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Articolo metodologico

I ratti di formazione per immersione subacquea volontariamente: Indagini della risposta Diving mammiferi

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DOI:

10.3791/52093

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12 novembre 2014

1Department of Physiology, Midwestern University

In questo articolo

Sommario

Vengono fornite istruzioni dettagliate su come addestrare i ratti a immergersi volontariamente sott'acqua attraverso un labirinto di plexiglas lungo 5 m. Poiché il cervello dei ratti è stato molto ben caratterizzato, i ratti che si immergono volontariamente possono aiutare a chiarire i percorsi centrali della risposta subacquea dei mammiferi.

Abstract

L'immersione subacquea produce cambiamenti autonomici che si osservano praticamente in tutti gli animali subacquei. Questa risposta indotta riflessamente consiste in apnea, bradicardia indotta da parasimpatia e alterazione della resistenza vascolare indotta da simpatico che mantiene il flusso sanguigno al cuore, al cervello e ai muscoli in esercizio. Mentre molti degli aspetti metabolici e cardiorespiratori della risposta all'immersione sono stati studiati negli animali marini, le indagini sugli aspetti integrativi centrali di questo riflesso del tronco encefalico sono state relativamente carenti. Poiché la fisiologia e la neuroanatomia del ratto sono ben caratterizzate, il ratto può essere utilizzato per aiutare ad accertare le vie centrali della risposta subacquea dei mammiferi. Vengono fornite istruzioni dettagliate su come addestrare i ratti a nuotare e a immergersi volontariamente sott'acqua attraverso un labirinto di plexiglas lungo 5 m. Vengono inoltre fornite considerazioni sulla progettazione del serbatoio e sui requisiti della sala operatoria. L'addestramento comportamentale è condotto in modo tale da ridurre lo stress che potrebbe altrimenti essere associato all'immersione subacquea forzata, minimizzando così l'attivazione delle vie centrali di stress. Le procedure di formazione non sono tecnicamente difficili, ma possono richiedere molto tempo. Poiché l'addestramento comportamentale degli animali può fornire solo un modello da utilizzare con altre tecniche sperimentali, vengono forniti anche esempi di come i ratti che si immergono volontariamente siano stati utilizzati in combinazione con altre tecniche di ricerca fisiologica e neuroanatomica e di come le procedure di addestramento di base possano dover essere modificate per adattarsi a queste tecniche. Questi esperimenti dimostrano che i ratti che si immergono volontariamente mostrano gli stessi cambiamenti cardiorespiratori tipicamente osservati in altri animali subacquei. La facilità con cui i ratti possono essere addestrati a immergersi volontariamente sott'acqua, e i dati già disponibili sui ratti raccolti in altri studi neurofisiologici, rendono i ratti che si immergono volontariamente un buon modello comportamentale da utilizzare negli studi che indagano gli aspetti centrali della risposta subacquea dei mammiferi.

