הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

חולדות הדרכה להתנדבות צלילה מתחת למים: חקירות של תגובת צליל היונקים

12.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/52093

⸱

12 בנובמבר 2014

1Department of Physiology, Midwestern University

במאמר זה

סיכום

הוראות מפורטות ניתנות כיצד לאמן חולדות לצלול מרצון מתחת למים דרך מבוך פרספקס באורך 5 מ'. מכיוון שמוחות של חולדות אופיינו היטב, חולדות שצוללות מרצון עשויות לעזור להבהיר את המסלולים המרכזיים של תגובת הצלילה של היונקים.

תקציר

שקיעה מתחת למים מייצרת שינויים אוטונומיים הנצפים כמעט בכל בעלי החיים הצוללים. תגובה זו הנגרמת על ידי רפלקסים מורכבת מדום נשימה, ברדיקרדיה הנגרמת על ידי פאראסימפתטי ושינוי סימפתטי של התנגדות כלי הדם השומר על זרימת הדם ללב, למוח ולשרירים המתאמנים. בעוד שרבים מההיבטים המטבוליים והקרדיו-נשימתיים של תגובת הצלילה נחקרו בבעלי חיים ימיים, חקירות ההיבטים האינטגרטיביים המרכזיים של רפלקס גזע המוח הזה היו חסרות יחסית. מכיוון שהפיזיולוגיה והנוירואנטומיה של החולדה מאופיינות היטב, ניתן להשתמש בחולדה כדי לעזור לברר את המסלולים המרכזיים של תגובת הצלילה של היונקים. ניתנות הוראות מפורטות כיצד לאמן חולדות לשחות ולצלול מרצון מתחת למים דרך מבוך פרספקס באורך 5 מטרים. ניתנים גם שיקולים לגבי תכנון טנק ודרישות חדר הליכים. האימון ההתנהגותי מתנהל באופן שמפחית את הלחץ שאחרת יכול להיות קשור לטבילה כפויה מתחת למים, ובכך למזער את הפעלת מסלולי הלחץ המרכזיים. הליכי ההכשרה אינם קשים מבחינה טכנית, אך הם יכולים לגזול זמן. מכיוון שאילוף התנהגותי של בעלי חיים יכול לספק רק מודל לשימוש עם טכניקות ניסוי אחרות, ניתנות גם דוגמאות לאופן שבו נעשה שימוש בחולדות צוללות מרצון בשילוב עם טכניקות מחקר פיזיולוגיות ונוירו-אנטומיות אחרות, וכיצד ייתכן שיהיה צורך לשנות את נהלי האימון הבסיסיים כדי להתאים לטכניקות אלה. ניסויים אלה מראים כי חולדות שצוללות מרצון מציגות את אותם שינויים לב-נשימתיים הנראים בדרך כלל אצל חיות צוללות אחרות. הקלות שבה ניתן לאמן חולדות לצלול מרצון מתחת למים, והנתונים הזמינים כבר מחולדות שנאספו במחקרים נוירופיזיולוגיים אחרים, הופכים חולדות שצוללות מרצון למודל התנהגותי טוב לשימוש במחקרים החוקרים את ההיבטים המרכזיים של תגובת הצלילה של יונקים.

מבוא

תגובת הצלילה מורכבת מחבילה של רפלקסים אוטונומיים הנראים בבעלי חיים מכל מחלקות החולייתנים 1. בתגובה לטבילה מתחת למים, תגובה זו הנגרמת באופן רפלקסיבי מורכבת מדום נשימה, ברדיקרדיה ושינוי בזרימת הדם השומרת על זרימה ללב, למוח ולשרירים המתאמנים תוך הגבלת הזרימה לקרביים ולשרירים שאינם מתאמנים 2. רבים מההיבטים המטבוליים והקרדיו-נשימתיים של תגובת הצלילה של היונקים נחקרו היטב 2,3, כולל אלה בבני אדם 4,5. עם זאת, מה שהיה חסר יחסית, עד לאחרונה, הוא חקירת ההיבטים האינטגרטיביים המרכזיים של תגובת הצלילה. מה קורה בתוך גזע המוח, ומהו המסלול העצבי צעד אחר צעד, המחבר בין קלטים אפרנטיים לפלטים זורמים במהלך הרפלקס האוטונומי הזה? מענה על שאלות אלה ידרוש מודל בעל חיים מתאים 6. פתגם בפיזיולוגיה השוואתית, עקרון קרוג 7, הוא שלכל שאלת מחקר יש חיה כלשהי שאפשר לחקור עליה את הבעיה בצורה הנוחה ביותר. בעל חיים מתאים ביותר לחקר ההיבטים המרכזיים של תגובת הצלילה הוא החולדה 6,8. במידה רבה זה נובע מהעובדה שמוחות של חולדות אופיינו היטב, הן מבחינה אנטומית והן מבחינה תפקודית, ואטלסי מוח רבים של חולדות זמינים 6. בנוסף, החולדה שימושית במיוחד במחקר לב ונשימה, מכיוון שהפיזיולוגיה של החולדה ידועה היטב בכל מערכות האיברים העיקריות, והחולדה נחשבת היטב כמודל של בעלי חיים בביולוגיה מערכתית 6. לבסוף, חולדת המעבדה היא הגרסה המבויתת של Rattus norvegicus הפראי, חיה ששוחה וצוללת באופן שגרתי מתחת למים 6. בהתבסס על שיקולים אלה, החולדה היא בחירה טובה למחקרים החוקרים את ההיבטים המרכזיים של תגובת הצלילה של היונקים. לשם השוואה, שימוש בחיות ימיות כדי לחקור את ההיבטים המרכזיים של תגובת הצלילה של היונקים יהיה הרבה יותר קשה. זה נובע במידה רבה מבעלי חיים ימיים שיש להם מוחות גדולים יחסית ובגודל לא אחיד, והקושי היחסי והעלות הגבוהה של שיכון בעלי חיים אלה.

