק התחתון של העור, ולכן הוא הערכה משולבת של כמה חום הולך לאיבוד דרך העור והנוצות.</li>
	</ol></li>
	<li>מניחים את העור בחזרה על הקצף באותה תנוחה. חזור על שלבים 2.5-2.6 עבור סך של חמישה ניסויים.<ol>
<li>כדי למקם את הדגימה נכונה, יש לגעת בעדינות בנוצות באזור מדידת המטרה בקצות אצבע אחת, ולאחר מכן להסיר את האצבע ולהציג את התמונה התרמית. שאריות החום מהאצבע יישארו גלויות בתמונה התרמית בקצרה. בדוק כדי לוודא שאזור הדגימה נמצא בתוך העיגול הנראה המצויר בתוכנה, המייצג את אזור החום המקרין דרך העור מאמבט המים החמים. אם זה לא, להזיז את העור עד שהוא. תהליך זה מומחש באיור 2. הערה: בעוד עורות טריים (כאשר זמין) עשויים לייצג את הביצועים התרמיים הטבעיים של העור בציפור חיה מקרוב יותר, שימוש בעורות יבשים למדידות אלה מאפשר תוצאות דומות, חוזרות על עצמן על מאגר דגימות גדול בהרבה. לכן, כל המדידות יש לקחת באמצעות עורות מיובשים למשקל קבוע, או על העור הטרי והמיובש של דגימות.</li>
	</ol></li>
</ol>3. איסוף נתונים מתמונות תרמיות
<ol><li>כל מדידה מורכבת משתי תמונות תרמיות: אחת מהעור השטוח ואחת מזכוכית האקריליק. ראשית, פתח את התמונה של זכוכית אקריליק. יישר את העיגול שצויר בתוכנה עם החור בקצף הנראה בתמונה. תיעדו את ערך הטמפרטורה במרכז המעגל. הערה: לקבלת פרטים נוספים על חילוץ נתונים מתמונות תרמיות, ראה בכיר ואח '36.<ol>
<li>הקפד לכייל את המצלמה עם הערכים המתאימים. הגדר את emissivity30 עד 0.86 והגדר את טמפרטורת הסביבה והלחות כך שיתאימו לתנאים הנוכחיים במעבדה, לפני רישום ערך הטמפרטורה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>פתח את התמונה התרמית של העור השטוח. מבלי להזיז את המעגל, תיעדו את ערך הטמפרטורה במרכז המעגל. הערה: מכיוון שהעיגול אינו נרשם בתמונה, חשוב לכייל את מיקום העיגול עם תמונת הזכוכית האקרילית שצולמה בסעיף 2.6.<ol>
<li>הקפד לכייל את המצלמה עם הערכים המתאימים. הגדר את emissivity31 עד 0.95, והקפידו להגדיר את טמפרטורת הסביבה והלחות לתנאים הנוכחיים במעבדה, לפני רישום ערך הטמפרטורה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>חזור על שלבים 3.1-3.2 עבור כל המדידות של כל הדגימות.</li>
</ol>4. חישוב הביצועים התרמיים
<ol><li>הפחיתו את טמפרטורת פני השטח של מעיל הנוצה מטמפרטורת זכוכית האקריליק. ערך זה מייצג את החום שנשמר על ידי מעיל הנוצה.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Morris, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Feather+Postures+of+Birds+and+the+Problem+of+the+Origin+of+Social+Signals.">The Feather Postures of Birds and the Problem of the Origin of Social Signals.</a> Behaviour. 9, 75-111 (1956).</li><li>Wetmore, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Study of the Body Temperature of Birds. Smithsonian Miscellaneous Collections. 72 (12), (1921).</li><li>Hart, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Acclimatization+in+Four+Species+of+Small+Wild+Birds.">Seasonal Acclimatization in Four Species of Small Wild Birds.</a> Physiological Zoology. 35 (3), 224-236 (1962).</li><li>Veghte, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+and+Metabolic+Responses+of+the+Gray+Jay+to+Cold+Stress.">Thermal and Metabolic Responses of the Gray Jay to Cold Stress.</a> Physiological Zoology. 37 (3), 316-328 (1964).</li><li>Brush, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetics,+Temperature+Regulation+and+Circulation+in+Resting,+Active+and+Defeathered+California+Quail,+Lophortyx+californicus.">Energetics, Temperature Regulation and Circulation in Resting, Active and Defeathered California Quail, Lophortyx californicus.</a> Comparative Biochemistry and Physiology. 15, 399-421 (1965).</li><li>Dawson, W. R., Carey, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Acclimatization+to+Temperature+in+Cardueline+Finches.">Seasonal Acclimatization to Temperature in Cardueline Finches.</a> Journal of Comparative Physiology. 112, 317-333 (1976).</li><li>Cooper, S. J., Swanson, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Acclimatization+of+Thermoregulation+in+The+Black-Capped+Chickadee.">Seasonal Acclimatization of Thermoregulation in The Black-Capped Chickadee.</a> The Condor. 96, 638-646 (1994).</li><li>Bush, N. G., Brown, M., Downs, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Effects+on+Thermoregulatory+Responses+of+the+Rock+Kestrel,+Falco+rupicolis.">Seasonal Effects on Thermoregulatory Responses of the Rock Kestrel, Falco rupicolis.</a> Journal of Thermal Biology. 33, 404-412 (2008).</li><li>Nzama, S. N., Downs, C. T., Brown, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Variation+in+the+Metabolism-Temperature+Relation+of+House+Sparrows+(Passer+domesticus)+in+KwaZulu-Natal,+South+Africa.">Seasonal Variation in the Metabolism-Temperature Relation of House Sparrows (Passer domesticus) in KwaZulu-Natal, South Africa.</a> Journal of Thermal Biology. 35, 100-104 (2010).</li><li>Noakes, M. J., Wolf, B. O., McKechnie, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Metabolic+Acclimatization+Varies+in+Direction+and+Magnitude+among+Populations+of+an+Afrotropical+Passerine+Bird.">Seasonal Metabolic Acclimatization Varies in Direction and Magnitude among Populations of an Afrotropical Passerine Bird.</a> Physiological and Biochemical Zoology. 90 (2), 178-189 (2016).</li><li>Taylor, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+insulation+of+the+down+and+feathers+of+pygoscelid+penguin+chicks+and+the+unique+properties+of+penguin+feathers.">Thermal insulation of the down and feathers of pygoscelid penguin chicks and the unique properties of penguin feathers.</a> The Auk. 103 (1), 160-168 (1986).</li><li>Ward, J. M., Houston, D. C., Ruxton, G. D., McCafferty, D. J., Cook, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+resistance+of+chicken+(Gallus+domesticus)+plumage:+a+comparison+between+broiler+and+free-range+birds.">Thermal resistance of chicken (Gallus domesticus) plumage: a comparison between broiler and free-range birds.</a> British poultry science. 42 (5), 558-563 (2001).</li><li>Ward, J. M., Ruxton, G. D., Houston, D. C., McCafferty, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+consequences+of+turning+white+in+winter:+a+comparative+study+of+red+grouse+Lagopus+lagopus+scoticus+and+Scandinavian+willow+grouse+L.+l.+lagopus.">Thermal consequences of turning white in winter: a comparative study of red grouse Lagopus lagopus scoticus and Scandinavian willow grouse L. l. lagopus.</a> Wildlife Biology. 13 (2), 120-130 (2007).