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Biology

在自由移动的小龙虾的心脏和换气率的措施

doi: 10.3791/1594 Published: October 15, 2009

Summary

无脊椎动物展示自主同情像类似脊椎动物描述的响应。允许一个生物学指标的测量,以评估一个有机体的内部状态的心脑血管和通气系统的协调。

Abstract

恐惧,飞行或战斗的反应作为基本研究一个有机体的下一个即将到来的食肉动物的攻击,其环境意识的生理基础。虽然目前还不知道是否无脊椎动物具有相​​同的自主神经系统脊椎动物,有证据表明无脊椎动物有一种同情的想对策,以规范的内部环境和准备的有机体行为采取行动的一个给定的刺激。此外,这种生理反应,可以切实的测量,它作为动物的内部状态的生物指数的行为。测量的生理反应,可以通过在中枢神经系统控制协调的心脑血管和呼吸系统的改变,直接关系到内部和外部的压力。更具体地说,监测心脏和通风率提供量化的应激反应并不总是行为观察措施。小龙虾是很好的模式生物,由于录制的可行性,以及小龙虾的形态丰富的历史,可以追溯到1888年,以赫胥黎,和充分研究的典型行为的心脏和换气率测量。

Protocol

简介

生物必须具有广泛的行为,威胁性的刺​​激和环境的变化作出回应。自主的反应是很好的研究脊椎动物在交感神经系统的生理准备的内部环境(木匠,1976年; Nicholls 人,2001年)的战斗或逃跑反应。这是一个有机体,可以调节应激反应和改变行为,以应对即将发生的袭击或环境变化,通过生理上的变化。有证据表明,心血管系统是紧密连接的呼吸道系统,从而使内部环境的响应和落实响应。这是众所周知的呼吸系统和心血管系统的植物神经控制,可调节氧气供应和即将发生的行为反应所需要的特定的目标组织的营养物质。

在脊椎动物中,自主和生理反应以及演变,它似乎复杂的无脊椎动物,同样也会拥有一个发达的响应系统(Schapker等 ,2002; Zavarzin,1941年)。即使脊椎动物和无脊椎动物有很大的不同,系统高度发达的无脊椎动物需要心血管和呼吸系统的反应迅速,在战斗或飞行的方式回应。对于许多无脊椎动物,一种同情般的生理反应是可以量化的。的历史可以追溯到到1927年,许多非常早期的研究已经进行了无脊椎动物,特别是在一般使用节肢动物(Alexandrowicz,1932年;奥尔洛夫,1927年; Zavarzin,1941年)。

小龙虾被称为表现出广泛的迅速行为,以及评估和应对环境刺激的能力。极早期的研究指出了防御的姿态立 ​​即和快速反应(贝特,1897年,赫胥黎,1880年; Shuranova等,2006; Wiersma,1961年)的同情般的响应。成人小龙虾的心源性中枢神经系统(Alexandrowicz,1932年,山岸和广濑,1997年,山等,1997;威尔肯斯,1999年)以来的节拍和节奏的控制。常规动物的心率(HR)的测量提供了一种兴奋和内部环境的准备的直接措施。小龙虾,在人力资源的增加是与预见的威胁刺激(Listerman等 ,2000)提出时指出,在防御的姿态。这种类型的神经系统的反应也显示了刺龙虾(矢泽胜山,2001年)。

通气系统也neu​​ronally一个通气中枢模式发生器(VPG)由两个专门的附属物称为scaphognathites抽水行动(门德尔松,1971年),负责整个鳃摄氧量控制。一个单一scaphognathite驻留在每个鳃腔前结束,并提请整个鳃有节奏的运动(Pasztor,1968)的水。 VPG,与心脏一样,可以由许多因素调制。在以往的工作,螃蟹癌症魔导师显示心脏和换气的节奏,可以通过命令神经元( 威尔肯斯等人,1974年)的中央控制的改变。此外,VPG的活动被称为改变内部的反应,并与社会互动或甲壳类动物中的环境变化(Burmistrov Shuranova,1996年的变化; Cuadras,1979年,1980年,李 , 2000; Listerman等。 ,2000;麦克马洪和威尔肯斯,1983年; Schapker ,2002;。Shuranova ,2002;威尔肯斯,1976年)。在小龙虾,通气活动(VR)可以不同的内部状态,并在VR的变化而定,可以在意想不到的外部刺激(Shuranova,1993; Shuranova等,2002 。)记录。

由于人力资源和VR措施的可靠性和可行性,未来要问的问题是无穷无尽的。如前所述,工作已经做了研究,在社会交往和环境干扰的自主反应。有趣的是,许多领域都留下探索,如审查期间天然激素的变化和/或其他有机体中发生的生理过程自主反应。在交配和嗅觉的化学接待过程中,今后可能的方向,也可能检查交感神经样的反应。最重要的是,生理反应可能成一个有机体的反应相比,行为观察,因为动物不总是响应行为时,他们正准备自己内部环境提供更大的见解。因此,生理测量提供了一个评估一个有机体的内部状态,这也许可以解释在一个有机体的整体变化的生物指标。

方法

才开始连接一个小龙虾,需要准备的电线。切两根绝缘的不锈钢丝(直径为0.005英寸和0.008英寸的涂层;上午系统,Carlsburg,WA),足够长的时间插入到小龙虾,并充​​分达到阻抗探测器(UFI模型2991)。删除将插入到背甲两线两端的防火隔热(〜0.5毫米)。小心不作为裸线删除过多的动物外绝缘必须重涂,以防止短路阻抗录音。然后,使用产钳在一个90度的电线的弯曲放置到甲壳烧毁结束。确定的电线插入部分是不能太长,因为这可能内脏损害。对于插入塑料管(保护导线)线的可行性,它是最好的,以松散的扭曲电线。如果记录心脏和通风率,重复上述步骤,第二次和两套线可以是松散的编织前的位置连成塑料管材。请务必指定为心脏和通风率的电线,因此不会混淆哪一根导线的阻抗探测器附加录制。这是最好的标签上的电线或削减一对,比其他较短的开始。