חולדות שימשו בעבר לחקירת היבטים רבים של תגובת הצלילה של היונקים, בעיקר במצבים של טבילה כפויה מתחת למים 9-12. עם זאת, מחקרים רבים בבעלי חיים ימיים ומימיים הראו שיכולה להיות תגובה דיפרנציאלית לצלילה בהתבסס על האם הטבילה הייתה כפויה או מרצון 2,13. בעלי חיים צוללים עשויים להראות ברדיקרדיה אינטנסיבית במיוחד במהלך צלילה מאולצת אך ברדיקרדיה הרבה פחות אינטנסיבית במהלך צלילה מרצון. ה"לחץ" של טבילה כפויה יכול לשנות באופן משמעותי את התגובות הקרדיווסקולריות של צלילה בבעלי חיים רבים 14. מכרסמים קטנים כמו מוסקרטים מראים גם תגובת צלילה אינטנסיבית יותר במהלך טבילה כפויה מאשר במהלך צלילה מרצון 15,16. לפיכך, אם יש להשתמש בחולדות כדי לחקור את ההיבטים המרכזיים של תגובת הצלילה של היונקים, החוקרים צריכים להיות מודעים לכך שחולדה ששקועה בכוח מתחת למים עשויה לייצר תגובה שונה מזו של חולדה שצוללת מרצון.

מטרת המאמר הזה היא לספק הוראות מפורטות כיצד לאמן חולדות לצלול מתחת למים מרצון. הליכים אלה אינם קשים מבחינה טכנית, אך עלולים לגזול זמן. האימון מתנהל באופן שמפחית את הלחץ שאחרת יכול להיות קשור לטבילה כפויה מתחת למים. טכניקת צלילה רצונית זו אמורה למזער את הפעלת מסלולי הלחץ המרכזיים ובכך לאפשר חקירה טובה יותר של ההיבטים המרכזיים של תגובת הצלילה. כשלעצמו, אימון חולדות לצלול מרצון מתחת למים אינו מייצר נתונים שניתן להשתמש בהם כדי לחקור את ההיבטים המרכזיים של תגובת הצלילה של היונקים. לכן ניתנות גם דוגמאות לאופן שבו נעשה שימוש בחולדות צוללות מרצון בשילוב עם טכניקות מחקר פיזיולוגיות ונוירו-אנטומיות אחרות, וכיצד ייתכן שיהיה צורך לשנות את אימוני הצלילה הבסיסיים כדי להתאים לטכניקות אחרות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

הערה: פרוטוקולי ניסוי המתוארים במסמך שנערך באוניברסיטת המערב התיכון אושרו על ידי המערב התיכון IACUC האוניברסיטה.

1. דרישות חדר

  1. Secure חדר נוהל שמפעיל מים חמים וקרים, ודרך להסיר את המים מהמכל, בדרך כלל ניקוז ברצפה.
  2. השתמש בשולחן עבודה שעליו להניח את מיכל הצלילה. מאז חדרים עם רצפה מרוקנת הם קווי מתאר בדרך כלל לניקוז, לצמצם את פקקי גומי ומניח אותם מתחת לרגלי השולחן על מנת להבטיח כי בראש הטבלה, ומכאן פני המים במכל, הוא ברמה.