</li><li>Lucas, A. M., Stettenheim, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Avian Anatomy: Integument. , (1972).</li><li>Osv&#225;th, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+feathered+are+birds?+Environment+predicts+both+mass+and+density+of+body+feathers.">How feathered are birds? Environment predicts both mass and density of body feathers.</a> Functional Ecology. 32, 701-712 (2018).</li><li>Pap, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+phylogenetic+comparative+analysis+reveals+correlations+between+body+feather+structure+and+habitat.">A phylogenetic comparative analysis reveals correlations between body feather structure and habitat.</a> Functional Ecology. 31 (6), 1241-1251 (2017).</li><li>Caccamise, D. F., Weathers, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Winter+Nest+Microclimate+of+Monk+Parakeets.">Winter Nest Microclimate of Monk Parakeets.</a> The Wilson Bulletin. 89 (2), 346-349 (1977).</li><li>Broggi, J., Gamero, A., Hohtola, E., Orell, M., Nilsson, J. &. #. 1. 9. 7. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interpopulation+variation+in+contour+feather+structure+is+environmentally+determined+in+great+tits.">Interpopulation variation in contour feather structure is environmentally determined in great tits.</a> PLoS ONE. 6 (9), 24942 (2011).</li><li>Howell, S. N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Molt in North American Birds. , (2010).</li><li>Willoughby, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Unusual+Sequence+of+Molts+and+Plumages+in+Cassin's+and+Bachman's+Sparrows.">An Unusual Sequence of Molts and Plumages in Cassin's and Bachman's Sparrows.</a> The Condor. 88 (4), 461-472 (1986).</li><li>Wetmore, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Number+of+Contour+Feathers+in+Passeriform+and+Related+Birds.">The Number of Contour Feathers in Passeriform and Related Birds.</a> Auk. 53, 159-169 (1936).</li><li>Staebler, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Number+of+Contour+Feathers+in+the+English+Sparrow.">Number of Contour Feathers in the English Sparrow.</a> The Wilson Bulletin. 53 (2), 126-127 (1941).</li><li>Barnett, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Changes+in+Temperature+Acclimatization+of+the+House+Sparrow,+Passer+domesticus.">Seasonal Changes in Temperature Acclimatization of the House Sparrow, Passer domesticus.</a> Comparative Biochemistry and Physiology. 33, 559-578 (1970).</li><li>Middleton, A. L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+Changes+in+Plumage+Structure+and+Body+Composition+of+the+American+Goldfinch,+Carduelis+tristis.">Seasonal Changes in Plumage Structure and Body Composition of the American Goldfinch, Carduelis tristis.</a> The Canadian Field-Naturalist. 100 (4), 545-549 (1986).</li><li>Lei, F. M., Qu, Y. H., Gan, Y. L., Gebauer, A., Kaiser, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+feather+microstructure+of+Passerine+sparrows+in+China.">The feather microstructure of Passerine sparrows in China.</a> Journal f&#252;r Ornithologie. 143 (2), 205-213 (2002).</li><li>D'alba, L., Carlsen, T. H., &#193;sgeirsson, &. #. 1. 9. 3. ;., Shawkey, M. D., J&#243;nsson, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+of+feather+microstructure+to+eider+down+insulation+properties.">Contributions of feather microstructure to eider down insulation properties.</a> Journal of Avian Biology. 48 (8), 1150-1157 (2017).</li><li>Gilbert, C., Robertson, G., Le Maho, Y., Naito, Y., Ancel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Huddling+behavior+in+emperor+penguins:+dynamics+of+huddling.">Huddling behavior in emperor penguins: dynamics of huddling.</a> Physiology &amp; Behavior. 88, 479-488 (2006).</li><li>Kvadsheim, P. H., Folkow, L. P., Blix, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+device+for+measurement+of+the+thermal+conductivity+of+fur+and+blubber.">A new device for measurement of the thermal conductivity of fur and blubber.</a> Journal of thermal Biology. 19 (6), 431-435 (1994).</li><li>Spaw, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Combination Specimens a la Burke Museum. , 21-28 (1989).</li><li>Infrared Emissivity Table. ThermoWorks Available from: <a target="_blank" href="https://www.thermoworks.com/emissivity_table">https://www.thermoworks.com/emissivity_table</a> (2019)</li><li>Cossins, A. R., Bowler, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Temperature Biology of Animals. , (1987).</li><li>Hammel, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+Emissivities+of+Some+Arctic+Fauna.">Infrared Emissivities of Some Arctic Fauna.</a> Journal of Mammalogy. 37 (3), 375-378 (1956).</li><li>McNab, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Analysis+of+the+Body+Temperatures+of+Birds.">An Analysis of the Body Temperatures of Birds.</a> The Condor. 68 (1), 47-55 (1966).</li><li>Crawford, E. C., Lasiewski, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+Consumption+and+Respiratory+Evaporation+of+the+Emu+and+Rhea.">Oxygen Consumption and Respiratory Evaporation of the Emu and Rhea.</a> The Condor. 70, 333-339 (1968).</li><li>Senior, R. A., Hill, J. K., Edwards, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ThermStats:+An+R+Package+for+Quantifying+Surface+Thermal+Heterogeneity+in+Assessments+of+Microclimates.">ThermStats: An R Package for Quantifying Surface Thermal Heterogeneity in Assessments of Microclimates.</a> Methods in Ecology and Evolution. 10, 1606-1614 (2019).</li><li>. FLIR Systems, Inc Available from: <a target="_blank" href="https://www.flir.com">https://www.flir.com</a> (2019)</li><li>McCafferty, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+thermal+imaging+in+avian+science.">Applications of thermal imaging in avian science.</a> Ibis. 155 (1), 4-15 (2013).</li><li>Boonstra, R., Eadie, J. M., Krebs, C. J., Boutin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limitations+of+Far+Infrared+Thermal+Imaging+in+Locating+Birds.">Limitations of Far Infrared Thermal Imaging in Locating Birds.</a> Journal of Field Ornithology. 66 (2), 192-198 (1955).</li><li>Rodbard, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Weight+and+Body+Temperature.">Weight and Body Temperature.</a> Science. 111 (2887), 465-466 (1950).</li></ol>

