Name: quantifying fish swimming behavior in response to acute exposure of aqueous copper using computer assisted video and digital image analysis
Uploaded: 2016-02-26T13:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Fish Swimming Behavior in Response to Acute Exposure of Aqueous Copper Using Computer Assisted Video and Digital Image Analysis at JoVE.com

We thank the staff in the Ecology Branch, Toxicology Branch and Environmental Chemistry Branch of the U.S. Geological Survey, Columbia Environmental Research Center for technical and analytical assistance. Funding provided in part by Teck American Incorporated through an agreement with the US Environmental Protection Agency (USEPA) Region 10 with funds provided by USEPA to US Geological Survey (USGS) through the Department of Interior Central Hazmat Fund.

<ol>
	<li>Gerhardt, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aquatic+behavioral+ecotoxicology-prospects+and+limitations.">Aquatic behavioral ecotoxicology-prospects and limitations.</a> Hum Ecol Risk Assess: An International Journal. 13 (3), 481-491 (2007).</li><li>Beitinger, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+reactions+for+the+assessment+of+stress+in+fishes.">Behavioral reactions for the assessment of stress in fishes.</a> J Great Lakes Res. 16, 495-528 (1990).</li><li>Beitinger, T. L., McCauley, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-animal+and+physiological+processes+for+the+assessment+of+stress+in+fishes.">Whole-animal and physiological processes for the assessment of stress in fishes.</a> J Great Lakes Res. 16, 542-575 (1990).</li><li>Dell'Omo, 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> Behavioural Ecotoxicology. , (2002).</li><li>Little, E. E., Finger, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swimming+behavior+as+an+indicator+of+sublethal+toxicity+in+fish.">Swimming behavior as an indicator of sublethal toxicity in fish.</a> Environ Toxicol Chem. 9, 13-19 (1990).</li><li>Rand, G. M., Rand, G. M., Petrocelli, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior.">Behavior.</a> Fundamentals of Aquatic Toxicology: Methods and Applications. , 221-256 (1985).</li><li>Calfee, R. D., 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=Acute+sensitivity+of+white+sturgeon+(Acipenser+transmontanus)+and+rainbow+trout+(Onchorhynchus+mykiss)+to+copper,+cadmium,+or+zinc+in+water-only+laboratory+exposures.">Acute sensitivity of white sturgeon (Acipenser transmontanus) and rainbow trout (Onchorhynchus mykiss) to copper, cadmium, or zinc in water-only laboratory exposures.</a> Environ Toxicol Chem. 33 (10), 2259-2272 (2014).</li><li>Little, E. E., Calfee, R. D., Linder, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+smelter+slag-contaminated+sediments+from+Upper+Lake+Roosevelt+and+associated+metals+to+early+life+stage+White+Sturgeon+(Acipenser+transmontanus+Richardson,+1836).">Toxicity of smelter slag-contaminated sediments from Upper Lake Roosevelt and associated metals to early life stage White Sturgeon (Acipenser transmontanus Richardson, 1836).</a> J Appl Ichthyol. , 1-11 (2014).</li><li>Wang, N., 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=Chronic+sensitivity+of+white+sturgeon+(Acipenser+transmontanus)+and+rainbow+trout+(Onchorhynchus+mykiss)+to+cadmium,+copper,+lead+or+zinc+in+water-only+laboratory+exposures.">Chronic sensitivity of white sturgeon (Acipenser transmontanus) and rainbow trout (Onchorhynchus mykiss) to cadmium, copper, lead or zinc in water-only laboratory exposures.</a> Environ Toxicol Chem. 33 (10), 2246-2258 (2014).</li><li>Little, E. E., Dell'Omo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+measures+of+injuries+to+fish+and+aquatic+organisms:+regulatory+considerations.">Behavioral measures of injuries to fish and aquatic organisms: regulatory considerations.</a> Behavioural Ecotoxicology. , 411-431 (2002).</li><li>Little, E. E., Brewer, S. K., Schlenk, D., Benson, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neurobehavioral+toxicity+in+fish.">Neurobehavioral toxicity in fish.</a> Target Organ Toxicity in Marine and Freshwater Teleosts New Perspectives: Toxicology and the Environment. Volume 2. , 139-174 (2001).</li><li>Mount, D. I., Brungs, W. 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+simplified+dosing+apparatus+for+fish+toxicological+studies.">A simplified dosing apparatus for fish toxicological studies.</a> Water Res. 1, 21-29 (1967).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+guide+for+performing+early+life-stage+toxicity+tests+with+fishes.">Standard guide for performing early life-stage toxicity tests with fishes.</a> Annual.Book of ASTM International Standards. Volume 11.06. , 1241-1305 (2013).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+guide+for+measurement+of+behavior+during+fish+toxicity+tests.">Standard guide for measurement of behavior during fish toxicity tests.</a> Annual.Book of ASTM Standards. Volume 11.06. , 1711 (2014).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+guide+for+conducting+acute+toxicity+tests+on+test+materials+with+fishes,+macroinvertebrates,+and+amphibians.">Standard guide for conducting acute toxicity tests on test materials with fishes, macroinvertebrates, and amphibians.</a> Annual.Book of ASTM Standards. Volume 11.06. , 729-796 (2014).</li><li>Brunson, , 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=Assessing+bioaccumulation+of+contaminants+from+sediments+from+the+upper+Mississippi+River+using+field-collected+oligochaetes+and+laboratory-exposed+Lumbriculus+variegatus.">Assessing bioaccumulation of contaminants from sediments from the upper Mississippi River using field-collected oligochaetes and laboratory-exposed Lumbriculus variegatus.</a> Arch Environ ConTox. 5, 191-201 (1998).</li><li>Brumbaugh, W. G., May, T. W., Besser, J. M., Allert, A. L., Schmitt, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+elemental+concentrations+in+streams+of+the+New+Lead+Belt+in+southeastern+Missouri,+2002-05.">Assessment of elemental concentrations in streams of the New Lead Belt in southeastern Missouri, 2002-05.</a> U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2007-5057. , (2007).</li><li>Kane, A. S., Salierno, J. D., Gipson, G. T., Molteno, T. C. A., Hunter, 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+video-based+movement+analysis+system+to+quantify+behavioral+stress+responses+of+fish.">A video-based movement analysis system to quantify behavioral stress responses of fish.</a> Water Res. 38, 3993-4001 (2004).</li><li>Sprague, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Avoidance+of+Copper-Zinc+Solutions+by+Young+Salmon+in+the+Laboratory.">Avoidance of Copper-Zinc Solutions by Young Salmon in the Laboratory.</a> JWater Pollut Control Fed. 36 (8), 990-1004 (1964).</li><li>Saunders, R. L., Sprague, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+copper-zinc+mining+pollution+on+a+spawning+migration+of+Atlantic+salmon.">Effects of copper-zinc mining pollution on a spawning migration of Atlantic salmon.</a> Water Res. 1 (6), 419-432 (1967).</li><li>Barron, M. G., Dell'Omo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+contaminants+altering+behavior.">Environmental contaminants altering behavior.</a> Behavioural Ecotoxicology. , 167-186 (2002).</li><li>Ellgaard, E. G., Guillot, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+analysis+of+the+swimming+behavior+of+bluegill+sunfish,+Lepomis+macrochirus+rafinesque,+exposed+to+copper:+hypoactivity+induced+by+sublethal+concentrations.">Kinetic analysis of the swimming behavior of bluegill sunfish, Lepomis macrochirus rafinesque, exposed to copper: hypoactivity induced by sublethal concentrations.</a> J Fish Biol. 33, 601-608 (1998).</li><li>Drummond, R. A., Spoor, W. A., Olson, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+short-term+indicators+of+sublethal+effects+of+copper+on+brook+trout,+Salvelinus+fontinalis.">Some short-term indicators of sublethal effects of copper on brook trout, Salvelinus fontinalis.</a> J Fish Res Board Can. 30, 698-701 (1973).</li><li>Hansen, J. A., Rose, J. D., Jenkins, R. A., Gerow, K. G., Bergman, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chinook+salmon+(Oncorhynchus+tshawytscha)+and+rainbow+trout+(Oncorhynchus+mykiss)+exposed+to+copper:+neurophysiological+and+histological+effects+on+the+olfactory+system.">Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) exposed to copper: neurophysiological and histological effects on the olfactory system.</a> Environl Toxicol Chem. 18, 1979-1991 (1999).</li><li>Sandahl, J. F., Baldwin, D. H., Jenkins, J. J., Scholz, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+sensory+system+at+the+interface+between+urban+stormwater+runoff+and+salmon+survival.">A sensory system at the interface between urban stormwater runoff and salmon survival.</a> Environ Sci Technol. 41 (8), 2998-3004 (2007).</li><li>McIntyre, J. K., Baldwin, D. H., Beauchamp, D. A., Scholz, N. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-level+copper+exposures+increase+visibility+and+vulnerability+of+juvenile+coho+salmon+to+cutthroat+trout+predators.">Low-level copper exposures increase visibility and vulnerability of juvenile coho salmon to cutthroat trout predators.</a> Ecol Appl. 22 (5), 1460-1471 (2012).</li><li>Green, W. W., Mirza, R. S., Wood, C. M., Pyle, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copper+binding+dynamics+and+olfactory+impairment+in+fathead+minnows+(Pimephales+promelas).">Copper binding dynamics and olfactory impairment in fathead minnows (Pimephales promelas).</a> Environ Sci Technol. 44 (4), 1431-1437 (2010).</li></ol>

