Name: Wykorzystanie manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej do badania poznania przestrzennego u zwierząt żyjących na wolności (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: Poznaj metodę badania poznania przestrzennego u żółwi w środowisku naturalnym przy użyciu manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej. Technika ta pozwala analizować podstawy neurologiczne nawigacji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie zostało sfinansowane przez Biuro Rektora Washington College, Middendorf Fund, Hodson Trust oraz Franklin and Marshall's Hackman Fund and College of Grants. Dziękujemy E. Counihanowi, S. Giordano, F. Rauhowi i A. Rothowi za pomoc w terenie. Dziękujemy M. Connerowi, R. Fleegle'owi i D. Starttowi z Chesapeake Farms i Chino Farms za pozwolenie i dostęp. W przygotowaniu map pomógł program GIS Washington College.

Wszystkie procedury dotyczące zwierząt zostały zatwierdzone przez Instytucjonalne Komitety ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt Franklin and Marshall oraz Washington Colleges i były zgodne ze wszystkimi lokalnymi, stanowymi i federalnymi przepisami.
1. Przechwytywanie i obsługa
<ol>
	<li>Umieść pułapki obręczowe w docelowym zbiorniku wodnym, o którym wiadomo, że zawiera żółwie. Zidentyfikuj głębokość wody, upewniając się, że 4-5 cali pułapki pozostaje nad wodą, aby umożliwić uwięzionym żółwiom wynurzenie się i oddychanie. Upewnij się, że rozszerzasz i zabezpieczasz pułapki obręczowe do maksymalnej długości za pomocą belek poprzecznych, aby zapobiec zapadnięciu się pułapki. Umieść pułapki na kołki w dnie zbiornika wodnego, aby zapobiec dryfowaniu.</li>
	<li>Pułapki na przynęty z kilkoma martwymi rybami, wątróbkami drobiowymi lub szyjkami kurczaka, puszką karmy dla kotów i/lub puszką warzyw25.</li>
	<li>Sprawdzaj pułapki dwa razy dziennie i usuwaj żółwie. Podczas wyjmowania żółwi z pułapek trzymaj zwierzę z boku i zachowaj ostrożność, aby uniknąć zranienia pazurami lub dziobem.
	<ol>
		<li>Uwolnić przyłów. Resetuj zalewki, jeśli pożądane jest dalsze zalewkowanie. Oceń stan przynęty. Jeśli przynęta została zużyta, dodaj więcej. Wyciągnij pułapki na brzeg, jeśli dodatkowe pułapki nie są pożądane.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>W razie potrzeby określ płeć i wiek żółwi26, 27.</li>
	<li>Umieść żółwia w torbie do trzymania i zmierz masę ciała za pomocą skali sprężynowej z dokładnością do kilku g.</li>
	<li>Żółwie należy przewozić do laboratorium w klimatyzowanych skrzyniach transportowych z niewielką ilością wody. Zwierzęta gospodarskie przebywają pojedynczo w akwariach z nieoczyszczoną wodą w stawie o temperaturze około 25 °C i wystarczająco głęboko, aby przykryć tylko głowę.</li>
</ol>
2. Mocowanie nadajnika radiowego
<ol>
	<li>Aby zmaksymalizować żywotność i wydajność nadajnika, wybierz największy możliwy nadajnik radiowy, który nie przekracza 5% masy ciała zwierzęcia28.</li>
	<li>Określ położenie nadajnika na pancerzu mniej więcej w połowie odległości między linią środkową a boczną krawędzią pancerza około 1/3 długości w górę od tylnej krawędzi pancerza.</li>
	<li>Przygotuj obszar, usuwając błoto, zanieczyszczenia i glony suchą szmatką. Obszar wymazu z 70% izopropanolu.</li>
	<li>Podłącz nadajnik z niewielką ilością 5-minutowej żywicy epoksydowej. Ustaw nadajnik tak, aby zmaksymalizować kontakt z powierzchnią pancerza. Ustaw antenę tak, aby ciągnęła się za zwierzęciem równolegle do długiej osi ciała.</li>
	<li>Po odpowiednim ustawieniu pokryj cały nadajnik i około 1 cm otaczającej powierzchni pancerza 5-minutową żywicą epoksydową.</li>
	<li>Przywróć żółwia do akwarium i pozwól żywicy epoksydowej utwardzić się przez noc.</li>
</ol>
3. Przygotowanie farmakologiczne
Uwaga: Bromowodorek skopolaminy i bromek metylu skopolaminy są silnymi antagonistami acetylocholiny. Podczas pracy z tymi lekami należy zapoznać się z kartą charakterystyki substancji niebezpiecznej, używać odpowiedniego sprzętu ochrony osobistej (np. rękawic, dygestoriów) i postępować zgodnie z laboratoryjnymi protokołami bezpieczeństwa, aby uniknąć przypadkowego kontaktu.
<ol>
	<li>Używając sterylnych i przeciwpirogennych środków, sporządzić roztwór podstawowy bromowodorku skopolaminy. Odważyć żądaną ilość leku na wadze analitycznej. Zmieszać skopolaminę z solą fizjologiczną w stożkowej probówce do stężenia 1 mg/ml. Roztwór wirować aż do rozpuszczenia. Upewnij się, że czystość chemiczna podstawowych chemikaliów spełnia lub przekracza formułę Farmakopei Stanów Zjednoczonych (USP), jeśli to możliwe11.</li>
	<li>Powtórzyć krok 3.1 z bromkiem metylu skopolaminy.</li>
	<li>Roztwór przetworzyć przez filtr strzykawkowy z nylonu lub mieszanych estrów celulozy o porach 0,22 μm do sterylnie zamkniętej fiolki z surowicą.</li>
	<li>Przechowywać w temperaturze pokojowej. Zużyć w ciągu 24 godzin.</li>
</ol>
4. Śledzenie ruchów żółwi za pomocą telemetrii radiowej11, 12
<ol>
	<li>Przesunąć się do ogólnej lokalizacji zwierzęcia docelowego, pozostając w odległości co najmniej 25 m od zwierzęcia. Używając kierunkowej anteny Yagi i ustawiając wzmocnienie odbiornika na średnie, zeskanuj horyzont, aby określić przybliżony kierunek i lokalizację zwierzęcia. Odbierając zakłócenia lub słaby sygnał, znajdź nową pozycję. Zwiększ wysokość lub trzymaj Yagi w górze, jeśli to możliwe, aby wzmocnić sygnał.</li>
