Assessment of long-range correlation in animal behaviour time series: the temporal pattern of locomotor activity of Japanese quail (Coturnix coturnix) and mosquito larva (Culex quinquefasciatus)

The aim of this study was to evaluate the performance of a classical method of fractal analysis, Detrended Fluctuation Analysis (DFA), in the analysis of the dynamics of animal behavior time series. In order to correctly use DFA to assess the presence of long-range correlation, previous authors using statistical model systems have stated that different aspects should be taken into account such as: 1) the establishment by hypothesis testing of the absence of short term correlation, 2) an accurate estimation of a straight line in the log-log plot of the fluctuation function, 3) the elimination of artificial crossovers in the fluctuation function, and 4) the length of the time series. Taking into consideration these factors, herein we evaluated the presence of long-range correlation in the temporal pattern of locomotor activity of Japanese quail ({\sl Coturnix coturnix}) and mosquito larva ({\sl Culex quinquefasciatus}). In our study, modeling the data with the general ARFIMA model, we rejected the hypothesis of short range correlations (d=0) in all cases. We also observed that DFA was able to distinguish between the artificial crossover observed in the temporal pattern of locomotion of Japanese quail, and the crossovers in the correlation behavior observed in mosquito larvae locomotion. Although the test duration can slightly influence the parameter estimation, no qualitative differences were observed between different test durations

Data Descriptor: High resolution, week-long, locomotion time series from Japanese quail in a home-box environment

Temporal and spatial patterns of locomotion reflect both resting periods and the movement from one place to another to satisfy physiological and behavioural needs. Locomotion is studied in diverse areas of biology such as chronobiology and physiology, as well as in biomathematics. Herein, the locomotion of 24 visually-isolated Japanese quails in their home-box environment was recorded continuously over a 6.5 days at a 0.5 s sampling rate. Three time series are presented for each bird: (1) locomotor activity, (2) distance ambulated, and (3) zone of the box where the bird is located. These high resolution, week-long, time series consisting of 1.07 × 10 6 data points represent, to our knowledge, a unique data set in animal behavior, and are publically available on FigShare. The data obtained can be used for analyzing dynamic changes of daily or several day locomotion patterns, or for comparison with existing or future data sets or mathematical models across different taxa.publishedVersionFil: Flesia, Ana Georgina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física; Argentina.Fil: Flesia, Ana Georgina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Centro de Investigaciones y Estudios de Matemática; Argentina.Fil: Guzmán, Diego A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Cátedra de Química Biológica; Argentina.Fil: Guzmán, Diego A. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Guzmán, Diego A. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Pellegrini, Stefania. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Cátedra de Química Biológica; Argentina.Fil: Pellegrini, Stefania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Pellegrini, Stefania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Aon, Miguel A. Johns Hopkins University. School of Medicine; Estados Unidos de AméricaFil: Marin, Raúl H. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Cátedra de Química Biológica; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Cátedra de Química Biológica; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Guzmán, Diego A. Aarhus University. Department of Animal Science; Dinamarca

Efectos de la suplementación dietaria con isoeugenol y timol sobre el comportamiento de codornices adultas

Fil: Labaque, María C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Labaque, María C. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Labaque, María C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Luna, Agustín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Luna, Agustín. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Luna, Agustín. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Zygadlo, Julio A. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Zygadlo, Julio A. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Zygadlo, Julio A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Las aves de granja se ven sujetas a situaciones de miedo y/o estrés que son inevitables durante las prácticas rutinarias de cría. La suplementación dietaria con productos naturales de tipo antiestrés puede ser una estrategia simple y conveniente para reducir el impacto de esas situaciones. En estudios in vitro, el timol (componente principal del AE de orégano) ha mostrado ser capaz de modular la actividad GABAérgica y, en consecuencia, podría in vivo reducir la temerosidad/ansiedad de las aves que lo consumen.Fil: Labaque, María C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Labaque, María C. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Labaque, María C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Kembro, Jackelyn M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Luna, Agustín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Luna, Agustín. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Luna, Agustín. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Zygadlo, Julio A. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Zygadlo, Julio A. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Zygadlo, Julio A. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Marin, Raúl H. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.Otros Tópicos Biológico

