يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

الجرذان تدريب الغوص تحت الماء طوعا ل: التحقيق من الثدييات الغوص الرد

12.7K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/52093

⸱

نوفمبر 12, 2014

1Department of Physiology, Midwestern University

في هذه المقالة

ملخص

يتم توفير تعليمات مفصلة حول كيفية تدريب الفئران على الغوص طوعا تحت الماء من خلال متاهة زجاجية بطول 5 أمتار. نظرا لأن أدمغة الفئران قد تم تمييزها بشكل جيد للغاية ، فقد تساعد الفئران الغوص الطوعي في توضيح المسارات المركزية لاستجابة الغوص للثدييات.

الملخص

ينتج عن الغمر تحت الماء < p class = 'jove_content'> تغيرات لاإرادية لوحظت في جميع الغوص تقريبا. تتكون هذه الاستجابة المستحثة عن طريق الانعكاسات من انقطاع النفس ، وبطء القلب الناجم عن السمبتاوي وتغيير ناتج عن التعاطف في مقاومة الأوعية الدموية الذي يحافظ على تدفق الدم إلى القلب والدماغ وممارسة العضلات. في حين أن العديد من الجوانب الأيضية والقلب والجهاز التنفسي لاستجابة الغوص قد تمت دراستها في البحرية ، إلا أن التحقيقات في الجوانب التكاملية المركزية لمنعكس جذع الدماغ كانت غير موجودة نسبيا. نظرا لأن فسيولوجيا الجرذ وتشريحه العصبي مميزان جيدا ، يمكن استخدام الجرذ للمساعدة في التأكد من المسارات المركزية لاستجابة الغوص للثدييات. يتم توفير تعليمات مفصلة حول كيفية تدريب الفئران على السباحة والغوص الطوعي تحت الماء من خلال متاهة زجاجية بطول 5 أمتار. كما يتم إعطاء اعتبارات تتعلق بتصميم الخزان ومتطلبات غرفة الإجراءات. يتم إجراء التدريب السلوكي بطريقة تقلل من التوتر الذي يمكن أن يرتبط بالغمر القسري تحت الماء ، وبالتالي تقليل تنشيط مسارات الإجهاد المركزية. إجراءات التدريب ليست صعبة من الناحية الفنية ، لكنها قد تستغرق وقتا طويلا. نظرا لأن التدريب السلوكي للحيوانات لا يمكن أن يوفر سوى نموذج لاستخدامه مع التقنيات التجريبية الأخرى ، فقد يتم أيضا توفير أمثلة على كيفية استخدام الفئران الغوص الطوعي جنبا إلى جنب مع تقنيات البحث الفسيولوجية والتشريحية العصبية الأخرى ، وكيف قد تحتاج إجراءات التدريب الأساسية إلى التعديل لاستيعاب هذه التقنيات. تظهر هذه التجارب أن الفئران التي تغوص طوعا تظهر نفس التغيرات القلبية التنفسية التي تظهر عادة في الغوص الأخرى. إن السهولة التي يمكن بها تدريب الفئران على الغوص الطوعي تحت الماء ، والبيانات المتاحة بالفعل من الفئران التي تم جمعها في دراسات فيزيولوجية عصبية أخرى ، تجعل الفئران الغوص طوعا نموذجا سلوكيا جيدا لاستخدامه في الدراسات التي تبحث في الجوانب المركزية لاستجابة الغوص للثدييات.