Any use of trade, firm, or product names is for descriptive purposes only and does not imply endorsement by the U.S. Government.

때문에 오염 물질에 노출 행동의 변화는 종종 서브 치명적인 독성에 대한 엔드 포인트로 사용되지만 측정하기 어려울 수 있습니다. 일반적으로, 동작 응답을 처리하기 위해 많은 시간을 필요로 육안 관찰과 수동 데이터 분석에 의해 측정된다. 그러나 기술 발전으로 정량화 수영 활동 방법은 처리 및 분석 시간을 단축 촬용 18 움직임 분석 또는 디지털 추적 소프트웨어를 사용하는 방법에 초점을 맞추고있다. 영상 분석 동안 너무 철갑 수영 동작을 분석 더욱 효과적이고 효율적인 방법을 제공하는 비디오 데이터 기록 및 물고기 추적 소프트웨어의 사용을 소모 수동 매우 시간했을 수영 변수 정량화 데이터를 캡처. 절차는 간단 수정을 요구 양서류 및 수생 무척추 동물 등의 생물에 대한 정의, 물고기의 행동을 수영 강조하지만. 어떤 행동 endpoin에 따라TS는 실험 설계 및 카메라 시스템은 거의 모든 시판 추적 소프트웨어 패키지와 함께 사용하기 위해 개발 될 수있다, 해결되고있다. 이 방법은 용해 된 구리를 이용하여 증명하지만, 다른 수성 오염이나 온도, 산소 농도 등의 특성에 적용 할 수있다. 이 논문에서 개발되게 프로토콜 기록 장치로서 간단한 디지털 비디오 카메라를 이용했다. 디지털 파일 쉽게 컴퓨터로 전송 및 움직임 분석 소프트웨어에 업로드된다. 방법은 지속적으로 수정 및 정량화 프로세스를 간소화하기 위해 정제되고있다. 비디오 품질 추적 각 물고기를 식별 분석 소프트웨어 위해서는 고해상도 인 것이 필수적이다. 데이터 파일을 처리하는 경우 물고기 대조하지 않는 백그라운드 문제를 일으킬 것이다. 두 차원 영상 추적의 또 다른 일반적인 문제는 식별 개인이다수영 경로가 교차 할 때. 이 경로를 횡단하는 동안 각각의 물고기 식별 소프트웨어 내 경로 세그먼트를 연결하여 수동으로 보정 할 수있다. 대안 적으로, 전체 활성은 그룹 평균 각 복제에 챔버로부터 결정될 수있다. 한 물고기를 포함하는 각 하나에 여러 개별 실 개별 물고기의 움직임을 계산하는보기의 동일한 필드에서 촬영 할 수 있습니다. 현재 우리가 고화질 디지털 비디오 기록 장치 (HD-DVR)에 연결되어 노출 된 상기 챔버 헤드 감시 카메라의 시리즈를 사용하여 업그레이드. 그러나, 고화질 MPEG-4 비디오를 촬영할 수있는 카메라 시스템의 사용 일 것이다. HD-DVR은 지정된 시간에 레코드로 설정하고 최대 7 일 동안 프로그래밍 될 수있다. 접근 방식을 자동화이 손을 놓은 물고기의 행동을 손상시킬 수있는 외부 교란을 최소화하면서 일관성을 유지하는 동시에 여러 동영상의 캡처를 할 수 있습니다. HD-DVR의 정기적 복용단말이 내부 네트워크에 연결하기 때문에 파일의 전송은 비교적 간단하다. 자동 카메라 시스템 수영 동작을 정량화 더욱 향상된 기술이지만, 여전히 독성 시험 동안 행동 장애 문서화와 같은 추가적인 지원 정보를 제공하는 시각적 관찰을 수행하는 것이 유익하다. 1960 년대 초 19,20,21로 거슬러 올라가는 금속에 노출로 인한 문학 문서화 변경 물고기의 행동의 오랜 역사이있다. 구리는 이러한 송어 22 hypoactivity 등의 활동 수준의 변화를 야기하는 것으로 나타났다 (인 Lepomis macrochirus rafinesque)과 전위의 변화와 민물 송어 (23)의 먹이 활동 (Salvelinus fontinalis). 적어도 일부 청소년 물고기 감지하고 포식자를 피하고, 구리 유도 화학 감각 부족이 검출 경보 화학 물질 24,25,26를 관련 행동에 영향을 미칠 수있는 위해 냄새의 감각에 의존 </sup&gt;. 후각 상피 인해함으로써, 방향 감각 상실, 행동 적 회피, 감소 공급 및 후각 (27)에 의해 유도되는 다른 행동을 초래할 수 감각 메커니즘에 영향을 미치는 구리 노출로 손상되었습니다. 이러한 변경 행동은 노출 동안 관찰 된 것과 일치했다. 흰 철갑 상어의 수영 동작은 크게 이러한 결과는 행동이 구리의 치사 농도에 영향을 독성 스트레스의 지표로 사용하는 방법을 설명 .. 수성 구리 농도 치사 노출시 영향을 하였다. 비디오 기반의 분석은 수영 동작을 정량화 효과가 입증 또한 구리에 노출 철갑 상어에 심각한 영향의 질적 시각적 문서 역임했다. 분석 소프트웨어는 각종 행동 끝점을 정량화 할 수있다. 목록은 표 1을 참조하십시오. 노광 시스템은 각각의 포인트를 해결하기 위해 변형 될 수있다실시간 모드가 우려 각종 오염물에 대한 노출과 연관된 동작의 차이를 정량화 할 수있다. 수생 독성 연구 행동 엔드 포인트의 이용은 점점 더 채용 적응 행동 함수 환경 손상 (9)의 판정에 결정적이기 때문에 오염의 효과를 평가할 때 고려되어야한다. 물고기의 행동에 환경 오염 물질의 영향은 종종 주관적 및 표준 방법의 부재 치사 엔드 포인트를 다룰 때 특히 도전이다 .. 엄밀하게 모니터링 할 수있는 이러한 방법을 사용하여 정량화 활성 수영 유기체 최소 응력 비파괴 및 반복 될 수있다. 동작 수영 표준 독성 시험 (5)의 감도를 확장 테스트 프로토콜에 포함되어야 치사 독성 유효 일관된 인덱스이다.