	<li>Po znalezieniu odpowiedniego miejsca do namiaru zarejestruj swoją pozycję za pomocą GPS.</li>
	<li>Korzystając z metody zerowej/szczytowej28, wyznacz namiary lewego i prawego zera.
	<ol>
		<li>Zidentyfikuj kierunek najsilniejszego sygnału. Zmniejsz wzmocnienie tak bardzo, jak to możliwe, nadal odbierając wykrywalny sygnał. Użyj przełącznika tłumika na odbiorniku, jeśli jest na wyposażeniu. Przesuń antenę w lewo i zapisz namiar kompasu, przy którym sygnał jest tracony.</li>
		<li>Powtórz poprzedni krok dla prawego łożyska.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powtórz krok 4.3 z co najmniej dwóch dodatkowych lokalizacji dla tego samego zwierzęcia. 
	UWAGA: Te dodatkowe punkty należy traktować w taki sposób, aby otoczyć zwierzę.
	<ol>
		<li>Gdy zestaw łożysk jest pobierany z dużej odległości lub z nieuniknioną ingerencją, należy wziąć co najmniej dwa dodatkowe łożyska, aby zwiększyć dokładność. Zbierz zestawy namiarów używanych do oszacowania pojedynczego położenia tak szybko, jak to możliwe, szczególnie jeśli zwierzę się porusza. 
		UWAGA: Alternatywnie, wielu pracowników może koordynować swoje działania, aby jednocześnie namierzać to samo zwierzę.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rejestruj lokalizacje zwierząt cyfrowo lub ręcznie co 10 - 15 minut, korzystając z powyższych kroków.</li>
	<li>Manipulacja przetwarzaniem poznawczym
	<ol>
		<li>Po udokumentowaniu ścieżki zwierzęcia bez manipulacji (kontrola wewnątrz podmiotów), należy podać dawkę skopolaminy lub metyloskopalaminy. Korzystając z masy zebranej w kroku 1.5, obliczyć ilość leku, którą należy podać zwierzęciu, aby osiągnąć specyficzną dla dawkę końcową 6,4 mg/kg skopolaminy lub 6,8 mg/kg metyloskopolaminy19, 20.</li>
		<li>Lek należy dostarczyć bezpośrednio do otrzewnej przez zatokę ogonową otrzewnowej za pomocą strzykawki o pojemności 1,0 ml z igłą o rozmiarze 22. Upewnij się, że całkowita dostarczona objętość nie przekracza 1 ml.</li>
		<li>Wypuścić zwierzę tak szybko, jak to możliwe, w miejsce jego schwytania.</li>
		<li>Kontynuuj monitorowanie ruchu zwierzęcia co 10 - 15 minut, aż dotrze do przewidywanego miejsca docelowego.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Analiza przestrzenna
<ol>
	<li>Obliczanie szacunkowej lokalizacji zwierząt.
	<ol>
		<li>Dla każdego zestawu łożysk zerowych przetnij kąt na pół (ręcznie lub za pomocą oprogramowania), aby znaleźć wynikowe łożysko nadajnika. Powtórz te czynności dla wszystkich łożysk w danym punkcie czasowym.</li>
		<li>Korzystając z oprogramowania triangulacyjnego zgodnie z protokołem producenta, oszacuj pozycję zwierzęcia i związany z tym błąd z wieloma łożyskami nadajnika. Konwertuj oszacowania pozycji na współrzędne x/y, jeśli oprogramowanie zapewnia różne dane wyjściowe.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Powtórz kroki 5.1 dla wszystkich zestawów łożysk.</li>
	<li>Oblicz przestrzenną precyzję ruchu.
	<ol>
		<li>Obliczyć skumulowaną średnią geometryczną (tj. średnią ścieżkę) zwierząt niepoddanych manipulacji (kontrola ujemna) w miarę zbliżania się do celu12.</li>
		<li>Dla każdej osoby w grupach poddanych działaniu substancji i grupie kontroli dodatniej należy obliczyć łączną liczbę punktów, które nakładają się na kolejno większe połacie od linii średniej geometrycznej w odstępach 5 m, aż do uwzględnienia 100 % wszystkich punktów11, 12.</li>
		<li>Obliczyć błąd średni i błąd standardowy dla każdej odległości pokosu dla wszystkich osobników w każdej grupie.</li>
		<li>Przeanalizuj statystycznie dane, porównując między grupami leczonymi albo dla interwału, aby uwzględnić 100% punktów, albo punktów nakładających się w danym interwale, w zależności od pytania.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Shettleworth, S. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShettleworth%2C+SJ+%22Cognition%2C+Evolution+and+Behavior%22">Cognition, Evolution and Behavior</a>. , Oxford University Press. New York. (2010).</li>
<li>Bingman, V. P., Cheng, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+animal+global+navigation%3A+comparative+perspectives+and+enduring+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Ethol.+Ecol.+Evol%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of animal global navigation: comparative perspectives and enduring challenges.</a> Ethol. Ecol. Evol. 17, 295-318 (2005).</li>
<li>Mueller, T., O'Hara, R. B., Converse, S. J., Urbanek, R. P., Fagan, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Social+Learning+of+Migratory+Performance%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Social Learning of Migratory Performance.</a> Science. 341, 999-1002 (2013).</li>
<li>Putman, N. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+inherited+magnetic+map+guides+ocean+navigation+in+juvenile+Pacific+salmon%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">An inherited magnetic map guides ocean navigation in juvenile Pacific salmon.</a> Curr. Biol. 24, 446-450 (2014).</li>
<li>Lohmann, K. J., Putman, N. F., Lohmann, C. M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geomagnetic+imprinting%3A+a+unifying+hypothesis+of+natal+homing+in+salmon+and+sea+turtles%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.%2C+USA%22%5BJournal%5D)">Geomagnetic imprinting: a unifying hypothesis of natal homing in salmon and sea turtles.</a> Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 105, 19096-19101 (2008).</li>