טנק 2. צליל

  1. בניית טנק צלילה
    1. לבנות טנק מלבני (100 x 60 x 15 סנטימטר) באמצעות 3/4 בפרספקס העבה לתחתית ו1/2 בפרספקס לקירות הצדדיים (איור 1). באופן קבוע לצרף חתיכות פלסטיק מחוץ לטנק יחד באמצעות מלט cyanoacrylate או solvents כגון trichloromethane.
    2. מחלקים את הטנק לתוך 5 ערוצים כל כ 100 סנטימטר אורך, על ידי שימוש בפלסטיק נשלף 1/2 אינץ 'עבה לחתוך לחתיכות 85 x 15 סנטימטר. באופן קבוע מקום חריצים בתחתית ושולים של המכל שלתוכו אפשר מחורר חוצצים ערוץ אלה למצב.
    3. להשעות חתיכות פלסטיק אופקיים מחוצצי הערוץ כדי ליצור "גג" למנהרה מתחת למים צלילה ".
    4. בפינה אחת של מקום טנק פלטפורמה נשלפת העלתה, "אזור הסיום", לחולדות לגרור מתוך המים ולנוח בין ניסויים שחיה וצלילה. חולדות בדרך כלל חתן עצמם ולהסיר מים מהפרווה שלהם בזמן באזור הסיום. הנח צדדים גבוהים מסביב לקצוות של אזור הסיום כדי להבטיח את החולדות להישאר בפלטפורמה בין ניסויי אימונים.
    5. בפינה הנגדית של הטנק מאזור הסיום במקום קאמרי המאפשר גישה רק מתחת למים למבוך. זה נשלף "להתחילRea "משמש רק לניסויי צלילה.
      הערה: בתחילת משפט צלילת חולדה היא הורידה למים בעת שישבה על פלטפורמה בתוך תא ההתחלה; מכאן פלטפורמה זו נקראת "המעלית".
      הערה: השתמש בעיצוב מודולרי, שבו אזור ההתחלה, אזור הסיום, וכל מחיצות הערוצים הם נשלפים מהטנק. זה נעשה משתי סיבות: 1) כדי להקל על מילוי וריקון המכל עם מים לאחר הסרת כל מחיצות הערוץ, ו 2) אם חולדה מקבלת מבולבלת, במיוחד בזמן מתחת למים, ניתן לפרק את החלקים במהירות כדי להציל את העכברוש מ מים.
  2. מלא ורוקנו את המכל עם מים
    1. מילוי המכל במים
      1. בתחילת כל אימון, למלא את המכל במים ברז C 32 ° טריים עד לעומק של כ -12 סנטימטר. מערבבים את המים במכל כדי למזער כיסים חמים או קרים.
        הערה: בדרך כלל זה לוקח בערך שעה 2 להכשיר 12 חולדות. במהלך תקופה זוטמפרטורת מים יורדת בכ -4 מעלות צלזיוס. בסוף אימון המים מתקרר לכ -28 מעלות צלזיוס. מאז 30 המים ° C הוא thermoneutral לחולדות, שימוש במים חמים זה, ולא מים בטמפרטורת חדר, יהיה להקטין את איבוד חום במהלך אימון חוזר ונשנה.
    2. לרוקן את המכל עם מים
      1. בסופו של כל אימון, לנקז את המים מהמכל באמצעות צינור גדול, כמו חתיכה באורך 4 מ 'של צינורות בקוטר פנימי 1 אינץ'. לחלוטין להטביע את צינורות במכל, הבטחה אין כיסי אוויר בצינור. עד מהרה את מקום קצה אחד של הצינור לניקוז הרצפה. אפקט היניקה וכתוצאה מכך יהיה לנקז את המים מהמכל.
      2. תוך שמירה על סוף הטנק של צינורות מתחת לפני שטח המים כדי לשמור על היניקה, להטות את הטנק בקצה כדי להקל על ניקוז של המים מלאים.
        הערה: לחלופין, ולא הפריש, להתקין ברז ליד הבסיס של הטנק, ולהתחברצינור מהמכל ברז לניקוז הרצפה.

3. שיקולי העכברוש אלרגן

  1. ללבוש כפפות חד פעמיות בכל פעם שהטיפול ואימון החולדות. הכפפות יגבילו מגע עם המים במכל, שתמיד יכיל שתן חולדה.
    הערה: החולדות יהפכו רטובות במהלך האימון, והחדר יהיה מלא בריח "רטוב-עכברוש". כתוצאה מכך משטר מניעתי של אנטי-היסטמינים עלול למנוע או להגביל את השפעתם של אלרגיות חולדה. מאמנים יכולים גם צריכים ללבוש מסכות חד פעמיות אבק, או מסכות N95, הם צריכים להיות רגישים לאלרגנים חולדה.