오염 물질 노출이 행동에 영향을 미칠 수있는 방법을 이해하는 것은 시간에 매우 도전적이고 주관적이다. 동작은 전형적으로는 중추 신경계를 통해 작동하고, 생존, 성장 및 재생하도록 유기체있게 명백한, 관찰, 전신 활동의 시리즈로서 정의된다. 생존 1에 비해 인한 독성 물질에 노출 행동의 변화는 환경 스트레스 종종 10 ~ 100 사이 배 더 민감의 가장 민감한 지표 중입니다. 이러한 연구의 대부분은 활동, 환기 수영, 물고기 2,3,4의 행동을 구하고 조사했다. 활동을 수영 독성 시험 (5)에 오염 물질에 대한 응답으로 행동 변화를 결정하는 가장 자주 사용 치사 엔드 포인트입니다. 수영 변수는 주파수와 여행 운동 속도와 거리의 지속 시간, 빈도와 회전 각도, 위치 물 열에서 수영의 패턴을 포함한다. 실내 활동은수영 동작의 효과 측정 수생 독성의 책을 기본으로 랜드 (6)에 의해 제 9 장에서 제안 된 기준에 따라 독성 물질에 대한 민감도를 평가. 이 논문은 초기 개발의 여러 단계에서 초기 생활 단계 흰 철갑 상어 구리의 독성 (인 Acipenser transmontanus) 물 전용 수영 동작을 평가 하였다 철갑 상어에 대해 익스포저 방법의 예로서 독성 학적 연구를 제시하고 수영을 정량화하는 방법을 보여줍니다 행동. 이전의 연구에서, 이상 행동 반응은 구리에 대한 급성 및 만성 노출의 처음 몇 일 동안 조기 발병에 분명했다 및 노출 시간과 농도 7, 8, 9를 통해 점진적으로 더 심각했다. 이러한 크기 및 행동 반응의 개시의 타이밍은 장기 생존율을 제한하기에 충분한 가능성이있어 recrui 대한 영향 주어진 관심있는tment 실패 10. 정확하게 금속 노광 방법 및 절차에이 감도의 의미를 해석하기 위해, 구리의 농도에 대하여 행동 장애의 시간 경과와 정도를 정량화하기 위해 개발되었다. 행동 기능과 개발을위한 시험 프로토콜이 노출 챔버에서 철갑 상어의 오버 헤드 비디오 샘플을 분석하여 설립되었다. 비디오 샘플의 노출 기간에 걸쳐 구리 처리 구간 발전 기능 질적 평가를 제공 하였다. 행동과 쉼터 추구 활동에 영향을하고 조정, 균형, 호흡 수영, 쉼터 추구, 무기력에 영향을 미치는 손상의 시간적 순서를 특성화하는 시간을 결정하는 수성 구리 농도에 노출시 평가 하였다. 또한, 비디오 녹화 정량적 문서화 자발 수영 ACTI의 목적으로 복제 각각으로부터 서브 샘플링 철갑 만들어졌다vity. 이 엔드 포인트는 시간 측정치를 포함하거나 시간은 속도 및 거리가 시판 디지털 영상 분석 소프트웨어 패키지를 사용 5,11 여행 수영 이동 보냈다. 이 소프트웨어는 시야 내의 각 화상의 윤곽선을 정의하고, 이로부터 각 화상의 중심을 정의한다. 소프트웨어는 이동 경로를 결정하기 위해 프레임 연속하여 프레임의 각 중심의 위치를​​ 추적 할 수있다. 동물 복지법 규정 (9 CFR)의 최종 규칙의 모든 해당 섹션으로 문화와 실험 기간 동안 시험 생물의 인도적인 처리를위한 모든 제도적 가이드 라인을 준수이 연구. 연구 종료되면, 모든 물고기는 미국 지질 조사를위한 기관 동물 관리 및 사용위원회, 컬럼비아 환경 연구 센터에 의해 승인 된 적절한 가이드 라인에 따라 안락사시켰다.

