CN112753623A - 鱼类勇敢和探索行为的实验装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及鱼类勇敢和探索行为的实验装置及测试方法，测试装置包括主水槽，主水槽为长条状槽状结构，主水槽内部两侧分别为启动区和刺激物放置区，启动区和刺激物放置区之间为测试区，启动区和测试区之间安装有拦鱼门，拦鱼门能拦截鱼类而使水通过；刺激物放置区与测试区通过透明的第一隔板完全分隔，且第一隔板上安装有电极装置；测试区安装有若干块透明的第二隔板，第二隔板间隔分布在测试区的两侧壁上，使得鱼类通过测试区的路线为曲折路线；测试方法包括：进行鱼类勇敢和探索行为测试；统计实验鱼经过每块隔板的所需时间；计算实验鱼的勇敢探索指数。本发明能够对不同鱼类的勇敢探索行为以及面对不同刺激物的影响进行测试和评估。

Description

鱼类勇敢和探索行为的实验装置及测试方法

技术领域

本发明属于鱼类行为学领域，尤其涉及鱼类勇敢和探索行为的实验装置及测试方法。

背景技术

鱼类的勇敢性以及对外界环境探索欲望的大小对其生存、繁殖和许多其它的生活史特征都有一定的影响。例如，大胆的鱼更有可能探索新奇的事物，发现新的食物来源，也更有可能偏离它们正常的活动范围。例如，雌性和孔雀鱼也更倾向于和胆大的雄鱼交配，而相对于那些胆小的个体，大胆的真鱥更频繁地作出捕食者检查行为，在面对捕食者的时候，它们也表现出更高的速度以及更持久的觅食行为。对鱼类的勇敢和探索性以及环境条件的影响进行测试除了有助于理解其生物学特征外，在养殖鱼类领域能为其养殖环境条件的控制提供一定的帮助，在野生鱼类领域则能为鱼类资源的保护提供一定的理论指导。

当前研究者对于鱼类勇敢探索性的研究关注度尚不高，相应的用于测试该行为的装置及测试办法也缺乏。针对这些问题，本发明提出一种勇敢和探索行为的实验装置及测试方法，能够更加精准地对鱼类的勇敢性和探索性程度进行量化，在鱼类行为学尤其是勇敢和探索行为测试方面具有理论和实践意义。

发明内容

本发明的目的在于克服当前在鱼类勇敢性和探索行为测试装置和方法方面的缺乏和不足，提出一种鱼类勇敢和探索行为的实验装置及测试方法，以更加精准地对鱼类的勇敢性和探索性程度进行量化。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

鱼类勇敢和探索行为的实验装置，包括主水槽，所述主水槽为长条状槽状结构，所述主水槽内部两侧分别为启动区和刺激物放置区，所述启动区和刺激物放置区之间为测试区，所述启动区和测试区之间安装有拦鱼门，所述拦鱼门能拦截鱼类而使水通过；所述刺激物放置区与测试区通过第一隔板完全分隔，第一隔板为透明的，且第一隔板上安装有电极装置；所述测试区安装有若干块第二隔板，所述第二隔板间隔分布在所述测试区的两侧壁上，使得所述鱼类通过所述测试区的路线为曲折路线，且所述第二隔板为透明的。

进一步的，还包括拦鱼门启闭机构，所述拦鱼门启闭机构包括支撑支架、定滑轮、牵引绳，所述定滑轮安装在支撑支架上，所述牵引绳穿过所述定滑轮，且其一端与所述拦鱼门固定连接，通过牵引绳牵引能使得拦鱼门升起或落下，从而实现阻断或放开所述启动区与测试区之间的鱼类的通行。