المقدمة

تتكون استجابة الغوص من مجموعة من ردود الفعل اللاإرادية التي تظهر في من جميع فئات الفقاريات 1. استجابة للغمر تحت الماء ، تتكون هذه الاستجابة المستحثة بشكل انعكاسي من انقطاع النفس وبطء القلب وتغيير تدفق الدم الذي يحافظ على التدفق إلى القلب والدماغ وعضلات التمرين مع الحد من التدفق إلى العضلات الأحشاء والعضلات غير التي تمارس الرياضة 2. تم التحقيق جيدا في العديد من الجوانب الأيضية والقلب والجهاز التنفسي لاستجابة الغوص للثدييات 2،3 ، بما في ذلك تلك الموجودة في البشر 4،5. ومع ذلك ، فإن ما كان يفتقر إليه نسبيا ، حتى وقت قريب ، هو التحقيق في الجوانب التكاملية المركزية لاستجابة الغوص. ماذا يحدث داخل جذع الدماغ، وما هو المسار العصبي خطوة بخطوة، الذي يربط المدخلات الواردة بالمخرجات الصادرة أثناء هذا المنعكس اللاإرادي؟ ستتطلب الإجابة على هذه الأسئلة نموذجا حيوانيا مناسبا 6. القول المأثور في علم وظائف الأعضاء المقارن ، مبدأ كروغ 7 ، هو أنه لكل سؤال بحثي ، هناك بعض المفضلة التي يمكن دراسة المشكلة عليها بشكل أكثر ملاءمة. أنسب لدراسة الجوانب المركزية لاستجابة الغوص هو الجرذ 6،8. يرجع ذلك إلى حد كبير إلى حقيقة أن أدمغة الفئران قد تم تمييزها جيدا ، من الناحية التشريحية والوظيفية ، وتتوفر العديد من أطالس دماغ الفئران 6. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الجرذ مفيدا بشكل خاص في أبحاث القلب والجهاز التنفسي ، لأن فسيولوجيا الفئران معروفة جيدا في جميع أنظمة الأعضاء الرئيسية ، وينظر إلى الجرذ جيدا على أنه نموذج حيواني في بيولوجيا الأنظمة 6. أخيرا ، فأر المختبر هو النسخة المستأنسة من Rattus norvegicus البري ، وهو يسبح ويغوص بشكل روتيني تحت الماء 6. بناء على هذه الاعتبارات ، يعد الجرذ خيارا جيدا للدراسات التي تبحث في الجوانب المركزية لاستجابة الغوص للثدييات. وبالمقارنة ، فإن استخدام البحرية للتحقيق في الجوانب المركزية لاستجابة الغوص للثدييات سيكون أكثر صعوبة. ويرجع ذلك في جزء كبير منه إلى البحرية التي تمتلك أدمغة كبيرة نسبيا وغير موحدة الحجم ، والصعوبة النسبية والتكلفة العالية لإيواء هذه.

تم استخدام الفئران سابقا للتحقيق في العديد من جوانب استجابة الغوص للثدييات ، في المقام الأول في المواقف التي تنطوي على الغمر القسري تحت الماء 9-12. ومع ذلك ، فقد أظهرت العديد من الدراسات التي أجريت على البحرية والمائية أنه يمكن أن تكون هناك استجابة تفاضلية للغوص بناء على ما إذا كان الغمر قسريا أو طوعيا 2،13. قد تظهر الغوص بطء القلب شديدا للغاية أثناء الغوص القسري ولكن بطء القلب أقل كثافة أثناء الغوص الطوعي. يمكن أن يغير "إجهاد" الغمر القسري بشكل كبير استجابات القلب والأوعية الدموية للغوص في العديد من 14. تظهر القوارض الصغيرة مثل المسك أيضا استجابة غوص أكثر كثافة أثناء الغمر القسري مقارنة بالغوص الطوعي 15،16. وبالتالي ، إذا كان سيتم استخدام الفئران للتحقيق في الجوانب المركزية لاستجابة الغوص للثدييات ، فيجب أن يدرك الباحثون أن الفئران المغمورة بالقوة تحت الماء قد تنتج استجابة مختلفة عن استجابة الفئران الغوص طواعية.

الهدف من هذه المقالة هو تقديم إرشادات مفصلة حول كيفية تدريب الفئران على الغوص طوعا تحت الماء. هذه الإجراءات ليست صعبة من الناحية الفنية ، ولكنها قد تستغرق وقتا طويلا. يتم إجراء التدريب بطريقة تقلل من التوتر الذي يمكن أن يرتبط بالغمر القسري تحت الماء. يجب أن تقلل تقنية الغوص الطوعي هذه من تنشيط مسارات الإجهاد المركزية وبالتالي تسمح بشكل أفضل بالتحقيق في الجوانب المركزية لاستجابة الغوص. في حد ذاته ، لا يولد تدريب الفئران على الغوص الطوعي تحت الماء أي بيانات يمكن استخدامها للتحقيق في الجوانب المركزية لاستجابة الغوص للثدييات. لذلك ، يتم أيضا توفير أمثلة على كيفية استخدام فئران الغوص الطوعي جنبا إلى جنب مع تقنيات البحث الفسيولوجية والتشريحية العصبية الأخرى ، وكيف قد يحتاج التدريب الأساسي على الغوص إلى التعديل لاستيعاب هذه التقنيات الأخرى.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

ملاحظة: وصف البروتوكولات التجريبية التي أجريت هنا في جامعة الغرب الأوسط وتمت الموافقة من قبل الغرب الأوسط جامعة IACUC.

