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Article de méthode

Rats de formation à volontairement plongée sous-marine: Enquêtes de la réponse de la plongée sous-marine mammifères

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DOI :

10.3791/52093

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12 novembre 2014

1Department of Physiology, Midwestern University

Dans cet article

Résumé

Des instructions détaillées sont fournies sur la façon d’entraîner les rats à plonger volontairement sous l’eau à travers un labyrinthe de plexiglas de 5 m de long. Parce que le cerveau des rats a été très bien caractérisé, les rats plongeant volontairement peuvent aider à élucider les voies centrales de la réponse de plongée des mammifères.

Résumé

La submersion sous-marine produit des changements autonomes qui sont observés chez pratiquement tous les animaux plongeurs. Cette réponse induite par le réflexe consiste en une apnée, une bradycardie induite par la parasympathique et une altération de la résistance vasculaire induite par la sympathie qui maintient le flux sanguin vers le cœur, le cerveau et les muscles en exercice. Alors que de nombreux aspects métaboliques et cardiorespiratoires de la réponse de plongée ont été étudiés chez les animaux marins, les études sur les aspects intégratifs centraux de ce réflexe du tronc cérébral ont été relativement insuffisantes. Parce que la physiologie et la neuroanatomie du rat sont bien caractérisées, le rat peut être utilisé pour aider à déterminer les voies centrales de la réponse de plongée chez les mammifères. Des instructions détaillées sont fournies sur la façon d’entraîner les rats à nager et à plonger volontairement sous l’eau à travers un labyrinthe de plexiglas de 5 m de long. Des considérations concernant la conception des réservoirs et les exigences relatives à la salle des procédures sont également abordées. L’entraînement comportemental est mené de manière à réduire le stress qui pourrait autrement être associé à une submersion sous-marine forcée, minimisant ainsi l’activation des voies de stress centrales. Les procédures de formation ne sont pas techniquement difficiles, mais elles peuvent prendre beaucoup de temps. Étant donné que l’entraînement comportemental des animaux ne peut fournir qu’un modèle à utiliser avec d’autres techniques expérimentales, des exemples de la façon dont les rats plongeant volontairement ont été utilisés en conjonction avec d’autres techniques de recherche physiologiques et neuroanatomiques, et comment les procédures de formation de base peuvent devoir être modifiées pour s’adapter à ces techniques, sont également fournis. Ces expériences montrent que les rats qui plongent volontairement présentent les mêmes changements cardiorespiratoires que ceux généralement observés chez d’autres animaux plongeurs. La facilité avec laquelle les rats peuvent être entraînés à plonger volontairement sous l’eau, et les données déjà disponibles sur les rats recueillies dans d’autres études neurophysiologiques, font des rats qui plongent volontairement un bon modèle comportemental à utiliser dans les études portant sur les aspects centraux de la réponse des mammifères à la plongée.

