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Biology

자유롭게 크레이 피쉬 이동에 마음을 Ventilatory 요금 대책

doi: 10.3791/1594 Published: October 15, 2009

Summary

무척추 동물은 척추 동물에 대해 설명한 것과 유사 자율 교감과 같은 응답을 보여줍니다. 심장 - 혈관과 ventilatory 시스템의 조정은 유기체 내부 상태를 평가할 수있는 생물 학적 인덱스의 측정을 위해 수 있습니다.

Abstract

공포, 비행 또는 싸움 응답이 임박한 약탈 공격에 따른 환경의 생물에 대한 인식을 조사에 대한 기본적인 생리 기초 역할을합니다. 그것이 무척추 동물은 posses 척추 동물의 동일 자율 신경계를하는지, 증거가 보여주는 알려져 있지 않지만 무척추 동물의 내부 환경과 준비 주어진 자극에 behaviorally 행동하는 생물을 조절하는 교감 같은 답변을했습니다. 또한,이 생리 반응은 feasibly 측정하고이 동물의 내부 상태에 대한 생물 학적 인덱스 역할을 수 있습니다. 생리 반응의 측정은 심장 혈관과 호흡 - 시스템의 중추 신경계 통제 조정의 변화를 통해 직접 내부 및 외부 스트레스에 관련된 수 있습니다. 좀 더 구체적으로, 심장 및 환기 속도를 모니터링하는 것은 스트레스 반응 항상 behaviorally 관찰하지 같지는 조치를 제공합니다. 크레이 피쉬는 녹음의 가능성뿐만 아니라 왕새우의 형태 알려진 풍부한 역사, 1888 년 헉슬리까지 거슬러 올라가는, 그리고 잘 공부 전형적인 행동으로 인해 마음과 ventilatory 속도 측정을위한 좋은 모델 생물입니다.

Protocol

소개

생물이 위협 자극 환경의 변화에​​ 대응하는 행동의 다양한 전시해야합니다. 자율 신경계의 반응은 잘 공감 신경계는 생리학 내부 환경 (.; 니콜스 외, 2001 카펜터, 1976) readies있는 전투 또는 비행 응답으로 척추 동물에서 공부합니다. 그것은 유기체가 스트레스 반응을 조절하고 임박한 공격이나 환경 변화에 반응하는 동작을 변경할 수있는 생리적 변화하는 것입니다. 증거는 심장 혈관 시스템 - 단단히함으로써 내부 환경이 응답을 응답하고 구현할 수 있도록 호흡기 시스템 연결되었는지 보여줍니다. 그것은 잘 호흡기 및 심장 혈관 시스템의 자율 제어 산소 가용성 및 임박한 행동 반응에 필요한 특정 대상 조직에 영양분을 조절 수있는 것으로 알려져 있습니다.

척추 동물에서, 자율과 생리적 반응은 잘 발전이며 그것은 복잡한 무척추 동물은 비슷하게 개발 응답 시스템을 가지고 것이라는 가능성이 보이는군요 (. Schapker 외, 2002; Zavarzin 1941). 척추 동물과 무척추 동물이 체계적으로 매우 다르다하더라도, 고도로 발달한 무척추 동물 싸움이 또는 비행 방식으로 대응할 수있는 신속한 심혈관 및 호흡기 응답을 필요로합니다. 많은 무척추 동물의 경우, 교감 같은 생리적 반응 계량하실 수 있습니다. 1927까지 거슬러 올라가는, 아주 초기 연구의 대부분은 특별히 (; 올로브 1927; Zavarzin 1941 Alexandrowicz 1932) 일반적으로 arthropods를 사용하여, 무척추 동물에서 실시되었습니다.