1. متطلبات غرفة

  1. تأمين غرفة الإجراء الذي تعمل المياه الباردة والساخنة على التوالي، وطريقة لإزالة المياه من الخزان، وعادة ما يكون نزيف في الكلمة.
  2. استخدام جدول الدراسة التي وضع خزان الغوص. منذ غرف مع المصارف الطابق عادة ما احيط لتصريف المياه، وخفض السدادات المطاطية ووضعها تحت أرجل الطاولة لضمان أعلى الجدول، وبالتالي سطح الماء في الخزان، هو مستوى.

2. الغوص تانك

  1. تانك الغوص البناء
    1. بناء خزان مستطيلة (100 × 60 × 15 سم) باستخدام 3/4 في زجاجي سميك لأسفل و02/01 زجاجي لفي الجدران الجانبية (الشكل 1). دائم إرفاق زجاجي خارج قطعة من خزان معا باستخدام الاسمنت cyanoacrylate أو solvenTS مثل المخففة.
    2. تقسيم الخزان الى 5 سم تقريبا كل القنوات 100 في الطول، باستخدام زجاجي سميك 1/2 بوصة قابلة للإزالة يقتطع 85 × 15 سم قطعة. وضع دائم الأخاديد في القاع والحواف للدبابات في هذه فواصل القناة التي يمكن مشقوق في الموقف.
    3. تعليق قطع زجاجي أفقية من فواصل قناة لإنشاء "سقف" للغوص "نفق تحت الماء.
    4. في أحد أركان المكان خزان منصة مرتفعة القابلة للإزالة، "منطقة النهاية"، على الفئران لنقل الخروج من الماء والراحة بين السباحة والغوص المحاكمات. الفئران عادة العريس أنفسهم وإزالة المياه من الفراء، بينما في منطقة النهاية. وضع الجانبين طويل القامة حول حواف المنطقة النهاية لضمان تبقى الفئران على منصة بين التجارب التدريب.
    5. في الزاوية المقابلة للدبابات من منطقة المركز غرفة التي تسمح فقط الوصول إلى متاهة تحت الماء. هذا قابل للإزالة "بدءالجرمية "يستخدم فقط للمحاكمات الغوص.
      ملاحظة: في بداية المحاكمة الغوص وخفضت فأر في الماء أثناء الجلوس على منصة داخل غرفة البداية. وبالتالي يسمى هذا النظام الأساسي على "المصعد".
      ملاحظة: استخدام تصميم وحدات، حيث المنطقة بداية، منطقة النهاية، وجميع القنوات فواصل قابلة للنزع من الخزان. يتم ذلك لسببين: 1) لتسهيل ملء وتفريغ الخزان بالماء بعد إزالة جميع فواصل قناة، و2) إذا كان يحصل مشوشا فأر، وخاصة حين تحت الماء، وقطع يمكن تفكيكها بسرعة لانقاذ الفئران من المياه.
  2. ملء وتفريغ الخزان بالماء
    1. ملء الخزان بالماء
      1. في بداية كل دورة تدريبية، وملء خزان مع المياه 32 درجة C الحنفية العذبة على عمق حوالي 12 سم. حرك الماء في الخزان لتقليل جيوب دافئة أو باردة.
        ملاحظة: عادة ما يستغرق حوالي 2 ساعة لتدريب 12 الفئران. خلال هذا الوقتدرجة حرارة الماء تنخفض بنحو 4 درجات مئوية. بنهاية الدورة التدريبية الماء يبرد إلى حوالي 28 درجة مئوية. منذ 30 درجة مئوية الماء معتدلة الحرارة على الفئران، وذلك باستخدام هذا الماء الدافئ بدلا من الماء درجة حرارة الغرفة، وتقليل فقدان الحرارة خلال التدريب المتكرر.
    2. تفريغ الخزان بالماء
      1. في نهاية كل دورة تدريبية، واستنزاف المياه من الخزان باستخدام خرطوم كبير، مثل 4 م قطعة طويلة من 1 بوصة قطرها الداخلي الأنابيب. تماما غمر الأنابيب في خزان، وضمان عدم وجود جيوب الهواء هي في الأنبوب. مكان بسرعة واحدة من نهاية الأنبوب إلى استنزاف الأرض. سوف يضخ الأثر الناتج استنزاف المياه من الخزان.
      2. مع الحفاظ على نهاية خزان للأنابيب تحت سطح الماء للحفاظ على شفط، تقلب دبابة على الحافة لتسهيل التصريف الكامل للمياه.
        ملاحظة: بدلا من ذلك، وبدلا من شفط وتركيب حنفية بالقرب من قاعدة للدبابات، والاتصالخرطوم من خزان الصنبور إلى استنزاف الأرض.

