Name: I ratti di formazione per immersione subacquea volontariamente: Indagini della risposta Diving mammiferi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 56 s
Description: Impara ad addestrare ratti per immersioni subacquee volontarie in un labirinto di plexiglas di cinque metri. Questo metodo consente di studiare le vie neurali centrali coinvolte nella risposta da immersione nei mammiferi.

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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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L&#39;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.

Ratti nella loro forma selvatici possono e sfruttare gli ambienti semi-acquatici, e spesso tuffarsi sott&#39;acqua, mentre alla ricerca di cibo 6. Così non è troppo sorprendente che i ratti possono essere facilmente addestrati a tuffarsi volontariamente sott&#39;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 ...

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.

<table><tbody><tr><td>Serbatoio subacqueo McCulloch Maze</td><td>Stoelting Company</td><td>60139</td><td></td></tr><tr><td>Tubo di diametro interno da 1 pollice&nbsp;</td><td>Fisher</td><td>14-169-63</td><td>Utilizzato per riempire o svuotare il serbatoio</td></tr><tr><td>Dispositivo di ritenuta per roditori in plexiglas (Economy a fondo piatto)</td><td>Braintree</td><td>FB-M/L&nbsp;</td><td>Per immersioni forzate</td></tr><tr><td>Trasmettitori telemetrici&nbsp;</td><td>DSI</td><td>Modello PA-C40 (270-0040-008)</td><td>Utilizzato per trasmettere la pressione arteriosa pulsatile</td></tr><tr><td>Antenna portatile a bacchetta</td><td>DSI</td><td>Modello RLA 3000 (272-5007)</td><td>Utilizzato per garantire che l'antenna radio sia vicina al trasmettitore mentre il ratto sta negoziando il labirinto subacqueo</td></tr><tr><td>Intramedic PE50, 0,023" ID</td><td>Fisher</td><td>14-170-12B</td><td>Utilizzato come cannula arteriosa finale</td></tr><tr><td>Maschera N95 - Moldex #2300N Series</td><td>Fisher</td><td>19-003-246D</td><td>Utilizzato per limitare l'inalazione di allergeni di ratto</td></tr></tbody></table>

i ratti di formazione per immersione subacquea volontariamente: indagini della risposta diving mammiferi

Training Rats to Voluntarily Dive Underwater: Investigations of the Mammalian Diving Response

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.

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...

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.

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

Underwater submergence produces autonomic changes that are observed in virtually all diving animals. This reflexly-induced response consists of apnea, a ...

L'obiettivo generale della seguente procedura è quello di addestrare i ratti a nuotare e immergersi volontariamente sott'acqua attraverso un labirinto di plexiglass lungo cinque metri. Ciò si ottiene addestrando gradualmente i ratti appena svezzati a nuotare verso una piattaforma finita rialzata a un'estremità di un labirinto a cinque canali con estensione progressiva della distanza dalla piattaforma. Dopo che il topo ha imparato a nuotare per l'intero labirinto, l'animale è condizionato a immergere la testa sotto il bordo verticale dell'area di partenza.Cioè tuffarsi, entrare nel labirinto e nuotare fino alla piattaforma di arrivo. La distanza che il ratto ha per immergersi sott'acqua viene quindi estesa fino a creare un tunnel di immersione lungo cinque metri. Infine, una volta che il ratto è stato completamente addestrato, le letture della pressione arteriosa pulsatile possono essere raccolte dall'animale durante le sessioni di nuoto e immersioni.In definitiva, gli aspetti centrali della risposta subacquea dei mammiferi. Ad esempio, l'indagine su quali aree del tronco encefalico vengono attivate durante l'immersione può essere analizzata in animali di controllo, non alla guida e

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