Detrended fluctuation analysis as a complementary tool to asses Japanese quail locomotor behaviour in welfare related studies

Fil: Kembro, Jackelyn M. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Muñoz, Alejandra. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Perillo, Maria A. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Marín, Raúl H. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.The work evaluates the organization and complexity of Japanese quail temporal pattern of locomotion in diverse welfare related experimental situations using Detrended Fluctuation Analysis (DFA). DFA provides information on the organization and complexity of temporal patterns of behavior. and has been proposed as a noninvasive tool to evaluate stress-related responses in poultry.Fil: Kembro, Jackelyn M. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Muñoz, Alejandra. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Perillo, Maria A. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Biológicas y Tecnológicas; Argentina.Fil: Marín, Raúl H. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Biología (teórica, matemática, térmica, criobiología, ritmos biológicos), Biología Evolutiv

Effects of the essential oils of Lippia turbinata and Lippia polystachya (Verbenaceae) on the temporal pattern of locomotion of the mosquito Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae) larvae

The essential oils (EO) of Lippia turbinata (TUR) and Lippia polystachya (POL) have shown lethal effects against mosquito larvae. The present work evaluated whether these EO at doses ranging from sublethal to lethal (20, 40 and 80 ppm) modify the temporal pattern of locomotion of Culex quinquefasciatus larvae. Larvae were individually placed in glass boxes, and their activity recorded at 0.3 s intervals during 40 min. Individuals treated with doses >40 ppm of either EO significantly decreased their ambulation speed and the percentage of total time ambulating compared to controls. TUR 80 ppm decreased their ambulation even sooner than POL 80 ppm, when compared to their respective controls. These findings are consistent with the neurotoxic effect against insects attributed to α-Thujone, a main component of both EO. A detrended fluctuation fractal analysis evaluating the complexity and organisation of the temporal pattern of locomotion showed fractal patterns in all animals. Both sublethal and lethal doses of TUR and POL increased the complexity of ambulation. Interestingly, for POL 20 ppm, an increase in complexity was observed, while no changes in general activity were detected, suggesting that fractal analysis may be more sensitive to detect behavioural changes than general activity evaluation.Fil: Kembro, Jackelyn Melissa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba; ArgentinaFil: Marin, Raul Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba; ArgentinaFil: Zygadlo, Julio Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Gleiser, Raquel M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto Multidisciplinar de Biología Vegetal (p). Grupo Vinculado Centro de Relevamiento y Evaluacion de Recursos Agricolas y Naturales; Argentin

Integrating Mitochondrial Energetics, Redox and ROS Metabolic Networks: A Two-Compartment Model

AbstractTo understand the mechanisms involved in the control and regulation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS) levels, a two-compartment computational mitochondrial energetic-redox (ME-R) model accounting for energetic, redox, and ROS metabolisms is presented. The ME-R model incorporates four main redox couples (NADH/NAD+, NADPH/NADP+, GSH/GSSG, Trx(SH)2/TrxSS). Scavenging systems—glutathione, thioredoxin, superoxide dismutase, catalase—are distributed in mitochondrial matrix and extra-matrix compartments, and transport between compartments of ROS species (superoxide: O2⋅−, hydrogen peroxide: H2O2), and GSH is also taken into account. Model simulations are compared with experimental data obtained from isolated heart mitochondria. The ME-R model is able to simulate: i), the shape and order of magnitude of H2O2 emission and dose-response kinetics observed after treatment with inhibitors of the GSH or Trx scavenging systems and ii), steady and transient behavior of ΔΨm and NADH after single or repetitive pulses of substrate- or uncoupler-elicited energetic-redox transitions. The dynamics of the redox environment in both compartments is analyzed with the model following substrate addition. The ME-R model represents a useful computational tool for exploring ROS dynamics, the role of compartmentation in the modulation of the redox environment, and how redox regulation participates in the control of mitochondrial function