למחברים אין מה לחשוף.

מאמר זה מספק פרוטוקול למדידות הדמיה תרמית מתוקננת שניתן לחזור עליהן של דגימות עור שטוחות של עופות. שיטה זו מאפשרת להשוות ביצועים תרמיים של מעיל הנוצה בין מינים, בתוך מינים, בין פרטים דומים, ובמיקומים שונים על גופם של יחידים, כל זאת ללא הרס של הדגימה.
הזמינות של חומרים וציוד ה?...

נוצות הן המאפיין המגדיר של ציפורים ומשרתות פונקציות רבות, בין החשובים ביותר להיות בידוד1. לציפורים יש את טמפרטורות הליבה הממוצעות הגבוהות ביותר של כל קבוצת חוליות, ונוצות המבודדות אותן משינויי טמפרטורה סביבתיים הן חלק חיוני מאיזון האנרגיה, במיוחד בסביבות קרות2. למרות חשיבותן של נוצות, רוב הספרות על שינויים במצב התרמי בציפורים התמקדה בתגובות מטבוליות לשינוי בטמפרטורה ולא בתפקוד הנוצות3,4,5,6,7,8,9,10 (לפרטים נוספים, עיין בוורד ואח '. ) 11,12,13. עם זאת, הנוצות עצמן עשויות להשתנות לאורך זמן, יחידים ומינים.
השיטה המוצגת כאן שימושית לכימות הערך התרמי הכולל של מעיל הנוצה בלבד. הוא מסיר גורמים מבלבלים בציפורים חיות, כגון תרמורגציה התנהגותית 1 וכמויות שונות שלשומן מבודד. מדידה נרחבת יותר של הביצועים התרמיים של מעילי נוצות יש צורך לשפר את ההבנה של איך נוצות לתרום בידוד וכיצד זה משתנה בין ובתוך מינים לאורך ההיסטוריה של הציפור ואת המחזור השנתי.
נוצות מבודדות ציפורים על ידי לכידת אוויר הן בין העור לנוצות והן בתוך הנוצות, והן יוצרות מחסום פיזי לאובדן חום14. הנוצות מורכבות מפיר נוצות מרכזי, הנקרא ראכי, עם תחזיות הנקראות עקיצות14. ברבולות הן תחזיות קטנות ומשניות על עקיצות שמשלבות עם עקיצות סמוכות יחד כדי "לרכוס" את הנוצה ולתת לה מבנה. יתר על כן, נוצות למטה חסרות rachis מרכזי ויש להם כמה barbules, ולכן יוצרים מסה רופפת, insulative של עקיצות על העור14. מעילי הנוצות משתנים בין מינים15,16, בתוך מינים17,18, ובתוך פרטים דומים2,19,20,21,22,23,24. עם זאת, יש מעט מידע כמותי על האופן שבו וריאציות במספר הנוצות, השפע היחסי של סוגים שונים של נוצות על ציפור, או שינויים במספר העקיצות / ברבולות משפיעים על הביצועים התרמיים הכוללים של מעיל נוצה. מחקרים קודמים התמקדו בקביעת ערך ממוצע יחיד של בידוד ומוליכות תרמית למין נתון11,12,13.
מעיל הנוצה ידוע להשתנות בין מינים. לדוגמה, לרוב הציפורים יש אזורים נפרדים של עור שממנו נוצות, או לא, לגדול בשם pterylae ו apteria, בהתאמה14. המיקום של pterylae (המכונה לפעמים "דרכי נוצה") משתנה בין מינים ויש לו ערך מסוים כמו תו טקסונומי14. עם זאת, כמה ציפורים (כלומר, ratites ופינגווינים) איבדו את pterylosis זה ויש להם התפלגות אחידה של נוצות על פני הגוף14. בנוסף, מינים שונים, במיוחד אלה המאכלסים סביבות שונות, יש פרופורציות שונות של סוגינוצות 15. לדוגמה, ציפורים המאכלסות אקלים קר יותר יש יותרלמטה נוצות 15 ונוצות קווי המתאר עם חלק שמנמן גדול יותר16 מאשר מינים המאכלסים סביבות חמות יותר.
המיקרו-מבנה של סוגים מסוימים של נוצות עשוי להשפיע גם על בידוד על פני מינים25,26. Lei et al. השווה את המיקרו-מבנה של נוצות קווי מתאר של דרורים פסרינים סיניים רבים ומצא כי מינים המאכלסים סביבות קרות יותר יש שיעור גבוה יותר של עקיצות שמנמנות בכל נוצה קווי מתאר, barbules ארוך יותר, צפיפות צמתים גבוהה יותר, וצמתים גדולים יותר מאשר מינים המאכלסים סביבות חמות25. D'alba et al. השווה את המיקרו-מבנה של נוצות של איידרים נפוצים(Somateria mollissima) ואווזיםאפורים (Anser anser) ותיאר כיצד הבדלים אלה משפיעים הן על היכולת המגובשת של הנוצות והן על היכולת של הנוצות ללכוד אוויר26. נתונים השוואתיים כמותיים על האופן שבו שינויים אלה בנוצות משפיעים על הביצועים התרמיים הכוללים של מעיל הנוצה על פני מינים מוגבלים (לפרטים נוספים, עיין בטיילור ווורד ואח '). 11,13.
בתוך מין, הביצועים התרמיים של מעיל הנוצה עשויים להשתנות. מינים מסוימים, כגון תוכי הנזיר(Myiopsitta monachus)17,מאכלסים טווחים גיאוגרפיים גדולים ומגוונים מאוד. הלחצים התרמיים השונים שמציבות סביבות שונות אלה עשויים להשפיע על מעילי הנוצות של ציפורים בתוך מין באזור, אך כרגע אין נתונים זמינים בנושא זה. בנוסף, Broggi ואח ' השווה שתי אוכלוסיות של ציצים גדולים(פארוס גדול ל ')בחצי הכדור הצפוני. הם הוכיחו כי נוצות קווי המתאר של האוכלוסייה הצפונית יותר היו צפופות יותר אך קצרות יותר ופחות פלוציות יחסית מאלו של האוכלוסייה הדרומית יותר. עם זאת, הבדלים אלה נעלמו כאשר ציפורים משתי האוכלוסיות גדלו באותו מקום18.
יתר על כן, Broggi ואח 'הסביר ממצאים אלה כתגובה פלסטיק לתנאים תרמיים שונים, אבל הם לא למדוד את ערכי הבידוד של מעילי נוצות שונים אלה18. התוצאות גם מצביעות על כך שצפיפות נוצות קווי המתאר חשובה יותר לבידוד מאשר שיעור העקיצות השמנמנות בנוצות קווי המתאר, אך Broggi et al. הציע כי אוכלוסיות הצפון עשויות להיות מסוגלות לייצר נוצות אופטימליות בשל מחסור בחומרים מזינים נאותים18. מדידות כמותיות של הביצועים התרמיים הכוללים של מעילי נוצות אלה יגבירו את ההבנה של המשמעות של הבדלי נוצות.