Introduzione

La risposta subacquea consiste in una serie di riflessi autonomici osservati in animali di tutte le classi di vertebrati 1. In risposta all'immersione sott'acqua, questa risposta indotta dai riflessi consiste in apnea, bradicardia e un'alterazione del flusso sanguigno che mantiene il flusso al cuore, al cervello e ai muscoli in esercizio, limitando il flusso ai visceri e ai muscoli non in esercizio 2. Molti degli aspetti metabolici e cardiorespiratori della risposta subacquea dei mammiferi sono stati ben studiati 2,3, compresi quelli nell'uomo 4,5. Tuttavia, ciò che è stato relativamente carente, fino a poco tempo fa, è l'indagine sugli aspetti integrativi centrali della risposta subacquea. Cosa succede all'interno del tronco encefalico e qual è il percorso neuronale passo dopo passo che collega gli input afferenti agli output efferenti durante questo riflesso autonomo? Per rispondere a queste domande sarà necessario un modello animale appropriato 6. Un adagio in fisiologia comparata, il principio di Krogh 7, è che per ogni domanda di ricerca c'è un animale di scelta su cui il problema può essere studiato più convenientemente. Un animale più appropriato per studiare gli aspetti centrali della risposta all'immersione è il ratto 6,8. In gran parte ciò è dovuto al fatto che il cervello dei ratti è stato molto ben caratterizzato, sia anatomicamente che funzionalmente, e sono disponibili molti atlanti del cervello di ratto 6. Inoltre, il ratto è particolarmente utile nella ricerca cardiorespiratoria, perché la fisiologia del ratto è ben nota in tutti i principali sistemi di organi, e il ratto è ben considerato come un modello animale nella biologia dei sistemi 6. Infine, il ratto da laboratorio è la versione addomesticata del Rattus norvegicus selvatico, un animale che nuota e si immerge abitualmente sott'acqua 6. Sulla base di queste considerazioni, il ratto è una buona scelta per gli studi che indagano gli aspetti centrali della risposta subacquea dei mammiferi. In confronto, l'uso di animali marini per studiare gli aspetti centrali della risposta subacquea dei mammiferi sarebbe molto più difficile. Ciò è dovuto in gran parte al fatto che gli animali marini hanno cervelli relativamente grandi e di dimensioni non uniformi, e alla relativa difficoltà e all'alto costo di ospitare questi animali.

I ratti sono stati precedentemente utilizzati per studiare molti aspetti della risposta subacquea dei mammiferi, principalmente in situazioni che coinvolgono l'immersione subacquea forzata 9-12. Tuttavia, molti studi su animali marini e acquatici hanno dimostrato che ci può essere una risposta differenziale all'immersione in base al fatto che l'immersione sia stata forzata o volontaria 2,13. Gli animali subacquei possono mostrare una bradicardia estremamente intensa durante l'immersione forzata, ma una bradicardia molto meno intensa durante l'immersione volontaria. Lo "stress" dell'immersione forzata può modificare significativamente le risposte cardiovascolari dell'immersione in molti animali 14. I piccoli roditori come i topi muschiati mostrano anche una risposta subacquea più intensa durante l'immersione forzata rispetto all'immersione volontaria 15,16. Pertanto, se i ratti devono essere utilizzati per indagare gli aspetti centrali della risposta subacquea dei mammiferi, i ricercatori dovrebbero essere consapevoli che un ratto immerso con la forza sott'acqua può produrre una risposta diversa da quella di un ratto che si immerge volontariamente.

L'obiettivo di questo articolo è fornire istruzioni dettagliate su come addestrare i ratti a immergersi volontariamente sott'acqua. Queste procedure non sono tecnicamente difficili, ma possono richiedere molto tempo. L'addestramento è condotto in modo tale da ridurre lo stress che potrebbe altrimenti essere associato all'immersione subacquea forzata. Questa tecnica di immersione volontaria dovrebbe ridurre al minimo l'attivazione delle vie centrali di stress e quindi consentire una migliore indagine degli aspetti centrali della risposta all'immersione. Di per sé, l'addestramento dei ratti a immergersi volontariamente sott'acqua non genera dati che possano essere utilizzati per indagare gli aspetti centrali della risposta subacquea dei mammiferi. Pertanto vengono forniti anche esempi di come i ratti che si immergono volontariamente siano stati utilizzati in combinazione con altre tecniche di ricerca fisiologica e neuroanatomica, e di come l'addestramento subacqueo di base possa dover essere modificato per adattarsi a queste altre tecniche.

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Protocollo

NOTA: i protocolli sperimentali qui descritte condotto presso l'Università del Midwest è stato approvato dal Midwestern University IACUC.

1. Requisiti di camera

  1. Fissare una camera procedimento che ha acqua corrente calda e fredda, e un modo per rimuovere l'acqua dal serbatoio, tipicamente uno scarico nel pavimento.
  2. Utilizzare un tavolo di studio su cui posizionare il serbatoio di immersione. Poiché camere con scarichi a pavimento sono tipicamente sagomati per drenaggio, ridurre tappi di gomma e metterli sotto le gambe del tavolo per garantire che il piano del tavolo, e quindi la superficie dell'acqua nel serbatoio, è di livello.