<li>Fuxjager, M. J., Davidoff, K. R., Mangiamele, L. A., Lohmann, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+geomagnetic+environment+in+which+sea+turtle+eggs+incubate+affects+subsequent+magnetic+navigation+behaviour+of+hatchlings%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+R.+Soc.+B%22%5BJournal%5D)">The geomagnetic environment in which sea turtle eggs incubate affects subsequent magnetic navigation behaviour of hatchlings.</a> Proc. R. Soc. B. 281, 1218-1225 (2014).</li>
<li>Shettleworth, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolution+of+comparative+cognition%3A+is+the+snark+still+a+boojum%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Processes%22%5BJournal%5D)">The evolution of comparative cognition: is the snark still a boojum.</a> Behav. Processes. 80, 210-217 (2009).</li>
<li>Fagan, W. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+memory+and+animal+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Ecol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Spatial memory and animal movement.</a> Ecol. Lett. 16, 1316-1329 (2013).</li>
<li>Collett, T. S., Graham, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insect+Navigation%3A+Do+Honeybees+Learn+to+Follow+Highways%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Insect Navigation: Do Honeybees Learn to Follow Highways.</a> Curr. Biol. 25, 240-242 (2015).</li>
<li>Menzel, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Honey+bees+navigate+according+to+a+map-like+spatial+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.%2C+USA%22%5BJournal%5D)">Honey bees navigate according to a map-like spatial memory.</a> Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 102, 3040-3045 (2005).</li>
<li>Roth, T. C., Krochmal, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacological+Evidence+is+Consistent+with+a+Prominent+Role+of+Spatial+Memory+in+Complex+Navigation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+R.+Soc.+B%22%5BJournal%5D)">Pharmacological Evidence is Consistent with a Prominent Role of Spatial Memory in Complex Navigation.</a> Proc. R. Soc. B. 283, 20152548(2016).</li>
<li>Roth, T. C., Krochmal, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+age-specific+learning+and+experience+for+turtles+navigating+a+changing+landscape%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">The role of age-specific learning and experience for turtles navigating a changing landscape.</a> Curr. Biol. 25, 333-337 (2015).</li>
<li>Krochmal, A. R., Roth, T. C., Rush, S., Wachter, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turtles+outsmart+rapid+environmental+change%3A+the+role+of+cognition+in+navigation%5BTitle%5D)+AND+%22Comm.+Integr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Turtles outsmart rapid environmental change: the role of cognition in navigation.</a> Comm. Integr. Biol. , (2015).</li>
<li>Thorup, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+a+navigational+map+stretching+across+the+continental+U.S.+in+a+migratory+songbird%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.%2C+USA%22%5BJournal%5D)">Evidence for a navigational map stretching across the continental U.S. in a migratory songbird.</a> Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 104, 18115-18119 (2007).</li>
<li>Lohmann, K. J., Lohmann, C. M. F., Putman, N. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+maps+in+animals%3A+nature%27s+GPS%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Magnetic maps in animals: nature's GPS.</a> J. Exp. Biol. 210, 3697-3705 (2007).</li>
<li>Collett, M., Chittka, L., Collett, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+Memory+in+Insect+Navigation%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Biol%22%5BJournal%5D)">Spatial Memory in Insect Navigation.</a> Curr. Biol. 23, 789-800 (2013).</li>
<li>Foden, W., et al. Species susceptibility to climate change impacts. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFoden%2C+W+%22The+2008+Review+of+The+IUCN+Red+List+of+Threatened+Species%22">The 2008 Review of The IUCN Red List of Threatened Species</a>. Vié, J. C., Hilton-Taylor, C., Stuart, S. N. , IUCN. Gland, Switzerland. (2008).</li>
<li>Kohler, E. C., Riters, L. V., Chaves, L., Bingman, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Muscarinic+Acetylcholine+Antagonist+Scopolamine+Impairs+Short-Distance+Homing+Pigeon+Navigation%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Behav%22%5BJournal%5D)">The Muscarinic Acetylcholine Antagonist Scopolamine Impairs Short-Distance Homing Pigeon Navigation.</a> Physiol. Behav. 60, 1057-1061 (1996).</li>
<li>Powers, A. S., Hogue, P., Lynch, C., Gattuso, B., Lissek, S., Nayal, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+Acetylcholine+in+negative+patterning+in+turtles+%28Chrysemys+picta%29%5BTitle%5D)+AND+%22Behav.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Role of Acetylcholine in negative patterning in turtles (Chrysemys picta).</a> Behav. Neurosci. 123, 804-809 (2009).</li>
<li>Petrillo, M., Ritter, C. A., Powers, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+role+for+Acetylcholine+in+spatial+memory+in+turtles%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Behav%22%5BJournal%5D)">A role for Acetylcholine in spatial memory in turtles.</a> Physiol. Behav. 56, 135-141 (1994).</li>