עם הזמן, מעילי הנוצות של ציפורים בודדות משתנים. לפחות פעם בשנה, כל הציפורים נוצצות (להחליף את כל הנוצות שלהם)19. ככל שהשנה נמשכת, נוצות להיות שחוקות2,20 ופחות רבים18,21,22,23. כמה ציפורים נוצצות יותר מפעם בשנה, נותן להם מעילי נוצות שונים מרובים בכל שנה19. מידלטון הראה כי גולדפינצ'ים אמריקאים(Spinus tristis),אשר molt פעמיים בשנה, יש מספר גבוה יותר של נוצות ושיעור גבוה יותר של נוצות downy בנוצות הבסיסיות שלהם בחודשי החורף ממה שהם עושים בנוצות חלופיות שלהם במהלך חודשי הקיץ24. הבדלים שנתיים אלה במעיל הנוצה עשויים לאפשר לציפורים לחסוך יותר חום בתקופות קרות יותר באופן פסיבי או לשפך יותר חום באופן פסיבי במהלך עונות חמות, אך אף מחקר לא בדק זאת באופן חד משמעי.
למרות ציפורים thermoregulate התנהגותי1,27 והוא יכול להתאקלם מטבולית לתנאים תרמיים שונים3,4,5,6,7,8,9,10,26, נוצות לשחק תפקיד חשוב thermoregulation על ידי מתן שכבה קבועה של בידוד. השיטה המתוארת כאן נועדה לענות על שאלות על מעיל הנוצה בלבד ועל תפקידו בתרמורגציה פסיבית (כלומר, כמה חום ציפור חיה שומרת מבלי לשנות את התנהגותה או חילוף החומרים שלה?) על ידי בידוד הנוצות. בעוד תרמורגציה פעילה ופיזיולוגית הם חשובים מבחינה אקולוגית, חשוב גם להבין כיצד הנוצות לבדן מסייעות בבידוד וכיצד הן משפיעות על הצורך בתרמורגציה התנהגותית ופיזיולוגית פעילה.
מחקרים קודמים קבעו שיטות לכימות מוליכות תרמית ובידוד תרמי של פרוות בעלי חיים11,12,13,28. השיטה המוצגת כאן היא הרחבה של שיטת "צלחת חמה שמורה"11,12,13,28. עם זאת, השיטה המתוארת כאן מודדת את הטמפרטורה בגבול החיצוני של מעיל הנוצה באמצעות מצלמה תרמית, ולא תרמיות. שיטת הצלחת החמה השמורה נותנת הערכות מדויקות מאוד של זרימת אנרגיה דרך פרווה, אך היא דורשת בניית צלחת חמה מרובת חומרים, היכרות מסוימת עם השימוש בתרמי-קופלים ותרמופילים, ושימוש הרסני בפרווה שיש לחתוך לחתיכות קטנות. חלקים אלה משומנים אז כדי לחסל אוויר בין מדגם וצלחת חמה מנגנון. למעט הציפורים המעטות חסרות אפטריה (למשל, פינגווינים), חיתוך ריבועים קטנים מעורות ציפורים הוא בעייתי למטרות השוואתיות, שכן למיקום החתך יש השפעות גדולות על מספר הנוצות המחוברות למעשה (ומעל) לעור. בעיה זו מחמירה על ידי השונות בין מסה בנוכחות, גודל, ומיקום של ptyerlae14.
יתר על כן, בעוד דגימות המוזיאון יכול להיות משאב עשיר פוטנציאלי להערכת השונות בבידוד בקרב ציפורים, באופן כללי, רשות לחתוך ולשמן דגימות עור באוספים מדעיים היא בלתי מושגת. בנוסף, דגימות שנלקחו מהטבע למדידות צלחת חמה שמורות לא יכולות לשמש לאחר מכן כדגימות מוזיאון. השיטה המוצגת כאן שונה משיטת הצלחת החמה השמורה בכך שניתן להשתמש בה עם עורות ציפורים מיובשות שלמות, ללא 1) הדורשת הרס של הדגימה ו -2) שמן את החלק התחתון של העור. הוא משתמש במצלמות תרמיות, שהן זולות יותר ויותר (אם כי עדיין יקרות יחסית), מדויקות ומשמשות למדידות ציפורים חיות של יחסים תרמיים.
שיטה זו אינה מודדת זרימת אנרגיה (ולכן מוליכות תרמית או ערך בידוד) דרך העור והנוצות ישירות כפי שעושה שיטת הצלחת החמה השמורה. במקום זאת, הוא מודד את הטמפרטורה בגבול החיצוני של מעיל נוצה באמצעות מצלמה תרמית. הערכים המתקבלים מייצגים מדד משולב של החום שאבד באופן פסיבי דרך העור, הנוצות והאוויר הלכודים ביניהם (בהשוואה למקור חום מתחת). דגימות שהוכנו כעורות שטוחות ונמדדות בטכניקה המתוארת יכולות להיות מאוחסנות באוספים, ולספק ערך ללא הגבלת זמן למחקר עתידי. שיטה זו מספקת דרך סטנדרטית, דומה ופשוטה יחסית למדוד ביצועים תרמיים של מעיל נוצה בכל דגימה שטוחת עור, שימושית במיוחד בהשוואות בין-ספציפיות.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aluminum Foil</td>
			<td>Reynolds Wrap</td>
			<td>109000831</td>
			<td>30 square ft.; this exact model need not be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foam Core Board</td>
			<td>Foamular</td>
			<td>20WE</td>
			<td>1 in. x 4 ft. x 8 ft; this exact model need no be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>General Purpose Water Bath</td>
			<td>PolyScience</td>
			<td>WB02</td>
			<td>Ambiet +5 &#176;C to 100 &#176;C; &#177;.01 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDF Data logger</td>
			<td>Elitech</td>
			<td>RC-51H</td>
			<td>Built in temperature and humidity sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plexiglass</td>
			<td>AdirOffice</td>
			<td>1212-3-C</td>
			<td>Acrylic glass; 12 in. x 12 in. x 1/8 in.; this exact model need not be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal Image Analysis Software</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>ResearchIR Max v4.40.7.26 (64-bit)</td>
			<td>Allows collection of precise, quantitative thermal data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal Imaging Camera</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>SC655</td>
			<td>680x480-pixel resolution, &#177;2 &#176;C or &#177;2% accuracy, 40 cm minimum focusing distance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tripod</td>
			<td>The Audubon Shop</td>
			<td>The Birder Tripod with Manfrotto 700RC2 Rapid Release Head</td>
			<td>65&#34; maximum height; this exact model need not be used.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using a thermal camera to measure heat loss through bird feather coats