4. אימוני השחייה

  1. אימון השחייה יומי
    הערה: ניסיון אישי עולה כי חולדות צעירות ללמוד את המבוך טוב יותר ומהר יותר, וכך מתחילות את האימון עם חולדות נגמלו חדש 35 g הוא עדיף על שימוש בחולדות מבוגרות.
    1. מלא את המכל במים. ראה 2.2.1.
    2. גימור הכנסחוצצים אזור וערוץ ליצירת 5 ערוצים שחייה.
    3. במהלך האימון הראשון בעדינות להוריד את החולדות על ידי יד למים כ 3-5 סנטימטר מאזור הסיום.
      הערה: עם כניסתה שלהם לחולדות מים תופיע לא יציבה כפי שהם נתקלים בתחושה של ריחוף ראשון. החולדות לחתור באורח בלתי-מתואם בעת שניסתה לאתר את דרך ליציאה מהמים, סופו של דבר להגיע לאזור הסיום בקרבת המקום. מפאת היכולת המולדת שלהם לשחות, בניסויים שלאחר מכן החולדות לשחות באופן מתואם הרבה יותר לכיוון אזור הסיום.
      הערה: תמיכה החולדות מלמטה כדי שהרגליים שלהם על ידי חוקרים. בעדינות להוריד את החולדות לתוך המים, ולתת להם לשחות הרחק מהיד, ולא להפיל אותם למים.
    4. בין ניסויים לתת לחולדות להישאר באזור הסיום לדקות לפחות 1. זאת על מנת לאפשר לחולדות החתן ולחקור, כך שהם רואים באזור הסיום כמקום "בטוח"ללכת בין ניסויים. זאת בניגוד לתופס עכברוש שזה עתה סיים את משפט ומייד מניח אותו בגב במים כדי להתחיל את הניסוי הבא.
      הערה: אל תשתמש בגמול חיצוני (כלומר, אוכל) במהלך האימון, כדי למנוע הפעלה של מעגלי תגמול במוח.
    5. לאחר תקופת ההמתנה אזור הסיום, בעדינות להחזיק את חולדות דקות 1 לפני ביצוע הניסוי הבא. בעדינות לייבש את החולדות במגבת במהלך ההמתנה לפני משפט מאז כניסה החוזרת ונשנית למים יגרום לחולדות לקבל רטוב מאוד, ומייבש אותם יהיה למנוע היפותרמיה.
    6. חזור על 4.1.3. באמצעות 4.1.5. כדי להשלים 3 עד 5 ניסויים עבור כל חולדה להיות מאומנות במהלך אימון השחייה יומי.
    7. הסר את כל מחיצות הערוץ ולסיים שטח מהטנק.
    8. רוקן את המים מהמכל. ראה 2.2.2.
  2. לוח הזמנים של אימוני השחייה שבועית
    1. אימונים יומיים התנהגות (ראה 4.1.) 5 ימים בשבוע, באופן אידיאלי באותו הזמןבכל יום.
    2. להתחיל הניסוי הראשון ממרחק הצלחת משא ומתן ביום הקודם. להתחיל ניסויים השניה והשלישי בעל טווח מוגדל.
    3. עם כל אימון יומי לאחר מכן להגדיל את המרחק בין המקום בי החולדות ממוקמות באזור סיום המים ו. לכמה אימונים הראשונים להגדיל את המרחק הזה על ידי 5-10 סנטימטר. לאחר החולדות מופיעות יותר בנוח עם שחייה, להגדיל את המרחקים על ידי 30-50 סנטימטר.
    4. השתמש עליות גדולות יותר במרחקי שחייה ואילו החולדות שלמדו לשחות חלק ישר של ערוץ לשחות. בניגוד לכך, למד לשחות סיכת הראש הופך בין הערוצים עלולים לקחת 2-3 אימונים.
      הערה: לעתים קרובות, בעת שהמתינה באזור הסיום, חולדות מחדש להיכנס למים לשחות, ו / או לצלול מתחת למים בראשם בזמן שעדיין יושבות על פלטפורמת אזור הסיום.
    5. חזור על פרוטוקול אימון יומי זה במשך 3 שבועות כדי להבטיח שחיה מוצלחת של 5 הערוצים כולו.פרוטוקול אימונים חוזר על עצמו זה מבטיח את סיומו המוצלח של המבוך, במיוחד לאור עובדה במבוך כולל לסירוגין סיבובים חדים שמאלה וימינה.

הדרכת 5. צלילה

הערה: לאחר החולדות למדו לנהל משא ומתן שחייה במבוך בהצלחה הם מוכנים להתחיל אימוני צלילה.