<li>Klinkenberg, I., Blokland, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+validity+of+scopolamine+as+a+pharmacological+model+for+cognitive+impairment%3A+A+review+of+animal+behavioral+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Biobehav.+Rev%22%5BJournal%5D)">The validity of scopolamine as a pharmacological model for cognitive impairment: A review of animal behavioral studies.</a> Neurosci. Biobehav. Rev. 34, 1307-1350 (2010).</li>
<li>Pradhan, S. N., Roth, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+behavioral+effects+of+several+anticholinergic+agents+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharm.+%28Berlin%29%22%5BJournal%5D)">Comparative behavioral effects of several anticholinergic agents in rats.</a> Psychopharm. (Berlin). 12, 358-366 (1968).</li>
<li>Harvey, J. A., Gormezano, I., Cool-Hauser, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+scopolamine+and+methylscopolamine+on+classical+conditioning+of+the+rabbit+nictitating+membrane+response%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharmacol.+Exp.+Therap%22%5BJournal%5D)">Effects of scopolamine and methylscopolamine on classical conditioning of the rabbit nictitating membrane response.</a> J. Pharmacol. Exp. Therap. 225, 42-49 (1983).</li>
<li>Evans, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scopolamine+effects+on+visual+discrimination%3A+modifications+related+to+stimulus+control%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Pharmacol.+Exp.+Therap%22%5BJournal%5D)">Scopolamine effects on visual discrimination: modifications related to stimulus control.</a> J. Pharmacol. Exp. Therap. 195, 105-113 (1975).</li>
<li>Dreslik, M. J., Phillips, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turtle+communities+in+the+upper+midwest%2C+USA%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Freshwater+Ecol%22%5BJournal%5D)">Turtle communities in the upper midwest, USA.</a> J. Freshwater Ecol. 20, 149-164 (2005).</li>
<li>Sexton, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+of+estimating+the+age+of+painted+turtles+for+use+in+demographic+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology%22%5BJournal%5D)">A method of estimating the age of painted turtles for use in demographic studies.</a> Ecology. 40, 716-718 (1959).</li>
<li>Wilson, D. S., Tracy, C. R., Tracy, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+age+of+turtles+from+growth+rings%3A+a+critical+evaluation+of+the+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Herpetologica%22%5BJournal%5D)">Estimating age of turtles from growth rings: a critical evaluation of the technique.</a> Herpetologica. 59, 178-194 (2003).</li>
<li>Kenward, R. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKenward%2C+RE+%22A+Manual+for+Wildlife+Radio+Tagging%22">A Manual for Wildlife Radio Tagging</a>. , Academic Press. London. (2000).</li>
<li>Jones, D. N. C., Higgins, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+scopolamine+on+visual+attention+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharm%22%5BJournal%5D)">Effect of scopolamine on visual attention in rats.</a> Psychopharm. 120, 142-149 (1995).</li>
<li>Araujo, J. A., Nobrega, J. N., Raymond, R., Milgram, N. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aged+dogs+demonstrate+both+increased+sensitivity+to+scopolamine+impairment+and+decreased+muscarinic+receptor+density%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol.+Biochem.+Behav%22%5BJournal%5D)">Aged dogs demonstrate both increased sensitivity to scopolamine impairment and decreased muscarinic receptor density.</a> Pharmacol. Biochem. Behav. 98, 203-209 (2011).</li>
<li>Greggor, A. L., Clayton, N. S., Phalan, B., Thornton, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+cognition+for+conservationists%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Ecol.+Evol%22%5BJournal%5D)">Comparative cognition for conservationists.</a> Trends Ecol. Evol. 29, 489-495 (2014).</li>
<li>Roth, T. C., Krochmal, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cognition-centered+conservation+as+a+means+of+advancing+integrative+animal+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Opinion+Behav.+Sci%22%5BJournal%5D)">Cognition-centered conservation as a means of advancing integrative animal behavior.</a> Curr. Opinion Behav. Sci. 6, 1-6 (2015).</li>
<li>LaDage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. C., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+memory%3A+Are+lizards+really+deficient%5BTitle%5D)+AND+%22Biol.+Lett%22%5BJournal%5D)">Spatial memory: Are lizards really deficient.</a> Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Przedstawiony tu protokół pozwala eksperymentatorowi udokumentować i określić ilościowo rolę poznania w nawigacji. Manipulowanie funkcjami poznawczymi w terenie okazało się trudne, ponieważ większość podejść sprawia, że eksperymentatorzy nie są w stanie wiedzieć, które konkretne aspekty zachowania zwierzęcia są manipulowane. Przedstawiony tu protokół pozwala jednak eksperymentatorowi na dokładne manipulowanie, a tym samym ocenę roli poznania w nawigacji. Technika ta pozwala ponadto eksperymentatorom monitorować nawigację...

