Эта статья описывает протокол нового, который сочетает в фармакологической манипуляции с памятью и радио телеметрии для документирования и количественной оценки роли познания в навигации.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Эта статья описывает протокол нового, который сочетает в фармакологической манипуляции с памятью и радио телеметрии для документирования и количественной оценки роли познания в навигации.
Способность животного воспринимать и узнавать о своей среде играет ключевую роль во многих поведенческих процессов, в том числе навигации, миграции, распространения и поиска пищи. Тем не менее, понимание роли познания в разработке стратегий навигации и механизмов, лежащих в основе этих стратегий ограничивается методологических трудностей, связанных с мониторингом, манипулируя познанием, и отслеживания диких животных. Это исследование описывает протокол для решения вопроса о роли познания в навигации, которая сочетает в себе фармакологическую манипулирование поведением с высокоточной радиотелеметрии. Подход использует скополамин, антагонист мускариновых рецепторов ацетилхолина, манипулировать когнитивные пространственные способности. Обработанные животные затем мониторинг с высокой частотой и высоким пространственным разрешением с помощью дистанционного триангуляции. Этот протокол был применен в популяции Восточной расписные черепахи (Chrysemys ПИКТА), которая заселенасезонно эфемерные источники воды в течение ~ 100 лет, двигаясь между дальним источников с использованием точных (± 3,5 м), комплекс (т.е. нелинейный с высокой извитости , которые пересекают несколько мест обитания), и предсказуемых маршрутов , полученных ранее 4 -х лет. Это исследование показало, что процессы, используемые этими черепахами согласуются с формированием пространственной памяти и вспомнить. В совокупности эти результаты согласуются с ролью пространственного познания в сложной навигации и выделить интеграцию экологических и фармакологических методов в изучении познания и навигации.
Познание (далее определяется как "все процессы , связанные с приобретением, хранением и использованием информации из окружающей среды" 1) занимает центральное место в массив сложных навигационных задач 2. Например, Сандхилл краны (Журавль Canadensis) показывают заметное улучшение в миграционном точности с опытом работы 3 и след видов морских черепах на их натальных пляжи как мальков и вернуться как взрослые 4-6. Кроме того , успешная миграция, расселение, и собирательство Петля на способность животного , чтобы собрать информацию об их пространственной среды 7,8. Некоторые животные появляются , чтобы узнать маршруты в навигационных отношении конкретных ландшафтных особенностей 9 и может использовать пространственное познавательную при перемещении между гнездования и нагула 10. Последние работы на восточных расписные черепахи (Chrysemys ПИКТА) предлагает критический период навигации, где успешная навигация нагорных обитания как взрослые шарниров на Ювенильский опыт в узком возрастном диапазоне (<4 лет 11-13). Хотя вместе эти исследования демонстрируют прогресс, достигнутый в понимании роли обучения в плавании 4-6, 14-16, механизмы, лежащие в основе такого поведения и в полной мере роль познания в навигации остаются загадочными, особенно у позвоночных 8, 17 , 18.
Полевые исследования в роли познания в навигации редко 2, 8, 18, во многом из - за методологических трудностей , связанных с мониторингом, манипулируя и отслеживания диких животных. Например, большие пространственные и временные масштабы, на которых многие животные часто исключают навигация расследование как тип информации, что эти животные потенциально узнать и как приобретается эта информация. Экспериментаторы часто сталкиваются с материально-технические трудности обнаружения и локализации животных при наблюдении за поведением над такими большими площадями и временные рамки, тем самым ограничивая типданных, которые могут быть собраны и выводы, которые можно сделать. Хотя использование системы глобального позиционирования животного монтажа (GPS) регистраторы могут повысить вероятность обнаружения широко в пределах животных, пространственные данные, собранные с помощью этих средств, как правило, очень грубое разрешение и отсутствие детального поведенческий компонент. Следовательно, данные, которые могут быть собраны при таких обстоятельствах имеют ограниченную ценность для изучения тонкое изменение в поведении между различными группами или экспериментальных методов лечения. Аналогичным образом, прямое, контролируемое манипулирование целевым поведением часто запрещенных пространственных и временных масштабах, характерных для навигации поведения, а также присущих материально-технических ограничений полевых исследований. Нахождение животных в их естественной среде обитания, ловить и манипулировать ими, а затем сбор поведенческих данных без непреднамеренного производства паразитные поведения являются основными проблемами работы с животными в полевых условиях. Таким образом, дизайн экспериментов по фрэи круг животных часто ограничивается и возможность проводить тщательные, контролируемые полевые эксперименты на роли познания в навигации ограничен.