Introduction

La réponse de plongée consiste en une série de réflexes autonomes observés chez les animaux de toutes les classes de vertébrés 1. En réponse à l’immersion sous l’eau, cette réponse induite par le réflexe consiste en une apnée, une bradycardie et une altération du flux sanguin qui maintient le flux vers le cœur, le cerveau et les muscles en exercice tout en limitant le flux vers les viscères et les muscles non exercés 2. De nombreux aspects métaboliques et cardiorespiratoires de la réponse de plongée chez les mammifères ont été bien étudiés 2,3, y compris ceux chez l’homme 4,5. Cependant, ce qui a été relativement absent, jusqu’à récemment, c’est l’étude des aspects intégratifs centraux de la réponse en plongée. Que se passe-t-il dans le tronc cérébral, et quelle est la voie neuronale étape par étape, qui relie les entrées afférentes aux sorties efférentes au cours de ce réflexe autonome ? Pour répondre à ces questions, il faudra un modèle animal approprié 6. Un adage en physiologie comparée, le principe de Krogh 7, est que pour chaque question de recherche, il y a un animal de choix sur lequel le problème peut être étudié le plus commodément. Un animal le plus approprié pour étudier les aspects centraux de la réponse de plongée est le rat 6,8. Cela est dû en grande partie au fait que le cerveau des rats a été très bien caractérisé, tant sur le plan anatomique que fonctionnel, et que de nombreux atlas du cerveau des rats sont disponibles 6. De plus, le rat est particulièrement utile dans la recherche cardiorespiratoire, car la physiologie du rat est bien connue dans tous les principaux systèmes d’organes, et le rat est bien considéré comme un modèle animal en biologie des systèmes 6. Enfin, le rat de laboratoire est la version domestiquée du Rattus norvegicus sauvage, un animal qui nage et plonge régulièrement sous l’eau 6. Sur la base de ces considérations, le rat est un bon choix pour les études portant sur les aspects centraux de la réponse de plongée chez les mammifères. En comparaison, il serait beaucoup plus difficile d’utiliser des animaux marins pour étudier les aspects centraux de la réponse des mammifères en plongée. Cela est dû en grande partie aux animaux marins ayant des cerveaux relativement grands et de taille non uniforme, ainsi qu’à la difficulté relative et au coût élevé de l’hébergement de ces animaux.

Les rats ont déjà été utilisés pour étudier de nombreux aspects de la réponse des mammifères en plongée, principalement dans des situations impliquant une submersion sous-marine forcée 9-12. Cependant, de nombreuses études sur les animaux marins et aquatiques ont montré qu’il peut y avoir une réponse différentielle à la plongée selon que la submersion a été forcée ou volontaire. Les animaux plongeurs peuvent présenter une bradycardie extrêmement intense lors de la plongée forcée, mais une bradycardie beaucoup moins intense lors de la plongée volontaire. Le « stress » de la submersion forcée peut modifier considérablement les réponses cardiovasculaires de la plongée chez de nombreux animaux 14. Les petits rongeurs tels que les rats musqués montrent également une réponse de plongée plus intense lors d’une immersion forcée que lors d’une plongée volontaire 15,16. Par conséquent, si l’on doit utiliser des rats pour étudier les aspects centraux de la réaction des mammifères en plongée, les enquêteurs doivent savoir qu’un rat immergé de force sous l’eau peut produire une réaction différente de celle d’un rat qui plonge volontairement.

Le but de cet article est de fournir des instructions détaillées sur la façon d’entraîner les rats à plonger volontairement sous l’eau. Ces procédures ne sont pas techniquement difficiles, mais peuvent prendre beaucoup de temps. La formation est dispensée de manière à réduire le stress qui pourrait autrement être associé à une immersion sous-marine forcée. Cette technique de plongée volontaire devrait minimiser l’activation des voies centrales de stress et ainsi permettre une meilleure investigation des aspects centraux de la réponse de plongée. En soi, l’entraînement des rats à plonger volontairement sous l’eau ne génère aucune donnée qui puisse être utilisée pour étudier les aspects centraux de la réponse de plongée des mammifères. Par conséquent, des exemples de la façon dont les rats plongeurs volontaires ont été utilisés en conjonction avec d’autres techniques de recherche physiologiques et neuroanatomiques, et comment la formation de base en plongée peut devoir être modifiée pour s’adapter à ces autres techniques, sont également fournis.

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Protocole

REMARQUE: Les protocoles expérimentaux décrits ici menée à l'Université du Midwest ont été approuvés par le Midwest Université IACUC.

1. Exigences de la chambre

  1. Fixez une salle de procédure qui a de l'eau courante chaude et froide, et une façon d'enlever l'eau du réservoir, généralement un drain dans le plancher.
  2. Utilisez une table de travail sur laquelle placer le réservoir de plongée. Depuis chambres avec siphons de sol sont généralement profilée pour drainage, de réduire les bouchons en caoutchouc et les placer sous les pieds de la table pour s'assurer que le haut du tableau, et donc la surface de l'eau dans le réservoir, est de niveau.