3. اعتبارات الجرذ مسببات الحساسية

  1. ارتداء قفازات يمكن التخلص منها كلما المناولة وتدريب الفئران. وقفازات تقيد اتصال مع الماء في الخزان، والتي سوف تحتوي دائما الفئران البول.
    ملاحظة: إن الفئران أصبحت مبلل أثناء التدريب، وسوف تملأ الغرفة مع "الرطب الفئران" رائحة. بالتالي نظام وقائي من مضادات الهيستامين التي قد تمنع أو تحد من آثار الحساسية الفئران. قد تحتاج المدربين أيضا لارتداء أقنعة الغبار القابل للتصرف، أو أقنعة N95، ينبغي أن تصبح حساسة لمسببات الحساسية الفئران.

4. تدريب السباحة

  1. تدريب السباحة اليومي
    ملاحظة: التجربة الشخصية إلى أن الفئران الأصغر سنا يتعلمون المتاهة بشكل أفضل وأسرع، وبالتالي البدء في التدريب مع 35 غ الفئران مفطوم حديثا هو الأفضل لاستخدام الفئران الكبار.
    1. ملء الخزان بالماء. رؤية 2.2.1.
    2. الانتهاء من إدراجمنطقة وقناة فواصل لإنشاء 5 قنوات السباحة.
    3. خلال الدورة التدريبية الأولى خفض بلطف الفئران باليد في الماء حوالي 3-5 سم من منطقة النهاية.
      ملاحظة: عند بدء العمل بها للفئران الماء سوف تظهر متقلب لأنها تواجه أول الإحساس العائمة. سوف الفئران مجداف حول بطريقة غير منسقة بينما كان يحاول العثور على طريقة للخروج من المياه ويصل في النهاية إلى منطقة النهاية قريبة. نظرا لقدرة فطرية على السباحة، في التجارب اللاحقة على الفئران وتسبح في أكثر بكثير بطريقة منسقة تجاه منطقة النهاية.
      ملاحظة: دعم الفئران من تحت أقدامهم حتى تكون على أيدي المحققين. خفض بلطف الفئران في الماء، والسماح لهم بالسباحة بعيدا عن متناول اليد، بدلا من إفلاتها في الماء.
    4. بين التجارب السماح تبقى الفئران في المنطقة النهاية لا يقل عن 1 دقيقة. هذا هو السماح للفئران لالعريس واستكشاف، حتى أنهم يعتبرون المنطقة النهاية مكانا "آمنا"الذهاب بين التجارب. هذا هو على النقيض من الاستيلاء على الفئران أن أكملت للتو المحاكمة وتحديد المواقع مرة أخرى في الماء لبدء المحاكمة المقبلة على الفور.
      ملاحظة: لا تستخدم مكافأة الخارجية (أي الطعام) خلال التدريب، وذلك لمنع تفعيل الدوائر المكافأة في المخ.
    5. بعد فترة الانتظار منطقة النهاية، عقد بلطف الفئران لمدة 1 دقيقة قبل الشروع في المحاكمة القادمة. يجف بلطف بمنشفة الفئران خلال هذا الانتظار قبل المحاكمة منذ دخول المتكررة في الماء سوف يسبب الفئران للحصول على الرطب جدا، وسوف تجفيفها منع انخفاض حرارة الجسم.
    6. تكرار 4.1.3. من خلال 4.1.5. لإكمال 3 إلى 5 محاكمات لكل فأر لتدريبهم خلال جلسة تدريب السباحة اليومية.
    7. إزالة جميع فواصل قناة والانتهاء من منطقة الخزان.
    8. إفراغ المياه من الخزان. رؤية 2.2.2.
  2. الجدول الزمني للتدريب السباحة الأسبوعية
    1. دورات تدريبية السلوك اليومي (انظر 4.1). 5 أيام في الأسبوع، من الناحية المثالية في نفس الوقتكل يوم.
    2. بدء أول محاكمة من المسافة عن طريق التفاوض بنجاح في اليوم السابق. بدء التجارب الثانية والثالثة من زيادة المسافة.
    3. مع كل دورة تدريبية اليومية اللاحقة زيادة المسافة بين حيث يتم وضع الفئران في الماء ومنطقة النهاية. للدورات التدريبية القليلة الأولى زيادة هذه المسافة من خلال 5-10 سم. بعد ظهور الفئران أكثر راحة مع السباحة، وزيادة المسافات بنسبة 30-50 سم.
    4. استخدام الزيادات الكبيرة في المسافات السباحة في حين أن الفئران تتعلم السباحة جزء مباشرة من قناة السباحة. في المقابل، تعلم السباحة في منعطف حاد ينتقل بين القنوات قد يستغرق 2-3 دورات تدريبية.
      ملاحظة: في كثير من الأحيان، في الوقت الذي تنتظر في منطقة النهاية، والفئران وإعادة إدخال المياه للسباحة، و / أو غمر رأسه تحت الماء في حين لا يزال جالسا على منصة منطقة النهاية.
    5. تكرار هذا البروتوكول التدريب اليومي على مدى 3 أسابيع لضمان السباحة الناجحة ل5 قنوات كاملة.هذا البروتوكول تدريب التكرار يضمن الانتهاء بنجاح من المتاهة، وخاصة منذ المتاهة تشمل بالتناوب المنعطفات دبوس الشعر الأيمن والأيسر.

