Integrating personality research and animal contest theory:Aggressiveness in the green swordtail xiphophorus helleri

Aggression occurs when individuals compete over limiting resources. While theoretical studies have long placed a strong emphasis on context-specificity of aggression, there is increasing recognition that consistent behavioural differences exist among individuals, and that aggressiveness may be an important component of individual personality. Though empirical studies tend to focus on one aspect or the other, we suggest there is merit in modelling both within- and among-individual variation in agonistic behaviour simultaneously. Here, we demonstrate how this can be achieved using multivariate linear mixed effect models. Using data from repeated mirror trials and dyadic interactions of male green swordtails, Xiphophorus helleri, we show repeatable components of (co)variation in a suite of agonistic behaviour that is broadly consistent with a major axis of variation in aggressiveness. We also show that observed focal behaviour is dependent on opponent effects, which can themselves be repeatable but were more generally found to be context specific. In particular, our models show that within-individual variation in agonistic behaviour is explained, at least in part, by the relative size of a live opponent as predicted by contest theory. Finally, we suggest several additional applications of the multivariate models demonstrated here. These include testing the recently queried functional equivalence of alternative experimental approaches, (e.g., mirror trials, dyadic interaction tests) for assaying individual aggressiveness. © 2011 Wilson et al.

Prying into the intimate secrets of animal lives; software beyond hardware for comprehensive annotation in 'Daily Diary' tags

BACKGROUND: Smart tags attached to freely-roaming animals recording multiple parameters at infra-second rates are becoming commonplace, and are transforming our understanding of the way wild animals behave. Interpretation of such data is complex and currently limits the ability of biologists to realise the value of their recorded information.

DESCRIPTION: This work presents Framework4, an all-encompassing software suite which operates on smart sensor data to determine the 4 key elements considered pivotal for movement analysis from such tags (Endangered Species Res 4: 123-37, 2008). These are; animal trajectory, behaviour, energy expenditure and quantification of the environment in which the animal moves. The program transforms smart sensor data into dead-reckoned movements, template-matched behaviours, dynamic body acceleration-derived energetics and position-linked environmental data before outputting it all into a single file. Biologists are thus left with a single data set where animal actions and environmental conditions can be linked across time and space.

CONCLUSIONS: Framework4 is a user-friendly software that assists biologists in elucidating 4 key aspects of wild animal ecology using data derived from tags with multiple sensors recording at high rates. Its use should enhance the ability of biologists to derive meaningful data rapidly from complex data.

Step by step: reconstruction of terrestrial animal movement paths by dead-reckoning

BACKGROUND: Research on wild animal ecology is increasingly employing GPS telemetry in order to determine animal movement. However, GPS systems record position intermittently, providing no information on latent position or track tortuosity. High frequency GPS have high power requirements, which necessitates large batteries (often effectively precluding their use on small animals) or reduced deployment duration. Dead-reckoning is an alternative approach which has the potential to 'fill in the gaps' between less resolute forms of telemetry without incurring the power costs. However, although this method has been used in aquatic environments, no explicit demonstration of terrestrial dead-reckoning has been presented.

RESULTS: We perform a simple validation experiment to assess the rate of error accumulation in terrestrial dead-reckoning. In addition, examples of successful implementation of dead-reckoning are given using data from the domestic dog Canus lupus, horse Equus ferus, cow Bos taurus and wild badger Meles meles.

CONCLUSIONS: This study documents how terrestrial dead-reckoning can be undertaken, describing derivation of heading from tri-axial accelerometer and tri-axial magnetometer data, correction for hard and soft iron distortions on the magnetometer output, and presenting a novel correction procedure to marry dead-reckoned paths to ground-truthed positions. This study is the first explicit demonstration of terrestrial dead-reckoning, which provides a workable method of deriving the paths of animals on a step-by-step scale. The wider implications of this method for the understanding of animal movement ecology are discussed.