2. Plongée réservoir

  1. Plongée construction de réservoirs
    1. Construction d'un réservoir rectangulaire (100 x 60 x 15 cm) en utilisant 3/4 en Plexiglas d'épaisseur pour la partie inférieure et la moitié en plexiglas pour les parois latérales (figure 1). Fixer de façon permanente les pièces en plexiglas à l'extérieur de la cuve ainsi que l'aide de ciment à base de cyanoacrylate ou solvents tel que le trichlorométhane.
    2. Diviser le réservoir en 5 canaux chacun environ 100 cm de longueur, à l'aide amovibles en plexiglas épaisseur de 1/2 de pouce coupé en 85 x 15 cm de côté. Place de façon permanente des rainures dans le fond et les bords du réservoir dans lequel ces diviseurs de canaux peuvent être insérées dans la position.
    3. Suspendre horizontales pièces en plexiglas des diviseurs de canaux pour créer un «toit» pour une plongée "tunnel sous-marin.
    4. Dans un coin de la place du réservoir d'une plate-forme amovible soulevé, la «zone de finition", pour les rats pour transporter de l'eau et de repos entre natation et de plongée essais. Les rats se toilettent et éliminer l'eau de leur fourrure alors que dans la zone de finition habituellement. Placez grands côtés sur les bords de l'aire d'arrivée pour assurer les rats restent sur la plate-forme entre les essais de formation.
    5. A l'angle opposé de la cuve de la zone d'arrivée de placer une chambre qui permet seulement un accès sous-marin à labyrinthe. Cette amovible "commencer unerea »est utilisé seulement pour les essais de plongée.
      NOTE: Au début d'un essai de plongée un rat est descendu dans l'eau alors qu'il était assis sur une plate-forme à l'intérieur de la chambre de départ; donc cette plate-forme est appelée «l'ascenseur».
      REMARQUE: Utilisez une conception modulaire, où la zone de départ, zone d'arrivée, et tous les canaux intercalaires sont amovibles du réservoir. Ceci est fait pour deux raisons: 1) pour faciliter le remplissage et la vidange du réservoir avec de l'eau après le retrait de tous les diviseurs de canaux, et 2) si un rat se désorienté, surtout sous l'eau, les pièces peuvent être rapidement démontés pour sauver le rat de la eau.
  2. Remplissage et la vidange du réservoir avec de l'eau
    1. Remplissage du réservoir avec de l'eau
      1. Au début de chaque session de formation, remplir le réservoir à 32 ° C l'eau du robinet fraîche à une profondeur d'environ 12 cm. Incorporer l'eau dans le réservoir afin de limiter poches chaudes ou froides.
        Remarque: En général, il faut environ 2 heures pour former 12 rats. Pendant ce temps,température de l'eau diminue d'environ 4 ° C. A la fin de la session de formation l'eau se refroidit à environ 28 ° C. Depuis 30 ° C l'eau est thermoneutre à des rats, en utilisant cette eau chaude, plutôt que de l'eau à température ambiante, permettra de minimiser les pertes de chaleur pendant l'entraînement répétitif.
    2. Vider le réservoir avec de l'eau
      1. A la fin de chaque séance d'entraînement, vider l'eau de la cuve à l'aide d'un grand tuyau, par exemple un long morceau de tube de diamètre interne de 1 pouce de 4 m. Immerger complètement le tube dans le réservoir, en veillant à poches d'air sont dans le tube. Placer rapidement une extrémité du tuyau dans le drain de plancher. L'effet de siphon résultant vider l'eau du réservoir.
      2. Tout en maintenant l'extrémité de la tubulure de réservoir sous la surface de l'eau pour maintenir le siphon, la pointe du réservoir sur le bord de faciliter une vidange complète de l'eau.
        Remarque: vous pouvez et, plutôt que de siphon, installer un robinet près de la base du réservoir, et se connecterun tuyau du réservoir appuyez sur pour le drain de plancher.