  1. הכשרה ראשונית צלילה (יום הראשון)
    1. הכנס קאמרי התחלה. מלא את המכל במים (ראה 2.2.1.). מפלס מים להבטיח הוא 1 סנטימטר מתחת לפתח לאזור ההתחלה.
    2. הכנס אזור סיום וחוצצי ערוץ כדי ליצור 5 ערוצים שחייה.
    3. במהלך פגישת הצלילה הראשונה לאלף את החולדות להיות מושפלות על המעלית למים בתוך תא ההתחלה. גישה למבוך היא מהחלק התחתון של חדר ההתחלה. במפגש ראשון זה מפלס המים הוא נמוך מספיק כך החולדה בקלות יכולה לשחות מחדר ההתחלה למבוך. לאפשר העכברוש להמשיך חייה דרך המבוך לאזור הסיום.
    4. בין ניסויים לתת לחולדות להישאר באזור הסיום לדקות לפחות 1.
      הערה: אל תשתמש בגמול חיצוני (כלומר, אוכל) במהלך האימון, כדי למנוע הפעלה של מעגלי תגמול במוח.
    5. לאחר תקופת ההמתנה אזור הסיום, בעדינות להחזיק את חולדות דקות 1 לפני ביצוע הניסוי הבא. בעדינות לייבש את החולדות במגבת במהלך המתנה לפני משפט זה.
    6. חזור על 5.1.3. באמצעות 5.1.5. כדי להשלים 3 ניסויים עבור כל חולדה להיות מאומנות במהלך אימון צלילה ראשוני זה.
    7. הסר את כל מחיצות הערוץ, להתחיל קאמרי ולסיים שטח מהטנק.
    8. רוקן את המים מהמכל. ראה 2.2.2.
  2. הכשרה ראשונית צלילה (יום שני)
    1. הכנס קאמרי התחלה. מלא את המכל במים (ראה 2.2.1.). להבטיח רמת מים היא מעט מעל פתח לאזור ההתחלה.
    2. הכנס אזור סיום וחוצצי ערוץ כדי ליצור 5 ערוצים שחייה.
    3. במהלך הצלילה השנייהמושב מפלס המים ההכשרה הועלה, כך שכדי לצאת מחדר התחלת החולדה יש ​​לטבול את ראשו מתחת לקצה של תא ההתחלה כדי להיכנס למבוך. חשוב על זה כצלילה הראשונה של החולדה. לאפשר העכברוש אז להמשיך חייה דרך המבוך לאזור הסיום.
    4. בואו החולדות להישאר באזור הסיום לדקות לפחות 1 בין ניסויים.
      הערה: אל תשתמש בגמול חיצוני (כלומר, אוכל) במהלך האימון, כדי למנוע הפעלה של מעגלי תגמול במוח.
    5. לאחר תקופת ההמתנה אזור הסיום, בעדינות להחזיק את חולדות דקות 1 לפני ביצוע הניסוי הבא. בעדינות לייבש את החולדות במגבת במהלך המתנה לפני משפט זה.
    6. חזור על 5.2.3. באמצעות 5.2.5. כדי להשלים 3 ניסויים עבור כל חולדה להיות מאומנות במהלך אימון הצלילה.
    7. הסר את כל מחיצות הערוץ, להתחיל קאמרי ולסיים שטח מהטנק.
    8. רוקן את המים מהמכל. ראה 2.2.2.
  3. אימון צלילה ראשוני (third יום)
    1. הכנס קאמרי התחלה. מלא את המכל במים (ראה 2.2.1.), על מנת להבטיח כי מפלס המים מעל לפתח לאזור ההתחלה.
    2. הכנס אזור סיום וחוצצי ערוץ כדי ליצור 5 ערוצים שחייה. מניחים פיסת הפלסטיק אופקית באופן מיידי מחוץ לאזור ההתחלה כדי ליצור מנהרת צלילה באורך 5 סנטימטר.
    3. במהלך אימון צלילה השלישי העכברוש יש לטבול את ראשו מתחת לקצה של תא ההתחלה ולשחות 5 סנטימטר מתחת למים כדי להגיע למים הפתוחים של הערוץ לשחות. לאפשר העכברוש אז להמשיך חייה דרך המבוך לאזור הסיום.
      הערה: ברגע שהוצבה באזור ההתחלה, חולדות ליזום השקיעה מתחת למים שלהם, ובכך אלה נחשבים לצלילות "מרצון".
    4. בואו החולדות להישאר באזור הסיום לדקות לפחות 1 בין ניסויים.
      הערה: אל תשתמש בגמול חיצוני (כלומר, אוכל) במהלך האימון, כדי למנוע הפעלה של מעגלי תגמול במוח.
    5. לאחר תקופת ההמתנה אזור הסיום, בעדינות להחזיק את חולדות דקות 1 לפני ביצוע הניסוי הבא. בעדינות לייבש את החולדות במגבת במהלך המתנה לפני משפט זה.
    6. חזור על 5.3.3. באמצעות 5.3.5. כדי להשלים 3 עד 5 ניסויים עבור כל חולדה להיות מאומנות במהלך אימון הצלילה.
    7. הסר את כל מחיצות הערוץ, להתחיל קאמרי ולסיים שטח מהטנק.
    8. רוקן את המים מהמכל. ראה 2.2.2.
  4. לוח הזמנים של אימוני צלילה שבועית
    1. לנהל אימונים יומיים (ראו 5.3.) 5 ימים בשבוע, באופן אידיאלי באותו הזמן בכל יום.
    2. להתחיל הניסוי הראשון ממרחק הצלחת משא ומתן ביום הקודם. להתחיל ניסויים השני והשלישי במרחק צלילה מוגבר.
    3. עם כל אימון יומי לאחר מכן להגדיל את אורך מנהרת הצלילה על ידי הוספת חוצצים אופקיים נוספים להאריך את מרחק החולדות צריכים לשחות מתחת למים. לתי העלייה כמה אימונים הראשוניםמרחק של 5-10 סנטימטרים. לאחר החולדות מופיעות יותר בנוח עם צלילה, להגדיל את המרחקים על ידי 30-50 סנטימטר.
      הערה: אל overextend מרחק הצלילה ניסה במהלך ניסויים רצופים. במידת צורך, להרים את הקצה של עטיפת הערוץ האופקי כדי לספק מרחקי צלילה קצרים יותר. אם במהלך משפט צלילת חולדה אינה מגיעה לקצה מנהרת הצלילה ומתחילה להסתובב מתחת למים, במהירות להרים את תום כיסוי הערוץ ולאפשר העכברוש לעלות על פני השטח ולהמשיך לשחות. זה יאפשר לחולדה כדי להשלים מרחק צלילה ארוך יותר בהצלחה. חיזוק חיובי זה יהיה לשמור על החולדה לנוע קדימה במנהרה מתחת למים עם כל ניסוי צלילה.
    4. השתמש עליות גדולות יותר במרחקי הצלילה בעוד החולדות לומדות לצלול חלק ישר של ערוץ לשחות. בניגוד לכך, לומד לצלול סביב סיכת הראש הופך בין הערוצים עלולים לקחת 2-3 אימונים.
      הערה: לעתים קרובות, בעת שהמתין באזור הסיום, חולדות להזין מחדש את המים דואר לשחות, ו / או לצלול מתחת למים בראשם בזמן שעדיין יושבים על פלטפורמת אזור הסיום.
    5. חזור על פרוטוקול אימון יומי זה במשך 3 שבועות כדי להבטיח צלילה מוצלחת של 5 הערוצים כולו. פרוטוקול אימונים חוזר על עצמו זה מבטיח את סיומו המוצלח של המבוך, במיוחד לאור עובדה במבוך כולל לסירוגין סיבובים חדים שמאלה וימינה.
      הערה: לוח הזמנים של אימוני השחייה וצלילה 6 שבוע המלא עולה בקנה אחד עם הצמיחה של חולדות נגמלו חדש 35 גרם להגיע למשקל גוף של 300 גרם.
    6. לאחר אימונים יומיים מלאים, והחולדות הוחזרו לכלוב בבית שלהם, להבטיח חולדות לייבש הפרווה שלהם במהירות באמצעות טיפוח, או אם יש צורך, הנח כרית חימום מתחת לכלוב שלהם כדי למנוע מהחולדות חמות עד שהפרווה שלהם היא יבשה.