2. Diving serbatoio

  1. Diving serbatoio Costruzione
    1. Costruire una vasca rettangolare (100 x 60 x 15 cm) usando 3/4 in plexiglas spessore per la parte inferiore e 1/2 in plexiglas per le pareti laterali (Figura 1). Definitivamente collegare i fuori plexiglas pezzi del carro armato insieme con cianoacrilato cemento o solvents come il triclorometano.
    2. Dividere il serbatoio in 5 canali ciascuno circa 100 cm di lunghezza, utilizzando plexiglas spessore di 1/2 di pollice rimovibili tagliate a 85 x 15 cm pezzi. Permanente posizionare scanalature sul fondo e bordi della vasca in cui questi divisori di canale possono essere inserite in posizione.
    3. Sospendere orizzontali pezzi di plexiglas dai divisori di canale per creare un "tetto" per un tuffo tunnel sottomarino ".
    4. In un angolo del luogo serbatoio di una piattaforma rialzata rimovibile, la "zona d'arrivo", per i ratti per trasportare fuori dall'acqua e di riposo tra le prove di nuoto e le immersioni. I ratti di solito pulirsi e rimuovere l'acqua dal loro pelliccia, mentre in zona arrivo. Inserire lati alti intorno ai bordi della zona di arrivo per assicurare i ratti rimangono sulla piattaforma tra processi di formazione.
    5. All'angolo opposto del carro armato dalla zona arrivo posizionare una camera che permette solo l'accesso subacqueo allo labirinto. Questa rimovibile "avviare unarea "è usato solo per le prove di immersione.
      NOTA: All'inizio di un processo di immersione un ratto viene calato in acqua, mentre seduto su una piattaforma all'interno della camera di inizio; quindi questa piattaforma si chiama "ascensore".
      NOTA: Utilizzare un design modulare, in cui la zona di partenza, traguardo, e tutti i canali divisori sono removibili dal serbatoio. Questo viene fatto per due ragioni: 1) per facilitare il riempimento e lo svuotamento del serbatoio con acqua dopo la rimozione di tutti i divisori di canale, e 2) se un ratto viene disorientato, specialmente sott'acqua, i pezzi possono essere rapidamente smontate per salvare il ratto dal acqua.
  2. Riempimento e svuotamento del serbatoio con acqua
    1. Riempire il serbatoio con acqua
      1. All'inizio di ogni sessione di allenamento, riempire il serbatoio con fresco 32 ° C l'acqua di rubinetto a una profondità di circa 12 cm. Mescolare l'acqua nel serbatoio di minimizzare tasche calde o fredde.
        NOTA: In genere ci vogliono circa 2 ore per la formazione di 12 ratti. Durante questo periodotemperatura dell'acqua diminuisce di circa 4 ° C. Alla fine della sessione di formazione l'acqua si raffredda a circa 28 ° C. Dal 30 ° C l'acqua è thermoneutral ai ratti, utilizzando l'acqua calda, invece di acqua a temperatura ambiente, ridurrà al minimo la perdita di calore durante l'allenamento ripetitivo.
    2. Svuotare il serbatoio con acqua
      1. Al termine di ogni sessione di allenamento, scaricare l'acqua dalla vasca utilizzando un tubo grande, come ad esempio un 4 m lungo pezzo di tubo diametro interno 1 pollice. Completamente immergere il tubo nel serbatoio, assicurando sacche d'aria sono nel tubo. Introdurre rapidamente un'estremità del tubo nel scarico a pavimento. L'effetto sifone risultante scaricare l'acqua dalla vasca.
      2. Mantenendo l'estremità del serbatoio del tubo sotto la superficie dell'acqua per mantenere il sifone, inclinare il serbatoio sul bordo per facilitare il drenaggio completo dell'acqua.
        NOTA: In alternativa, e invece di sifonamento, installare un rubinetto vicino alla base del serbatoio e collegareun tubo dal serbatoio al rubinetto scarico a pavimento.