Poznanie (tutaj zdefiniowane jako "wszystkie procesy związane z pozyskiwaniem, przechowywaniem i wykorzystywaniem informacji ze środowiska" 1) jest kluczowe dla szeregu złożonych zadań nawigacyjnych2. Na przykład żurawie piaskowe (Grus canadensis) wykazują wyraźną poprawę precyzji migracji wraz z doświadczeniem3, a gatunki żółwi morskich odciskają się na swoich plażach jako pisklęta i wracają jako dorosłeosobniki w wieku 4-6 lat. Podobnie, udana migracja, rozproszenie i poszukiwanie pożywienia zależą od zdolności zwierzęcia do gromadzenia informacji o swoim środowisku przestrzennym7,8. Wydaje się, że niektóre zwierzęta uczą się tras nawigacyjnych w odniesieniu do określonych cech krajobrazu9 i mogą korzystać z poznania przestrzennego podczas przemieszczania się między obszarami gniazdowania i żerowania10. Niedawne prace nad żółwiami malowanymi wschodnimi (Chrysemys picta) sugerują krytyczny okres w nawigacji, w którym udane poruszanie się w siedliskach górskich jako dorosłe osobniki zależy od doświadczenia młodocianego w wąskim przedziale wiekowym (< 4 lata11-13 lat). Chociaż razem badania te pokazują postęp, jaki dokonał się w zrozumieniu roli uczenia się w nawigacji4-6, 14-16, mechanizmy leżące u podstaw takich zachowań i pełna rola poznania w nawigacji pozostają enigmatyczne, zwłaszcza u kręgowców8, 17, 18.
Badania terenowe nad rolą poznania w nawigacji są rzadkie2, 8, 18, głównie ze względu na trudności metodologiczne związane z monitorowaniem, manipulowaniem i tropieniem dzikich zwierząt. Na przykład duże skale przestrzenne i czasowe, po których porusza się wiele zwierząt, często uniemożliwiają zbadanie zarówno rodzaju informacji, których te zwierzęta potencjalnie się uczą, jak i sposobu ich pozyskiwania. Eksperymentatorzy często napotykają trudności logistyczne związane z wykrywaniem i lokalizowaniem zwierząt podczas monitorowania zachowania na tak dużych obszarach i w tak dużych ramach czasowych, ograniczając w ten sposób rodzaj danych, które można zebrać, i wnioski, które można wyciągnąć. Chociaż zastosowanie rejestratorów globalnego systemu pozycjonowania (GPS) montowanych na zwierzętach może zwiększyć prawdopodobieństwo wykrycia zwierząt o dużym zasięgu, dane przestrzenne zebrane za pomocą tych środków mają na ogół bardzo niską rozdzielczość i brakuje im szczegółowego komponentu behawioralnego. W związku z tym dane, które można zebrać w takich okolicznościach, mają ograniczoną wartość dla badania subtelnych różnic w zachowaniu między różnymi grupami lub eksperymentalnych metod leczenia. Podobnie, bezpośrednia, kontrolowana manipulacja zachowaniami celów jest często zabroniona przez skale przestrzenne i czasowe typowe dla zachowań nawigacyjnych, a także przez nieodłączne ograniczenia logistyczne badań terenowych. Znajdowanie zwierząt w ich naturalnym środowisku, łapanie ich i manipulowanie nimi, a następnie zbieranie danych behawioralnych bez nieumyślnego wywoływania fałszywych zachowań to główne wyzwania związane z pracą ze zwierzętami w terenie. W związku z tym projektowanie eksperymentów na zwierzętach żyjących na wolności jest często ograniczone, a możliwość przeprowadzania rygorystycznych, kontrolowanych eksperymentów terenowych dotyczących roli poznania w nawigacji jest ograniczona.
Obecne badanie omija wiele wcześniejszych trudności związanych z badaniem związku między poznaniem a nawigacją w terenie, wykorzystując nowatorskie połączenie manipulacji farmakologicznej i śledzenia w wysokiej rozdzielczości swobodnie poruszających się zwierząt w warunkach polowych. Wykazano, że skopolamina, antagonista muskarynowego receptora acetylocholiny (mAChR), blokuje tworzenie i przywoływanie pamięci przestrzennej poprzez blokowanie aktywności cholinergicznej w mózgach różnych taksonów kręgowców18-24. Skopolamina może być skutecznie stosowana u zwierząt żyjących na wolnym wybiegu w warunkach polowych11, 18 i ma wyraźne, ale tymczasowe działanie (np. 6 - 8 godzin u). Metyloskopolamina, antagonista mAChR, który nie przekracza bariery krew-mózg19-21, może być stosowana do kontrolowania możliwych obwodowych skutków skopolaminy i niepoznawczych aspektów zachowania11. Farmakologia pozwala na precyzyjną manipulację funkcjami poznawczymi poprzez bezpośrednie oddziaływanie na receptory, a precyzyjna telemetria radiowa pozwala na obserwację wynikającego z tego wpływu na zachowanie. Pomiary wykonane za pomocą zdalnej triangulacji z wysoką rozdzielczością przestrzenną (± 2,5 m), jak i czasową (15 min) pozwalają na precyzyjne dokumentowanie i kwantyfikację zachowań zwierząt w odniesieniu do eksperymentalnej manipulacji poznaniem.
To badanie11 zostało przeprowadzone między majem a sierpniem 2013 i 2014 roku w Chesapeake Farms, 3,300 akrowym obszarze badawczym zarządzania dziką przyrodą i rolnictwem w Kent Co., MD, USA (39.194°N, 76.187°W). Protokół obejmuje pięć głównych etapów: (1) chwytanie i obchodzenie się ze zwierzętami, (2) umieszczanie nadajników radiowych, (3) przygotowanie środków farmakologicznych, (4) monitorowanie i manipulowanie ruchami zwierząt oraz (5) analiza danych przestrzennych. Opisane w artykule badania koncentrowały się na żółwiu wschodnim (Chrysemys picta). Żółwie w populacji ogniskowej angażują się w coroczne przemieszczanie się lądowe, w którym opuszczają swoje macierzyste stawy i nawigują do alternatywnych siedlisk wodnych, korzystając z jednej z czterech bardzo precyzyjnych (± 3,5 m), złożonych i wysoce przewidywalnych tras11, 12. Farmakologiczne manipulacje zwierzętami w tym systemie w połączeniu z telemetrią radiową o wysokiej rozdzielczości rzucają światło na rolę funkcji poznawczych w swobodnym poruszaniu się po dzikich zwierzętach.