6. וריאציות ניסויי

הערה: הכשרת הקמה ובעלי החיים הניסיונית הבסיסית שתוארה לעיל. עם זאת, אימון התנהגותי יחסי ציבור בלבדovides מודל לשימוש עם ניסיוני בטכניקות אחרות כדי לאסוף נתונים של עניין. פרוטוקולים בסיסיים שונה כדי לחקור היבטים מסוימים של תגובת הצלילה. דוגמאות לשינויים אלה, וכמה שיקולים לאיסוף נתונים תוך שימוש בטכניקות פיסיולוגיות וneuroanatomical אלה, הם כדלקמן.

  1. משדרי telemetric מושתלים
    1. לאחר השלמת ההכשרה, להשתמש משדרי telemetric זמינים מסחרי לשדר לחץ דם עורקים פועמים מחולדות שחיה וצלילה. לקבל את אישור IACUC המקומי לנהלים לגבי ניתוח ותהליך החלמה שאחרי ניתוח. פעל על פי הליכי ההשתלה שהוצעו על ידי החברה למשדרים שלהם, ולהבטיח התאוששות מלאה מהניתוח לפני החזרת החולדה למים.
    2. להבטיח את אנטנת קליטת אותות הרדיו נמצאת בקרבת מקום כאשר החולדה היא במים.
      הערה: מים פוחתים באותות רדיו, ולכן מרחק ne אות הרדיועורכים לנסוע דרך המים הופך להיות גורם מגביל של ממדי הטנק.
    3. השתמש בשרביט אנטנה שנערכה ביד, ולא אנטנה בגודל מלכודת עכברים, לעקוב העכברוש תוך כדי התקדמות במבוך. שמור את אנטנת השרביט בתוך 30 סנטימטר של החולדה כדי להבטיח שאות הרדיו לא הולכים לאיבוד בזמן שהעכברוש נמצא מתחת למים.
  2. נגרר Cannulae
    1. לעצב מחדש את מחיצות הערוץ וחתיכות אופקי יצירת תקרת מנהרת הצלילה כך ששבילי הצינורית לאורך מאחורי העכברוש במהלך התקדמותו במבוך.
      הערה: העיצוב המודולרי של הערוצים הוא בעל חשיבות עליונה וגם לאפשר למהיר להתאושש מהעכברוש מהמבוך מתחת למים. אם קשיים וצינורית הפכו וחילצה מן החולדה, החולדה יכולה בקרוב לדמם החוצה בזמן מתחת למים אם הצינורית לא לחבר מחדש במהירות.
    2. השתמש cannulae עורקים נגררים להקליט את לחץ דם בעורקים ובקצב לב בחולדות בהתנדבות צלילה. השתמש בפיסת 90 סנטימטר של PE50 כצינורית נגררת.
      הערה: אורך צינורית זה מספיק זמן כדי לחבר את העכבר למתמר הלחץ תוך שהוא מאפשר את העכברוש כדי להתקדם במבוך, עדיין קצר מספיק כדי למזער את השטח מת צינורית וקרובה מספיק למתמר הלחץ כדי לאפשר לנאמנות מספקת של אות לחץ דם.
    3. השתמש cannulae נגרר ורידים (או עורקים) להזריק סוכני תרופות כגון אגוניסטים ואנטגוניסטים הפאראסימפתטית ואוהדים, או להזריק קליעים נותבים או צבעים הקובעים את חלוקת תפוקת לב.
    4. לסגת דגימות דם מהחולדות באמצעות cannulae ורידים (או עורקים), בעוד שהחולדות מתחת למים כדי לקבוע את רמות קטכולאמינים מתחת למים או כימיה של דם.
      הערה: מזער את האורך של הצינורית נגררת ולהסביר את השטח המת הצינורית בדם מושך.
  3. זיהוי של נוירונים בגזע המוח הופעל
    1. השתמש בזיהוי חיסוני של חלבון Fos לזיההאזורי fy הספציפיים של גזע המוח שהם חלק מתגובת הצלילה.
      הערה: במהלך חניכה חוזרת ונשנית של רפלקס לב-ריאה, תאי עצב בגזע המוח שהם חלק מזה מעגל רפלקס יכול להיות מופעל ולייצר חלבון בשם Fos.
    2. שוב ושוב לצלול חולדות במבוך כל 5 דקות לשעה 2 בסכום כולל של 24 צלילות.
      הערה: גם בפרוטוקולים אחרים שגם גורמים לייצור Fos עצבי יכולה לשמש. כדי להימנע מהפעלה של תאי עצב בגזע המוח המעורבים בתגובה ללחץ, ההתנהגות שחוזרת על עצמו צריכה להיות כלול כחלק מהאימון התנהגותי.
  4. רמות corticosterone הדם במהלך צלילה
    1. השתמש corticosterone כמדד לרמת ניסיון של חולדות לחץ במהלך שחייה וצלילה.
    2. כדי להשיג דם לצורך ניתוח corticosterone, לצייר 0.1 מיליליטר דגימות דם מוריד הזנב של חולדות 15 דקות לאחר 3 שוחה או צלילות מרצון.
      הערה: ניסויים ראשוניים הראו כי 15 דקות היא suזמן fficient כדי לאפשר ייצור ושחרור של corticosterone למחזור הדם ולגרום לשיא ברמות corticosterone פלזמה. מאז יש לי רמות corticosterone מקצב צירקדי, לתזמן את כל הדם מושך באותו הזמן של יום והתכתב עם התזמון של אימונים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