Analgesia em modelo animal superior para ortopedia

O teste de novos biomateriais para aplicações clínicas em ortopedia, ou noutras áreas da medicina, em modelos animais vivos e sencientes, em prol do benefício humano, deve ser objecto de planeamento cuidado e ponderado, dado o conflito ético que se coloca. Compete-nos, enquanto investigadores, garantir que as condições de vida, saúde e bem-estar são asseguradas. O uso de ovinos como modelo superior pré-clínico, para investigação em Ortopedia, tem-se evidenciado devido às suas características translacionais para a espécie humana. Neste estudo retrospectivo deu-se ênfase ao plano anestésico/ analgésico instituído em três tipos de técnicas cirúrgicas ortopédicas, realizadas em ovinos. Os animais intervencionados foram adquiridos com 2 meses de antecedência em relação às cirurgias e mantidos em rebanho, com condições adequadas de abrigo, alimentação e maneio. As técnicas cirúrgicas inovadoras foram treinadas previamente em peças anatómicas adquiridas no matadouro. Todas as cirurgias e anestesias foram realizadas por médicos veterinários devidamente qualificados. Durante os períodos pós-operatórios os animais foram mantidos no Hospital Veterinário, sob vigilância e tratamento, após o que regressaram ao pasto. Considera-se que os protocolos anestésico e analgésico instituídos foram suficientes para eliminar a dor ortopédica/ neuropática causada pelas técnicas cirúrgicas referidas.

Modelo animal ex vivo para vertebroplastia percutânea

O teste de novos biomateriais para vertebroplastia percutânea (VP), depende da escolha de um modelo animal adequado. O objectivo deste estudo foi o desenvolvimento ex vivo de um modelo animal reprodutível e fiável para VP, para posterior aplicação in vivo, tendo em consideração a necessidade de evitar o derrame de cimento para o canal vertebral e estruturas vasculares adjacentes. Foi seleccionado um modelo animal superior (ovino), pelas suas reconhecidas propriedades translacionais para a espécie humana. Foram realizadas VP’s em vértebras lombares sob controlo táctil e fluoroscópico, através de uma abordagem parapedicular bilateral. O volume médio de defeito obtido foi 1234±240 mm3, o que assegura defeitos viáveis para o teste de novos biomateriais injectáveis. Seis vértebras foram injectadas com um cimento comercial (Cerament®, Bone Support, Suécia) tendo-se observado preenchimento adequado dos defeitos em todas as vértebras. Todas as vértebras foram avaliadas por microtomografia axial computorizada (microTAC) antes e após a criação dos defeitos e após injecção dos cimentos. Realizaram-se testes mecânicos de compressão, tendo as vértebras sido sujeitas a cargas superiores às fisiológicas e inspeccionadas macroscopicamente. Em conclusão considera-se este modelo adequado para estudos in vivo pré-clínicos, mimetizando aplicações clínicas.

Analgesia em modelo animal superior para ortopedia

O teste de novos biomateriais para aplicações clínicas em ortopedia, ou noutras áreas da medicina, em modelos animais vivos e sencientes, em prol do benefício humano, deve ser objecto de planeamento cuidado e ponderado, dado o conflito ético que se coloca. Compete-nos, enquanto investigadores, garantir que as condições de vida, saúde e bem-estar são asseguradas. O uso de ovinos como modelo superior pré-clínico, para investigação em Ortopedia, tem-se evidenciado devido às suas características translacionais para a espécie humana. Neste estudo retrospectivo deu-se ênfase ao plano anestésico/ analgésico instituído em três tipos de técnicas cirúrgicas ortopédicas, realizadas em ovinos. Os animais intervencionados foram adquiridos com 2 meses de antecedência em relação às cirurgias e mantidos em rebanho, com condições adequadas de abrigo, alimentação e maneio. As técnicas cirúrgicas inovadoras foram treinadas previamente em peças anatómicas adquiridas no matadouro. Todas as cirurgias e anestesias foram realizadas por médicos veterinários devidamente qualificados. Durante os períodos pós-operatórios os animais foram mantidos no Hospital Veterinário, sob vigilância e tratamento, após o que regressaram ao pasto. Considera-se que os protocolos anestésico e analgésico instituídos foram suficientes para eliminar a dor ortopédica/ neuropática causada pelas técnicas cirúrgicas referidas.