3. Considerazioni Rat allergeni

  1. Indossare guanti monouso ogni volta che la gestione e la formazione dei ratti. I guanti limitare il contatto con l'acqua nel serbatoio, che invariabilmente conterrà urine di ratto.
    NOTA: I ratti saranno bagnate durante l'allenamento, e la sala sarà piena di un odore "wet-rat". Di conseguenza, un regime profilattico di antistaminici possono prevenire o limitare gli effetti delle allergie di ratto. I formatori possono anche avere bisogno di indossare maschere antipolvere usa e getta, o maschere N95, nel caso dovesse diventare sensibili agli allergeni ratto.

4. Swim Training

  1. Formazione nuotata quotidiana
    NOTA: L'esperienza personale indica che i ratti più giovani imparano il labirinto meglio e più velocemente, e iniziando così la formazione con 35 g di ratti appena svezzati è preferibile utilizzare ratti adulti.
    1. Riempire il serbatoio con acqua. Vedere 2.2.1.
    2. Finitura Inserirezona e canale divisori per creare 5 canali di nuoto.
    3. Durante la prima sessione di allenamento abbassare leggermente i ratti a mano in acqua circa 3-5 cm dalla zona arrivo.
      NOTA: al momento della loro introduzione nel ratto d'acqua appare instabile in quanto prima incontrano la sensazione di galleggiare. I ratti si pagaia su in modo scoordinato durante il tentativo di trovare un modo per uscire l'acqua, fino a raggiungere la vicina zona d'arrivo. Grazie alla loro innata capacità di nuotare, nelle prove successive i ratti saranno nuotare in modo molto più coordinato verso la zona d'arrivo.
      NOTA: Sostenere i topi da sotto così i loro piedi sono agli inquirenti mani. Abbassare delicatamente i ratti in acqua e lasciarli nuotare lontano dalla mano, invece di cadere in acqua.
    4. Tra le prove lasciate che i topi rimangono in zona arrivo per almeno 1 min. Questo per permettere ai ratti di sposo e di esplorare, in modo che essi considerano la zona d'arrivo come un luogo "sicuro"di andare tra la prova. Questo è in contrasto afferrando un topo che ha appena completato un processo e posizionamento di nuovo in acqua per iniziare la prova successiva immediatamente.
      NOTA: Non utilizzare ricompensa esterna (cioè cibo) durante la formazione, in modo da impedire l'attivazione dei circuiti di ricompensa nel cervello.
    5. Dopo il periodo di attesa zona arrivo Premere delicatamente i ratti per 1 minuto prima di iniziare la prova successiva. Asciugare delicatamente i ratti con un asciugamano durante questa attesa delle indagini preliminari dopo l'ingresso ripetitivo in acqua farà sì che i ratti a diventare molto bagnato, e asciugandoli impedirà l'ipotermia.
    6. Ripetere l'operazione 4.1.3. attraverso 4.1.5. per completare 3 a 5 prove per ogni ratto da formare nel corso di una sessione di allenamento di nuoto tutti i giorni.
    7. Rimuovere tutti i divisori di canale e area di finire dal serbatoio.
    8. Svuotare l'acqua dal serbatoio. Vedere 2.2.2.
  2. Programma di allenamento di nuoto settimanale
    1. Condurre sessioni di allenamento al giorno (vedi 4.1.) 5 giorni alla settimana, idealmente allo stesso tempoogni giorno.
    2. Inizia la prima prova dalla distanza negoziato con successo il giorno precedente. Iniziare la seconda e terza prove da una maggiore distanza.
    3. Ad ogni successiva seduta di allenamento giornaliera aumentare la distanza tra dove i topi sono posti in acqua e la zona d'arrivo. Per i primi allenamenti aumentare questa distanza di 5-10 cm. Dopo i ratti sembrano più a suo agio con il nuoto, aumentare le distanze da 30-50 cm.
    4. Utilizzare più grandi incrementi nelle distanze di nuoto, mentre i ratti stanno imparando a nuotare un tratto rettilineo di un canale nuotata. Al contrario, imparare a nuotare tornanti tra i canali potrebbe richiedere 2-3 sessioni di allenamento.
      NOTA: Spesso, durante l'attesa in zona arrivo, i ratti si ri-entrare in acqua per nuotare, e / o immergere la testa sott'acqua, mentre ancora seduto sulla piattaforma zona d'arrivo.
    5. Ripetere questo protocollo di allenamento quotidiano oltre 3 settimane per garantire il successo di nuoto di tutto il 5 canali.Questo protocollo di allenamento ripetitivo assicura il completamento con successo del labirinto, tanto più che il labirinto comprende alternando tornanti a sinistra ea destra.