进一步的，所述拦鱼门上设有过水孔，所述过水孔能让水通过，而不能让鱼类通过。

进一步的，所述主水槽四周和底部均为灰色不透明。

进一步的，所述主水槽四周和底部均贴有灰色不透明颜色纸。

基于鱼类勇敢和探索行为的实验装置的测试方法，包括如下步骤：

确定实验鱼种类并获取实验鱼，确定刺激物放置区是否放置刺激鱼类及电极装置是否开启，确定实验观测时间；

将一尾实验鱼移入水槽的启动区，拦鱼门开启，待实验鱼停止窜游后立即开始对其行为进行持续记录和计时；

获取该尾实验鱼由启动区游出的时间、跨越每块第二隔板的所需时间、在整个观测时间内经过的隔板总数以及实验鱼从实验开始至抵达测试区终端的所需时间；

确定实验鱼的勇敢探索综合指数，勇敢探索综合指数为勇敢性指数与探索性指数之和；其中，勇敢性指数为将实验鱼由启动区游出的所需时间以及跨越各第二隔板所需时间与实验鱼从实验开始至抵达测试区终端所需总时间中的比值平方的累加，具体如下式：

式中，P为鱼类勇敢性指数，T_s为实验鱼从启动区游出所需时长，T_总为实验鱼从实验开始至抵达测试区末端的所需时间，n为测试区中设置的第二隔板总数，T_i为实验鱼跨越第i块第二隔板所需的时间；

探索性指数以实验鱼每分钟经过的第二隔板数量表示，即：

式中，H为实验鱼的探索性指数，N为在实验鱼整个观测时间内经过的第二隔板总数，T_总为实验观测总时间；

采用同样方式对剩余的实验鱼依次进行勇敢和探索行为实验，并获取本次测试中实验鱼的勇敢探索综合指数的平均值。

进一步的，实验鱼跨越每块第二隔板所需的时间为：实验鱼经过该第二隔板时的总计时减去经过前一块第二隔板时的总计时：

T_i＝t_i-t_(i-1)

式中，T_i为实验鱼跨越第i块第二隔板的所需时间，t_i为实验鱼经过该第二隔板时的总计时，t_(i-1)为实验鱼经过前一块第二隔板时的总计时；

其中，实验鱼跨越第一块第二隔板的所需时间为经过第一块第二隔板时的总计时减去由启动区游出的时间：

T₁＝t₁-t_s

式中，T₁为实验鱼跨越第1块第二隔板所需的时间，t₁为实验鱼经过第一块第二隔板时的总计时，t_s为实验鱼由启动区游出时的计时。

进一步的，待实验鱼自由游出启动区后，拦鱼门关闭以防止实验鱼游回启动区。

进一步的，实验鱼均为被饱食投喂后的鱼。

进一步的，所述刺激物放置区能放置同类鱼群或捕食性鱼类。

本发明的优点和积极效果是：

本发明的测试装置中启动区的使用可以使鱼类更容易适应实验装置的环境，多隔板交叉布设的方式增大鱼类跨越难度，减小随机分布误差，使结果更具有准确性；此外勇敢探索性指数的引入能够更加精准地对鱼类的勇敢性和探索性程度进行量化。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1本发明的鱼类勇敢和探索行为的实验装置的结构示意图；

图2本发明的鱼类勇敢和探索行为的实验装置的拦鱼门启闭机构的结构示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1至图2来具体说明本发明。

实施例1

鱼类勇敢和探索行为的实验装置，包括主水槽10，所述主水槽10为长条状槽状结构，所述主水槽内部两侧分别为启动区1和刺激物放置区3，所述启动区和刺激物放置区之间为测试区2，所述启动区和测试区之间安装有拦鱼门9，所述拦鱼门9能拦截鱼类而使水通过；所述刺激物放置区与测试区通过第一隔板5完全分隔，第一隔板为透明的，且第一隔板上安装有电极装置7，所述电极装置可释放出10V的电压；刺激物放置区3可通过放置与实验鱼同类的鱼群或捕食性鱼类来测试刺激物对鱼类勇敢探索性的影响；所述测试区安装有若干块第二隔板8，所述第二隔板间隔分布在所述测试区的两侧壁上，使得所述鱼类通过所述测试区的路线为曲折路线，且所述第二隔板为透明的。

还包括拦鱼门启闭机构，拦鱼门启闭机构安装在主水槽10一侧，所述拦鱼门启闭机构包括支撑支架6、定滑轮11、牵引绳12，所述定滑轮安装在支撑支架上，所述牵引绳穿过所述定滑轮，且其一端与所述拦鱼门固定连接，通过牵引绳牵引能使得拦鱼门升起或落下，从而实现阻断或放开所述启动区与测试区之间的鱼类的通行。