<table><tbody><tr><td>Bromek skopolaminy</td><td>Sigma</td><td>S0929</td><td>USP</td></tr><tr><td>Bromek metylu skopolaminy</td><td>Sigma</td><td>S8502, 1421009</td><td>wersje USP i inne niż USP</td></tr><tr><td></td><td>Saline Hanna Pharmaceutical Supply Co., Inc.</td><td>409488850</td><td>USP, sformułowany jako iniekcyjny&nbsp;</td></tr><tr><td>Filtr strzykawkowy</td><td>Fisher</td><td>09-720-004</td><td></td></tr><tr><td>Strzykawka</td><td>Fisher</td><td>14-823-30</td><td></td></tr><tr><td>Igła podskórna</td><td>Fisher</td><td>14-823-13</td><td></td></tr><tr><td>Antena</td><td>Wildlife Materials</td><td>3-elementowe składane</td><td>anteny Yagi z dodatkowymi elementami są dostępne, ale mogą być kłopotliwe w terenie.</td></tr><tr><td>Odbiornik radiowy</td><td>Wildlife Materials</td><td>TRX-2000S</td><td>Dostępne są również modele wodoodporne.</td></tr><tr><td>Kompas</td><td>Brunton&nbsp;</td><td>Truarc 15</td><td></td></tr><tr><td>Nadajniki radiowe</td><td>Holohil Inc.</td>Modele nadajników <td>BD-2, PD-2, RI-2B</td><td>różnią się żywotnością i wyjściem sygnału w zależności od rozmiaru baterii i ustawień częstotliwości impulsów, które można dostosować w zależności od pytania badawczego i organizmu.</td></tr><tr><td>Konieczny jest koncentryczny GPS</td><td>Garmin</td><td>eTrex Venture</td><td></td></tr><tr><td></td><td>newegg.com</td><td>połączenia BNC</td> <td>C2G 40026</td>.</tr><tr><td>Siatka do obręczy</td><td>Memphis Net i sznurek&nbsp;</td><td>TN325</td><td>Rozmiar oczek sieci należy wybrać na podstawie minimalnego rozmiaru docelowego zwierzęcia.</td></tr></tbody></table>