נוצות חיוניות לבידוד, ולכן לעלות התרמורגציה, בציפורים. יש ספרות איתנה על העלות האנרגטית של תרמורגציה בציפורים על פני מגוון רחב של נסיבות אקולוגיות. עם זאת, מחקרים מעטים מאפיינים את תרומת הנוצות בלבד לתרמורגציה. מספר מחקרים קודמים קבעו שיטות למדידת ערך הבידוד של פרוות בעלי חיים, אך הם דורשים שיטות דגימה הרסניות בעייתיות לציפורים, שנוצותיהן אינן מופצות באופן שווה על פני העור. דרוש מידע נוסף על 1) כיצד תרומתן של נוצות לתרמורגציה משתנה הן על פני ובתוך מינים ו -2) כיצד מעילי נוצות עשויים להשתנות על פני המרחב והזמן. דיווח כאן היא שיטה למדידת במהירות וישירות את הביצועים התרמיים של מעילי נוצות ואת העור באמצעות דגימות עור שלם מיובש, ללא צורך להרוס את דגימת העור. שיטה זו מבודדת ומודדת את השיפוע התרמי על פני מעיל נוצה באופן שמדידות של אובדן חום ועלות מטבולית בציפורים חיות, המשתמשות באסטרטגיות התנהגותיות ופיזיולוגיות כדי לתרמורמו-gulate, אינן יכולות. השיטה משתמשת במצלמה תרמית, המאפשרת איסוף מהיר של נתונים תרמיים כמותיים כדי למדוד אובדן חום ממקור יציב דרך העור. פרוטוקול זה יכול בקלות להיות מיושם על שאלות מחקר שונות, חל על כל מסה עופות, ואינו דורש הרס של דגימת העור. לבסוף, זה יקדם את ההבנה של החשיבות של thermoregulation פסיבי בציפורים על ידי פישוט והאצה של איסוף נתונים כמותיים.

תוצאות מייצגות מסדרה של אדם אחד מכל אחד מחמישה מינים, הנמדדים בשש טמפרטורות, מוצגות באיור 4 ובאיור 5. אלה מראים כי וריאציות קטנות במיקום העור יכולות לגרום לשינויים בקריאה של עד 1.7 °C. איור 4 מראה כיצד אימון של חוקר מגביר את יכולת החזרה של המדידו...

Watch this Scientific Journal Video about Using a Thermal Camera to Measure Heat Loss Through Bird Feather Coats at JoVE.com

Using a Thermal Camera to Measure Heat Loss Through Bird Feather Coats

פרוטוקול זה מתאר את הכימות של העברת חום באמצעות דגימת עופות שטוחה באמצעות מצלמה תרמית ואמבט מים חמים. השיטה מאפשרת קבלת נתונים כמותיים והשוואתיים על הביצועים התרמיים של מעילי נוצות על פני מינים באמצעות דגימות עור שטוחות מיובשות.

שימוש במצלמה תרמית למדידת אובדן חום באמצעות מעילי נוצות ציפורים

Feathers are essential to insulation, and therefore to the cost of thermoregulation,&#160;in birds. There is robust literature on the energetic cost of ...

using-a-thermal-camera-to-measure-heat-loss-through-bird-feather-coats

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Biology

3.4K Views.  University of Connecticut. פרוטוקול זה מתאר את הכימות של העברת חום באמצעות דגימת עופות שטוחה באמצעות מצלמה תרמית ואמבט מים חמים. השיטה מאפשרת קבלת נתונים כמותיים והשוואתיים על הביצועים התרמיים של מעילי נוצות על פני מינים באמצעות דגימות עור שטוחות מיובשות.