Formazione 5. Dive

NOTA: Dopo che i topi hanno imparato a negoziare con successo il nuoto attraverso il labirinto sono pronti per iniziare addestramento subacqueo.

  1. Allenamento iniziale (primo giorno)
    1. Inserire la camera di inizio. Riempire il serbatoio con acqua (vedi 2.2.1.). Assicurarsi che il livello dell'acqua è di 1 cm sotto l'apertura per la zona di partenza.
    2. Inserire la zona d'arrivo e divisori di canale per creare 5 canali di nuoto.
    3. Durante la prima sessione immersioni formano i ratti per abbassare l'ascensore in acqua all'interno della camera di inizio. L'accesso al labirinto è dal fondo della camera di inizio. Durante questa prima sessione il livello dell'acqua è sufficientemente bassa in modo che il ratto può facilmente nuotare dalla camera dall'inizio nel labirinto. Lasciare che il ratto di continuare nuoto attraverso il labirinto dila zona d'arrivo.
    4. Tra le prove lasciate che i topi rimangono in zona arrivo per almeno 1 min.
      NOTA: Non utilizzare ricompensa esterna (cioè cibo) durante la formazione, in modo da impedire l'attivazione dei circuiti di ricompensa nel cervello.
    5. Dopo il periodo di attesa zona arrivo Premere delicatamente i ratti per 1 minuto prima di iniziare la prova successiva. Asciugare delicatamente i ratti con un asciugamano durante questa attesa pre-processuale.
    6. Ripetere l'operazione 5.1.3. attraverso 5.1.5. portare a termine 3 prove per ogni ratto per essere addestrati durante questa sessione di addestramento subacqueo iniziale.
    7. Rimuovere tutti i divisori di canale, iniziare da camera e zona d'arrivo dal serbatoio.
    8. Svuotare l'acqua dal serbatoio. Vedere 2.2.2.
  2. Allenamento iniziale (secondo giorno)
    1. Inserire la camera di inizio. Riempire il serbatoio con acqua (vedi 2.2.1.). Assicurarsi che il livello dell'acqua è leggermente sopra l'apertura alla zona di partenza.
    2. Inserire la zona d'arrivo e divisori di canale per creare 5 canali di nuoto.
    3. Durante la seconda immersioneALLENAMENTO il livello dell'acqua è stata sollevata in modo da uscire dalla camera di inizio ratto deve immergere la testa sotto il bordo della camera di inizio per entrare nel labirinto. Consideriamo questo come prima immersione del ratto. Lasciare che il topo per poi continuare a nuoto attraverso il labirinto per la zona d'arrivo.
    4. Lasciate che i topi rimangono in zona arrivo per almeno 1 minuto tra le prove.
      NOTA: Non utilizzare ricompensa esterna (cioè cibo) durante la formazione, in modo da impedire l'attivazione dei circuiti di ricompensa nel cervello.
    5. Dopo il periodo di attesa zona arrivo Premere delicatamente i ratti per 1 minuto prima di iniziare la prova successiva. Asciugare delicatamente i ratti con un asciugamano durante questa attesa pre-processuale.
    6. Ripetere l'operazione 5.2.3. attraverso 5.2.5. portare a termine 3 prove per ogni ratto per essere addestrati durante questa sessione di addestramento subacqueo.
    7. Rimuovere tutti i divisori di canale, iniziare da camera e zona d'arrivo dal serbatoio.
    8. Svuotare l'acqua dal serbatoio. Vedere 2.2.2.
  3. Allenamento iniziale (terza ​​giorno)
    1. Inserire la camera di inizio. Riempire il serbatoio con acqua (vedi 2.2.1.), Assicurando che il livello dell'acqua è sopra l'apertura alla zona di partenza.
    2. Inserire la zona d'arrivo e divisori di canale per creare 5 canali di nuoto. Posizionare un pezzo orizzontale plexiglas immediatamente al di fuori dell'area di partenza per creare un tunnel lungo immersioni 5 cm.
    3. Durante la terza sessione di addestramento subacqueo il ratto deve immergere la testa sotto il bordo della camera di inizio e di nuotare sott'acqua cinque centimetri per raggiungere il mare aperto del canale di nuoto. Lasciare che il topo per poi continuare a nuoto attraverso il labirinto per la zona d'arrivo.
