Szkolenie szczurów do dobrowolnego nurkowania pod wodą: badania reakcji ssaków na nurkowanie

Podsumowanie

Szczegółowe instrukcje są podane jak trenować szczury do dobrowolnego nurkowania pod wodą przez labirynt z pleksiglasu o długości 5 m. Ponieważ mózgi szczurów zostały bardzo dobrze scharakteryzowane, dobrowolnie nurkujące szczury mogą pomóc w wyjaśnieniu centralnych ścieżek reakcji ssaków na nurkowanie.

Streszczenie

Podwodne zanurzenie powoduje zmiany autonomiczne, które obserwuje się praktycznie u wszystkich nurkujących zwierząt. Ta reakcja wywołana odruchem składa się z bezdechu, bradykardii wywołanej przez układ przywspółczulny i wywołanej współczulnie zmiany oporu naczyniowego, która utrzymuje przepływ krwi do serca, mózgu i ćwiczących mięśni. Podczas gdy wiele metabolicznych i krążeniowo-oddechowych aspektów reakcji nurkowej zostało zbadanych na zwierzętach morskich, badania nad centralnymi aspektami integracyjnymi tego odruchu pnia mózgu były stosunkowo nieobecne. Ponieważ fizjologia i neuroanatomia szczura są dobrze scharakteryzowane, szczur może być wykorzystany do ustalenia centralnych ścieżek reakcji ssaków na nurkowanie. Szczegółowe instrukcje znajdują się, jak szkolić szczury do pływania i dobrowolnie nurkować pod wodą przez labirynt z pleksiglasu o długości 5 m. Podano również rozważania dotyczące projektu zbiornika i wymagań dotyczących pomieszczenia zabiegowego. Trening behawioralny jest prowadzony w taki sposób, aby zmniejszyć stres, który w przeciwnym razie mógłby być związany z wymuszonym zanurzeniem pod wodą, minimalizując w ten sposób aktywację centralnych ścieżek stresu. Procedury szkoleniowe nie są trudne technicznie, ale mogą być czasochłonne. Ponieważ trening behawioralny zwierząt może jedynie dostarczyć modelu do wykorzystania z innymi technikami eksperymentalnymi, podano również przykłady tego, jak dobrowolnie nurkujące szczury zostały wykorzystane w połączeniu z innymi fizjologicznymi i neuroanatomicznymi technikami badawczymi oraz jak podstawowe procedury szkoleniowe mogą wymagać modyfikacji, aby dostosować się do tych technik. Eksperymenty te pokazują, że dobrowolnie nurkujące szczury wykazują te same zmiany krążeniowo-oddechowe, które zwykle obserwuje się u innych nurkujących zwierząt. Łatwość, z jaką szczury mogą być szkolone do dobrowolnego nurkowania pod wodą, oraz już dostępne dane od szczurów zebrane w innych badaniach neurofizjologicznych, sprawiają, że dobrowolnie nurkujące szczury są dobrym modelem behawioralnym do wykorzystania w badaniach badających kluczowe aspekty reakcji ssaków na nurkowanie.

Wprowadzenie

Reakcja nurkowania składa się z zestawu autonomicznych odruchów obserwowanych u zwierząt wszystkich klas kręgowców ¹. W odpowiedzi na zanurzenie pod wodą, ta odruchowo wywołana reakcja składa się z bezdechu, bradykardii i zmiany przepływu krwi, która utrzymuje przepływ do serca, mózgu i ćwiczących mięśni, jednocześnie ograniczając przepływ do wnętrzności i mięśni niećwiczących ². Wiele metabolicznych i krążeniowo-oddechowych aspektów reakcji ssaków na nurkowanie zostało dobrze zbadanych ^2,3, w tym te u ludzi ^4,5. Jednak to, czego do niedawna stosunkowo brakowało, to badanie głównych aspektów integracyjnych reakcji nurkowej. ....

Protokół

UWAGA: Opisane tutaj eksperymentalne protokoły przeprowadzone na Uniwersytecie Środkowo-Zachodnim zostały zatwierdzone przez IACUC Uniwersytetu Środkowo-Zachodniego.

1. Wymagania dotyczące pokoju

1. Zabezpiecz pomieszczenie zabiegowe, w którym znajduje się bieżąca ciepła i zimna woda oraz sposób na usunięcie wody ze zbiornika, zwykle odpływ w podłodze.
2. Użyj stołu do nauki, na którym umieścisz butlę do nurkowania. Ponieważ pomieszczenia z odpływami podłogowymi są zwykle wyprofilowane w celu drenażu, przytnij gumowe korki i umieść je pod nogami stołu, aby upewnić się, że blat, a tym samym powierzchnia wody w zbiorniku, jest....

Wyniki

Pomyślne ukończenie opisanych procedur treningu pływania i nurkowania może zmniejszyć stres u szczurów podczas nurkowania pod wodą. Poziomy kortykosteronu we krwi wskazują, że powtarzalny codzienny trening zmniejsza stres związany z dobrowolnym nurkowaniem, a dla wyszkolonych szczurów nurkowanie nie jest bardziej stresujące niż codzienna manipulacja przez człowieka (Rycina 2; ¹⁷). Z kolei szczury, które nie przeszły protokołu treningu nurkowania, uznają dobrowolne nurkowanie za stresujące (

Dyskusja

Szczury w swojej dzikiej formie mogą i wykorzystują środowiska półwodne i często nurkują pod wodą podczas poszukiwania pożywienia ⁶. Nic więc dziwnego, że szczury można bardzo łatwo wyszkolić do dobrowolnego nurkowania pod wodą. Opisane procedury treningowe mogą trwać do 6 tygodni, co pozwoli na osiągnięcie przez nowo odsadzone szczury wielkości ciała używanej w większości atlasów mózgu dorosłych szczurów (~300 g). W ten sposób mózgi tych wyszkolonych zwierząt będą łatwiej porównywalne ze strukturami anatomicz.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
McCulloch Diving Tank Maze	Stoelting Company	60139
Rurka o średnicy wewnętrznej 1 cal	Fisher	14-169-63	Służy do napełniania lub opróżniania zbiornika
Urządzenie powstrzymujące gryzonie z pleksiglasu (ekonomiczny płaskodenny ogranicznik)	Braintree	FB-M/L	Do nurkowań wymuszonych
Nadajniki telemetryczne	DSI	Model PA-C40 (270-0040-008)	Służy do przesyłania pulsacyjnego ciśnienia tętniczego krwi
Ręczna różdżka antenowa	DSI	Model RLA 3000 (272-5007)	Służy do zapewnienia, że antena radiowa znajduje się w pobliżu nadajnika, gdy szczur pokonuje podwodny labirynt
Intramedic PE50, 0,023" ID	Fisher	14-170-12B	Używany jako maska do kaniuli tętniczej
N95 - Moldex #2300N Series	Fisher	19-003-246D	Stosowany w celu ograniczenia wdychania alergenów szczurów