Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Serbestçe Kerevit Hareketli Kalp ve Ventilatuar Oranları Ölçüleri

doi: 10.3791/1594 Published: October 15, 2009

Summary

Omurgasızlar omurgalıların için açıklanan benzer bir otonom sempatik gibi tepki gösterir. Bir organizmanın iç durumu değerlendirmek için biyolojik bir indeksi ölçümü için kardiyo-vasküler ve ventilasyon sistemlerinin koordinasyonu sağlar.

Abstract

Korku, uçuş ve savaşma tepkisi yaklaşan bir yırtıcı saldırı altında bir organizmanın, çevrenin bilincini incelemek için temel fizyolojik temeli olarak hizmet vermektedir. Omurgasızlar omurgasızlar sahip omurgalıların benzeyen bir otonom sinir sistemi olsun, kanıtlar kesin olarak bilinmemekle birlikte, iç ortam ve hazır organizmanın belli bir uyarana davranışsal hareket düzenleyen bir sempatik gibi tepki var. Ayrıca, bu fizyolojik yanıt fizibil ölçülür ve hayvanın iç devlet için biyolojik bir dizin gibi davranır olabilir. Fizyolojik yanıt ölçümleri, kalp-damar ve solunum sistemleri, merkezi sinir sistemi kontrollü bir koordinasyon içinde değişiklikleri ile doğrudan iç ve dış stresörler ilgili olabilir. Daha spesifik olarak, kalp ve havalandırma oranlarının izlenmesi, her zaman davranışsal gözlenen stres tepkisi ölçülebilir önlem alınmasını sağlamaktadır. Kerevit kayıt fizibilite, yanı sıra kerevit morfolojisi bilinen zengin tarihini, 1888 yılında Huxley kadar uzanan, ve iyi çalışılmış tipik davranışları nedeniyle kalp ve ventilasyon hızı ölçümleri için iyi bir model organizmalar.

Protocol

Giriş

Organizmalar, tehdit edici uyaranlara ve çevre değişiklikleri cevap vermek için geniş bir yelpazede davranışları sergilemek zorundadır. Otonom yanıt iyi mücadele veya uçuş yanıt olarak sempatik sinir sisteminin fizyolojik (Nicholls ve ark 2001 Carpenter, 1976) iç ortam hazırlıyor hangi omurgalıların okudu. Bu, bir organizmanın stres yanıtı düzenleyen ve yaklaşan bir saldırı ya da çevresel değişim tepki davranışı değiştirebilir fizyolojik değişiklikler geçer. Kanıtlar, kardiyo-vasküler sistem, böylece bir yanıt yanıt ve uygulamak için iç ortam sağlayan solunum sistemi ile sıkı sıkıya bağlı olduğunu gösterir. Biliyorsunuz, solunum ve kardiyovasküler sistem otonom kontrol oksijen kullanılabilirliği ve yaklaşan bir davranış yanıt için gerekli olan belirli bir hedef dokulara besin düzenleyen olduğu bilinmektedir.

Omurgalılar, otonom ve fizyolojik tepki, o kadar iyi gelişti; kompleks omurgasızlar, benzer şekilde gelişmiş bir yanıt sistemine sahip olacağını olası görünüyor (Schapker ve ark, 2002; Zavarzin, 1941) . Omurgalılar ve omurgasızlar sistematik olarak çok farklı olsa da, son derece gelişmiş omurgasızlar bir mücadele veya uçuş şekilde cevap vermek için hızlı kalp-damar ve solunum yanıt gerektirir. Birçok omurgasızlar için, sempatik gibi fizyolojik yanıt belirlenebilir. 1927 yılına Arkadaş, çok erken çalışmaların çoğu, özellikle (; Orlov, 1927; Zavarzin, 1941 Alexandrowicz, 1932) genel olarak eklembacaklılar kullanarak, omurgasızlar yapılmıştır var.

Kerevit hızlı davranışların geniş bir yelpazede, değerlendirmek ve çevresel uyaranlara yanıt yeteneği yanı sıra sergilemek için bilinmektedir. Çok erken çalışmaları, anında ve hızlı bir savunma tavır yanıt (; Huxley, 1880; Shuranova ve ark, 2006; Wiersma, 1961 Bethe, 1897) gibi sempatik bir yanıt kaydetti var . Yetişkin kerevit kalp, santral sinir sistemi (Yamagishi ve Hirose, 1997; Yamagishi ve ark, 1997; Wilkens, 1999 Alexandrowicz, 1932) yendi ve ritm tarafından kontrol edilir nörojenik . Rutin, bir hayvanın kalp hızı (HR) ölçümü eksitabilite ve iç ortam hazır doğrudan bir ölçümü sağlar. Algılanan tehdit edici bir uyarıcı (Listerman ve ark, 2000), kerevit, HR bir artış savunma tavır içinde olduğunu kaydetti . Bu tip sinir sistemi tepki de dikenli ıstakozlar (Yazawa ve Katsuyama, 2001) gösterildi.