      NOTA: Una volta posizionato nella zona di partenza, ratti avviare la propria immersione subacquea, e, quindi, questi sono considerati immersioni "volontari".
    4. Lasciate che i topi rimangono in zona arrivo per almeno 1 minuto tra le prove.
      NOTA: Non utilizzare ricompensa esterna (cioè cibo) durante la formazione, in modo da impedire l'attivazione dei circuiti di ricompensa nel cervello.
    5. Dopo il periodo di attesa zona arrivo Premere delicatamente i ratti per 1 minuto prima di iniziare la prova successiva. Asciugare delicatamente i ratti con un asciugamano durante questa attesa pre-processuale.
    6. Ripetere l'operazione 5.3.3. attraverso 5.3.5. per completare 3 a 5 prove per ogni ratto per essere addestrato in questa sessione di allenamento immersione.
    7. Rimuovere tutti i divisori di canale, iniziare da camera e zona d'arrivo dal serbatoio.
    8. Svuotare l'acqua dal serbatoio. Vedere 2.2.2.
  4. Programma di addestramento subacqueo settimanale
    1. Condurre sessioni di formazione al giorno (vedere paragrafo 5.3.) 5 giorni alla settimana, preferibilmente alla stessa ora ogni giorno.
    2. Inizia la prima prova dalla distanza negoziato con successo il giorno precedente. Iniziare la seconda e terza prove con una maggiore distanza immersioni.
    3. Ad ogni successiva seduta di allenamento giornaliera aumentare la lunghezza del tunnel immersione aggiungendo ulteriori divisori orizzontali per estendere la distanza ratti devono nuotare sott'acqua. Per i primi allenamenti aumento this distanza di 5-10 cm. Dopo i ratti sembrano più a suo agio con le immersioni, aumentare le distanze da 30-50 cm.
      NOTA: Non sovraccaricare la distanza immersione tentato durante le prove successive. Se necessario, sollevare l'estremità del coperchio canale orizzontale di fornire distanze di immersione più brevi. Se durante una prova di immersione un topo non raggiunge la fine del tunnel immersione e comincia a girare intorno subacquea, rapidamente sollevare l'estremità della copertura del canale e permettere il ratto alla superficie e continuare la sua nuotata. Ciò consentirà il topo per completare con successo una distanza più lunga immersione. Questo rinforzo positivo non mancherà di tenere il topo si muove in avanti attraverso il tunnel subacqueo con ogni prova di immersione.
    4. Utilizzare più grandi incrementi nelle distanze subacquee, mentre i ratti stanno imparando a tuffarsi un tratto rettilineo di un canale nuotata. Al contrario, imparare a immergersi in tutto il tornanti tra i canali potrebbe richiedere 2-3 sessioni di allenamento.
      NOTA: Spesso, durante l'attesa in zona arrivo, i ratti si ri-entrare esimoe l'acqua per nuotare, e / o immergere la testa sott'acqua, mentre ancora seduto sulla piattaforma zona d'arrivo.
    5. Ripetere questo protocollo di allenamento quotidiano oltre 3 settimane per garantire il successo di immersione di tutto il 5 canali. Questo protocollo di allenamento ripetitivo assicura il completamento con successo del labirinto, tanto più che il labirinto comprende alternando tornanti a sinistra ea destra.
      NOTA: Il 6 settimane programma completo nuotare e tuffarsi formazione coincide con la crescita di 35 g ratti appena svezzati per raggiungere un peso corporeo di 300 g.
    6. Dopo le sessioni di allenamento giornaliere sono completi, ei topi sono stati restituiti alla loro gabbia a casa, assicurarsi ratti asciugano rapidamente la loro pelliccia per governare, o, se necessario, mettere una piastra elettrica sotto la loro gabbia per tenere i topi caldo fino a quando la loro pelliccia è asciutto.