크레이 피쉬는 빠른 행동의 광범위한뿐만 아니라 평가 및 환경 자극에 반응하는 능력을 전시하는 것으로 알려져 있습니다. 아주 초기 연구는 방위 허세의 즉각적이고 신속한 대응 (; 헉슬리, 1880; Shuranova 외, 2006;. Wiersma, 1961 Bethe, 1897)의 동정과 같은 반응을 언급했습니다. 비트와 리듬이 중추 신경계 (; 야마 기시와 히로세, 1997;. 야마 기 외, 1997; 윌켄스 1999 Alexandrowicz 1932)에 의해 제어되기 때문에 성인 왕새우의 마음이 neurogenic입니다. 일상적으로, 동물의 심장 박동 (HR)의 측정은 흥분과 내부 환경의 준비의 직접적인 측정을 제공합니다. 인식 위협 자극 (Listerman 외., 2000)이 드러나면 왕새우에서는 HR의 증가 방어 허세 동안 기록됩니다. 신경계 반응의 이러한 유형은 또한 가시 바다 가재 (야자와 야마, 2001)에 표시되었다.

ventilatory 시스템은 또한 neuronally이 전문 부속 칭했다 scaphognathites의 펌핑 작업 (Mendelson, 1971)에 의해 아가미를 통해 산소 이해에 대한 책임 ventilatory 중앙 패턴 발생기 (VPG)으로 제어됩니다. 하나 scaphognathite은 앞쪽에 끝에 각 아가미의 챔버에있는과 리듬 운동 (Pasztor 1968 년)의 아가미를 통해 물을 그립니다. VPG은 심장과 마찬가지로, 여러 가지 요인에 의해 변조된 수 있습니다. 게에서 이전 작업, 암 매지 스터는 심장과 ventilatory 리듬이 명령 뉴런 (윌켄스 외., 1974)를 통해 중앙 제어에 의해 변경될 수 있습니다 보여줍니다. Cuadras, 1979, 1980,, 리 외, 2000;. Listerman 외뿐만 아니라, VPG의 활동은 내부 반응과 사회적 상호 작용이나 갑각류의 환경 변화 (Burmistrov 및 Shuranova, 1996 변화와 함께 변화하는 것으로 알려져 있습니다. , 2000; 맥마혼 및 윌켄스, 1983; Schapker 외, 2002;. Shuranova 외, 2002;. 윌켄스, 1976). 으로 크레이 피쉬에서 볼, ventilatory 활동 (VR)는 예상치 못한 외부 자극 (.; Shuranova 외, 2002. Shuranova 외, 1993)에 기록된 수있는 내부 상태와 VR의 변화에 따라 달라질 수 있습니다.

HR과 VR 대책의 신뢰성과 타당성으로 인해, 요구하는 미래의 질문은 무한합니다. 이전 바와 같이, 작업은 사회적 상호 작용과 환경 교란하는 동안 자율 신경계의 반응을 조사하기 위해 수행되었습니다. 흥미롭게도, 많은 분야는 이러한 천연 호르몬 변화 및 ​​/ 또는 유기체에서 발생하는 다른 생리적 과정 동안 자율 반응 검사로 탐험으로 남아 있습니다. 향후 방향은 교미 및 후각 화학 리셉션 동안 교감과 같은 응답을 검사 수 있습니다. 가장 중요한 생리적 반응들은 내부적으로 자신을 준비하는 경우 동물들이 항상 behaviorally 응답하지 않기 때문에 행동 관찰에 비해 환경에 유기체의 반응에 큰 통찰력을 제공할 수 있습니다. 따라서 생리 측정은 유기체의 전체 변경 사항을 설명 수도 있습니다 유기체의 내부 상태를 평가하기위한 생물 학적 색인을 제공합니다.