<table><tbody><tr><td>copper II sulfate pentahydrate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>contaminant of concern</td></tr><tr><td>syringe dispenser</td><td>Hamilton MicroLab 600 Series</td><td></td><td>apparatus to spike chemical</td></tr><tr><td>2 L volumetric flask</td><td></td><td></td><td>container for holding stock solution</td></tr><tr><td>24-1.5 L glass jars</td><td></td><td></td><td>test chamber for 2 dph sturgeon</td></tr><tr><td>video camera</td><td>Sony Handycam HDR-CX550V</td><td></td><td></td></tr><tr><td>digital tracking software</td><td>Noldus Ethovision</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-17&quot; flat screen monitors</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>24 surveillance cameras</td><td>Model CL101</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3-16 channel digital recording devices</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DO meter</td><td>YSI</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pH meter</td><td>Orion 940</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ph probe</td><td>Orion&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ammonia meter</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ammonia probe</td><td>Orion</td><td></td><td></td></tr><tr><td>chiller unit</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>recirculating water pump</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

quantifying fish swimming behavior in response to acute exposure of aqueous copper using computer assisted video and digital image analysis

Behavioral responses of aquatic organisms to environmental contaminants can be precursors of other effects such as survival, growth, or reproduction. However, these responses may be subtle, and measurement can be challenging. Using juvenile white sturgeon (Acipenser transmontanus) with copper exposures, this paper illustrates techniques used for quantifying behavioral responses using computer assisted video and digital image analysis. In previous studies severe impairments in swimming behavior were observed among early life stage white sturgeon during acute and chronic exposures to copper. Sturgeon behavior was rapidly impaired and to the extent that survival in the field would be jeopardized, as fish would be swept downstream, or readily captured by predators. The objectives of this investigation were to illustrate protocols to quantify swimming activity during a series of acute copper exposures to determine time to effect during early lifestage development, and to understand the significance of these responses relative to survival of these vulnerable early lifestage fish. With mortality being on a time continuum, determining when copper first affects swimming ability helps us to understand the implications for population level effects. The techniques used are readily adaptable to experimental designs with other organisms and stressors.