wykorzystanie manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej do badania poznania przestrzennego u zwierząt żyjących na wolności

Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals

Zdolność zwierzęcia do postrzegania i poznawania swojego otoczenia odgrywa kluczową rolę w wielu procesach behawioralnych, w tym w nawigacji, migracji, rozprzestrzenianiu się i poszukiwaniu pożywienia. Jednak zrozumienie roli poznania w rozwoju strategii nawigacyjnych i mechanizmów leżących u podstaw tych strategii jest ograniczone przez trudności metodologiczne związane z monitorowaniem, manipulowaniem poznaniem i śledzeniem dzikich zwierząt. Badanie to opisuje protokół dotyczący roli funkcji poznawczych w nawigacji, który łączy farmakologiczną manipulację zachowaniem z precyzyjną telemetrią radiową. Podejście to wykorzystuje skopolaminę, antagonistę receptora muskarynowego acetylocholiny, do manipulowania poznawczymi zdolnościami przestrzennymi. Leczone zwierzęta są następnie monitorowane z wysoką częstotliwością i wysoką rozdzielczością przestrzenną za pomocą zdalnej triangulacji. Protokół ten został zastosowany w populacji żółwi malowanych wschodnich (Chrysemys picta), które zamieszkiwały sezonowo efemeryczne źródła wody przez ~100 lat, przemieszczając się między odległymi źródłami za pomocą precyzyjnych (± 3,5 m), złożonych (tj. nieliniowych o dużej krętości, które przecinają wiele siedlisk) i przewidywalnych tras wyuczonych przed 4 rokiem życia. Badanie to wykazało, że procesy wykorzystywane przez te żółwie są zgodne z tworzeniem i przypominaniem pamięci przestrzennej. Łącznie wyniki te są zgodne z rolą poznania przestrzennego w złożonej nawigacji i podkreślają integrację technik ekologicznych i farmakologicznych w badaniach nad poznaniem i nawigacją.

Stosując powyższy protokół, oceniono rolę poznawczą w nawigacji u populacji żółwi malowanych (Chrysemys picta), która od około 100 lat doświadcza sezonowych, efemerycznych źródeł wody. Populacja ta zamieszkuje mieszane siedliska wodne: efemeryczne (osuszane corocznie i szybko – w ciągu kilku godzin) oraz stałe (Rysunek 1). Wcześniejsze badania sugerują, że po osuszeniu stawów żółwie rezydenci nawigują do alternatywnych źródeł wody z wysoką precyzją (± 3.5 m), wyk...

Ten artykuł opisuje nowatorski protokół, który łączy farmakologiczne manipulacje pamięcią i telemetrią radiową w celu udokumentowania i ilościowego określenia roli poznania w nawigacji.

Wykorzystanie manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej do badania poznania przestrzennego u zwierząt żyjących na wolności

An animal&#39;s ability to perceive and learn about its environment plays a key role in many behavioral processes, including navigation, migration, ...

Ogólnym celem tego eksperymentu jest określenie znaczenia poznania przestrzennego w nawigacji żółwi lądowych. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania z zakresu ekologii, w tym w kwestii tego, jak zwierzęta reagują na zmiany w swoim środowisku lub nawigują w stresogennych krajobrazach, oraz dostarczyć wglądu w leżące u ich podstaw procesy poznawcze i neurologiczne. Głównymi zaletami tej techniki są badanie ruchów zwierząt w naturalnym systemie z wysoką precyzją przestrzenną oraz manipulowanie zachowaniem przy użyciu dobrze poznanych środków farmakologicznych.Chociaż metoda ta może dostarczyć wglądu w poznawcze podstawy ruchów zwierząt, można ją również zastosować w innych obszarach, takich jak ochrona przyrody i neurobiologia. W pierwszej kolejności należy zlokalizować wybrany zbiornik wodny, o którym wiadomo, że występują w nim żółwie. Następnie należy wyznaczyć w obrębie tego obszaru region o wystarczającej głębokości wody, aby umożliwić rozstawienie pułapek.Rozstaw pułapki obręczowe w taki sposób, aby od 4 do 5 cali pozostało ponad powierzchnią wody, co zapewni schwytanym żółwiom przestrzeń do wynurzania się i oddychania. Rozciągnij pułapki do ich maksymalnej długoś

using-pharmacological-manipulation-high-precision-radio-telemetry-to

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Monitorowanie poziomów neurotransmiterów pozakomórkowych w określonych obszarach mózgu swobodnie poruszających się zwierząt dostarcza wiedzy na temat związku między uwalnianiem neurotransmiterów a zachowaniem. Mikrodializa in vivo w połączeniu z detekcją elektrochemiczną zapewnia doskonałą rozdzielczość anatomiczną i chemiczną, a także informacje o tym, w jaki sposób podstawowa neurotransmisja ulega zmianom pod wpływem manipulacji farmakologicznych lub fizjologicznych.

Przeżywalna operacja stereotaktyczna u gryzoni

Upośledzenie poznawcze wynikające z radioterapii guzów mózgu stanowi klinicznie trudny do leczenia stan, który negatywnie wpływa na jakość życia. Zdolność do krytycznej oceny potencjalnych interwencji mających na celu złagodzenie wywołanych promieniowaniem deficytów poznawczych zależy w ostateczności od możliwości przeprowadzenia rygorystycznych ilościowych ocen funkcji poznawczych.