可行和安全的电线的小龙虾,最好是包裹在潮湿的布或纸巾的爪子和腿(离开的背部和一个侧面暴露),以消除伤害的个人和/或小龙虾(图1)。

图1图1。包装的小龙虾的螯和腿。在湿纸巾包装的小龙虾,避免造成人身伤害的人,小龙虾。包装将阻碍移动能力的小龙虾的螯和腿。


要开始的布线过程,最好是开始在鳃腔,因为每个小龙虾和多余的力量与甲壳厚度不同可引起内脏损害,从而开始在鳃腔,压力过大是不太可能杀的小龙虾而胸室。第一洞是由使 ​​用手术刀和公正的角质层下一个要插入线在鳃腔(即prebranchial室监测通气率; Schapker等,2002)喙面积足够大的细点。一个大洞,将有过多的血淋巴中的损失和不正确密封,这将增加不留在指定的孔线的概率。电线一旦到位,拖放到丝胶(氰基丙烯酸酯)和加速器(HobbyTown美国,列克星敦,肯塔基州)的少量。快速干燥胶的使用,减少动物的压力处理。小心将其放置在角质层,只有少量的加速器,因为这是有毒的小龙虾,并会导致死亡。这是最好立即用纸巾擦拭任何多余的加速器。重复这些步骤,在鳃腔的第二线。这两根线放在跨度scaphognathite(呼吸器官),以确保在每个scaphognathite运动(图2)强大的精确的阻抗测量。为了得到准确的记录,可以肯定的,第二线外鳃腔,并放置到胸腔。

图2图2。放置在鳃腔的不锈钢丝。背甲上的白点,表示为不锈钢角质层下放置的导线点。导线跨越scaphognathite通过动态阻抗和衡量运动。

布线心率胸腔的步骤与上述相同的电线都背背甲下直接放置在心脏和跨度之心(图3)在延髓尾鳍安排的除外。这个位置将确保在每次心脏收缩(Listerman ,2001)强大的精确的阻抗测量。


图3图3。不锈钢丝放置在胸腔。背甲上的白点,表示为不锈钢角质层下放置的导线点。该线跨越在延髓尾鳍安排的核心。这将允许通过动态阻抗心脏收缩的措施。


一旦完成所有四线的位置,混合瞬间粘合剂(伊士曼,5分钟干燥Ëpoxy)和大衣每个位置以及电线孔。一旦有足够的覆盖,电线和钻孔使用剩余的环氧举行塑料管材后面的小龙虾。这将确保不会拉电线在未来handlings的孔。由于环氧树脂需要几分钟,晾干,持有或在一个没有水的容器的地方小龙虾,直到环氧树脂不再粘到触摸。一旦环氧树脂干,小龙虾在水中清洗,以除去多余的化学品,并重新放入水环境。为了确保小龙虾的健康,最好是改变在大约一个小时的水除去以前没有删除任何化学品。从以前的调查中指出,我们发现,长期处理因压力改变了生理测量,持续时间为24小时至3天(威尔肯斯等 ,1985)。;因此,任何实验前动物应留2至3天。

为了记录心电图,连接电线,小龙虾阻抗探测器。应跨越心(衡量人力资源)的两根电线连接到一个单一的阻抗探测器,同样的两根导线跨越scaphognathite(衡量的VR)。阻抗探测器措施,两者之间的不锈钢丝的动态电阻。这些信号记录的检测器连接上线,通过PowerLab/4SP接口(公元仪器)一个PowerLab系统。衡量所有的事件都与PowerLab系统图软件版本5.5.6(公元仪器,澳大利亚)校准。首先,收购率在4千赫。大挠度将代表心跳和通风率。为了便于计数每一个人力资源/ VR,平滑功能可以应用到数据集。如果100点平滑(即平均值)所造成的轨迹,将描绘只有心跳。心跳率可以由每超过10秒的间隔击败直接计数,然后转换为每分钟的节拍(BPM)的。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Scalpel Stainless steel surgical blades No. 11 for No. 3 handle
Stainless steel wire A-M Systems, Carlsburg, WA diameter 0.005 inches with the coating 0.008 inches
Impedance detector UFI model 2991
Plastic tubing Cole-Parmer Tygon Tubing ID .0812, OD .1492
Fast-drying glue (cyanoacrylate ester) HobbyTown USA, Lexington, KY
Accelerator HobbyTown USA, Lexington, KY
Adhesive Eastman 5-min drying epoxy
PowerLab via a PowerLab/4SP interface ADInstruments
PowerLab Chart AD Instruments, Australia software version 5.5.6
PowerLab Chart AD Instruments, Australia software version 3.5.6

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References

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在自由移动的小龙虾的心脏和换气率的措施
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Bierbower, S. M., Cooper, R. L. Measures of Heart and Ventilatory Rates in Freely Moving Crayfish. J. Vis. Exp. (32), e1594, doi:10.3791/1594 (2009).More

Bierbower, S. M., Cooper, R. L. Measures of Heart and Ventilatory Rates in Freely Moving Crayfish. J. Vis. Exp. (32), e1594, doi:10.3791/1594 (2009).

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