수동으로 처리 시각 관측 자료 2 일 후 부화 (DPH) 철갑 상어 (그림 2)와 함께 시작 노출의 단지 72 시간 후 증가 구리 농도가 증가 퍼센트 이상을 보여 주었다. 비디오 샘플 철갑 유영에 구리 노출 극단적 충격 (영상 2)를 설명하고 그 결과 행동 장애를 정의하는데 도움. 또 다른 예에서, 30 DPH에서 철갑 상어는 사망률 만에 기초하여 40.3 μg의 / L의 96 시간 평균 치명적인 영향 농도 (LC50) 구리 노출에 민감 입증했다. 그러나, 평형 및 고정 손실의 치사 행동 엔드 포인트가 사망와 함께 포함될 때 2.4에서 5.0 μg의 / L에 이르기까지 약 96 시간 평균 효과 농도 (EC50)와 민감도 증가한다. 기록 된 행동 이상의 비디오 문서 이러한 치사 효과를 포착하고 추가 검증 인간의 관찰노출시. 수영 활동을 분석 할 때 디지털 추적 소프트웨어의 사용은 현저하게 후 처리 시간을 감소시켰다. 물고기 속도, 이동 소요 시간과 거리를 모두 현저히 증가하는 구리 농도 (도 3) 감소 여행. 수영 경로도 증가 구리 농도 (그림 4) 감소했다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53477/53477fig1.jpg" /> 그림 1 :.. 시험 원액의 농도를 목표 농도에 따라 스프레드 시트 템플릿을 사용하여 측정 하였다 희석 독성 시험을위한 화학 재고 준비를 결정하는 데 사용 스프레드 시트 템플릿의 컴퓨터 스크린 샷 <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53477/53477fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 그림 2 :. 희석 설정 및 실험 설계 흰 철갑 상어의 다양한 삶의 단계는 구리에 노출되었다. 노광에 사용되는 희석의 크기는 물고기의 크기에 기초하여 선택 하였다. () 초기 생활 단계 철갑 상어는 큰 희석 설정을 사용하여 노출 된 작은 희석 설정 및 (b) 이전의 생활 단계 철갑 상어를 사용하여 노출되었다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53477/53477fig3.jpg" /> 그림 3 : (30 일 후 부화 [DPH] 물고기로 시작하는) 초기 생활 단계 흰 철갑 상어 (인 Acipenser transmontanus) 72 시간 구리 노출 수영 행동의 결과. 흰 철갑 상어 DPH (30) 사이에 운동의 수영 활동 엔드 포인트의 (a) 기간; (b)는 수영의 속도; 및 (c </이동 강한&gt;) 거리를 96 시간 동안 노출 흰 철갑 상어 중 구리 농도가 증가함에 따라 감소 하였다. 별표가 컨트롤에서 유의 한 차이를 나타내고, 오차 막대는 표준 편차를 나타냅니다. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53477/53477fig4.jpg" /> 그림 4 :. 초기 생활 단계 흰 철갑 상어 (인 Acipenser transmontanus) 96 시간 동 노출의 결과는 72 시간 후 평형과 고정의 손실을 나타내는 2 DPH 흰 철갑 상어에서 살아 남기 (2 일 후 부화 [DPH] 물고기로 시작) 구리 농도가 증가함에 따라 96 시간 노출. 별표가 컨트롤에서 유의 한 차이를 나타내고, 오차 막대는 표준 편차를 나타냅니다. <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53477/53477fig5.jpg" /> 그림 5 : 초기 생활 단계 흰 철갑 상어의 예 수영 경로 결과 (인 Acipenser transmontanus) 96 시간 동 노출 (30 일 후 부화 [DPH] 물고기)으로 쳐다보고. 철갑 상어의 수영 경로 (N = 5 물고기)와 (b) 높은 치료에서 (50의 (a) 제어 복제에서 디지털 추적 소프트웨어를 사용하여 디지털화 96 시간 노출 후 μg의 / L) 복제 (N = 3 물고기). 일부 물고기의 비활성 있었기 때문에 실 물고기 본의 수를 나타내지 않는 수영 경로의 수를 유의하십시오. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53477/53477fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> 정량화 할 수있는 매개 변수 </td><td> 관측 매개 변수 </td></tr><tr><td> 속도 </td><td> 혼수 / 과잉 행동 </td></tr><tr><td> 거리 이동 </td><td> 평형의 손실 </td></tr><tr><td> 시간의 지속 시간 영역에서 소비 </td><td> 경련 / 진동 / 상승하위 </td></tr><tr><td> 선택 영역 사이의 시간 생물 이동의 영역 전환 번호 </td><td> 물 열에 위치 </td></tr><tr><td> 에 제목 관심 지점을 향해 동물의 경로의 편차를 점 계산 </td><td> 호흡 (고속 / 저속) </td></tr><tr><td> 제목은 선택한 몸 포인트의 제목을 계산 </td><td> 천연색 </td></tr><tr><td> 두 샘플 사이에 호에 각도 차이를 돌립니다 </td><td> 숨김 </td></tr><tr><td> 각속도 계산 샘플 간격으로 회전 각도를 분할하여 </td><td></td></tr><tr><td> 이동 거리만큼 회전 각도를 분할하여 앤더 계산. 다른 속도로 움직이는 동물에서 선회 비교하는 데 사용 </td><td></td></tr><tr><td> 시간 이동 소요 </td><td></td></tr><tr><td> 모바일도 센트가있는 경우, 전체 면적은 동물이 변화로 감지하는 기간을 상태-계산어 포인트는 동일하게 유지 </td><td></td></tr><tr><td> 선택된 신체 점 360 °의 누적 회전 각도를 갖는 경우 회전 한 회전이 완료된다. 무시되는 문턱 미만의 반대 방향으로 회전. </td><td></td></tr><tr><td> 이동성 중심점이 동일하게 유지 되더라도, 검출 된 동물의 전체 영역에 대한 이동도의 비율을 연속 계산한다. </td><td></td></tr><tr><td> 사이의 거리 모든 배우와 선택된 수신기 사이의 거리를 과목-계산 </td><td></td></tr><tr><td> 배우 또는 수신기 근방에 있지 않은 시간을 계산하여 근접 - </td><td></td></tr><tr><td> 상대 운동 </td><td></td></tr><tr><td> 그들 사이의 거리에 의해 가중 순 가중 이동 - (양극)에 배우의 움직임으로부터 (네거티브) 수신기 </td><td></td></tr><tr><td> 가중 이동에서-MoveMe를<html> 그들 사이의 거리에 의해 가중 수신기로부터 배우의 NT. </td><td></td></tr><tr><td> 그들 사이의 거리에 의해 가중 수신기 배우의 이동 대 가중 운동 </td><td></td></tr><tr><td> 두 시험 제어 요소의 행사, 또는 요소 내의 사이 시험 관리 상태 - 기간 </td><td></td></tr><tr><td> 요소 내의 이벤트는 시험 관리에 정의 된 시험 제어 이벤트 순간이 발생합니다. </td><td></td></tr></tbody></table> 표 1 :. 디지털 추적 소프트웨어를 통해 정량화 행동 엔드 포인트는 이러한 엔드 포인트는 개인이나 그룹에 사용되며 노출시 행동 장애의 시각적 관찰 검사에 대한 목록이 될 수 있습니다. <img alt="비디오 1" src="/files/ftp_upload/53477/53477movie1.jpg" /> &quot;/jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53477/53477video1.avi&gt; 비디오 1 :. 영향을받는 화이트 철갑 상어에 의해 나타나는 비정상적인 행동의 시각 정의는 매일 관찰 체크리스트는 이상을 기록하는 데 사용되었다 (마우스 오른쪽 클릭하여 다운로드)를. 평형 및 고정의 손실은 노출. Calfee 등으로부터 수정시 관찰되는 가장 일반적인 이상이었다. (7) <img alt="비디오 2" src="/files/ftp_upload/53477/53477movie2.jpg" /> <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53477/53477video2.avi">비디오 2 : 화이트 ​​철갑 상어 수영 동작의 예를 강조 비주얼 설명서를 참조하십시오. (마우스 오른쪽 클릭하여 다운로드)</a> 화이트 철갑 상어 수영 활동이 크게 증가 구리 농도에 노출 감소 하였다. 동영상에 도시 철갑 상어 제​​어, 낮은 중간 및 96 시간 수성 구리 끝에 높은 처리 출신노출. 흰 철갑 상어가 여전히 살아 있지만 물고기가 크게 컨트롤에 비해 치료에 장애했다 분명하다. Calfee 등의 수정. (7)

Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Fish Swimming Behavior in Response to Acute Exposure of Aqueous Copper Using Computer Assisted Video and Digital Image Analysis at JoVE.com

Quantifying Fish Swimming Behavior in Response to Acute Exposure of Aqueous Copper Using Computer Assisted Video and Digital Image Analysis

컴퓨터 원호 비디오 및 디지털 이미지 분석을 사용하여 수성 구리의 급성 노출에 대한 응답에 물고기가 수영 동작을 정량화

물고기의 행동에 환경 오염 물질의 영향을 측정하는 것은 종종 주관적이고 치사 엔드 포인트를 다룰 때 특히 도전이다. 우리는 동안 구리 다양한 농도의 96 시간 급성 노출 후 초기 생활 단계 흰 철갑 상어 (인 Acipenser transmontanus)의 수영 동작을 정량화하는 비디오 기술을 포함하는 방법을 설명합니다.

Behavioral responses of aquatic organisms to environmental contaminants can be precursors of other effects such as survival, growth, or reproduction.  ...

quantifying-fish-swimming-behavior-response-to-acute-exposure-aqueous

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

11.1K 조회수.  US Geological Survey.  물고기의 행동에 환경 오염 물질의 영향을 측정하는 것은 종종 주관적이고 치사 엔드 포인트를 다룰 때 특히 도전이다. 우리는 동안 구리 다양한 농도의 96 시간 급성 노출 후 초기 생활 단계 흰 철갑 상어 (인 Acipenser transmontanus)의 수영 동작을 정량화하는 비디오 기술을 포함하는 방법을 설명합니다. 