방법

크레이 피쉬를 선을 시작하기 전에, 전선의 준비가 필요합니다. 충분히 왕새우에 넣고 충분히 (UFI, 모델 2991) 임피던스 검출기에 도달합니다. 2 개 절연 스테인레스 스틸 와이어 (AM 시스템, Carlsburg, WA 직경 0.005 인치 코팅 0.008 인치) 컷 등딱지에 삽입 될 두 전선의 끝을에서 화재로 절연 제를 (~ 0.5 mm)를 제거합니다. 동물의 외부에 노출된 와이어로 너무 절연을 제거하지 않도록주의가 짧은 circuiting 임피던스 녹음을 방지하기 위해 recoated해야합니다. 그런 다음, 집게를 사용하면 등딱지에 게재 위치에 대한 90 각도에서 전선의 구운 끝을 구부. 이 내부 장기에 손상을 할 수 있기 때문에 전선의 삽입 부분이 너무 긴 아니라는 것을 확인하십시오. 플라스틱 튜브 (전선을 보호하는)에 전선을 삽입 가능성에 대한, 그것은 느슨하게 함께 전선을 비꼬아하는 것이 좋습니다. 레코딩 마음과 환기 요금, 이상 반복 두 번째 단계와 전선의 두 세트는 플라스틱 튜브에 배치하기 전에 함께 느슨하게 꼰 수있다면. 와이어가 녹화되는 임피던스 감지기에 연결하는 혼동하지 않도록만큼 마음과 환기 율에 대한 전선을 지정해야합니다. 전선을 라벨이나 시작에서 다른 이상 한 쌍의 짧은자를하는 것이 좋습니다.

feasibly 안전 왕새우를 와이어하려면, 그것은 사람 및 / 또는 왕새우 (그림 1)에 부상을 제거하는 서부 유럽 표준시 헝겊이나 종이 타올의 발톱과 다리를 (다시 떠나는하고 한쪽은 노출) 래핑하는 것이 좋습니다.

그림 1 그림 1. 왕새우 chelipeds과 다리의 포장. 젖은 종이 타월에 왕새우를 포장하는 것은 사람과 왕새우에 부상을 방지할 수 있습니다. 포장은 chelipeds와 다리를 움직일 수있는 왕새우의 능력을 방해합니다.


등딱지 두께가 각 왕새우와 과도한 힘으로 다릅니다부터 배선 과정을 시작하려면, 그것은 길 챔버에서 시작하는 것이 좋습니다하면 길 챔버에서 시작하여 따라서, 내부 장기에 손상을 일으킬 수있는 과도한 압력으로 왕새우를 죽일 가능성이 적습니다 흉부 챔버에 비해. 첫 번째 구멍은 아가미 챔버 (.; Schapker 외, 2002 년 즉, ventilatory 속도를 모니터링하는 prebranchial 챔버)의 주동이의 영역에있는 표피 아래에 삽입하는 와이어 충분한 메스 단 대형 벌금 포인트를 사용하여 이루어집니다. 큰 구멍이 과도한 hemolymph 손실을하며 제대로 밀봉되지 않으며 이것은 지정된 구멍에 남아 아니라 와이어의 확률을 증가합니다. 와이어가 자리에되면, 와이어에 접착제 (cyanoacrylate 에스테르) 및 가속기 (HobbyTown 미국, 렉싱턴, KY)의 작은 금액을 놓으십시오. 빠른 건조 접착제의 사용은 동물의 처리 부담을 줄일 수 있습니다. 이것은 왕새우에 독성이며 사망 원인이 있기 때문에 표피에 가속기만을 소량 곳으로주의하십시오. 즉시 종이 타월로 초과 가속기를 닦아하는 것이 좋습니다. 길 챔버에서 두 번째 와이어에 대해 이러한 단계를 반복합니다. 이 두 전선은 각 scaphognathite 운동 (그림 2) 중 강력한 정확한 임피던스 측정을 확보하기 위해 scaphognathite (호흡 기관)를 스팬하는 배치됩니다. 정확한 녹음을하려면 두 번째 와이어가 더 길 챔버 ​​외부와 흉부 챔버에 배치되지 않았는지 확인합니다.