5. تدريب الغوص

ملاحظة: بعد أن تعلمت الفئران للتفاوض السباحة من خلال المتاهة بنجاح انهم مستعدون لبدء تدريب الغوص.

  1. تدريب الغوص الأولي (اليوم الأول)
    1. أدخل غرفة البداية. ملء الخزان بالماء (انظر 2.2.1). ضمان مستوى المياه هو 1 سم تحت الانفتاح على منطقة البداية.
    2. إدراج منطقة النهاية وفواصل قناة لإنشاء 5 قنوات السباحة.
    3. خلال الدورة الأولى للغوص تدريب الفئران أن خفض على المصعد في الماء داخل غرفة البداية. الدخول الى متاهات هو من الجزء السفلي من الغرفة البداية. خلال هذه الدورة الأولى على مستوى المياه منخفض بما فيه الكفاية بحيث الفئران يمكن أن تسبح بسهولة من غرفة البداية في المتاهة. السماح للفئران لمواصلة السباحة من خلال المتاهة لمنطقة النهاية.
    4. بين التجارب السماح تبقى الفئران في المنطقة النهاية لا يقل عن 1 دقيقة.
      ملاحظة: لا تستخدم مكافأة الخارجية (أي الطعام) خلال التدريب، وذلك لمنع تفعيل الدوائر المكافأة في المخ.
    5. بعد فترة الانتظار منطقة النهاية، عقد بلطف الفئران لمدة 1 دقيقة قبل الشروع في المحاكمة القادمة. يجف بلطف بمنشفة الفئران خلال هذا الانتظار قبل المحاكمة.
    6. تكرار 5.1.3. من خلال 5.1.5. لاستكمال 3 محاكمات لكل فأر لتدريبهم خلال هذه الدورة تدريب الغوص الأولية.
    7. إزالة كافة فواصل القناة، تبدأ غرفة والانتهاء من منطقة الخزان.
    8. إفراغ المياه من الخزان. رؤية 2.2.2.
  2. تدريب الغوص الأولي (اليوم الثاني)
    1. أدخل غرفة البداية. ملء الخزان بالماء (انظر 2.2.1). ضمان مستوى المياه أعلى قليلا من الانفتاح على منطقة البداية.
    2. إدراج منطقة النهاية وفواصل قناة لإنشاء 5 قنوات السباحة.
    3. أثناء الغوص الثانيةوقد أثيرت دورة تدريبية منسوب المياه بحيث للخروج من الغرفة بداية الفئران أن تراجع رأسه تحت حافة الغرفة بداية لدخول المتاهة. نعتبر هذا الغوص الأولى في الفئران. السماح للفئران لثم يستمر السباحة من خلال المتاهة إلى منطقة النهاية.
    4. دعونا تبقى الفئران في المنطقة النهاية لا يقل عن 1 دقيقة بين التجارب.
      ملاحظة: لا تستخدم مكافأة الخارجية (أي الطعام) خلال التدريب، وذلك لمنع تفعيل الدوائر المكافأة في المخ.
    5. بعد فترة الانتظار منطقة النهاية، عقد بلطف الفئران لمدة 1 دقيقة قبل الشروع في المحاكمة القادمة. يجف بلطف بمنشفة الفئران خلال هذا الانتظار قبل المحاكمة.
    6. تكرار 5.2.3. من خلال 5.2.5. لاستكمال 3 محاكمات لكل فأر لتدريبهم خلال هذه الدورة تدريب الغوص.
    7. إزالة كافة فواصل القناة، تبدأ غرفة والانتهاء من منطقة الخزان.
    8. إفراغ المياه من الخزان. رؤية 2.2.2.
  3. تدريب الغوص الأولي (رهيرد اليوم)
    1. أدخل غرفة البداية. ملء الخزان بالماء (انظر 2.2.1.)، التأكد من أن مستوى المياه أعلى من الانفتاح على منطقة البداية.
    2. إدراج منطقة النهاية وفواصل قناة لإنشاء 5 قنوات السباحة. وضع قطعة الأفقي للزجاجي على الفور خارج منطقة البدء في إنشاء 5 سم الغوص طويلة النفق.
    3. خلال الدورة التدريبية الثالثة الغوص الفئران أن تراجع رأسه تحت حافة الغرفة البداية والسباحة 5 سم تحت الماء للوصول إلى المياه المفتوحة للقناة السباحة. السماح للفئران لثم يستمر السباحة من خلال المتاهة إلى منطقة النهاية.