비디오: Quantifying Fish Swimming Behavior in Response to Acute Exposure of Aqueous Copper Using Computer Assisted Video and Digital Image Analysis

Using Touch-evoked Response and Locomotion Assays to Assess Muscle Performance and Function in Zebrafish

Zebrafish muscle development is highly conserved with mammalian systems making them an excellent model to study muscle function and disease. Many myopathies affecting skeletal muscle function can be quickly and easily assessed in zebrafish over the first few days of embryogenesis. By 24 hr post-fertilization (hpf), wildtype zebrafish spontaneously contract their tail muscles and by 48 hpf, zebrafish exhibit controlled swimming behaviors. Reduction in the frequency of, or other alterations in, these movements may indicate a skeletal muscle dysfunction. To analyze swimming behavior and assess muscle performance in early zebrafish development, we utilize both touch-evoked escape response and locomotion assays.
Touch-evoked escape response assays can be used to assess muscle performance during short burst movements resulting from contraction of fast-twitch muscle fibers. In response to an external stimulus, which in this case is a tap on the head, wildtype zebrafish at 2 days post-fertilization (dpf) typically exhibit a powerful burst swim, accompanied by sharp turns. Our method quantifies skeletal muscle function by measuring the maximum acceleration during a burst swimming motion, the acceleration being directly proportional to the force produced by muscle contraction.
In contrast, locomotion assays during early zebrafish larval development are used to assess muscle performance during sustained periods of muscle activity. Using a tracking system to monitor swimming behavior, we obtain an automated calculation of the frequency of activity and distance in 6-day old zebrafish, reflective of their skeletal muscle function. Measurements of swimming performance are valuable for phenotypic assessment of disease models and high-throughput screening of mutations or chemical treatments affecting skeletal muscle function.

Zebrafish are an excellent model to study muscle function and disease. During early embryogenesis zebrafish begin regular muscle contractions producing rhythmic swimming behavior, which is altered when the muscle is disrupted. Here we describe a touch-evoked response and locomotion assay to examine swimming performance as a measure of muscle function.

터치 유발 대응 및 로코 분석 실험을 사용하여 Zebrafish의 근육의 성능 및 기능을 평가하기 위해

Zebrafish muscle development is highly conserved with mammalian systems making them an excellent model to study muscle function and disease. Many ...

연구

발생학

Protocol for Acute and Chronic Ecotoxicity Testing of the Turquoise Killifish Nothobranchius furzeri

The killifish Nothobranchius furzeri is an emerging model organism in the field of ecotoxicology and its applicability in acute and chronic ecotoxicity testing has been demonstrated. Overall, the sensitivity of the species to toxic compounds is in the range with, or higher than, that of other model species.
This work describes protocols for acute, chronic, and multigenerational bioassays of single and combined stressor effects on N. furzeri. Due to its short maturation time and life-cycle, this vertebrate model allows the study of endpoints such as maturation time and fecundity within four months. Transgenerational full life-cycle exposure trials can be performed in as little as 8 months. Since this species produces eggs that are drought-resistant and remain viable for years, the on-site culture of the species is not needed but individuals can be recruited when required. The protocols are designed to measure life-history traits (mortality, growth, fecundity, weight) and critical thermal maximum.

Protocol for Acute and Chronic Ecotoxicity Testing of the Turquoise Killifish Nothobranchius furzeri

In this work, we describe an acute, chronic and multigenerational bioassay to study the effects of single and combined stressors on the Turquoise killifish Nothobranchius furzeri. This protocol is designed to study life-history traits (mortality, growth, fecundity, weight) and critical thermal maximum.

급성 및 만성 Ecotoxicity 청록색 송사리 Nothobranchius furzeri 의 테스트에 대 한 프로토콜

The killifish Nothobranchius furzeri is an emerging model organism in the field of ecotoxicology and its applicability in acute and chronic ecotoxicity ...

환경과학

Experimental Protocol for Examining Behavioral Response Profiles in Larval Fish: Application to the Neuro-stimulant Caffeine

Fish models and behaviors are increasingly used in the biomedical sciences; however, fish have long been the subject of ecological, physiological and toxicological studies. Using automated digital tracking platforms, recent efforts in neuropharmacology are leveraging larval fish locomotor behaviors to identify potential therapeutic targets for novel small molecules. Similar to these efforts, research in the environmental sciences and comparative pharmacology and toxicology is examining various behaviors of fish models as diagnostic tools in tiered evaluation of contaminants and real-time monitoring of surface waters for contaminant threats. Whereas the zebrafish is a popular larval fish model in the biomedical sciences, the fathead minnow is a common larval fish model in ecotoxicology. Unfortunately, fathead minnow larvae have received considerably less attention in behavioral studies. Here, we develop and demonstrate a behavioral profile protocol using caffeine as a model neurostimulant. Though photomotor responses of fathead minnows were occasionally affected by caffeine, zebrafish&#160;were markedly more sensitive for photomotor and locomotor endpoints, which responded at environmentally relevant levels. Future studies are needed to understand comparative behavioral sensitivity differences among fish with age and time of day, and to determine whether similar behavioral effects would occur in nature and be indicative of adverse outcomes at the individual or population levels of biological organization.

Here, we present a protocol to examine larval zebrafish and fathead minnow locomotor activities and photomotor responses (PMR) using an automated tracking software. When incorporated in common toxicology bioassays, analyses of these behaviors provide a diagnostic tool to examine chemical bioactivity. This protocol is described using caffeine, a model neurostimulant.

애벌레에서 행동 응답 프로필을 조사 하기 위한 실험 프로토콜: 신경 흥분 제 카페인에 응용

Fish models and behaviors are increasingly used in the biomedical sciences; however, fish have long been the subject of ecological, physiological and ...

Facilitating Drug Discovery: An Automated High-content Inflammation Assay in Zebrafish