Video: Using a Thermal Camera to Measure Heat Loss Through Bird Feather Coats

Transformation of Plasmid DNA into E. coli Using the Heat Shock Method

Transformation of plasmid DNA into E. coli using the heat shock method is a basic technique of molecular biology. It consists of inserting a foreign plasmid or ligation product into bacteria. This video protocol describes the traditional method of transformation using commercially available chemically competent bacteria from Genlantis. After a short incubation in ice, a mixture of chemically competent bacteria and DNA is placed at 42&deg;C for 45 seconds (heat shock) and then placed back in ice. SOC media is added and the transformed cells are incubated at 37&deg;C for 30 min with agitation. To be assured of isolating colonies irrespective of transformation efficiency, two quantities of transformed bacteria are plated. This traditional protocol can be used successfully to transform most commercially available competent bacteria. The turbocells from Genlantis can also be used in a novel 3-minute transformation protocol, described in the instruction manual.

טרנספורמציה של DNA פלסמיד לתוך החיידק שימוש בשיטה הלם חום

Transformation of plasmid DNA into E. coli using the heat shock method is a basic technique of molecular biology. It consists of inserting a foreign ...

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities 

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the visual scene. However, the OKR requires that an animal detect moving stripes and it is possible that fish that fail to exhibit an OKR may not be completely blind. One zebrafish mutant, the no optokinetic response c (nrc) has no OKR under any light conditions tested and was reported to be completely blind. Previously, we have shown that OFF-ganglion cell activity can be recorded in these mutants. To determine whether mutant fish with no OKR such as the nrc mutant can detect simple light increments and decrements we developed the visual motor behavioral assay (VMR). In this assay, single zebrafish larvae are placed in each well of a 96-well plate allowing the simultaneous monitoring of larvae using an automated video-tracking system. The locomotor responses of each larva to 30 minutes light ON and 30 minutes light OFF were recorded and quantified. WT fish have a brief spike of motor activity upon lights ON, known as the startle response, followed by return to lower-than baseline activity, called a freeze. WT fish also sharply increase their locomotor activity immediately following lights OFF and only gradually (over several minutes) return to baseline locomotor activity. The nrc mutants respond similarly to light OFF as WT fish, but exhibit a slight reduction in their average activity as compared to WT fish. Motor activity in response to light ON in nrc mutants is delayed and sluggish. There is a slow rise time of the nrc mutant response to light ON as compared to WT light ON response. The results indicate that nrc fish are not completely blind. Because teleosts can detect light through non-retinal tissues, we confirmed that the immediate behavioral responses to light-intensity changes require intact eyes by using the chokh (chk) mutants, which completely lack eyes from the earliest stages of development. In our VMR assay, the chk mutants exhibit no startle response to either light ON or OFF, showing that the lateral eyes mediate this behavior. The VMR assay described here complements the well-established OKR assay, which does not test the ability of zebrafish larvae to respond to changes in light intensities. Additionally, the automation of the VMR assay lends itself to high-throughput screening for defects in light-intensity driven visual responses.

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities

We developed the Visual-Motor Response to quantitate the motor output of larval zebrafish in response to light increments and decrements. We also examined zebrafish vision mutants, including the no optokinetic response (nrc) mutants, which were thought to be completely blind when tested by another vision assay, the optokinetic reflex.

Assay ההתנהגות כדי למדוד את התגובה של דג הזברה לשינויים לעוצמות אור

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the ...

Rapid PCR Thermocycling using Microscale Thermal Convection

Many molecular biology assays depend in some way on the polymerase chain reaction (PCR) to amplify an initially dilute target DNA sample to a detectable concentration level. But the design of conventional PCR thermocycling hardware, predominantly based on massive metal heating blocks whose temperature is regulated by thermoelectric heaters, severely limits the achievable reaction speed1. Considerable electrical power is also required to repeatedly heat and cool the reagent mixture, limiting the ability to deploy these instruments in a portable format.
Thermal convection has emerged as a promising alternative thermocycling approach that has the potential to overcome these limitations2-9. Convective flows are an everyday occurrence in a diverse array of settings ranging from the Earth's atmosphere, oceans, and interior, to decorative and colorful lava lamps. Fluid motion is initiated in the same way in each case: a buoyancy driven instability arises when a confined volume of fluid is subjected to a spatial temperature gradient. These same phenomena offer an attractive way to perform PCR thermocycling. By applying a static temperature gradient across an appropriately designed reactor geometry, a continuous circulatory flow can be established that will repeatedly transport PCR reagents through temperature zones associated with the denaturing, annealing, and extension stages of the reaction (Figure 1). Thermocycling can therefore be actuated in a pseudo-isothermal manner by simply holding two opposing surfaces at fixed temperatures, completely eliminating the need to repeatedly heat and cool the instrument.
One of the main challenges facing design of convective thermocyclers is the need to precisely control the spatial velocity and temperature distributions within the reactor to ensure that the reagents sequentially occupy the correct temperature zones for a sufficient period of time10,11. Here we describe results of our efforts to probe the full 3-D velocity and temperature distributions in microscale convective thermocyclers12. Unexpectedly, we have discovered a subset of complex flow trajectories that are highly favorable for PCR due to a synergistic combination of (1) continuous exchange among flow paths that provides an enhanced opportunity for reagents to sample the full range of optimal temperature profiles, and (2) increased time spent within the extension temperature zone the rate limiting step of PCR. Extremely rapid DNA amplification times (under 10 min) are achievable in reactors designed to generate these flows.

We describe a novel method to perform DNA replication via the polymerase chain reaction (PCR). Thermal convection is harnessed to continuously shuttle reagents between denaturing, annealing, and extension conditions by maintaining opposing surfaces of the reactor at constant temperature. This inherently simple design promises to make rapid PCR more accessible.

ראפיד PCR Thermocycling באמצעות הסעה תרמית Microscale

Many molecular biology assays depend in some way on the polymerase chain reaction (PCR) to amplify an initially dilute target DNA sample to a detectable ...