需要说明的是，所述拦鱼门上设有过水孔13，所述过水孔能让水通过，而不能让鱼类通过。

此外，为了将被测鱼与外界环境分隔，减小外界环境对鱼类行为的影响，可以考虑：所述主水槽的四周和底部均为灰色不透明；在本实施例中，所述主水槽的四周和底部均贴有磨砂面PVC材质自粘型灰色不透明纸；并且，所述主水槽材质采用玻璃。

基于上述的鱼类勇敢和探索行为的实验装置的测试方法，包括如下步骤：

确定实验鱼种类并获取实验鱼，确定刺激物放置区是否放置刺激鱼类及电极装置是否开启，确定实验观测时间；

将一尾实验鱼移入水槽的启动区，拦鱼门开启，待实验鱼停止窜游后立即开始对其行为进行持续记录和计时；

获取该尾实验鱼由启动区游出的时间、跨越每块第二隔板的所需时间、在整个观测时间内经过的隔板总数以及实验鱼从实验开始至抵达测试区终端的所需时间；

确定实验鱼的勇敢探索综合指数，勇敢探索综合指数为勇敢性指数与探索性指数之和；其中，勇敢性指数为将实验鱼由启动区游出的所需时间以及跨越各第二隔板所需时间与实验鱼从实验开始至抵达测试区终端所需总时间中的比值平方的累加，具体如下式：

式中，P为鱼类勇敢性指数，T_s为实验鱼从启动区游出所需时长，T_总为实验鱼从实验开始至抵达测试区末端的所需时间，n为测试区中设置的第二隔板总数，T_i为实验鱼跨越第i块第二隔板所需的时间；

探索性指数以实验鱼每分钟经过的第二隔板数量表示，即：

式中，H为实验鱼的探索性指数，N为在实验鱼整个观测时间内经过的第二隔板总数，T_总为实验观测总时间；

采用同样方式对剩余的实验鱼依次进行勇敢和探索行为实验，并获取本次测试中实验鱼的勇敢探索综合指数的平均值。

具体的：实验鱼跨越每块第二隔板所需的时间为：实验鱼经过该第二隔板时的总计时减去经过前一块第二隔板时的总计时：

T_i＝t_i-t_(i-1)

式中，T_i为实验鱼跨越第i块第二隔板的所需时间，t_i为实验鱼经过该第二隔板时的总计时，t_(i-1)为实验鱼经过前一块第二隔板时的总计时；

其中，实验鱼跨越第一块第二隔板的所需时间为经过第一块第二隔板时的总计时减去由启动区游出的时间：

T₁＝t₁-t_s

式中，T₁为实验鱼跨越第1块第二隔板所需的时间，t₁为实验鱼经过第一块第二隔板时的总计时，t_s为实验鱼由启动区游出时的计时。

需要注意的是，待实验鱼自由游出启动区后，拦鱼门关闭以防止实验鱼游回启动区；并且，实验鱼均为被饱食投喂后的鱼。

为了实现对比作用，可以考虑，所述刺激物放置区能放置同类鱼群或捕食性鱼类。

作为举例，在本实施例中，以二月龄斑马鱼的勇敢性和探索行为测试为例进行说明，其中，测试区2中安装四块第二隔板8，测试在鱼类被饱食投喂后进行，具体步骤如下：

实验开始时，每次将一尾实验鱼4轻轻地移入启动区1，拦鱼门9开启，待实验鱼4停止窜游后立即开始对其行为进行持续记录和计时。待实验鱼4自由游出启动区1后，拦鱼门9关闭以防止实验鱼游4回启动区1；实验共观测30min，每组测试使用7尾鱼进行7次重复。

统计实验鱼跨越每块第二隔板所需的时间：

将测试区2的每块第二隔板由右至左进行编号，分别为①、②、③、④，统计实验鱼跨越每块第二隔板的所需时间，具体计算方式为：

T_i＝t_i-t_(i-1)