      ملاحظة: بمجرد وضعها في منطقة البداية والجرذان الشروع غرق تحت الماء الخاصة بها، وتعتبر بالتالي هذه لتكون الغطس "الطوعية".
    4. دعونا تبقى الفئران في المنطقة النهاية لا يقل عن 1 دقيقة بين التجارب.
      ملاحظة: لا تستخدم مكافأة الخارجية (أي الطعام) خلال التدريب، وذلك لمنع تفعيل الدوائر المكافأة في المخ.
    5. بعد فترة الانتظار منطقة النهاية، عقد بلطف الفئران لمدة 1 دقيقة قبل الشروع في المحاكمة القادمة. يجف بلطف بمنشفة الفئران خلال هذا الانتظار قبل المحاكمة.
    6. تكرار 5.3.3. من خلال 5.3.5. لإكمال 3 إلى 5 محاكمات لكل فأر لتدريبهم خلال هذه الدورة تدريب الغوص.
    7. إزالة كافة فواصل القناة، تبدأ غرفة والانتهاء من منطقة الخزان.
    8. إفراغ المياه من الخزان. رؤية 2.2.2.
  4. الجدول الزمني للتدريب الغوص الأسبوعي
    1. إجراء دورات تدريبية اليومية (انظر 5.3). 5 أيام في الأسبوع، من الناحية المثالية في نفس الوقت كل يوم.
    2. بدء أول محاكمة من المسافة عن طريق التفاوض بنجاح في اليوم السابق. بدء التجارب الثانية والثالثة مع زيادة المسافة الغوص.
    3. مع كل دورة تدريبية اليومية اللاحقة زيادة طول النفق الغوص بإضافة فواصل أفقية إضافية لتوسيع المسافة الفئران لها أن تسبح تحت الماء. للدورات التدريبية القليلة الأولى زيادة ثيS المسافة 5-10 سم. بعد ظهور الفئران أكثر راحة مع الغوص، وزيادة المسافات بنسبة 30-50 سم.
      ملاحظة: لا تجهد المسافة الغوص حاول خلال التجارب المتعاقبة. إذا لزم الأمر، وترفع من نهاية غطاء قناة الأفقي لتوفير مسافات أقصر الغوص. إذا أثناء محاكمة الغوص الفئران لا يصل إلى نهاية النفق الغوص ويبدأ في الالتفاف تحت الماء، وبسرعة رفع نهاية غطاء القناة والسماح الفئران على السطح، ويستمر تسبح له. وهذا سيمكن الفئران لإكمال مسافة أطول الغوص بنجاح. وهذا التعزيز الإيجابي حفاظ على الفئران تتحرك إلى الأمام من خلال نفق تحت الماء مع كل تجربة الغوص.
    4. استخدام الزيادات الكبيرة في المسافات الغوص في حين أن الفئران تتعلم الغوص جزء مباشرة من قناة السباحة. في المقابل، تعلم الغوص حول منعطف حاد ينتقل بين القنوات قد يستغرق 2-3 دورات تدريبية.
      ملاحظة: في كثير من الأحيان، في الوقت الذي تنتظر في منطقة النهاية، والفئران وإعادة إدخال الالمياه الإلكترونية للسباحة، و / أو غمر رأسه تحت الماء في حين لا يزال جالسا على منصة منطقة النهاية.
    5. تكرار هذا البروتوكول التدريب اليومي على مدى 3 أسابيع لضمان الغوص الناجح ل5 قنوات كاملة. هذا البروتوكول تدريب التكرار يضمن الانتهاء بنجاح من المتاهة، وخاصة منذ المتاهة تشمل بالتناوب المنعطفات دبوس الشعر الأيمن والأيسر.
      ملاحظة: الجدول الزمني السباحة والغوص التدريب الكامل 6 أسابيع يتزامن مع نمو 35 غ الفئران مفطوم حديثا للوصول إلى وزن الجسم من 300 غرام.
    6. بعد جلسات تدريبية يومية كاملة، وقد عاد إلى قفص الفئران وطنهم، وضمان الفئران يجف بسرعة فرائها من خلال الاستمالة، أو إذا لزم الأمر، ضع وسادة التدفئة تحت القفص للحفاظ على الفئران دافئة حتى يكون فرائها الجاف.