השלמה מוצלחת של נהלי הדרכה שחייה וצלילה המתוארים יכולה להקטין את הלחץ שחווה חולדות כאשר לצלול מתחת למים. רמות corticosterone הדם מצביעות על כך שאימון יומי חוזר מקטין את stressfulness הקשורים לצלילה מרצון, וחולדות מאומנות למצוא צלילה לא יותר מלחיץ מאשר בטיפול יומי על ידי אדם (איור 2; 17). לעומת זאת, חולדות לא עבר הכשרה בפרוטוקול הצלילה למצוא צלילה מרצון מלחיץ (איור 2; 17). בנוסף, שתי חולדות מאומנות ולא מאומנים למצוא נאלצו צליל...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

חולדות ביכולים ליצור לטרפם ולעשות לנצל סביבות חצי מימיים, ולעתים קרובות היא לצלול מתחת למים כשהם מחפשים מזון למזון 6. כך שזה לא מפתיע גם שחולדות יכולות להיות בקלות רבה שהוכשרו לצלול מתחת למים בהתנדבות. נהלי ההכשרה המתוארות יכולים להימשך עד 6 שבועות, שיביאו חולדות נגמלו זה עתה לגודל גוף בשימוש ברוב אטלסי מוח חולדה בוגרת (~ 300 ז). כך המוח מהחיות מאולפות אלה יהיה יותר בקלות דומה למבנים אנטומיים שזוהו באטלסים אלה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

הכותב הוא יועץ לStoelting חברה, וסיפק את העיצוב ומפרטים של McCulloch הצלילה טנק המבוך הכולל להם למטרות מסחריות.

תודות

מחקר נתמך על ידי מימון ממשרד אוניברסיטת המערב התיכון של תוכניות מחקר וממומנות. תודה גם למתקן במערב התיכון בבעלי חיים באוניברסיטה ואריק וורן.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
McCulloch Diving Tank MazeStoelting Company60139
צינורות בקוטר פנימי 1 אינץ' פישר14-169-63משמש למילוי או ניקוז מיכל
מכשיר ריסון מכרסמים פרספקס (חסכוני עם תחתית שטוחה)BraintreeFB-M/L לצלילות כפויות
משדרים טלמטריים DSIדגם PA-C40 (270-0040-008)משמש להעברת לחץ דם עורקי פועם
שרביט אנטנה כף ידDSIדגם RLA 3000 (272-5007)משמש כדי להבטיח שאנטנת הרדיו קרובה למשדר בזמן שהחולדה מנהלת משא ומתן במבוך תת
ימי Intramedic PE50, 0.023 אינץ' IDFisher14-170-12Bמשמש כמסכת צינורית עורקים נגררת
N95 - Moldex #2300N SeriesFisher19-003-246Dמשמש להגבלת שאיפת אלרגנים של חולדות

