Estabelecendo um ecossistema de polvo para pesquisa biomédica e bioengenharia

Tyler VanBuren; Carolina Cywiak; Petra Telgkamp; Christiane L. Mallett; Galit Pelled

doi:10.3791/62705

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Artigo de método

Estabelecendo um ecossistema de polvo para pesquisa biomédica e bioengenharia

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DOI:

10.3791/62705

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22 de setembro de 2021

Tyler VanBuren¹^,² , Carolina Cywiak¹^,² , Petra Telgkamp¹^,² , Christiane L. Mallett³^,⁴ , Galit Pelled¹^,²^,⁴

¹Department of Biomedical Engineering, Michigan State University, ²Neuroengineering division, The Institute for Quantitative Health Science and Engineering, Michigan State University, ³Biomedical Imaging division, The Institute for Quantitative Health Science and Engineering, Michigan State University, ⁴Department of Radiology, Michigan State University

Neste artigo

Resumo

Compreender as estruturas fisiológicas e anatômicas únicas dos polvos pode impactar muito a pesquisa biomédica. Este guia demonstra como configurar e manter um ambiente marinho para acomodar esta espécie e inclui imagens de última geração e abordagens analíticas para visualizar a anatomia e a função do sistema nervoso do polvo.

Resumo

Muitos desenvolvimentos em pesquisas biomédicas foram inspirados pela descoberta de mecanismos anatômicos e celulares que suportam funções específicas em diferentes espécies. O polvo é um desses animais excepcionais que deu aos cientistas novas percepções sobre os campos da neurociência, robótica, medicina regenerativa e próteses. Pesquisas com esta espécie de cefalópodes exigem a configuração de instalações complexas e cuidados intensivos tanto para o polvo quanto para seu ecossistema que é fundamental para o sucesso do projeto. Este sistema requer múltiplos sistemas de filtragem mecânica e biológica para fornecer um ambiente seguro e limpo para o animal. Junto com o sistema de controle, a manutenção e limpeza de rotina especializadas são necessárias para manter efetivamente a instalação funcionando a longo prazo. É aconselhável fornecer um ambiente enriquecido a esses animais inteligentes, mudando a paisagem do tanque, incorporando uma variedade de presas e introduzindo tarefas desafiadoras para que eles trabalhem. Nossos resultados incluem ressonância magnética e uma imagem de autofluorescência de corpo inteiro, bem como estudos comportamentais para entender melhor seu sistema nervoso. Polvos possuem fisiologia única que pode impactar muitas áreas da pesquisa biomédica. Fornecer-lhes um ecossistema sustentável é o primeiro passo crucial para descobrir suas distintas capacidades.

Introdução

Novos conceitos em pesquisa biomédica e engenharia biomédica são frequentemente inspirados na identificação de estratégias específicas que as espécies biológicas possuem para enfrentar as condições e desafios ambientais e fisiológicos. Por exemplo, a compreensão das propriedades de fluorescência em vagalumes levou ao desenvolvimento de novos sensores fluorescentes que podem relatar a atividade celular em outros organismos ^modelo1; identificar canais de íons ativados pela luz em algas levou ao desenvolvimento de neuromodulação de luz específica celular e ^{temporal2,3,4,5}