Kwantyfikacja upośledzenia funkcji poznawczych spowodowanego radioterapią czaszki

Zaproponowano w pełni zautomatyzowany protokół warunkowania działania gryzoni. Protokół opiera się na precyzyjnej kontroli czasowej zdarzeń behawioralnych w celu zbadania zakresu, w jakim ta kontrola wpływa na aktywność neuronalną leżącą u podstaw integracji sensomotorycznej i eksperymentów kontroli poznawczej.

W pełni zautomatyzowany protokół kondycjonowania gryzoni do eksperymentów z integracją sensomotoryczną i kontrolą poznawczą

Ten protokół opisuje projektowanie i chirurgiczne wszczepienie mechanizmu krępującego głowę do monitorowania aktywności neuronalnej w podkorowych strukturach mózgu u szczurów czujnych.  Wyznacza procedury izolowania pojedynczych neuronów w konfiguracji przyściennej i skutecznego identyfikowania ich lokalizacji anatomicznych.

Monitorowanie i lokalizacja pojedynczych neuronów w podkorowych strukturach mózgu czujnych, skrępowanych głową szczurów

Ta metoda tworzy namacalne, znajome środowisko dla myszy do nawigacji i eksploracji podczas obrazowania mikroskopowego lub jednokomórkowych zapisów elektrofizjologicznych, które wymagają mocnego unieruchomienia głowy zwierzęcia.

Płaska podłoga podniesiona powietrznie: nowa metoda łączenia zachowania z mikroskopią lub elektrofizjologią na obudzonych, swobodnie poruszających się gryzoniach

Ten protokół opisuje, jak tymczasowo i zdalnie wyciszyć aktywność neuronalną w dyskretnych obszarach mózgu, podczas gdy szczury są zaangażowane w zadania związane z uczeniem się i pamięcią. Podejście to łączy farmakogenetykę (Designer-Receptors-Exclusively-Activated-by-Designer-Drugs) z paradygmatem behawioralnym (sensoryczne warunkowanie wstępne), które ma na celu rozróżnienie różnych elementów uczenia się.

Metoda zdalnego wyciszania aktywności neuronalnej u gryzoni podczas dyskretnych faz uczenia się

Dzięki optogenetycznej manipulacji określonych populacji neuronów lub obszarów mózgu, zachowanie może być modyfikowane z wysoką rozdzielczością czasową i przestrzenną u swobodnie poruszających się zwierząt. Stosując różne narzędzia optogenetyczne w połączeniu z przewlekle wszczepionymi światłowodami, można przeprowadzić różnorodne modulacje neuronalne i testy behawioralne.

Optogenetyczna manipulacja aktywnością neuronalną w celu modulacji zachowania u swobodnie poruszających się myszy

Przedstawiony tutaj protokół dostarcza informacji na temat jednoczesnej elektroencefalografii (EEG) i oceny behawioralnej w czasie rzeczywistym. Omówiliśmy wszystkie kroki związane z tym protokołem jako atrakcyjnym rozwiązaniem dla badaczy z wielu dziedzin neuronauki, szczególnie w obszarach uczenia się i pamięci.

Jednoczesne monitorowanie bezprzewodowego testu elektrofizjologii i pamięci behawioralnej jako narzędzia do badania neurogenezy hipokampa

Ten artykuł demonstruje przygotowanie specjalnego okna obrazowania uzupełnionego o kaniulę infuzyjną i jej implantację w regionie CA1 hipokampa u myszy.

Procedura kraniotomii do wizualizacji aktywności neuronalnej w hipokampie zachowujących się myszy

Tutaj prezentujemy uproszczoną konfigurację sprzętu i oprogramowania open-source do badania uczenia przestrzennego myszy za pomocą wirtualnej rzeczywistości (VR). System ten wyświetla wirtualną ścieżkę liniową do myszy z ograniczeniem głowy działającej na kole, wykorzystując sieć mikrokontrolerów i komputer jednopłytkowy z łatwym w użyciu pakietem oprogramowania graficznego Python.

System rzeczywistości wirtualnej typu open source do pomiaru uczenia się przestrzennego u myszy z unieruchomioną głową

Po zintegrowaniu z płytą czołową i konstrukcją optyczną kompatybilną zarówno z mikroskopami jedno-, jak i dwufotonowymi, soczewka mikropryzmatyczna daje znaczącą przewagę w pomiarze odpowiedzi neuronalnych w pionowej kolumnie w różnych warunkach, w tym w dobrze kontrolowanych eksperymentach w stanach skupienia na głowie lub naturalnych zadaniach behawioralnych u swobodnie poruszających się zwierząt.

Długoterminowe obrazowanie zidentyfikowanych populacji neuronów za pomocą mikropryzmatów u zwierząt swobodnie poruszających się i z unieruchomioną głową

Poznaj metodę badania poznania przestrzennego u żółwi w środowisku naturalnym przy użyciu manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej. Technika ta pozwala analizować podstawy neurologiczne nawigacji.

Wykorzystanie manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej do badania poznania przestrzennego u zwierząt żyjących na wolności (Wideo) | JoVE Journal

Wykorzystanie manipulacji farmakologicznej i precyzyjnej telemetrii radiowej do badania poznania przestrzennego u zwierząt żyjących na wolności

Przeglądaj więcej filmów