Preparation of Quality Inositol Pyrophosphates

Myo-inositol is present in nature either unmodified or in more complex phosphorylated derivates. Of the latest, the two most abundant in eukaryotic cells are inositol pentakisphosphate (IP5) and inositol hexakisphosphate (phytic acid or IP6). IP5 and IP6 are the precursors of inositol pyrophosphate molecules that contain one or more pyrophosphate bonds1. Phosphorylation of IP6 generates diphoshoinositolpentakisphosphate (IP7 or PP-IP5) and bisdiphoshoinositoltetrakisphosphate (IP8 or (PP)2-IP4). Inositol pyrophosphates have been isolated from all eukaryotic organisms so far studied. In addition, the two distinct classes of enzymes responsible for inositol pyrophosphate synthesis are highly conserved throughout evolution2-4.
The IP6 kinases (IP6Ks) posses an enormous catalytic flexibility, converting IP5 and IP6 to PP-IP4 and IP7 respectively and subsequently, by using these products as substrates, promote the generation of more complex molecules5,6. Recently, a second class of pyrophosphate generating enzymes was identified in the form of the yeast protein VIP1 (also referred as PP-IP5K), which is able to convert IP6 to IP7 and IP87,8.
Inositol pyrophosphates regulate many disparate cellular processes such as insulin secretion9, telomere length10,11, chemotaxis12, vesicular trafficking13, phosphate homeostasis14 and HIV-1 gag release15. Two mechanisms of actions have been proposed for this class of molecules. They can affect cellular function by allosterically interacting with specific proteins like AKT16. Alternatively, the pyrophosphate group can donate a phosphate to pre-phosphorylated proteins17. The enormous potential of this research field is hampered by the absence of a commercial source of inositol pyrophosphates, which is preventing many scientists from studying these molecules and this new post-translational modification. The methods currently available to isolate inositol pyrophosphates require sophisticated chromatographic apparatus18,19. These procedures use acidic conditions that might lead to inositol pyrophosphate degradation20 and thus to poor recovery. Furthermore, the cumbersome post-column desalting procedures restrict their use to specialized laboratories.
In this study we describe an undemanding method for the generation, isolation and purification of the products of the IP6-kinase and PP-IP5-kinases reactions. This method was possible by the ability of polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) to resolve highly phosphorylated inositol polyphosphates20. Following IP6K1 and PP-IP5K enzymatic reactions using IP6 as the substrate, PAGE was used to separate the generated inositol pyrophosphates that were subsequently eluted in water.

Inositol pyrophosphates play an important role in human pathologies such cancer, diabetes and obesity; however, the exact mechanism of action is a matter of dispute. The lack of commercially available inositol pyrophosphates renders detailed studies problematic. Here we describe a simple protocol to produce and isolate milligrams of inositol pyrophosphates.

הכנת Pyrophosphates אינוסיטול איכות

Myo-inositol is present in nature either unmodified or in more complex phosphorylated derivates. Of the latest, the two most abundant in eukaryotic cells ...

Large-scale Gene Knockdown in C. elegans Using dsRNA Feeding Libraries to Generate Robust Loss-of-function Phenotypes

RNA interference by feeding worms bacteria expressing dsRNAs has been a useful tool to assess gene function in C. elegans. While this strategy works well when a small number of genes are targeted for knockdown, large scale feeding screens show variable knockdown efficiencies, which limits their utility. We have deconstructed previously published RNAi knockdown protocols and found that the primary source of the reduced knockdown can be attributed to the loss of dsRNA-encoding plasmids from the bacteria fed to the animals. Based on these observations, we have developed a dsRNA feeding protocol that greatly reduces or eliminates plasmid loss to achieve efficient, high throughput knockdown. We demonstrate that this protocol will produce robust, reproducible knock down of C. elegans genes in multiple tissue types, including neurons, and will permit efficient knockdown in large scale screens. This protocol uses a commercially available dsRNA feeding library and describes all steps needed to duplicate the library and perform dsRNA screens. The protocol does not require the use of any sophisticated equipment, and can therefore be performed by any C. elegans lab.

Large-scale Gene Knockdown in C. elegans Using dsRNA Feeding Libraries to Generate Robust Loss-of-function Phenotypes

While dsRNA feeding in C. elegans is a powerful tool to assess gene function, current protocols for large scale feeding screens result in variable knockdown efficiencies. We describe an improved protocol for performing large scale RNAi feeding screens that results in highly efficacious and reproducible knockdown of gene expression.

מציאה גן בקנה מידה גדולה ב<em&gt; ג elegans</em&gt; שימוש בספריות האכלת dsRNA ליצור פנוטיפים הפסד של הפונקציה חזקות

RNA interference by feeding worms bacteria expressing dsRNAs has been a useful tool to assess gene function in C. elegans. While this strategy works well ...

Quantitative Immunofluorescence Assay to Measure the Variation in Protein Levels at Centrosomes

Centrosomes are small but important organelles that serve as the poles of mitotic spindle to maintain genomic integrity or assemble primary cilia to facilitate sensory functions in cells. The level of a protein may be regulated differently at centrosomes than at other .cellular locations, and the variation in the centrosomal level of several proteins at different points of the cell cycle appears to be crucial for the proper regulation of centriole assembly. We developed a quantitative fluorescence microscopy assay that measures relative changes in the level of a protein at centrosomes in fixed cells from different samples, such as at different phases of the cell cycle or after treatment with various reagents. The principle of this assay lies in measuring the background corrected fluorescent intensity corresponding to a protein at a small region, and normalize that measurement against the same for another protein that does not vary under the chosen experimental condition. Utilizing this assay in combination with BrdU pulse and chase strategy to study unperturbed cell cycles, we have quantitatively validated our recent observation that the centrosomal pool of VDAC3 is regulated at centrosomes during the cell cycle, likely by proteasome-mediated degradation specifically at centrosomes.

Here, a novel quantitative fluorescence assay is developed to measure changes in the level of a protein specifically at centrosomes by normalizing that protein&#8217;s fluorescence intensity to that of an appropriate internal standard.

כמותי Immunofluorescence Assay למדוד הווריאציה ברמות חלבון בCentrosomes

Centrosomes are small but important organelles that serve as the poles of mitotic spindle to maintain genomic integrity or assemble primary cilia to ...

Using plusTipTracker Software to Measure Microtubule Dynamics in Xenopus laevis Growth Cones

Microtubule (MT) plus-end-tracking proteins (+TIPs) localize to the growing plus-ends of MTs and regulate MT dynamics1,2. One of the most well-known and widely-utilized +TIPs for analyzing MT dynamics is the End-Binding protein, EB1, which binds all growing MT plus-ends, and thus, is a marker for MT polymerization1. Many studies of EB1 behavior within growth cones have used time-consuming and biased computer-assisted, hand-tracking methods to analyze individual MTs1-3. Our approach is to quantify global parameters of MT dynamics using the software package, plusTipTracker4, following the acquisition of high-resolution, live images of tagged EB1 in cultured embryonic growth cones5. This software is a MATLAB-based, open-source, user-friendly package that combines automated detection, tracking, visualization, and analysis for movies of fluorescently-labeled +TIPs. Here, we present the protocol for using plusTipTracker for the analysis of fluorescently-labeled +TIP comets in cultured Xenopus laevis growth cones. However, this software can also be used to characterize MT dynamics in various cell types6-8.