6. الاختلافات التجريبية

ملاحظة: انشاء وحيوانات التجارب التدريب الأساسي وقد وصفت أعلاه. ومع ذلك، والتدريب السلوكي العلاقات العامة فقطovides نموذجا ليتم استخدامها مع تقنيات تجريبية أخرى لجمع البيانات من الفائدة. يتم تعديل البروتوكولات الأساسية للتحقيق في جوانب محددة للاستجابة للغوص. الأمثلة على هذه التعديلات، وبعض الاعتبارات لجمع البيانات باستخدام هذه التقنيات الفسيولوجية وتشريحي عصبي، وترد أدناه.

  1. زرع القياس عن بعد المرسلات
    1. بعد الانتهاء من التدريب، واستخدام أجهزة الإرسال القياس عن بعد المتاحة تجاريا لنقل نابض ضغط الدم الشرياني من السباحة والغطس الفئران. الحصول على موافقة IACUC المحلية عن الإجراءات المتعلقة الجراحة والشفاء بعد العمليات الجراحية. اتبع الإجراءات غرس اقترح من قبل الشركة للمرسل لهم، وضمان التعافي الكامل من عملية جراحية قبل العودة الفئران في الماء.
    2. ضمان هوائي استقبال إشارات الراديو هو قريب عند الفئران في الماء.
      ملاحظة: المياه خفف إشارات الراديو، وذلك بعد أن شمال شرق إشارة الراديومحرران من السفر عبر يصبح الماء عاملا مقيدا للأبعاد الخزان.
    3. استخدام هوائي عصا باليد، بدلا من الهوائي الفئران القفص الحجم، لمتابعة الفئران أنها تقدم من خلال المتاهة. إبقاء الهوائي عصا في غضون 30 سم من الفئران للتأكد من أن إشارات الراديو لا تضيع في حين أن الفئران هو تحت الماء.
  2. حقنة عادية زائدة
    1. إعادة تصميم فواصل القناة وقطع أفقية خلق سقف النفق الغوص بحيث مسارات قنية على طول وراء الفئران خلال التقدم من خلال المتاهة.
      ملاحظة: تصميم وحدات من القنوات أمر في غاية الأهمية، ويجب أن تسمح أيضا للتعافي سريعا من الفئران من متاهة تحت الماء. إذا كان عقبات قنية وأصبح طردت من الفئران، يمكن أن الفئران ينزف قريبا تحت الماء بينما إذا لم يتم تثبيتها قنية بسرعة.
    2. استخدام حقنة عادية زائدة الشرايين لتسجيل ضغط الدم الشرياني ومعدل ضربات القلب في الفئران الغوص طوعا. استخدام 90 سم قطعة من PE50 كماقنية زائدة.
      ملاحظة: هذا هو طول قنية طويلة بما يكفي لتوصيل الفئران للضغط على المفاتيح في حين لا يزال يسمح الفئران على التقدم من خلال المتاهة، ولكن قصيرة بما فيه الكفاية لتقليل مساحة قنية قتيلا وقريب بما فيه الكفاية لمحول الضغط للسماح الإخلاص كافية لل إشارة الضغط الشرياني.
    3. استخدام زائدة الوريدي (أو الشرايين) حقنة عادية لحقن مواد صيدلانية مثل منبهات ومضادات السمبتاوي ومتعاطفة، أو لحقن استشفاف أو الأصباغ التي تحدد توزيع النتاج القلبي.
    4. سحب عينات الدم من الفئران باستخدام الوريدي (أو الشرايين) حقنة عادية في حين أن الفئران هي تحت الماء لتحديد مستويات الكاتيكولامينات تحت الماء أو كيمياء الدم.
      ملاحظة: تصغير طول قنية زائدة وتشكل مساحة قنية القتلى خلال توجه الدم.
  3. الكشف عن الخلايا العصبية الدماغ المنشط
    1. استخدام الكشف المناعي للبروتين فوس لهوية منذمناطق معينة من جذع الدماغ السنة المالية التي هي جزء من الاستجابة للغوص.
      ملاحظة: أثناء بدء المتكررة من رد فعل القلبية التنفسية، عصبونات الدماغ التي هي جزء من تلك الدائرة المنعكس يمكن أن تصبح تنشيط وانتاج بروتين يسمى فو.
    2. الغوص متكرر الفئران من خلال المتاهة كل 5 دقائق لمدة 2 ساعة أي ما مجموعه 24 الغطس.
      ملاحظة: يمكن أيضا البروتوكولات الأخرى التي تحفز أيضا إنتاج فو العصبية استخدامها. لتجنب تنشيط الخلايا العصبية الدماغ تشارك في الاستجابة للإجهاد، وينبغي أن تدرج السلوك الذي يتكرر كجزء من التدريب السلوكي.
  4. مستويات الكورتيزون في الدم أثناء الغوص
    1. استخدام الكورتيزون كمؤشر لمستوى من الخبرة الفئران الإجهاد أثناء السباحة والغطس.
    2. للحصول على الدم لتحليل كورتيزون، ووضع 0.1 مل عينات الدم من الوريد ذيل الفئران 15 دقيقة بعد 3 تسبح الطوعية أو الغطس.
      ملاحظة: أشارت التجارب الأولية إلى أن 15 دقيقة هو سوfficient الوقت للسماح لإنتاج وإطلاق كورتيزون في الدورة الدموية ويتسبب في ذروة في مستويات كورتيزون البلازما. منذ مستويات الكورتيزون لها إيقاع الساعة البيولوجية، والجدول الزمني ويعتمد كل الدم في نفس الوقت من اليوم، وتقابل مع توقيت الدورات التدريبية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