Modelo animal ex vivo para vertebroplastia percutânea

O teste de novos biomateriais para vertebroplastia percutânea (VP), depende da escolha de um modelo animal adequado. O objectivo deste estudo foi o desenvolvimento ex vivo de um modelo animal reprodutível e fiável para VP, para posterior aplicação in vivo, tendo em consideração a necessidade de evitar o derrame de cimento para o canal vertebral e estruturas vasculares adjacentes. Foi seleccionado um modelo animal superior (ovino), pelas suas reconhecidas propriedades translacionais para a espécie humana. Foram realizadas VP’s em vértebras lombares sob controlo táctil e fluoroscópico, através de uma abordagem parapedicular bilateral. O volume médio de defeito obtido foi 1234±240 mm3, o que assegura defeitos viáveis para o teste de novos biomateriais injectáveis. Seis vértebras foram injectadas com um cimento comercial (Cerament®, Bone Support, Suécia) tendo-se observado preenchimento adequado dos defeitos em todas as vértebras. Todas as vértebras foram avaliadas por microtomografia axial computorizada (microTAC) antes e após a criação dos defeitos e após injecção dos cimentos. Realizaram-se testes mecânicos de compressão, tendo as vértebras sido sujeitas a cargas superiores às fisiológicas e inspeccionadas macroscopicamente. Em conclusão considera-se este modelo adequado para estudos in vivo pré-clínicos, mimetizando aplicações clínicas.

Macrofaunal assemblages from mud volcanoes in the Gulf of Cadiz

Desde a descoberta em 1999 do primeiro vulcão de lama no Golfo de Cádis, cerca de 40 locais, de profundidade variável entre os 200 e os 3900 m, com diferentes graus de emissão de hidrocarbonetos foram localizados e amostrados dentro do programa IOC-UNESCO “Training Through Research (TTR) “ e mais recentemente dentro do projecto europeu HERMES. Neste estudo investigamos as comunidades da macrofauna dos vulcões de lama do Golfo de Cádis utilizando uma diversidade de equipamento de amostragem quantitativo e não quantitativo. Mais de 14550 espécimes foram examinados e incluídos nos diferentes grupos taxonómicos, sendo fornecida uma lista taxonómica detalhada com o menor nível taxonómico possível. A biodiversidade, distribuição dos principais taxa, as espécies quimiossintéticas e a biodiversidade regional e substituição de espécies são apresentados e discutidos. Dentro da macrofauna, os bivalves (nomeadamente super-familia Thyasiroidea, espécies quimisimbióticos e comunidade de bivalves) e os ofiurideos são estudados em pormenor. Os Thyasiroidea colhidos nos vulcões de lama do Golfo de Cádis são revistos. Das sete espécies identificadas, apenas uma Thyasira vulcolutre. sp. nov se encontra associada a um ambiente quimiossintético. Esta espécie é restrita a locais activos, mas não se verificam padrões de distribuição para as outras espécies. Os bivalves quimiosimbióticos amostrados são revistos. Das 10 espécies fortemente associadas a ambientes quimiossintéticos duas Solemyidae, Petrasma elarraichensis sp. nov. e Acharax gadirae sp. nov., uma Lucinidae, Lucinoma asapheus sp. nov., e uma Vesicomyidae, Isorropodon megadesmus sp. nov. são descritas e comparadas com similares das respectivas famílias. As comunidades de bivalves foram analisadas em detalhe e do estudo de 759 espécimes (49 espécies em 21 familias) descreve-se a diversidade e padrões de distribuição. Os Ophiuroidea amostrados nos vulcões de lama e ambientes batiais adjacentes são revistos. Treze espécies são incluídas em 4 famílias, Ophiacanthidae, Ophiactidae, Amphiuridae e Ophiuridae e são identificadas, tendo sido descrita uma nova espécie Ophiopristis cadiza sp. nov. Rácios isotópicos (δ13C, δ15N, δ34S) foram determinados em várias espécies no intuito de investigar a ecologia trófica das comunidades bênticas dos vulcões do Golfo de Cádis. Os valores de δ13C para os bivalves Solemyidae, Lucinidae e Thyasiridae estão de acordo com os valores para outros bivalves conhecidos por possuírem simbiontes tiotróficos. Por outro lado os valores de δ13C e δ34S para Bathymodiolus mauritanicus sugerem a ocorrência de metanotrofia. A análise da fauna heterotrófica indica igualmente que as espécies habitantes da cratera dos vulcões de lama derivam a sua nutrição de fontes quimiossintéticas. A indicação pela análise isotópica que as bactérias autotróficas contribuem substancialmente para a nutrição dos bivalves hospedeiros, levou-nos a investigar os endossimbiontes e as suas relações filogenéticas relativamente a outros bivalves através da análise comparativa de análises de sequências de 16S ribossomal RNS. Análises moleculares PCR-DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) e clonagem de genes de bacterias 16S rRNA confirmaram a presença de simbiontes oxidantes de enxofre e colocam a possibilidade de uma simbiose dupla para o B. mauritanicus. A diversidade microbiana dentro dos Frenulata foi igualmente estudada recorrendo a métodos moleculares e revelou a não existência de padrão entre espécies, vulcões, profundidade e idade do animal sugerindo assim a não procura de simbiontes específicos.

