利用药理学干预与高精度无线电遥测技术研究自由活动动物的空间认知

本实验的总体目标是确定空间认知在陆龟导航中的重要性。该方法有助于回答生态学中的关键问题，例如动物如何响应环境变化或在具有挑战性的景观中进行导航，并使我们深入了解其背后的认知和神经学过程。该技术的主要优势在于，可在自然系统中以高空间精度研究动物的运动行为，并利用已被深入研究的药理学试剂对行为进行操控。

尽管该方法可为动物行为的认知基础提供见解，但也适用于其他领域，如保护生物学和神经生物学。首先，找到已知有龟类栖息的目标水体。在该地点内确定一个水深足够的区域，以便放置陷阱。

布设 hoop traps 时，应使其高出水面四到五英寸，以便被困的龟类能够浮出水面呼吸。将陷阱展开至最大长度，并用桩将其牢固地固定到位。

接下来，使用死鱼、鸡肝或鸡脖子以及一罐猫粮或罐装蔬菜作为诱饵来诱捕。每天检查陷阱两次。抓取海龟时应从其两侧握住，避免接触可能造成伤害的爪子或喙部。

将龟放入一个悬挂袋中，并连接弹簧秤，记录动物的质量，精确到克。为了固定发射器，首先使用刮刀和布清除附着区域的泥、碎屑和藻类。用70%异丙醇擦拭该区域。

使用少量五分钟环氧树脂将发射器固定在龟的背甲上，并调整其方向，以确保发射器与背甲接触面积最大。将天线置于动物后方，使其与身体长轴平行。最后，用五分钟环氧树脂覆盖整个发射器以及周围约一厘米范围的背甲。

环氧树脂固化后，通常需过夜，将海龟送回捕获地点。配制药物储备液时，在通风橱内使用分析天平称取足量的氢溴酸东莨菪碱，以配制浓度为1毫克/毫升的溶液。将东莨菪碱加入含有适当体积注射用生理盐水的锥形管中。

涡旋至完全溶解。接着，称取足量的东莨菪碱甲基溴，配制浓度为1毫克/毫升的工作溶液。将其加入含有适当体积注射用生理盐水的锥形管中。

涡旋振荡溶液直至所有粉末完全溶解。使用0.22微米的倾注式注射器滤器，将氢溴酸东莨菪碱溶液转移至无菌密封血清小瓶中。更换新的注射器，重复过滤操作，过滤甲基溴化东莨菪碱溶液。

将目标动物的频率调谐至接收器。使用八木天线，并将接收器增益设为中等，确定标记动物的大致位置。移动至目标海龟的大致位置，但保持至少25米的距离。

使用 GPS 设备记录位置。确定信号最强的方向。在仍能接收到可检测信号的前提下，尽可能调低增益。

将天线向左移动，记录信号消失时的方位角，此点为左侧小峰。然后重复此过程以确定右侧小峰。

这两个山丘代表一组方位角。接下来，应移动到另一个位置，理想情况下与第一个方位角成 60 至 90 度角（如果可能），再次测量左侧和右侧山丘的方位角。每次跟踪者改变位置时，都需要记录一次 GPS 位置。

在不同位置重复此操作，共至少三次，最多五次，以增加准确性。每10到15分钟重复一次位置采集，并记录目标动物的方位数据集。这将为未受干扰的动物提供运动数据。

继续操作，直到动物行进至其预计路径的大约一半位置。随后，前往动物所在位置并小心将其重新捕获。根据先前采集的体重数据，确定应为该特定动物施用的正确药物剂量。

用70%酒精棉片擦拭注射部位。使用带有22号针头的1毫升注射器，将药物直接注入尾部腹膜窦。尽快在捕获地点释放动物。

使用左右山丘法追踪动物的移动，直至其到达预计的目的地。根据每一对左右山丘方位角，通过角平分法确定合成的发射器方位角。对给定时间点的所有方位角重复此过程，并通过三角测量法确定该时间点动物的位置。

该地图显示了成年经验丰富的龟类在临时池塘与永久性池塘之间的迁徙轨迹。尽管在注射前，实验龟类沿传统路线移动时保持高度精确，但所有接受东莨菪碱处理的实验组个体在给药后均出现显著偏离。而在接受对照药物甲基东莨菪碱处理的个体中未观察到此现象。

相反，对未经经验的幼体进行定位的结果显示，即使经过东莨菪碱处理，个体仍能在传统路线上保持移动。这表明，在该地点没有先前经验的幼体依赖局部线索进行导航，而经过东莨菪碱处理的成体则依赖空间记忆进行导航，因为它们在用药后失去了这种能力。该图显示了样本海龟在处理前的移动轨迹。

所有处理组均表现出高度准确地遵循传统路径的行为。经药物处理后，东莨菪碱处理组的成年个体显著偏离了传统路径，而其余各组仍继续以高精度进行导航。

一旦掌握，若跟踪操作得当，每组方位数据的采集可在三分钟内完成。在进行该操作时，重要的是要选择距离足够近以获取准确数据、但又不会过于接近而干扰动物的观察位置。该技术问世后，为生态学和动物行为学领域的研究人员探索自然条件下认知的神经基础开辟了道路。