3. Considérations Rat allergènes

  1. Porter des gants jetables lors de la manipulation et de la formation des rats. Les gants de limiter le contact avec l'eau dans le réservoir, qui sera toujours contenir l'urine de rat.
    NOTE: Les rats vont devenir humide au cours de la formation, et la salle sera remplie avec une odeur "humide-rat". Par conséquent, un régime prophylactique d'anti-histaminiques peut prévenir ou de limiter les effets des allergies chez le rat. Les formateurs peuvent aussi avoir besoin de porter des masques anti-poussière jetables, ou masques N95, devraient-ils devenir sensibles aux allergènes de rat.

4. Formation de natation

  1. Formation de natation tous les jours
    REMARQUE: L'expérience personnelle indique que les rats plus jeunes apprennent le labyrinthe mieux et plus vite, et commencent donc la formation avec 35 g rats sevrés est préférable d'utiliser des rats adultes.
    1. Remplir le réservoir avec de l'eau. Voir 2.2.1.
    2. Insérer finitionrégion et canaux séparateurs pour créer 5 chaînes de natation.
    3. Au cours de la première session de formation abaisser doucement les rats à la main dans l'eau d'environ 3-5 cm de l'aire d'arrivée.
      REMARQUE: lors de l'introduction de rats d'eau apparaît comme instable ils rencontrent d'abord la sensation de flotter. Les rats vont pagayer sur de façon non coordonnée, tout en essayant de trouver un moyen de sortir de l'eau, pour finalement atteindre la zone d'arrivée à proximité. En raison de leur capacité innée à nager, dans des essais ultérieurs, les rats vont nager dans une manière beaucoup plus coordonnée vers l'aire d'arrivée.
      Note: Le support des rats de dessous de sorte que leurs pieds sont sur les enquêteurs mains. Abaissez doucement les rats dans l'eau, et laissez-les nager loin de la main, plutôt que de les laisser tomber dans l'eau.
    4. Entre les essais laisser les rats restent dans l'aire d'arrivée pour au moins 1 min. Ceci est de permettre aux rats de toiletter et d'explorer, de sorte qu'ils considèrent l'aire d'arrivée comme un lieu «sûr»pour aller entre les essais. Ceci est en contraste saisissant à un rat qui vient de terminer un essai et immédiatement positionner en arrière dans l'eau pour commencer l'essai suivant.
      NOTE: Ne pas utiliser récompense externe (c.-à-alimentaire) au cours de la formation, de manière à empêcher l'activation des circuits de récompense dans le cerveau.
    5. Après la période d'attente de la zone d'arrivée, tenir doucement les rats pendant 1 min avant de commencer l'essai suivant. Séchez délicatement les rats avec une serviette pendant cette attente provisoire depuis l'entrée répétitive dans l'eau entraîne des rats à devenir très humide et les sécher permettra d'éviter l'hypothermie.
    6. Répétez 4.1.3. par 4.1.5. à compléter 3 à 5 essais pour chaque rat à être formé au cours d'une séance quotidienne d'entraînement de natation.
    7. Retirez tous les diviseurs de canaux et terminer la zone du réservoir.
    8. Vider l'eau de la cuve. Voir 2.2.2.
  2. Programme d'entraînement de natation hebdomadaire
    1. Des séances de formation par jour (voir 4.1.) 5 jours par semaine, idéalement en même tempschaque jour.
    2. Commencez la première épreuve de la distance négocié avec succès la veille. Commencer les deuxième et troisième essais à partir d'une distance accrue.
    3. Avec chaque séance d'entraînement quotidienne ultérieure augmenter la distance entre l'endroit où les rats sont placés dans l'eau et l'aire d'arrivée. Pour les quelques premières sessions de formation augmenter cette distance de 5-10 cm. Après les rats semblent plus à l'aise avec piscine, augmenter les distances de 30-50 cm.
    4. Utilisez des augmentations plus importantes dans les distances de nage tandis que les rats apprennent à nager une partie droite d'un canal de natation. En revanche, apprendre à nager le virages entre les canaux peut prendre 2-3 séances de formation.
      REMARQUE: Souvent, en attendant dans l'aire d'arrivée, les rats rentrer à la nage, et / ou plonger leur tête sous l'eau alors qu'il siégeait encore sur la plate-forme de la zone d'arrivée.
    5. Répétez ce protocole d'entraînement quotidien plus de 3 semaines afin d'assurer piscine succès de l'ensemble des 5 canaux.Ce protocole de formation répétitif assure la réussite du labyrinthe, en particulier depuis le labyrinthe comprend en alternance des virages en épingle à cheveux à gauche et à droite.

5. Formation de plongée

NOTE: Après les rats ont appris à négocier natation à travers le labyrinthe avec succès, ils sont prêts à commencer la formation de plongée.

  1. Formation de plongée initiale (premier jour)
    1. Insérez chambre de démarrage. Remplir le réservoir avec de l'eau (voir 2.2.1.). Assurer un niveau de l'eau est de 1 cm en dessous de l'ouverture de la zone de départ.
    2. Insérez aire d'arrivée et diviseurs de canaux pour créer les 5 chaînes de natation.
    3. Au cours de la première session de plongée former les rats à être abaissés sur l'ascenseur dans l'eau dans la chambre de départ. L'accès au labyrinthe est à partir du fond de la chambre de départ. Au cours de cette première session, le niveau d'eau est suffisamment faible pour le rat peut nager facilement de la chambre de départ dans le labyrinthe. Laisser le rat à continuer à nager à travers le labyrinthe del'aire d'arrivée.
    4. Entre les essais laisser les rats restent dans l'aire d'arrivée pour au moins 1 min.
      NOTE: Ne pas utiliser récompense externe (c.-à-alimentaire) au cours de la formation, de manière à empêcher l'activation des circuits de récompense dans le cerveau.
    5. Après la période d'attente de la zone d'arrivée, tenir doucement les rats pendant 1 min avant de commencer l'essai suivant. Séchez délicatement les rats avec une serviette pendant cette attente avant le procès.
    6. Répétez 5.1.3. par 5.1.5. à effectuer 3 essais pour chaque rat à être formé au cours de cette session de formation initiale de plongée.
    7. Retirez tous les diviseurs de canaux, commencer et finir chambre zone du réservoir.
    8. Vider l'eau de la cuve. Voir 2.2.2.
  2. Formation de plongée initiale (deuxième jour)
    1. Insérez chambre de démarrage. Remplir le réservoir avec de l'eau (voir 2.2.1.). Assurez niveau de l'eau est légèrement au-dessus de l'ouverture de la zone de départ.
    2. Insérez aire d'arrivée et diviseurs de canaux pour créer les 5 chaînes de natation.
    3. Au cours de la deuxième plongéesession de formation du niveau de l'eau a été soulevée de sorte que pour sortir de la chambre de démarrage, le rat doit mettre la tête sous le bord de la chambre de démarrage pour entrer dans le labyrinthe. Considérez cela comme première plongée du rat. Laisser le rat de continuer ensuite la natation à travers le labyrinthe de l'aire d'arrivée.
    4. Que les rats restent dans l'aire d'arrivée pour au moins 1 min entre les essais.
      NOTE: Ne pas utiliser récompense externe (c.-à-alimentaire) au cours de la formation, de manière à empêcher l'activation des circuits de récompense dans le cerveau.
    5. Après la période d'attente de la zone d'arrivée, tenir doucement les rats pendant 1 min avant de commencer l'essai suivant. Séchez délicatement les rats avec une serviette pendant cette attente avant le procès.
    6. Répétez 5.2.3. par 5.2.5. à effectuer 3 essais pour chaque rat à être formé au cours de cette session de formation de plongée.
    7. Retirez tous les diviseurs de canaux, commencer et finir chambre zone du réservoir.
    8. Vider l'eau de la cuve. Voir 2.2.2.
  3. Formation de plongée initiale (troisième jour)
    1. Insérez chambre de démarrage. Remplir le réservoir avec de l'eau (voir 2.2.1.), Veiller à ce que le niveau d'eau est au-dessus de l'ouverture de la zone de départ.
    2. Insérez aire d'arrivée et diviseurs de canaux pour créer les 5 chaînes de natation. Placer un morceau de Plexiglas horizontal immédiatement à l'extérieur de la zone de départ pour créer un tunnel sous-marine à long 5 cm.
    3. Au cours de la troisième session de formation de plongée, le rat doit mettre la tête sous le bord de la chambre de début et nager 5 cm sous l'eau pour atteindre l'eau ouverte du canal de natation. Laisser le rat de continuer ensuite la natation à travers le labyrinthe de l'aire d'arrivée.
      REMARQUE: Une fois placé dans la zone de départ, les rats lancer leur propre submersion marine, et donc ceux-ci sont considérés comme des plongées «volontaires».
    4. Que les rats restent dans l'aire d'arrivée pour au moins 1 min entre les essais.
      NOTE: Ne pas utiliser récompense externe (c.-à-alimentaire) au cours de la formation, de manière à empêcher l'activation des circuits de récompense dans le cerveau.
    5. Après la période d'attente de la zone d'arrivée, tenir doucement les rats pendant 1 min avant de commencer l'essai suivant. Séchez délicatement les rats avec une serviette pendant cette attente avant le procès.
    6. Répétez 5.3.3. par 5.3.5. à compléter 3 à 5 essais pour chaque rat à être formé au cours de cette session de formation de plongée.
    7. Retirez tous les diviseurs de canaux, commencer et finir chambre zone du réservoir.
    8. Vider l'eau de la cuve. Voir 2.2.2.
  4. Programme de formation de plongée hebdomadaire
    1. Organiser des séances d'entraînement quotidiennes (voir 5.3.) 5 jours par semaine, idéalement à la même heure chaque jour.
    2. Commencez la première épreuve de la distance négocié avec succès la veille. Commencer les deuxième et troisième essais avec une distance accrue plongée.
    3. Avec chaque séance d'entraînement quotidienne ultérieure augmenter la longueur du tunnel de plongée en ajoutant séparateurs horizontaux supplémentaires pour étendre la distance les rats ont à nager sous l'eau. Pour la première quelques séances de formation augmentation this la distance de 5-10 cm. Après les rats semblent plus à l'aise avec la plongée, augmenter les distances de 30-50 cm.
      REMARQUE: Ne pas disperser et la distance de plongée tenté au cours des essais successifs. Si nécessaire, soulevez la fin de la couverture du canal horizontal à fournir plus courtes distances de plongée. Si lors d'un essai de plongée un rat ne parvient pas au bout du tunnel de plongée et se met à tourner autour de sous-marin, rapidement soulever la fin de la couverture de canal et permettre le rat à la surface et de poursuivre son bain. Cela permettra au rat pour mener à bien une distance de plongée plus. Ce renforcement positif tiendra le rat aller de l'avant à travers le tunnel sous-marin avec chaque essai de plongée.
    4. Utilisez des augmentations plus importantes dans les distances de plongée tandis que les rats apprennent à plonger une partie droite d'un canal de natation. En revanche, apprendre à plonger dans le virages entre les canaux peut prendre 2-3 séances de formation.
      REMARQUE: Souvent, en attendant dans l'aire d'arrivée, les rats réintégrer ee l'eau pour nager, et / ou plonger leur tête sous l'eau alors qu'il siégeait encore sur la plate-forme de la zone d'arrivée.
    5. Répétez ce protocole d'entraînement quotidien plus de 3 semaines pour assurer le succès de plongée de l'ensemble des 5 canaux. Ce protocole de formation répétitif assure la réussite du labyrinthe, en particulier depuis le labyrinthe comprend en alternance des virages en épingle à cheveux à gauche et à droite.
      REMARQUE: Le programme d'entraînement de natation et de plongée complet 6 semaines coïncide avec la croissance de 35 g rats sevrés à atteindre un poids de 300 g.
    6. Après des séances d'entraînement quotidiennes sont terminées, et les rats ont été renvoyés dans leur cage, assurer rats sèchent rapidement leur fourrure par le toilettage, ou si nécessaire, placez un coussin chauffant sous leur cage pour garder les rats chaud jusqu'à ce que leur fourrure est sèche.