Using plusTipTracker Software to Measure Microtubule Dynamics in Xenopus laevis Growth Cones

The MATLAB-based, open source software package, plusTipTracker, can be used to analyze image series of fluorescently-labeled +TIPs to quantify microtubule dynamics.

באמצעות plusTipTracker תוכנה כדי למדוד microtubule Dynamics ב<em&gt; Laevis Xenopus</em&gt; קונוסים צמיחה

Microtubule (MT) plus-end-tracking proteins (+TIPs) localize to the growing plus-ends of MTs and regulate MT dynamics1,2. One of the most well-known and ...

A New Technique for Quantitative Analysis of Hair Loss in Mice Using Grayscale Analysis

Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including male-pattern hair loss, polycystic ovarian syndrome, and alopecia areata. Alopecia can also occur as a side effect of chemotherapy in cancer patients. In this study, our goal was to develop a consistent and reliable method to quantify hair loss in mice, which will allow investigators to accurately assess and compare new therapeutic approaches for these various forms of alopecia. The method utilizes a standard gel imager to obtain and process images of mice, measuring the light absorption, which occurs in rough proportion to the amount of black (or gray) hair on the mouse. Data that has been quantified in this fashion can then be analyzed using standard statistical techniques (i.e., ANOVA, T-test). This methodology was tested in mouse models of chemotherapy-induced alopecia, alopecia areata and alopecia from waxing. In this report, the detailed protocol is presented for performing these measurements, including validation data from C57BL/6 and C3H/HeJ strains of mice. This new technique offers a number of advantages, including relative simplicity of application, reliance on equipment which is readily available in most research laboratories, and applying an objective, quantitative assessment which is more robust than subjective evaluations. Improvements in quantification of hair growth in mice will improve study of alopecia models and facilitate evaluation of promising new therapies in preclinical studies.

Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including as a side-effect of chemotherapy. We have developed a method to quantify hair loss in mice, utilizing a standard gel imager to perform a grayscale analysis, to facilitate study of promising new alopecia therapies.

טכניקה חדשה לניתוח כמותי של נשירת שיער בעכברים באמצעות ניתוח גווני אפור

Alopecia is a common form of hair loss which can occur in many different conditions, including male-pattern hair loss, polycystic ovarian syndrome, and ...

In Vitro Assay to Measure Phosphatidylethanolamine Methyltransferase Activity

Phosphatidylethanolamine methyltransferases are biosynthetic enzymes that catalyze the transfer of one or more methyl group(s) from S-adenosyl-L-methionine onto phosphatidylethanolamine, monomethyl-phosphatidylethanolamine, or dimethyl-phosphatidylethanolamine to give either monomethyl-phosphatidylethanolamine, dimethyl-phosphatidylethanolamine or phosphatidylcholine. These enzymes are ubiquitous in animal cells, fungi, and are also found in approximately 10% of bacteria. They fulfill various important functions in cell physiology beyond their direct role in lipid metabolism such as in insulin resistance, diabetes, atherosclerosis, cell growth, or virulence. The present manuscript reports on a simple cell-free enzymatic assay that measures the transfer of tritiated methyl group(s) from S-[Methyl-3H]adenosyl-L-methionine onto phosphatidylethanolamine using whole cell extracts as an enzyme source. The resulting methylated forms of phosphatidylethanolamine are hydrophobic and thus, can be separated from water soluble S-[Methyl-3H]adenosyl-L-methionine by organic extraction. This assay can potentially be applied to any other cell types and used to test inhibitors/drugs specific to a phosphatidylethanolamine methyltransferase of interest without the need to purify the enzyme.

In Vitro Assay to Measure Phosphatidylethanolamine Methyltransferase Activity

The present report describes an in vitro enzymatic assay to measure phosphatidylethanolamine methyltransferase activity using Leishmania cell extracts. This assay is based on the transfer of a radioactive methyl group from S-[Methyl-3H]adenosyl-L-methionine onto endogenous phosphatidylethanolamine.

במבחנה Assay למדוד Phosphatidylethanolamine Methyltransferase פעילות

Phosphatidylethanolamine methyltransferases are biosynthetic enzymes that catalyze the transfer of one or more methyl group(s) from ...

Using Microfluidic Devices to Measure Lifespan and Cellular Phenotypes in Single Budding Yeast Cells

Budding yeast Saccharomyces cerevisiae is an important model organism in aging research. Genetic studies have revealed many genes with conserved effects on the lifespan across species. However, the molecular causes of aging and death remain elusive. To gain a systematic understanding of the molecular mechanisms underlying yeast aging, we need high-throughput methods to measure lifespan and to quantify various cellular and molecular phenotypes in single cells. Previously, we developed microfluidic devices to track budding yeast mother cells throughout their lifespan while flushing away newborn daughter cells. This article presents a method for preparing microfluidic chips and for setting up microfluidic experiments. Multiple channels can be used to simultaneously track cells under different conditions or from different yeast strains. A typical setup can track hundreds of cells per channel and allow for high-resolution microscope imaging throughout the lifespan of the cells. Our method also allows detailed characterization of the lifespan, molecular markers, cell morphology, and the cell cycle dynamics of single cells. In addition, our microfluidic device is able to trap a significant amount of fresh mother cells that can be identified by downstream image analysis, making it possible to measure the lifespan with higher accuracy.

This article presents a protocol optimized for the production of microfluidic chips and the setup of microfluidic experiments to measure the lifespan and cellular phenotypes of single yeast cells.

באמצעות מכשירים microfluidic למדוד פנוטיפים תוחלת החיים סלולר בתאי שמרים ניצני יחיד

Budding yeast Saccharomyces cerevisiae is an important model organism in aging research. Genetic studies have revealed many genes with conserved effects ...

שימוש במצלמה תרמית למדידת אובדן חום באמצעות מעילי נוצות ציפורים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video