Analgesia em modelo animal superior para ortopedia

O teste de novos biomateriais para aplicações clínicas em ortopedia, ou noutras áreas da medicina, em modelos animais vivos e sencientes, em prol do benefício humano, deve ser objecto de planeamento cuidado e ponderado, dado o conflito ético que se coloca. Compete-nos a nós, enquanto investigadores, garantir que as condições de vida, saúde e bem-estar são asseguradas. O uso de ovinos como modelo superior pré-clínico, para investigação em Ortopedia, tem-se evidenciado devido às suas características translacionais para a espécie humana. Neste estudo retrospectivo deu-se ênfase ao plano anestésico/ analgésico instituído em três tipos de técnicas cirúrgicas ortopédicas, realizadas em ovinos. Os animais intervencionados foram adquiridos com 2 meses de antecedência em relação às cirurgias e mantidos em rebanho, com condições condignas de abrigo e alimentação. As técnicas cirúrgicas inovadoras foram treinadas previamente em peças anatómicas adquiridas no matadouro. Todas as cirurgias e anestesias foram realizadas por médicos veterinários devidamente qualificados. Durante os períodos pós-operatórios os animais foram mantidos no Hospital Veterinário, sob vigilância e tratamento, após o que regressaram ao pasto. Considera-se que os protocolos anestésico e analgésico instituídos foram suficientes para eliminar a dor ortopédica/ neuropática causada pelas técnicas cirúrgicas referidas.

Studies of epithelial response to streptozotocin-induced hyperglycemia

A hiperglicemia é a principal característica da diabetes mellitus (DM), uma das causas de morte que mais cresce em Portugal, e cujas complicações a longo prazo são mais debilitantes e mais sobrecarregam os sistemas de saúde. No entanto, os mecanismos subjacentes à resposta fisiológica de alguns tecidos à hiperglicemia não estão completamente esclarecidos. Este estudo teve como objetivo avaliar de que forma o tempo de exposição à hiperglicemia afeta dois tecidos epiteliais, o endotélio e as glândulas salivares, que são frequentemente associados a complicações da DM, utilizando um modelo animal. Adicionalmente, procurou-se encontrar novos biomarcadores para avaliar a suscetibilidade a complicações orais em diabéticos, analisando as modificações pós-traducionais (PTMs) da família de proteínas mais representativa na saliva humana: proteínas ricas em prolina (PRPs). A disfunção vascular está na origem de várias complicações da diabetes. Neste sentido, observou-se uma progressiva disfunção endotelial com o aumento do tempo de exposição à hiperglicemia, que resulta do aumento de danos no endotélio e da diminuição da capacidade de mobilização de células progenitoras. Simultaneamente, o aumento observado na atividade da via de ativação do sistema de complemento mediada por lectinas (MBL), sugere um envolvimento do sistema de imunidade inata na patogénese da disfunção vascular. Outra complicação comum da DM é o desenvolvimento de doenças orais, nomeadamente as relacionadas com a redução da secreção salivar. Na análise às glândulas submandibulares, observou-se uma resposta inicial à hiperglicemia com fortes variações na expressão de proteínas, mas a longo prazo, estas variações foram atenuadas, sugerindo um mecanismo de adaptação à hiperglicemia crónica. Adicionalmente, as proteínas relacionadas com a secreção, como as anexinas, apresentaram-se sobre-expressas, enquanto as calicreinas e proteínas metabólicas estavam sub-expressas. Estas variações sugerem que, apesar de uma diminuição da capacidade de regeneração, as células tentam superar a perda de tecido por meio do aumento da secreção, embora sem êxito. O comprometimento funcional das glândulas salivares tem consequências na composição e funções da saliva. Analisando as PTMs das PRPs salivares humanas, observou-se um aumento da frequência de péptidos com ciclização de resíduos N-terminais de glutamina a piroglutamato, o que confere uma resistência à atividade proteolítica que, por sua vez, se encontra aumentada em diabéticos. Assim, a presença de péptidos com N-piroglutamato poderá ser um potencial biomarcador da suscetibilidade a complicações orais em diabéticos.