实验鱼跨越第一块隔板的所需时间为经过第一块第二隔板时的总计时减去由启动区游出的时间，具体计算方式为：

T₁＝t₁-t_s

式中，T₁为实验鱼跨越第1块隔板的所需时间，t₁为实验鱼经过第一块隔板时的总计时，t_s为实验鱼由启动区游出时的计时；

分别对实验鱼的勇敢性指数和探索性指数进行计算，一次测试的7个重复实验中鱼的各项行为参数如表1所示，

表1一次勇敢探索行为测试的7个重复实验中鱼的各项行为参数

根据表1种的各项行为参数第一次实验中实验鱼的勇敢性指数进行计算，即

采用同样方式对另外6次重复中实验鱼的勇敢性指数进行计算，求得本次测试中实验鱼的勇敢性指数为0.46±0.16；

随后对第一次重复实验中实验鱼的探索性指数进行计算，即

采用同样方式对另外6次重复中实验鱼的探索性指数进行计算，求得本次测试中实验鱼的探索性指数为0.93±0.23；

将实验鱼第一次重复实验中的勇敢性指数与探索性指数相加得到勇敢探索综合指数，即

C＝P+H＝0.63+0.73＝1.36

采用同样方式对另外6次重复中实验鱼的勇敢探索综合指数进行计算，求得本次测试中实验鱼的勇敢探索综合指数为1.39±0.28。

作为对比，在刺激物放置区放置与实验鱼同类的鱼群进行拓展试验，来进一步说明本发明的鱼类勇敢探索性实验测试方法在不同实验条件结果的差异。对比例在刺激物放置区放置由10条与实验鱼同类的个体组成的鱼群以模拟测试鱼群的刺激对实验鱼勇敢探索性的影响，实验实施及计算步骤均按照本实施例上述的内容，在此不做赘述，仅陈列相关结果。

斑马鱼在有刺激鱼群存在情况下的各行为参数如表2所示；使用本发明的鱼类勇敢探索综合性指数来量化后斑马鱼在在有刺激鱼群存在和无刺激鱼群存在情况下的勇敢探索性。

表2刺激鱼群存在情况下测试的7个重复实验中鱼的各项行为参数

可求得刺激鱼群存在情况下斑马鱼的勇敢探索性综合指数为1.18±0.32；使用勇敢探索性综合指数对有无刺激鱼存在情况下斑马鱼的勇敢探索性进行单因素方法分析，结果表明斑马鱼的勇敢探索性在有无刺激鱼群存在的情况下差异不显著(P＝0.717)。

本发明提出的勇敢探索综合指数量化方法能够很方便地将鱼类的勇敢探索情况在不同的实验条件之间进行差异分析，大大拓展了该行为的应用范围。本发明的鱼类勇敢探索行为的测试装置采用启动区+测试区+刺激物放置区的组合模式，丰富了鱼类勇敢探索行为测试的装置类型；启动区的使用可以使鱼类更容易适应实验装置的环境，多隔板交叉布设的方式增大鱼类跨越难度，减小随机分布误差，因此可使结果具有更高的准确性。最后，本发明提出的勇敢探索综合指数这一量化指标通过在实验鱼计时统计的基础上进行进一步地公式化计算，可以对鱼类的勇敢探索行为进行精准量化，使用本发明的测试方法和量化方式方便对鱼类勇敢探索行为在不同的实验条件下的结果之间进行对比和差异分析，能够让该行为具备毒理学及药物筛选等领域的应用潜能，从而大大拓展该行为的应用范围。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.鱼类勇敢和探索行为的实验装置，其特征在于：包括主水槽，所述主水槽为长条状槽状结构，所述主水槽内部两侧分别为启动区和刺激物放置区，所述启动区和刺激物放置区之间为测试区，所述启动区和测试区之间安装有拦鱼门，所述拦鱼门能拦截鱼类而使水通过；所述刺激物放置区与测试区通过第一隔板完全分隔，第一隔板为透明的，且第一隔板上安装有电极装置；所述测试区安装有若干块第二隔板，所述第二隔板间隔分布在所述测试区的两侧壁上，使得所述鱼类通过所述测试区的路线为曲折路线，且所述第二隔板为透明的。