Настоящее исследование позволяет обойти многие предыдущие трудности исследования взаимосвязи между познанием и навигации в поле с помощью новой комбинации фармакологической манипуляции и с высокой разрешающей способностью отслеживания свободно плавающих животных в полевых условиях. Скополамин, мускариновых ацетилхолиновых рецептор (mAChR) антагонист, было показано , что блок формирования пространственной памяти и вспомнить, блокируя холинергическую активность в мозге различных позвоночных животных таксонов 18-24. Скополамин может быть эффективно использован на свободно пасущихся животных в полевых условиях 11, 18 и оказывает выраженное но временный эффект (например, 6 - 8 ч в рептилии). Метилскополамин, антагонист mAChR , который не проникает через гематоэнцефалический барьер , 19-21, может быть использован для контроля завозможные периферические эффекты скополамин и для некогнитивных аспектов поведения 11. Фармакология позволяет точно манипуляции познания, непосредственно влияющих на рецепторы, и высокоточный радиотелеметрия позволяет для наблюдения в результате воздействия на поведение. Измерения , проведенные с помощью дистанционного триангуляции и с высоким пространственным (± 2,5 м) и временной (15 мин) разрешением позволяют точной документации и количественной оценке поведения животных по отношению к экспериментальным манипулированием познания.
Это исследование было проведено 11 в период с мая по август 2013 года и 2014 года Чесапик Farms, в 3300 акров дикой природы и управления сельского хозяйства области исследований в Кент Co., штат Мэриленд, США (39,194 ° с.ш., 76,187 ° W). Протокол включает в себя пять основных этапов: (1) захват и обработку животных (2) проставление радиопередатчики (3) подготовка фармакологических агентов (4) мониторинг и манипулирования движениями животных, и (5) ANAлизирующего пространственных данных. Исследование описано здесь сосредоточено на Восточной окрашенные черепаха (Chrysemys ПИКТА). Черепахи в фокальной населения участвуют в ежегодных сухопутным движений , в которых они покидают свои дома пруды и перейти к альтернативным водной среды обитания , используя один из четырех очень точные (± 3,5 м), сложный и весьма предсказуемые маршрутизирует 11, 12. Фармакологическая манипулирование животных в эта система в сочетании с высокой разрешающей способностью радиотелеметрии проливает свет на роль познания в свободном плавании диких животных.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все процедуры, связанные предметы животных были утверждены Институциональный животных по уходу и использованию комитетов Франклина и Маршалла и Вашингтон колледжей и последовали все местные, государственные и федеральные правила.
1. Захват и обработка
2. Проставление радио передатчик
3. Лекарственный препарат
Внимание: скополамин гидробромид и скополамин метилбромид являются мощными антагонистами ацетилхолина. При работе с этими препаратами, обратитесь к паспорту безопасности материалов, использовать надлежащие средства индивидуальной защиты (например, перчатки, вытяжной шкаф), и последующие протоколы лаборатории безопасности , чтобы избежать accidenтал контакт.
4. Движения дорожки Черепаха Использование Радиотелеметрия 11, 12
5. Пространственный анализ
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Используя вышеупомянутый протокол, роль познания в навигации была оценена в популяции Восточной окрашены черепах (Chrysemys ПИКТА) , который испытал сезонные эфемерные источники воды в течение ~ 100 лет. Эта популяция обитает смесь эфемерным (осушенной в год и быстро - в несколько часов) и постоянных водной среды обитания (Рисунок 1). Предыдущие исследования показали, что после того, как их пруды осушены, черепахи резиденты перейти к альтернативным источникам во...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол, представленные здесь, позволяет экспериментатору документировать и количественной оценки роли познания в навигации. Манипулирование познания в области оказалось трудным, так как большинство подходов оставить экспериментаторы не в состоянии знать, какие конкретные аспекты поведения животного манипулируют. Тем не менее, протокол, представленный здесь позволяет экспериментатор точно манипулировать и таким образом оценить роль познания в навигации. Методика позволяет дополнительно экспериментаторы контролировать ж...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование финансировалось Офисом проректора Вашингтонского колледжа, Фондом Миддендорфа, Фондом Ходсона, а также Фондом Франклина и Маршалла Хэкмана и Колледжем грантов. Мы благодарим Э. Кунихана, С. Джордано, Ф. Рауха и А. Рота за помощь на местах. Мы благодарим М. Коннера, Р. Флигла и Д. Стартта из Chesapeake Farms и Chino Farms за разрешение и доступ. Программа ГИС Вашингтонского колледжа помогла с подготовкой карт.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Скополамина | бромид Sigma | S0929 | USP |
| Скополамин метилбромид | Sigma | S8502, 1421009 | USP и не USP версии |
| Saline | Hanna Pharmaceutical Supply Co., Inc. | 409488850 | USP, в форме инъекционного препарата; |
| Шприц-фильтр | Fisher | 09-720-004 | |
| Шприц | Fisher | 14-823-30 | |
| Игла для подкожных инъекций | Fisher | 14-823-13 | |
| Антенна | Материалы для дикой природы | 3 элемента Складные антенны Yagi | с дополнительными элементами доступны, но могут быть громоздкими в полевых условиях. |
| Радиоприемник | Материалы для дикой природы | TRX-2000S | Также доступны водонепроницаемые модели. |
| Компас | Брантон | Радиопередатчики Truarc 15 | |
| Holohil Inc. | BD-2, PD-2, RI-2B | различаются по сроку службы и выходному сигналу в зависимости от размера батареи и настроек частоты пульса, которые могут быть настроены в зависимости от исследуемого вопроса и организма. | |
| коаксиальный кабель | newegg.com разъемы C2G 40026 | ||
| Сетка для обручей | Memphis Net и Twine | TN325 | следует выбирать исходя из минимального размера целевого животного. |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение