באמצעות מניפולציה תרופתית ו-דיוק גבוה טלמטריה רדיו לחקר הקוגניציה המרחבי בעלי חיים חינם היריעה
6 בנובמבר 2016
מאמר זה מתאר פרוטוקול רומן המשלב המניפולציה התרופתית של טלמטריה זיכרון ורדיו לתעד ולכמת את תפקיד הקוגניציה בניווט.
המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לקבוע את החשיבות של קוגניציה מרחבית בניווט של צבי יבשה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח באקולוגיה, כולל כיצד בעלי חיים מגיבים לשינויים בסביבתם או לנווט בנופים מלחיצים ולתת לנו תובנה לגבי התהליכים הקוגניטיביים והנוירולוגיים הבסיסיים. היתרונות העיקריים של טכניקה זו הם שתנועות בעלי חיים נחקרות במערכת טבעית עם דיוק מרחבי גבוה והתנהגות מתומרנת באמצעות חומרים פרמקולוגיים שנחקרו היטב.
למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי הבסיס הקוגניטיבי של תנועות בעלי חיים, ניתן ליישם אותה גם במערכות אחרות, כגון שימור ונוירוביולוגיה. כדי להתחיל, אתר גוף יעד של מים שידוע כמכיל צבים. זהה אזור בתוך האתר שיש לו עומק מים מספיק כדי להציב מלכודות.
פרוס את מלכודות החישוק כך שארבעה עד חמישה סנטימטרים יישארו מעל המים על מנת לתת לצבים הלכודים מרחב לעלות על פני השטח ולנשום. הרחב את המלכודות לאורכן המרבי. תקעו את המלכודות במקומן בצורה מאובטחת.
לאחר מכן, פיתיון את המלכודות עם דגים מתים, כבדי עוף או צוואר, ופחית מזון לחתולים או ירקות משומרים. בדוק את המלכודות פעמיים ביום. הסר את הצבים על ידי החזקת החיה בצדדים, הימנעות ממגע עם הטפרים או המקור, מה שעלול לגרום לפציעה.
הניחו את הצב בשקית אחיזה, המחוברת לסולם קפיץ ורשמו את מסת החיה לגרם הקרוב ביותר. כדי להצמיד את המשדר, השתמש תחילה במרית ובמטלית כדי לנקות בוץ, פסולת ואצות מאזור החיבור. ספוג את האזור הזה, באמצעות 70% איזופרופנול.
השתמש בכמות קטנה של אפוקסי של חמש דקות כדי לחבר את המשדר לשריון הצב המכוון אותו כדי להבטיח שלמשדר יש מגע מקסימלי עם הקליפה. מקם את האנטנה כך שהיא נגררת מאחורי החיה, במקביל לציר הארוך של הגוף. לבסוף, כסו את כל המשדר וכסנטימטר אחד מהשרוול שמסביב באפוקסי של חמש דקות.
לאחר ריפוי האפוקסי, בדרך כלל בן לילה, החזירו את הצב לנקודת הלכידה. כדי להכין את מלאי התרופות, השתמש באיזון אנליטי במכסה אדים כדי לשקול מספיק סקופולמין הידרוברומיד כדי ליצור תמיסה של מיליגרם אחד למיליליטר. הוסף את הסקופולמין לצינור חרוטי המכיל את הנפח המתאים של מי מלח בהזרקה.
מערבולת עד להמסה. לאחר מכן, שקלו מספיק סקופולמין מתילברומיד כדי ליצור תמיסת עבודה של מיליגרם אחד למיליליטר. הוסף זאת לצינור חרוטי המכיל את הנפח המתאים של מי מלח בהזרקה.
מערבל את התמיסה עד להמסת כל האבקה. בעזרת מסנן מזרק מזיגה של 0.22 מיקרומטר, העבירו את תמיסת הסקופולמין הידרוברומיד לבקבוקון סרום אטום וסטרילי. חזור על תהליך הסינון באמצעות מזרק חדש כדי לסנן את תמיסת הסקופולמין מתילברומיד.