2.根据权利要求1所述的鱼类勇敢和探索行为的实验装置，其特征在于：还包括拦鱼门启闭机构，所述拦鱼门启闭机构包括支撑支架、定滑轮、牵引绳，所述定滑轮安装在支撑支架上，所述牵引绳穿过所述定滑轮，且其一端与所述拦鱼门固定连接，通过牵引绳牵引能使得拦鱼门升起或落下，从而实现阻断或放开所述启动区与测试区之间的鱼类的通行。

3.根据权利要求1所述的鱼类勇敢和探索行为的实验装置，其特征在于：所述拦鱼门上设有过水孔，所述过水孔能让水通过，而不能让鱼类通过。

4.根据权利要求1所述的鱼类勇敢和探索行为的实验装置，其特征在于：所述主水槽四周和底部均为灰色不透明。

5.根据权利要求1所述的鱼类勇敢和探索行为的实验装置，其特征在于：所述主水槽四周和底部均贴有灰色不透明颜色纸。

6.基于权利要求1-5任一项所述的鱼类勇敢和探索行为的实验装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定实验鱼种类并获取实验鱼，确定刺激物放置区是否放置刺激鱼类及电极装置是否开启，确定实验观测时间；

将一尾实验鱼移入水槽的启动区，拦鱼门开启，待实验鱼停止窜游后立即开始对其行为进行持续记录和计时；

获取该尾实验鱼由启动区游出的时间、跨越每块第二隔板的所需时间、在整个观测时间内经过的隔板总数以及实验鱼从实验开始至抵达测试区终端的所需时间；

确定实验鱼的勇敢探索综合指数，勇敢探索综合指数为勇敢性指数与探索性指数之和；其中，勇敢性指数为将实验鱼由启动区游出的所需时间以及跨越各第二隔板所需时间与实验鱼从实验开始至抵达测试区终端所需总时间中的比值平方的累加，具体如下式：

式中，P为鱼类勇敢性指数，T_s为实验鱼从启动区游出所需时长，T_总为实验鱼从实验开始至抵达测试区末端的所需时间，n为测试区中设置的第二隔板总数，T_i为实验鱼跨越第i块第二隔板所需的时间；

探索性指数以实验鱼每分钟经过的第二隔板数量表示，即：

式中，H为实验鱼的探索性指数，N为在实验鱼整个观测时间内经过的第二隔板总数，T_总为实验观测总时间；

采用同样方式对剩余的实验鱼依次进行勇敢和探索行为实验，并获取本次测试中实验鱼的勇敢探索综合指数的平均值。

7.根据权利要求6所述的基于鱼类勇敢和探索行为的实验装置的测试方法，其特征在于：

实验鱼跨越每块第二隔板所需的时间为：实验鱼经过该第二隔板时的总计时减去经过前一块第二隔板时的总计时：

T_i＝t_i-t_(i-1)

式中，T_i为实验鱼跨越第i块第二隔板的所需时间，t_i为实验鱼经过该第二隔板时的总计时，t_(i-1)为实验鱼经过前一块第二隔板时的总计时；

其中，实验鱼跨越第一块第二隔板的所需时间为经过第一块第二隔板时的总计时减去由启动区游出的时间：

T₁＝t₁-t_s

式中，T₁为实验鱼跨越第1块第二隔板所需的时间，t₁为实验鱼经过第一块第二隔板时的总计时，t_s为实验鱼由启动区游出时的计时。

8.根据权利要求6所述的基于鱼类勇敢和探索行为的实验装置的测试方法，其特征在于：待实验鱼自由游出启动区后，拦鱼门关闭以防止实验鱼游回启动区。

9.根据权利要求6所述的基于鱼类勇敢和探索行为的实验装置的测试方法，其特征在于：实验鱼均为被饱食投喂后的鱼。

10.根据权利要求6所述的基于鱼类勇敢和探索行为的实验装置的测试方法，其特征在于：所述刺激物放置区能放置同类鱼群或捕食性鱼类。

Images