6. Variazioni sperimentali

NOTA: Il set-up e animale sperimentale di formazione di base sono stati descritti in precedenza. Tuttavia, la formazione comportamentale solo provides un modello per essere utilizzato con altre tecniche sperimentali per raccogliere dati di interesse. Protocolli di base sono modificate per studiare aspetti specifici della risposta immersioni. Esempi di tali modifiche, e alcune considerazioni per la raccolta dei dati utilizzando queste tecniche fisiologiche e neuroanatomici, sono riportati di seguito.

  1. Impiantabili telemetriche Trasmettitori
    1. Dopo il completamento della formazione, utilizzare i trasmettitori telemetrici disponibili in commercio per la trasmissione pulsatile pressione arteriosa da nuoto e immersioni ratti. Ottenere l'approvazione locale IACUC per le procedure in materia di chirurgia e il recupero post-chirurgico. Seguire le procedure di impianto suggerite dalla società per la loro trasmissione e assicurare un completo recupero dalla chirurgia prima di restituire il ratto nell'acqua.
    2. Assicurarsi che l'antenna riceve il segnale radio è vicina quando il ratto è in acqua.
      NOTA: L'acqua attenua segnali radio, e quindi la distanza del segnale radio needs di viaggiare attraverso l'acqua diventa un fattore limitante delle dimensioni del serbatoio.
    3. Utilizzare un'antenna bacchetta tenuta in mano, piuttosto che un'antenna di dimensioni rat-gabbia, a seguire il ratto come procede attraverso il labirinto. Tenere l'antenna bacchetta entro 30 cm di ratto per garantire che il segnale radio non viene perso mentre il ratto è sott'acqua.
  2. Trailing cannule
    1. Riprogettare i divisori di canale e pezzi orizzontali creando il tetto del tunnel immersioni in modo che la cannula percorsi lungo dietro il ratto durante la progressione attraverso il labirinto.
      NOTA: Il design modulare dei canali è di massima importanza e deve consentire un rapido recupero del ratto dal labirinto sottomarino. Se un strappi cannula ed è diventato sloggiati dal ratto, il topo potrebbe presto sanguinare fuori mentre sott'acqua se la cannula non è rapidamente riattaccato.
    2. Utilizzare finale cannule arteriose di registrare la pressione arteriosa e la frequenza cardiaca in ratti spontaneamente immersione. Usare un pezzo di 90 centimetri PE50 comeuna cannula finale.
      NOTA: Questa lunghezza della cannula è abbastanza lungo per collegare il ratto al trasduttore di pressione, pur consentendo il ratto di progredire attraverso il labirinto, ma è abbastanza breve per ridurre al minimo la cannula spazio morto ed è abbastanza vicino al trasduttore di pressione per consentire sufficiente fedeltà del segnale di pressione arteriosa.
    3. Utilizzare finali venosa (o arteriosa) cannule per iniettare agenti farmaceutici come agonisti ed antagonisti simpatico e parasimpatico, o iniettare traccianti o coloranti che determinano la distribuzione della gittata cardiaca.
    4. Prelevare campioni di sangue dai topi utilizzando le cannule venose (o arteriosa), mentre i ratti sono sott'acqua per determinare i livelli di catecolamine subacquei o chimica del sangue.
      NOTA: Minimizzare la lunghezza della cannula trascinamento e rappresentano lo spazio morto cannula durante i prelievi di sangue.
  3. Rilevamento di neuroni attivati ​​tronco cerebrale
    1. Utilizzare rilevazione immunologica della proteina Fos di identiaree specifiche fy del tronco cerebrale che fanno parte della risposta immersioni.
      NOTA: Durante l'apertura ripetitiva di un riflesso cardiorespiratoria, i neuroni del tronco cerebrale che fanno parte di tale circuito riflesso può diventare attivo e produrre una proteina chiamata Fos.
    2. Ripetutamente immergersi ratti attraverso il labirinto ogni 5 minuti per 2 ore per un totale di 24 immersioni.
      NOTA: Altri protocolli che inducono anche la produzione di neuroni Fos può anche essere usato. Per evitare l'attivazione dei neuroni del tronco cerebrale coinvolti nella risposta allo stress, il comportamento che si ripete dovrebbe essere incluso come parte della formazione comportamentale.
  4. Livelli di corticosterone sangue durante l'immersione
    1. Utilizzare corticosterone come indicatore del livello di ratti di stress esperienza durante il nuoto e le immersioni.
    2. Per ottenere sangue per l'analisi corticosterone, disegnare 0,1 ml di campioni di sangue dalla vena della coda di topi 15 min dopo 3 nuotate volontari o immersioni.
      NOTA: Esperimenti preliminari hanno indicato che 15 min è suTempo sere sufficienti per consentire la produzione e il rilascio di corticosterone in circolo e causare un picco dei livelli plasmatici di corticosterone. Dal momento che i livelli di corticosterone hanno un ritmo circadiano, pianificare tutto il sangue disegna alla stessa ora del giorno e corrispondenza con i tempi delle sessioni di formazione.

