Negli ultimi decenni, l'aumento dell'apporto di gas a effetto serra (ad esempio anidride carbonica, metano e protossido di azoto) nell'atmosfera ha portato a modelli diffusi di cambiamento ambientale1. Gli oceani del mondo stanno rapidamente riscaldando2,3, una tendenza che può avere gravi impatti sulla fisiologia dell'organismo. La temperatura influenza pesantemente i tassi fisiologici e gli organismi hanno un intervallo di temperatura ottimale per le prestazioni4,5,6. Come tale, gli individui possono incontrare difficoltà nel mantenere la corretta consegna di ossigeno ai tessuti come temperature allontanarsi al di fuori di questo intervallo. Questo ha il potenziale per portare a cali delle prestazioni aerobiche di fronte al riscaldamento delle temperature oceaniche5,7.
In un ambiente di laboratorio, un metodo per comprendere gli impatti fisiologici del cambiamento ambientale consiste nell'esaminare le prestazioni cardiache nel contesto dello stress termico. Questo fornisce informazioni su come l'esposizione alle condizioni di riscaldamento previste può alterare le curve di prestazioni5,6 così come il potenziale di plasticità di acclimatazione8. Una varietà di metodi sono stati implementati con successo per misurare in precedenza la frequenza cardiaca negli invertebrati marini. Tuttavia, molte di queste tecniche comportano la rimozione chirurgica o la manipolazione importante dell'esoscheletro e l'impianto prolungato dei dispositivi di misura9,10,11, che introduce ulteriore stress al soggetto del test e aumenta il tempo necessario per un recupero di successo prima della sperimentazione. Inoltre, le tecniche meno invasive (ad esempio, l'osservazione visiva, la videografia) possono essere limitate alle fasi della storia della vita precoce quando gli organismi possono essere completamente o semi-trasparenti12. Inoltre, ulteriori sfide possono essere presentate ai ricercatori che non sono esperti in metodologie più tecnologicamente avanzate (ad esempio, osservazioni tramite trasduttori a infrarossi o perfusione Doppler8,11).
Questo protocollo utilizza l'aragosta americana (Homarus americanus) come modello di invertebrato marino in fase avanzata per dimostrare l'uso della pemiografia impedibile per valutare i cambiamenti della frequenza cardiaca durante un esperimento di rampa della temperatura. La pneografia impedibile comporta il passaggio di una corrente elettrica oscillante (AC) attraverso due elettrodi posizionati su entrambi i lati del pericardio per misurare i cambiamenti di tensione come il cuore si contrae e si rilassa13,14. Questa tecnica è minimamente invasiva, in quanto impiega l'uso di piccoli elettrodi (cioè 0,10–0,12 mm di diametro) che vengono impiantati delicatamente appena sotto l'esoscheletro. Infine, fornisce valutazioni in tempo reale della frequenza cardiaca e della temperatura dell'acqua durante la rampa attraverso l'uso di un data logger.
Il protocollo fornisce anche istruzioni per il calcolo della temperatura di rottura di Arrhenius (ABT), la temperatura alla quale la frequenza cardiaca inizia a diminuire con l'aumento delle temperature13,15. L'ABT funge da indicatore non letale del limite termico di capacità nei soggetti che possono essere favoriti rispetto alla misurazione del massimo termico critico (CTmax, il limite superiore della funzione cardiaca5,6), poiché i limiti letali sono spesso estremi e raramente incontrati nell'ambiente naturale 5.