그림 2 그림 2. 길 챔버의 스테인레스 스틸 와이어의 배치. 등딱지에 하얀 점들은 표피 아래에 배치하는 스테인레스 스틸 와이어에 대한 포인트를 나타냅니다. 전선은 동적 임피던스를 통해 scaphognathite 및 측정 운동을 스팬.

흉부 챔버의 배선 심장 박동에 대한 단계는 전선이 직접 주동이의 - 꼬리 배열에있는 심장과 스팬의 중심 (그림 3)을 통해 등의 등딱지 아래에 배치를 제외하고 위와 동일합니다. 이 배치는 각 심장 수축 (Listerman 외., 2001) 동안 강력한 정확한 임피던스 측정을 보장합니다.


그림 3 그림 3. 흉부 챔버의 스테인레스 스틸 와이어의 배치. 등딱지에 하얀 점들은 표피 아래에 배치하는 스테인레스 스틸 와이어에 대한 포인트를 나타냅니다. 전선이 주동이의 - 꼬리 배열의 마음을 스팬. 이것은 동적 임피던스를 통해 심장 수축의 대책있게됩니다.


모두 4 개의 선이의 배치가 완료되면 (이스트먼, 5 분 건조 E에게 즉시 접착제를 혼합poxy)과 외투 각 지역뿐만 아니라 전선을 위해 구멍을. 전선 및 뚫고 구멍이 적절하게 적용되면, 왕새우의 뒤쪽에 플라스틱 튜브를 잡아 남은 에폭시를 사용합니다. 이것은 전선이 미래 handlings에있는 구멍에서 뽑아되지 않을 것임을 보장합니다. 에폭시 건조하는 데 몇 분 정도 걸리므로, 보유 또는 에폭시 더 이상 만져 끈적하지 않습니다 때까지 물없이 컨테이너에서 왕새우를 놓습니다. 에폭시가 건조되면, 과도한 화학 물질을 제거하고 수생 환경에 그들을 다시 곳으로 물속에 왕새우를 세척. 왕새우 건강을 보장하기 위해서는 이전에 제거되지 않은 화학 물질을 제거하는 약 한 시간 안에 물을을 변경하는 것이 좋습니다. 따라서 동물이 2로 3 일간 남아 있어야하는 실험하기 전에;로 이전 조사에서 명시된 바와 같이, 우리가 장기 처리는 3 일 (. 윌켄스 외, 1985) 24 H의 시간 동안 인해 스트레스 생리 측정을 바꿀지도 모르겠어 발견 .

ECGs를 기록하려면, 왕새우에서 임피던스 감지기에 전선을 연결합니다. 심장 (측정 HR)를 걸쳐 두 전선이 두 전선이 scaphognathite (측정 VR)를 스팬에 대한 마찬가지로 하나의 임피던스 감지기에 붙어 있어야합니다. 임피던스 감지기가 두 스테인리스 와이어 사이의 역동적인 저항을 측정합니다. 이러한 신호는 PowerLab/4SP 인터페이스 (AD 악기)를 통해 PowerLab에 온라인 탐지기를 연결하여 기록됩니다. 모든 이벤트는 측정 및 PowerLab 차트 소프트웨어 버전 5.5.6 (AD 인 스트 루먼트, 호주)과 함께 조정됩니다. 시작하려면, 4 kHz에서에서 수집 속도를 설정합니다. 대형 deflections은 심장 박동과 환기 율을 나타내는 것입니다. 평활화 함수가 데이터 집합에 적용 할 수 각 HR / VR을 계산에 쉽게. 100 점이 smoothed있다면 (즉, 평균) 결과 추적은 심장이 뛰는을 나타내는 것입니다. 심장 요금 10 - S 간격이 지남에 따라 각 비트의 직접 건의에 의해 결정하고 분 (BPM) 당 비트로 변환할 수 있습니다.

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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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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