מקורות

  1. Butler, P. J., Jones, D. R. Advances in Comparative Physiology and Biochemistry. Lowenstein, O. 8, Academic Press. 179-364 (1982).
  2. Butler, P. J., Jones, D. R. Physiology of diving birds and mammals). Physiol. Rev. 77, 837-899 (1997).
  3. Butler, P. J. Metabolic regulation in diving birds and mammals. Resp. Physiol. Neurobiol. 141, 297-315 (2004).
  4. Foster, G. E., Sheel, A. W. The human diving response, its function, and its control. Scand. J. Med. Sci. Sports. 15, 3-12 (2005).
  5. Lindholm, P., Lundgren, C. E. G. The physiology and pathophysiology of human breath-hold diving. J. Appl. Physiol. 106, 284-292 (2009).
  6. McCulloch, P. F. Animal models for investigating the central control of the mammalian diving response. Front. Physiol. 3, 1-16 (2012).
  7. Krogh, A. The progress of physiology. Am. J. Physiol. 90, 243-251 (1929).
  8. Panneton, W. M., Gan, Q., Juric, R. The rat: a laboratory model for studies of the diving response. J. Appl. Physiol. 108, 811-820 (2010).
  9. Lin, Y. C. Autonomic nervous control of cardiovascular responses during diving in the rat. Am. J. Physiol. 227, 601-605 (1974).
  10. Lin, Y. C., Baker, D. G. Cardiac output and its distribution during diving in the rat. Am. J. Physiol. 228, 733-737 (1975).
  11. Huang, T. F., Peng, Y. I. Role of the chemoreceptors in diving bradycardia in the rat. Jap. J. Physiol. 26, 395-401 (1976).
  12. Fahlman, A., Bostrom, B. L., Dillon, K. H., Jones, D. R. The genetic component of the forced diving bradycardia response in mammals. Front. Physiol. 2, 1-7 (2011).
  13. Blix, A. S., Folkow, B. Handbook of Physiology. Shepher, J. T., Abboud, F. M. , American Physiological Society. 917-944 (1984).
  14. Kooyman, G. L. Diverse Divers. 200, Springer-Verlag. (1989).
  15. MacArthur, R. A., Karpan, C. M. Heart rates of muskrats diving under simulated field conditions: persistence of the bradycardia response and factors modifying its expression. Can. J. Zool. 67, 1783-1792 (1989).
  16. McCulloch, P. F., Jones, D. R. Cortical influences on diving bradycardia in muskrats (Ondatra zibethicus). Physiol. Zool. 63, 1098-1117 (1990).
  17. McCulloch, P. F., Dinovo, K. M., Connolly, T. M. The cardiovascular and endocrine responses to voluntary and forced diving in trained and untrained rats. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 298, 224-234 (2010).
  18. Panneton, W. M., Gan, Q., Dahms, T. E. Cardiorespiratory and neural consequences of rats brought past their aerobic dive limit. J. Appl. Physiol. 109, 1256-1269 (2010).
  19. Chotiyanonta, J. S., DiNovo, K. M., McCulloch, P. F. Bilateral sectioning of the anterior ethmoidal nerves does not eliminate the diving response in voluntarily diving rats. Physiol. Reports. 1, (2013).
  20. Panneton, W. M., Anch, A. M., Panneton, W. M., Gan, Q. Parasympathetic preganglionic cardiac motoneurons labeled after voluntary diving. Front. Physiol. 5, 1-10 (2014).
  21. McCulloch, P. F., Ollenberger, G. P., Bekar, L. K., West, N. H. Trigeminal and chemoreceptor contributions to bradycardia during voluntary dives in rats. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 273, 814-822 (1997).
  22. Ollenberger, G. P., Matte, G., Wilkinson, A. A., West, N. H. Relative distribution of blood flow in rats during surface and submerged swimming. Comp. Biochem. Physiol. A. 119, 271-277 (1998).
  23. Ollenberger, G. P., West, N. H. Distribution of regional cerebral blood flow in voluntarily diving rats. J. Exp. Biol. 201, 549-558 (1998).
  24. McCulloch, P. F. Activation of the trigeminal medullary dorsal horn during voluntary diving in rats. Brain Res. 1051, 194-198 (2005).
  25. Panneton, W. M., et al. Activation of brainstem neurons by underwater diving in the rat. Front. Physiol. 3, 1-13 (2012).
  26. McCulloch, P. F., Panneton, W. M. Activation of brainstem catecholaminergic neurons during voluntary diving in rats. Brain Res. 984, 42-53 (2003).
  27. McCulloch, P. F. Globosa neurons: a distinct subgroup of noradrenergic neurons in the caudal pons of rats. Brain Res. 964, 164-167 (2003).
  28. Panneton, W. M. The mammalian diving response: an enigmatic reflex to preserve life. Physiology. 28, 284-297 (2013).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

אימון חולדותצלילה רצוניתמבוך תת-מימיניטור לחץ דםהפעלת גזע המוחמערכת העצבים האוטונומיתתגובה קרדיווסקולריתמודל התנהגותימחקר נוירופיזיולוגי
חולדות הדרכה להתנדבות צלילה מתחת למים: חקירות של תגובת צליל היונקים
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.