חייג את התדר של חיית המטרה למקלט. באמצעות אנטנת יאגי, וכאשר רווח המקלט מוגדר לבינוני, זהה את המיקום הכללי של בעל חיים מתויג. עברו למיקום הכללי של צב המטרה, הישארו במרחק של לפחות 25 מטרים.
באמצעות מכשיר GPS, רשום את המיקום. זהה את כיוון האות החזק ביותר. הורד את הרווח ככל האפשר, תוך קבלת אות הניתן לזיהוי.
הזז את האנטנה שמאלה והקלט את המיסב בו האות הולך לאיבוד. זו היד השמאלית. לאחר מכן חזור על תהליך זה כדי לקבוע את היד הנכונה.
שני הכפתורים הללו מייצגים קבוצה אחת של מיסבים. לאחר מכן, עברו למיקום אחר, באופן אידיאלי 60 עד 90 מעלות ביחס למיסב הראשון, במידת האפשר, וקחו שוב את מיסבי היד השמאלית והימנית. יש לקחת מיקום GPS בכל פעם שהגשש משנה את מיקומו.
חזור על פעולה זו במיקומים שונים בסך הכל לפחות שלושה, ועד חמישה, ערכות מיסבים כדי להגביר את הדיוק. חזור על איסוף המיקום כל 10 עד 15 דקות ורשום את ערכות המיסבים עבור חיית המטרה. זה ייתן נתוני תנועה עבור בעלי החיים הלא מתומרנים.
המשיכו עד שהחיה ניווטה כמחצית מהנתיב הצפוי שלה. לאחר מכן, המשך למיקום החיה ותלכוד אותה בזהירות. בעזרת המסה שנאספה בעבר, קבע את המינון הנכון של התרופה למתן עבור החיה הספציפית שנאספה.
ספוג את מקום ההזרקה עם מגבון אלכוהול של 70%. בעזרת מזרק של מיליליטר אחד עם מחט בגודל 22, העבירו את התרופה ישירות לתוך הסינוס הצפק של הקערה. שחרר את החיה בהקדם האפשרי באתר הלכידה שלה.
עקוב אחר תנועת החיה בשיטת היד השמאלית והימנית עד שתגיע ליעד הצפוי. בעזרת כל זוג מיסבי כנף שמאל וימין, חצו את הזווית כדי למצוא את מיסב המשדר שנוצר. חזור על כך עבור כל המסבים לנקודת זמן נתונה, ומשולש כדי למצוא את מיקום החיה באותו זמן.
מפה זו מציגה את התנועות העוקבות של צבים בוגרים מנוסים בין בריכות זמניות וקבועות. למרות שמירה על דיוק גבוה לאורך המסלולים המסורתיים לפני ההזרקה, כל המבוגרים בקבוצת הבדיקה סטו באופן דרמטי לאחר קבלת טיפול בסקופולמין. תופעה זו לא נצפתה אצל אנשים שטופלו בתרופת הביקורת, מתילסקופולמין.
לעומת זאת, מיפוי של צעירים תמימים הראה שאפילו עם טיפול בסקופולמין, אנשים שמרו על תנועה בנתיבים מסורתיים. זה הצביע על כך שאנשים צעירים ללא ניסיון קודם באתר משתמשים ברמזים מקומיים כדי לנווט, בעוד שמבוגרים שטופלו בסקופולמין משתמשים בזיכרון מרחבי כדי לנווט, מכיוון שהם איבדו יכולת זו כאשר טופלו בסקופולמין. תרשים זה מראה את תנועת הצבים לדוגמה לפני הטיפול.
כל קבוצות הטיפול נראות כעוקבות אחר הדרך המסורתית ברמת דיוק גבוהה. לאחר הטיפול, מבוגרים בקבוצת הטיפול בסקופולמין סטו משמעותית מהדרך המסורתית. כל שאר הקבוצות המשיכו לנווט בדיוק רב.
לאחר השליטה, ניתן לאסוף כל סט מיסבים תוך לא יותר משלוש דקות אם המעקב מתבצע כראוי. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לבחור מיקומים קרובים מספיק כדי לאסוף נתונים מדויקים, אך לא קרובים מדי כדי להפריע לבעל החיים. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום האקולוגיה והתנהגות בעלי חיים לחקור את הבסיס הנוירולוגי של קוגניציה בתנאים טבעיים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה בוחן את תפקידה של הקוגניציה המרחבית בניווט של צבים באמצעות פרוטוקול חדש המשלב מניפולציה פרמקולוגית וטלמטריה רדיואקטיבית. גישה זו שואפת להגביר את הבנתנו לגבי התנהגות בעלי חיים בסביבות טבעיות.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- מדעי המוח
- אקולוגיה
- התנהגות בעלי חיים
רקע
- הבנת הקוגניציה המרחבית היא חיונית לחקר הניווט של בעלי חיים.
- סוכנים פרמקולוגיים יכולים להשפיע על תהליכים קוגניטיביים.
- טלמטריה רדיואקטיבית מאפשרת מעקב מדויק אחר תנועות של בעלי חיים.
- מחקר זה יכול להנחות אסטרטגיות שימור ותגובות אקולוגיות.
מטרת המחקר
- לקבוע את חשיבותה של הקוגניציה המרחבית בניווט של צבים.
- לבחון כיצד בעלי חיים מנווטים בנופים המעוררים סטרס.
- להשיג תובנות לגבי התהליכים הקוגניטיביים והנוירולוגיים העומדים בבסיס הניווט.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- אתר מקור מים עם צבים המהווה יעד למחקר.
- זהה אזור מתאים ללכידה.
- השפע על ההתנהגות באמצעות סוכנים פרמקולוגיים.
- השתמש ברדיו-טלמטריה למעקב אחר תנועות.
תוצאות עיקריות
- המחקר מספק תובנות לגבי הבסיס הקוגניטיבי של ניווט צביים.
- לממצאים עשויות להיות השלכות על הבנת תגובות של בעלי חיים לשינויים סביבתיים.
- ניתן ליישם את התוצאות במאמצי שימור ובמחקר נוירוביולוגי.
מסקנות
- ההכרה המרחבית ממלאת תפקיד משמעותי בניווט.
- המתודולוגיה המשולבת מציעה כלי רב עוצמה למחקר אקולוגי.
- מחקרים עתידיים יוכלו להרחיב ממצאים אלו כדי לחקור לעומק את התנהגות בעלי החיים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית להנהלה
שילוב של מניפולציה פרמקולוגית עם רדיוטלמטריה ברזולוציה גבוהה מאפשר בחינה ישירה של מנגנוני קוגניציה מרחבית במודלים של בעלי חיים השוהים בסביבתם הטבעית. גישה זו משפרת את הביטחון החזוי בקישור בין התערבות נוירו-פרמקולוגית לתוצאות התנהגותיות בתנאים רלוונטיים מבחינה אקולוגית, ובכך תומכת בתיקוף מטרות בשלב מוקדם עבור מסלולים קוגניטיביים ונוירולוגיים. המתודולוגיה מספקת מסגרת ניתנת להרחבה להפחתת סיכונים מנגנוניים בקווי תכנון של נוירוסיינס תרגומי ופרמקולוגיה התנהגותית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בדיקה ישירה של מעורבות נתיבים קוגניטיביים בניווט מרחבי באמצעות אנטגוניסטים פרמקולוגיים.
- תומך בתיקוף של מטרות תפקודיות על ידי קורלציה בין חסימת קולטנים לפנוטיפים התנהגותיים בסביבות טבעיות.