6. Les variations expérimentales

REMARQUE: La mise en place et l'animal expérimental formation de base ont été décrits ci-dessus. Cependant, la formation comportementale seulement provides un modèle pour être utilisé avec d'autres techniques expérimentales pour collecter des données d'intérêt. Protocoles de base sont modifiés pour étudier les aspects spécifiques de la réponse de plongée. Des exemples de ces modifications, et certaines considérations pour la collecte de données à l'aide de ces techniques physiologiques et neuro-anatomiques, sont donnés ci-dessous.

  1. Implantables émetteurs télémétriques
    1. Après l'achèvement de la formation, utiliser des émetteurs télémétriques disponibles dans le commerce pour transmettre pulsatile de la pression artérielle de natation et de plongée rats. Obtenir l'approbation locale IACUC pour les procédures relatives à la chirurgie et la récupération post-chirurgicale. Suivez les procédures d'implantation proposés par la société pour leur émetteur, et assurer une récupération complète de la chirurgie avant de retourner le rat dans l'eau.
    2. Assurez-vous de l'antenne de réception du signal radio est à proximité lorsque le rat est dans l'eau.
      REMARQUE: L'eau atténue les signaux de radio, et donc la distance de la NE du signal radioeds de se déplacer dans l'eau devient un facteur de limitation des dimensions du réservoir.
    3. Utiliser une antenne baguette à main, plutôt que d'une antenne de taille rat en cage, pour suivre le rat à mesure qu'elle progresse dans le dédale. Maintenir l'antenne à l'intérieur de la baguette de 30 cm du rat à faire en sorte que le signal radio ne sont pas perdues pendant le rat est sous l'eau.
  2. Trailing canules
    1. Réaménager les diviseurs de canaux et pièces horizontales créant le toit du tunnel de plongée ainsi que les sentiers le long de la canule derrière le rat au cours de sa progression à travers le labyrinthe.
      REMARQUE: La conception modulaire des canaux est d'une importance capitale et doit également permettre la récupération rapide du rat du labyrinthe sous-marin. Si un accrocs de la canule et se décrochent du rat, le rat pourrait bientôt saigner sous l'eau si la canule est pas rapidement remis en place.
    2. Utilisez fuite canules artérielle pour enregistrer la pression artérielle et la fréquence cardiaque chez les rats volontairement plongée. Utilisez un morceau de 90 cm de PE50 commeune canule arrière.
      REMARQUE: Cette longueur de la canule est assez long pour connecter le rat pour le transducteur de pression tout en permettant au rat pour progresser à travers le labyrinthe, tout en étant suffisamment court pour minimiser canule espace mort et est suffisamment proche du capteur de pression pour permettre une fidélité suffisante de la signal de la pression artérielle.
    3. Utilisation de fuite veineuse (ou artérielle) canules à injecter des agents pharmaceutiques tels que des agonistes et des antagonistes parasympathique et sympathique, ou pour injecter des traceurs ou des colorants qui déterminent la répartition du débit cardiaque.
    4. Prélever des échantillons de sang chez les rats à l'aide de la canule veineuse (ou artérielle), tandis que les rats sont sous l'eau afin de déterminer les taux de catécholamines sous l'eau ou de la chimie du sang.
      REMARQUE: Réduire la longueur de la canule arrière et tenir compte de l'espace mort de la canule pendant les prises de sang.
  3. Détection de neurones du tronc cérébral Activé
    1. Utiliser la détection immunologique de la protéine Fos à identidomaines spécifiques fy du tronc cérébral qui font partie de la réponse de plongée.
      Remarque: Au cours de l'initiation répétitive d'un réflexe cardio-respiratoire, les neurones du tronc cérébral qui font partie de ce circuit réflexe peut devenir actif et produire une protéine appelée Fos.
    2. Plonger répétitive rats à travers le labyrinthe toutes les 5 minutes pendant 2 heures pour un total de 24 plongées.
      REMARQUE: Les autres protocoles qui induisent également la production de neurones Fos peut également être utilisé. Pour éviter l'activation des neurones du tronc cérébral impliquées dans la réponse au stress, le comportement qui se répète devrait être inclus dans le cadre de la formation comportementale.
  4. les niveaux de corticostérone dans le sang au cours de plongée sous-marine
    1. Utilisez corticostérone comme un indicateur du niveau de rats de stress expérience pendant la baignade et la plongée.
    2. Pour obtenir du sang pour l'analyse de la corticostérone, attirer 0,1 ml des échantillons de sang de la veine de la queue des rats 15 min après 3 nage volontaires ou des plongées.
      REMARQUE: Des expériences préliminaires ont indiqué que 15 min est suFFICIENT temps pour permettre la production et la libération de corticostérone dans la circulation et provoquer un pic dans les niveaux plasmatiques de corticostérone. Puisque les niveaux de corticostérone ont un rythme circadien, planifier tous les prélèvements sanguins à la même heure de la journée et correspondu avec le calendrier des sessions de formation.