Zebrafish larvae are particularly amenable to whole animal small molecule screens1,2 due to their small size and relative ease of manipulation and observation, as well as the fact that compounds can simply be added to the bathing water and are readily absorbed when administered in a &lt;1% DMSO solution. Due to the optical clarity of zebrafish larvae and the availability of transgenic lines expressing fluorescent proteins in leukocytes, zebrafish offer the unique advantage of monitoring an acute inflammatory response in vivo. Consequently, utilizing the zebrafish for high-content small molecule screens aiming at the identification of immune-modulatory compounds with high throughput has been proposed3-6, suggesting inflammation induction scenarios e.g. localized nicks in fin tissue, laser damage directed to the yolk surface of embryos7 or tailfin amputation3,5,6. The major drawback of these methods however was the requirement of manual larva manipulation to induce wounding, thus preventing high-throughput screening. Introduction of the chemically induced inflammation (ChIn) assay8 eliminated these obstacles. Since wounding is inflicted chemically the number of embryos that can be treated simultaneously is virtually unlimited. Temporary treatment of zebrafish larvae with copper sulfate selectively induces cell death in hair cells of the lateral line system and results in rapid granulocyte recruitment to injured neuromasts. The inflammatory response can be followed in real-time by using compound transgenic cldnB::GFP/lysC::DsRED26,9 zebrafish larvae that express a green fluorescent protein in neuromast cells, as well as a red fluorescent protein labeling granulocytes.
In order to devise a screening strategy that would allow both high-content and high-throughput analyses we introduced robotic liquid handling and combined automated microscopy with a custom developed software script. This script enables automated quantification of the inflammatory response by scoring the percent area occupied by red fluorescent leukocytes within an empirically defined area surrounding injured green fluorescent neuromasts. Furthermore, we automated data processing, handling, visualization, and storage all based on custom developed MATLAB and Python scripts.
In brief, we introduce an automated HC/HT screen that allows testing of chemical compounds for their effect on initiation, progression or resolution of a granulocytic inflammatory response. This protocol serves a good starting point for more in-depth analyses of drug mechanisms and pathways involved in the orchestration of an innate immune response. In the future, it may help identifying intolerable toxic or off-target effects at earlier phases of drug discovery and thereby reduce procedural risks and costs for drug development.

Here we describe a novel high-content chemically induced inflammation assay aiming at the identification of immune-modulatory bioactives. We have successfully combined automated microscopy with custom developed software scripts enabling automated quantification of the inflammatory response as well as further data processing, analysis, mining, and storage.

촉진 약물 디스커버리 : Zebrafish의 자동화된 하이 컨텐츠 염증 분석

Zebrafish larvae are particularly amenable to whole animal small molecule screens1,2 due to their small size and relative ease of manipulation and ...

면역학 및 감염병학

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.

라이트 농도의 변화에​​ Zebrafish의 응답을 측정하기 위하여 행동 어세이

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 ...

생물학

Behavioral Tracking and Neuromast Imaging of Mexican Cavefish

Cave-dwelling animals have evolved a series of morphological and behavioral traits to adapt to their perpetually dark and food-sparse environments. Among these traits, foraging behavior is one of the useful windows into functional advantages of behavioral trait evolution. Presented herein are updated methods for analyzing vibration attraction behavior (VAB: an adaptive foraging behavior) and imaging of associated mechanosensors of cave-adapted tetra, Astyanax mexicanus. In addition, methods are presented for high-throughput tracking of a series of additional cavefish behaviors including hyperactivity and sleep-loss. Cavefish also show asociality, repetitive behavior and higher anxiety. Therefore, cavefish serve as an animal model for evolved behaviors. These methods use free-software and custom-made scripts that can be applied to other types of behavior. These methods provide practical and cost-effective alternatives to commercially available tracking software.

Here, we present methods for high-throughput study of a series of the Mexican cavefish behaviors and vital staining of a mechanosensory system. These methods use free-software and custom-made scripts, providing a practical and cost-effective method for the studies of behaviors.

행동 추적 및 멕시코 Cavefish의 Neuromast 이미징

Cave-dwelling animals have evolved a series of morphological and behavioral traits to adapt to their perpetually dark and food-sparse environments. Among ...

행동분석학

Assessing the Influence of Personality on Sensitivity to Magnetic Fields in Zebrafish

To orient themselves in their environment, animals integrate a wide array of external cues, which interact with several internal factors, such as personality. Here, we describe a behavioral protocol designed for the study of the influence of zebrafish personality on their orientation response to multiple external environmental cues, specifically water currents and magnetic fields. This protocol aims to understand whether proactive or reactive zebrafish display different rheotactic thresholds (i.e., the flow speed at which the fish start swimming upstream) when the surrounding magnetic field changes its direction. To identify zebrafish with the same personality, fish are introduced in the dark half of a tank connected with a narrow opening to a bright half. Only proactive fish explore the novel, bright environment. Reactive fish do not exit the dark half of the tank. A swimming tunnel with low flow rates is used to determine the rheotactic threshold. We describe two setups to control the magnetic field in the tunnel, in the range of the earth&#8217;s magnetic field intensity: one that controls the magnetic field along the flow direction (one dimension) and one that allows a three-axial control of the magnetic field. Fish are filmed while experiencing a stepwise increase of the flow speed in the tunnel under different magnetic fields. Data on the orientation behavior are collected through a video-tracking procedure and applied to a logistic model to allow the determination of the rheotactic threshold. We report representative results collected from shoaling zebrafish. Specifically, these demonstrate that only reactive, prudent fish show variations of the rheotactic threshold when the magnetic field varies in its direction, while proactive fish do not respond to magnetic field changes. This methodology can be applied to the study of magnetic sensitivity and rheotactic behavior of many aquatic species, both displaying solitary or shoaling swimming strategies.

We describe a behavioral protocol designed to assess how zebrafish&#8217;s personalities influence their response to water currents and weak magnetic fields. Fishes with the same personalities are separated based on their explorative behavior. Then, their rheotactic orientation behavior in a swimming tunnel with a low flow rate and under different magnetic conditions is observed.

To orient themselves in their environment, animals integrate a wide array of external cues, which interact with several internal factors, such as ...

Long-term Behavioral Tracking of Freely Swimming Weakly Electric Fish

Long-term behavioral tracking can capture and quantify natural animal behaviors, including those occurring infrequently. Behaviors such as exploration and social interactions can be best studied by observing unrestrained, freely behaving animals. Weakly electric fish (WEF) display readily observable exploratory and social behaviors by emitting electric organ discharge (EOD). Here, we describe three effective techniques to synchronously measure the EOD, body position, and posture of a free-swimming WEF for an extended period of time. First, we describe the construction of an experimental tank inside of an isolation chamber designed to block external sources of sensory stimuli such as light, sound, and vibration. The aquarium was partitioned to accommodate four test specimens, and automated gates remotely control the animals&#39; access to the central arena. Second, we describe a precise and reliable real-time EOD timing measurement method from freely swimming WEF. Signal distortions caused by the animal&#39;s body movements are corrected by spatial averaging and temporal processing stages. Third, we describe an underwater near-infrared imaging setup to observe unperturbed nocturnal animal behaviors. Infrared light pulses were used to synchronize the timing between the video and the physiological signal over a long recording duration. Our automated tracking software measures the animal&#39;s body position and posture reliably in an aquatic scene. In combination, these techniques enable long term observation of spontaneous behavior of freely swimming weakly electric fish in a reliable and precise manner. We believe our method can be similarly applied to the study of other aquatic animals by relating their physiological signals with exploratory or social behaviors.