- מסייע בהפחתת סיכונים מנגנוניים על ידי בידוד השפעתן של מערכות מוליכים עצביים ספציפיות על התנהגויות מורכבות.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מספק בדיקה התנהגותית מתוקפת לכימות השפעות קוגניטיביות של סוכנים פרמקולוגיים in vivo.
- מספק נתוני תנועה כמותיים הניתנים לשחזור לצורך ניתוחים המשכיים והערכת תרכובות.
- מבסס סטנדרטיזציה של הבדיקה באמצעות מעקב טלמטרי בתדר גבוה וברזולוציה גבוהה.
מחקר תרגומי וטרום-קליני
- מתאים פלטי תגובה התנהגותית להתערבויות נוירופארמקולוגיות לצורך פיתוח ביומרקרים תרגומיים.
- מאפשר רציפות משלב בחינת מטרות קוגניטיביות בשלב הגילוי ועד לתיקוף התנהגותי פרה-קליני.
- תומך בהחלטות קידום מותאמות סיכון על ידי אספקת נקודות קצה חיזויות ורלוונטיות מבחינה אקולוגית.
שילוב תהליכים וזרימת עבודה
פרוטוקול זה מגשר בין שלב הגילוי המוקדם למחקר פרה-קליני על ידי כך שהוא מאפשר בדיקה מבוססת היפותזה של מטרות קוגניטיביות במודלים חיות בסביבה נטורליסטית.
- ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות לגבי מעורבותם של מוליכים עצביים בקוגניציה מרחבית ובניווט.
- סריקה: מספק תוצאות התנהגותיות כמותיות וניתנות לשחזור להערכת סוכנים פרמקולוגיים.
- אנליטיקה: מספק נתוני תנועה ברזולוציה גבוהה ופלטיים סטטיסטיים להשוואה בין תנאים.
- מחקר תרגומי: מקשר בין מניפולציה נוירופרמקולוגית לבין נקודות קצה התנהגותיות תקפות אקולוגית.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה לשימוש חוזר לצורך תיקוף מטרות קוגניטיביות והתנהגותיות על פני תרכובים ומודלים מגוונים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החיזוי במעורבות של מטרות קוגניטיביות ובקשר לתוצאות התנהגותיות.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של זרימות עבודה בפארמקולוגיה התנהגותית באמצעות טלמטריה בעלת דיוק גבוה וניתנת להרחבה.
- ערך אסטרטגי: משפר החלטות של המשך או הפסקה (go/no-go) על ידי הפחתת עמימות מכניסטית במחקרי מסלולים קוגניטיביים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תעדוף מותאם סיכונים של מטרות קוגניטיביות ונוירו-התנהגותיות לצורך קידומן.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בנורו-פרמקולוגיה, ניתוח התנהגותי וטכניקות טלמטריה בשטח.
- מחייב גישה לציוד רדיו-טלמטריה ברמת דיוק גבוהה ותשתיות אנליטיות לעיבוד נתונים מרחביים.
- מחייב סטנדרטיזציה של פרוטוקולים התנהגותיים ומרווחי איסוף נתונים בין צוותים שונים.
- ייתכן שיהיה צורך בהתאמה עבור מינים שונים או הקשרים אקולוגיים אחרים כדי להבטיח רלוונטיות תרגומית.
- מגבלות פוטנציאליות כוללות שונות סביבתית והצורך בקבוצות ביקורת קפדניות כדי לבודד השפעות פרמקולוגיות.
שאלות נפוצות בנושא ביו-פארמה
Chapters in this video
0:05
Title
0:51
Capture, Handling, and Transmitter Placement
1:59
Affixing the Radio Transmitter and Preparation of Pharmacological Solutions
3:50
Tracking Turtle Movements Using Radio Telemetry
6:25
Results: Eastern Painted Turtles (Chrysemys picta) Display Movement Patterns Consistent with Spatial Memory Formation and Recall
7:47
Conclusion