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Résultats

La réussite des procédures de formation de natation et de plongée décrits peut diminuer le stress vécu par les rats lors d'une plongée sous l'eau. les taux de corticostérone dans le sang de tous les jours indiquent que la formation répétitive diminue la pénibilité associés à la plongée volontaire, et des rats entraînés à trouver plongée plus stressant que d'être manipulés quotidiennement par un être humain (Figure 2; 17). A l'inverse, les rats ne sont pas formés dans le protocole de la plongé...

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Discussion

Rats dans leur forme sauvage peuvent et exploiter des environnements semi-aquatiques, et sera souvent plonger sous l'eau tandis que la recherche de nourriture 6. Ainsi, il est pas trop surprenant que les rats peuvent être très facilement entraînés à plonger volontairement sous-marin. Les procédures de formation décrits peuvent durer jusqu'à 6 semaines, ce qui portera rats sevrés à une taille de corps utilisés dans la plupart des atlas de cerveau de rat adulte (~ 300 g). Ainsi, les cerveaux de ces anim...

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Déclarations de divulgation

L'auteur est un consultant pour Stoelting Société, et a assuré la conception et les spécifications de la Dive Maze réservoir McCulloch globale à des fins commerciales.

Remerciements

Recherche appuyée par un financement de l'Office des programmes de recherche et parrainés par des universités du Midwest. Merci également à la facilité du Midwest Université animaux et Erik Warren.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
McCulloch Diving Tank MazeStoelting Company60139
Tube de 1 pouce de diamètre interne  ;Fisher14-169-63Utilisé pour remplir ou vider le réservoir
Dispositif de retenue des rongeurs en plexiglas (Economy flat bottomed resrestraint)BraintreeFB-M/L  ;Pour les plongées forcées
Transmetteurs télémétriques  ;DSIPA-C40 (270-0040-008)Utilisé pour transmettre la pression artérielle pulsatile
Baguette d’antenne portativeModèle DSIRLA 3000 (272-5007)Utilisé pour s’assurer que l’antenne radio est proche de l’émetteur pendant que le rat négocie un labyrinthe sous-marin
Intramedic PE50, 0.023" IDFisher14-170-12BUtilisé comme canule artérielle traînante
Masque N95 - Moldex #2300N SeriesFisher19-003-246DUtilisé pour limiter l’inhalation d’allergènes de rats
Modèle

Références

  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).

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