الانتهاء بنجاح من إجراءات التدريب السباحة والغطس وصفها يمكن أن تقلل من التوتر التي يعيشها الفئران عند الغوص تحت الماء. مستويات الكورتيزون في الدم تشير إلى أن التدريب اليومي المتكرر يقلل من stressfulness المرتبطة الغوص التطوعي، والفئران المدربة تجد الغوص لا أكثر إرهاقا مما يجري التعامل معها يوميا من قبل الإنسان (الشكل 2، 17). على العكس، لا الفئران المدربة في بروتوكول الغوص تجد الغوص التطوعي المجهدة (الشكل 2، 17). بالإضافة إلى ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

الفئران في حياتهم وحشي شكل العلبة والقيام استغلال البيئات شبه المائية، وكثيرا ما يغوص تحت الماء في حين يتطلعون للحصول على الغذاء 6. وبالتالي فإنه ليس من المستغرب جدا أن الفئران يمكن تدريبها بسهولة جدا للغوص تحت الماء طوعا. قد تستمر إجراءات التدريب وصفه تصل إلى 6 أسابيع، والتي سوف تجلب الفئران مفطوم حديثا إلى حجم الجسم المستخدمة في معظم الأطالس الفئران الكبار الدماغ (~ 300 غ). وبالتالي العقول من هذه الحيوانات المدربة يكون أكثر قابلية للمقارنة بسهولة لالهياكل التشريحية ال...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

المؤلف هو مستشار لشركة Stoelting، وتوفير تصميم ومواصفات مكولوتش الغوص تانك المتاهة العام لهم لأغراض تجارية.

شكر وتقدير

بحوث مدعومة بتمويل من مكتب جامعة الغرب الأوسط للأبحاث ورعاية البرامج. الشكر أيضا لمرفق جامعة الغرب الأوسط الحيوانية وإريك وارن.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
McCulloch Diving Tank MazeStoelting Company60139
1 بوصة أنابيب القطر الداخلي فيشر14-169-63يستخدم لملء أو تصريف الخزان
جهاز تقييد القوارض زجاجي (مقعد اقتصادي مسطح القاع)BraintreeFB-M / L & nbsp ؛للغطس القسري
أجهزة الإرسال عن بعد DSIموديل PA-C40 (270-0040-008)يستخدم لنقل ضغط الدم الشرياني النابض
عصا هوائي محمولة باليدDSIموديل RLA 3000 (272-5007)تستخدم لضمان اقتراب هوائي الراديو من جهاز الإرسال أثناء تفاوض الفئران على متاهة تحت الماء
Intramedic PE50 ، 0.023 "IDFisher14-170-12Bتستخدم كقناع قنية شريانية
زائدة N95 - Moldex #2300N SeriesFisher19-003-246Dتستخدم للحد من استنشاق مسببات الحساسية لدى الفئران

المراجع

  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).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

تدريب الجرذانالغوص الطوعيالمتاهة تحت الماءمراقبة ضغط الدمتنشيط جذع الدماغالجهاز العصبي الذاتيالاستجابة القلبية الوعائيةالنموذج السلوكيالأبحاث الفيزيولوجية العصبية
الجرذان تدريب الغوص تحت الماء طوعا ل: التحقيق من الثدييات الغوص الرد
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.