We describe a set of techniques for studying spontaneous behavior of freely swimming weakly electric fish over an extended period of time, by synchronously measuring the animal&#39;s electric organ discharge timing, body position and posture both accurately and reliably in a specially designed aquarium tank inside a sensory isolation chamber.

자유롭게 수영 약하게 전기 생선의 장기 행동 추적

Long-term behavioral tracking can capture and quantify natural animal behaviors, including those occurring infrequently. Behaviors such as exploration and ...

신경과학

Swimming Performance Assessment in Fishes

Swimming performance tests of fish have been integral to studies of muscle energetics, swimming mechanics, gas exchange, cardiac physiology, disease, pollution, hypoxia and temperature. This paper describes a flexible protocol to assess fish swimming performance using equipment in which water velocity can be controlled. The protocol involves one to several stepped increases in flow speed that are intended to cause fish to fatigue. Step speeds and their duration can be set to capture swimming abilities of different physiological and ecological relevance. Most frequently step size is set to determine critical swimming velocity (Ucrit), which is intended to capture maximum sustained swimming ability. Traditionally this test has consisted of approximately ten steps each of 20 min duration. However, steps of shorter duration (e.g. 1 min) are increasingly being utilized to capture acceleration ability or burst swimming performance. Regardless of step size, swimming tests can be repeated over time to gauge individual variation and recovery ability. Endpoints related to swimming such as measures of metabolic rate, fin use, ventilation rate, and of behavior, such as the distance between schooling fish, are often included before, during and after swimming tests. Given the diversity of fish species, the number of unexplored research questions, and the importance of many species to global ecology and economic health, studies of fish swimming performance will remain popular and invaluable for the foreseeable future.

The lives of the majority of fish are predicated on swimming. This protocol describes techniques for capturing a range of swimming modes available to individual and schooling fish, and includes metrics associated with swimming physiology and behaviour.

물고기의 수영 성능 평가

Swimming performance tests of fish have been integral to studies of muscle energetics, swimming mechanics, gas exchange, cardiac physiology, disease, ...

Assessment of Swim Endurance and Swim Behavior in Adult Zebrafish

Due to their renowned regenerative capacity, adult zebrafish are a premier vertebrate model to interrogate mechanisms of innate spinal cord regeneration. Following complete transection of their spinal cord, zebrafish extend glial and axonal bridges across severed tissue, regenerate neurons proximal to the lesion, and regain their swim capacities within 8 weeks of injury. Recovery of swim function is thus a central readout for functional spinal cord repair. Here, we describe a set of behavioral assays to quantify zebrafish motor capacity inside an enclosed swim tunnel. The goal of these methods is to provide quantifiable measurements of swim endurance and swim behavior in adult zebrafish. For swim endurance, zebrafish are subjected to a constantly increasing water current velocity until exhaustion, and time at exhaustion is reported. For swim behavior assessment, zebrafish are subjected to low current velocities and swim videos are captured with a dorsal view of the fish. Percent activity, burst frequency, and time spent against the water current provide quantifiable readouts of swim behavior. We quantified swim endurance and swim behavior in wild-type zebrafish before injury and after spinal cord transection. We found that zebrafish lose swim function after spinal cord transection and gradually regain that capacity between 2 and 6 weeks post-injury. The methods described in this study could be applied to neurobehavioral, musculoskeletal, skeletal muscle regeneration, and neural regeneration studies in adult zebrafish.

Capable of functional recovery after spinal cord injury, adult zebrafish is a premier model system to elucidate innate mechanisms of neural regeneration. Here, we describe swim endurance and swim behavior assays as functional readouts of spinal cord regeneration.

성인 제브라 피쉬의 수영 지구력 및 수영 행동 평가

Due to their renowned regenerative capacity, adult zebrafish are a premier vertebrate model to interrogate mechanisms of innate spinal cord regeneration. ...

컴퓨터 원호 비디오 및 디지털 이미지 분석을 사용하여 수성 구리의 급성 노출에 대한 응답에 물고기가 수영 동작을 정량화

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

터치 유발 대응 및 로코 분석 실험을 사용하여 Zebrafish의 근육의 성능 및 기능을 평가하기 위해

급성 및 만성 Ecotoxicity 청록색 송사리 Nothobranchius furzeri 의 테스트에 대 한 프로토콜

애벌레에서 행동 응답 프로필을 조사 하기 위한 실험 프로토콜: 신경 흥분 제 카페인에 응용

촉진 약물 디스커버리 : Zebrafish의 자동화된 하이 컨텐츠 염증 분석

라이트 농도의 변화에 Zebrafish의 응답을 측정하기 위하여 행동 어세이

행동 추적 및 멕시코 Cavefish의 Neuromast 이미징

Assessing the Influence of Personality on Sensitivity to Magnetic Fields in Zebrafish

자유롭게 수영 약하게 전기 생선의 장기 행동 추적

물고기의 수영 성능 평가

성인 제브라 피쉬의 수영 지구력 및 수영 행동 평가

컴퓨터 원호 비디오 및 디지털 이미지 분석을 사용하여 수성 구리의 급성 노출에 대한 응답에 물고기가 수영 동작을 정량화

요약

더 많은 비디오 탐색

이 비디오의 챕터

터치 유발 대응 및 로코 분석 실험을 사용하여 Zebrafish의 근육의 성능 및 기능을 평가하기 위해

급성 및 만성 Ecotoxicity 청록색 송사리 Nothobranchius furzeri 의 테스트에 대 한 프로토콜

애벌레에서 행동 응답 프로필을 조사 하기 위한 실험 프로토콜: 신경 흥분 제 카페인에 응용

촉진 약물 디스커버리 : Zebrafish의 자동화된 하이 컨텐츠 염증 분석

라이트 농도의 변화에​​ Zebrafish의 응답을 측정하기 위하여 행동 어세이

행동 추적 및 멕시코 Cavefish의 Neuromast 이미징

Assessing the Influence of Personality on Sensitivity to Magnetic Fields in Zebrafish

자유롭게 수영 약하게 전기 생선의 장기 행동 추적

물고기의 수영 성능 평가

성인 제브라 피쉬의 수영 지구력 및 수영 행동 평가

라이트 농도의 변화에 Zebrafish의 응답을 측정하기 위하여 행동 어세이