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Risultati

Il completamento delle procedure di formazione di nuoto e le immersioni descritte può diminuire lo stress sperimentato da ratti durante le immersioni sott'acqua. I livelli di corticosterone nel sangue indicano che l'allenamento quotidiano ripetitivo diminuisce la stressanti associati alle immersioni volontaria, e ratti addestrati a trovare le immersioni più stressante che essere gestito giornalmente da un essere umano (figura 2; 17). Al contrario, i ratti non addestrati nel protocollo di imme...

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Discussione

Ratti nella loro forma selvatici possono e sfruttare gli ambienti semi-acquatici, e spesso tuffarsi sott'acqua, mentre alla ricerca di cibo 6. Così non è troppo sorprendente che i ratti possono essere facilmente addestrati a tuffarsi volontariamente sott'acqua. Le procedure di formazione descritte possono durare fino a 6 settimane, che porteranno i ratti appena svezzati ad una dimensione del corpo utilizzato nella maggior parte atlanti del cervello di ratto adulto (~ 300 g). Così i cervelli di questi ...

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Dichiarazioni

L'autore è un consulente per Stoelting Società, e ha fornito la progettazione e le specifiche del McCulloch Dive serbatoio Maze complessiva a loro per fini commerciali.

Ringraziamenti

La ricerca sostenuta da un finanziamento della Midwestern University Ufficio di programmi di ricerca e sponsorizzati. Grazie anche al Fondo Midwestern University animali e Erik Warren.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Serbatoio subacqueo McCulloch MazeStoelting Company60139
Tubo di diametro interno da 1 pollice Fisher14-169-63Utilizzato per riempire o svuotare il serbatoio
Dispositivo di ritenuta per roditori in plexiglas (Economy a fondo piatto)BraintreeFB-M/L Per immersioni forzate
Trasmettitori telemetrici DSIModello PA-C40 (270-0040-008)Utilizzato per trasmettere la pressione arteriosa pulsatile
Antenna portatile a bacchettaDSIModello RLA 3000 (272-5007)Utilizzato per garantire che l'antenna radio sia vicina al trasmettitore mentre il ratto sta negoziando il labirinto subacqueo
Intramedic PE50, 0,023" IDFisher14-170-12BUtilizzato come cannula arteriosa finale
Maschera N95 - Moldex #2300N SeriesFisher19-003-246DUtilizzato per limitare l'inalazione di allergeni di ratto

Riferimenti

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