Ventilasyon sistemi de neuronally solungaçları arasında oksijen alımı için iki özel ekleri olarak adlandırılan scaphognathites pompalama eylem (Mendelson, 1971) tarafından, sorumlu bir ventilasyon merkezi desen üreteci (VPG) ile kontrol edilir. Bir tek scaphognathite ön ucunda her brankial odasında bulunduğu ve ritmik bir hareket (Pasztor, 1968) ile solungaçları arasında su çekiyor. VPG, kalp gibi birçok faktör tarafından modüle edilebilir. Yengeç Önceki çalışmalar, Kanser magister komut nöron (Wilkens ve ark, 1974) ile merkezi kontrol ile ventilasyon ve kalp ritmi değişmiş olabilir gösterir. Cuadras, 1979, 1980; Li ve ark, 2000; Listerman ark Buna ek olarak, VPG faaliyet içsel tepkiyi ve sosyal etkileşim ya da kabuklular çevresel değişiklikler (Burmistrov ve Shuranova, 1996 değişiklikleri ile değiştirmek için bilinmektedir. 2000; McMahon ve Wilkens, 1983; Schapker ve ark, 2002; Shuranova ve ark, 2002; Wilkens, 1976). Kerevit de görüldüğü gibi, solunum aktivitesi (VR) beklenmedik dış uyaranlara (Shuranova ve ark, 2002. Shuranova ve ark, 1993) sırasında kaydedilebilir iç durumu ve VR değişikliklere bağlı olarak değişebilir.

İK ve VR önlemler güvenilirlik ve fizibilite nedeniyle, gelecek sorular sorulmasını sonsuzdur. Daha önce de belirtildiği gibi, iş, sosyal etkileşimler ve çevresel bozuklukları sırasında otonom tepkisini incelemek için yapılmıştır. İlginçtir ki, pek çok alanda doğal hormonal değişiklikler ve / veya organizmada meydana gelen fizyolojik süreçleri sırasında otonom tepki incelenmesi gibi keşfedilmeyi bırakılır. Gelecekteki muhtemel yönleri çiftleşme ve koku kimyasal resepsiyon sırasında sempatik gibi cevaplar da inceleyebilir. En önemlisi, fizyolojik yanıtlar dahili kendilerini readying zaman hayvanlar her zaman davranışsal yanıt vermiyor bu davranış gözlemlerine göre, çevreye bir organizmanın tepki içine daha fazla bilgi verebilir. Böylece, bir organizmanın genel değişiklikleri açıklayabilecek bir organizmanın iç durumu değerlendirmek için fizyolojik ölçüm biyolojik bir dizin sağlar.

Yöntemleri

Kerevit tel başlamadan önce, tellerin bir hazırlama gerekli değildir. Kesme yeterince uzun kerevit takın ve yeterli bir empedans dedektör ulaşmak (UFI, modeli 2991); iki yalıtımlı paslanmaz çelik teller (AM Sistemleri, Carlsburg, WA çapı 0.005 inç ve kaplama ile 0,008 inç) Karapaksla eklenecektir hem tellerin ucunda yangın yalıtımı (~ 0.5 mm) çıkarın. Hayvan dışında çıplak tel olarak çok fazla izolasyon kaldırmak dikkatli olun kısa devre empedansı kayıtları önlemek kaplanabilir olmalıdır. Daha sonra, forseps kullanarak karapaksla içine yerleştirme için 90 açı tellerin yanmış biter bükün. Bu iç organlara zarar çünkü tel eklenen kısmı çok uzun olmadığını emin olun. Teller, plastik bir tüp (telleri korur) içine yerleştirmeden fizibilite için, gevşek teller birlikte bükmek için en iyisidir. Kayıt kalp ve havalandırma oranları, yukarıdaki işlemi tekrarlayarak ikinci kez adım ve tellerin iki takım plastik tüp içine yerleştirilmesinden önce birlikte gevşek örgülü olabilir. Teller kayıt için hangi empedans dedektörü eklemek karıştırmayın şekilde kalp ve havalandırma oranı teller tayin emin olun. Teller etiket ya da başında, diğer bir çift daha kısa kesmek en iyisidir.

Kerevit fizibil ve güvenli bir şekilde tel için, kişi ve / veya kerevit (Şekil 1) yaralanmasını ortadan kaldırmak için, ıslak bez veya kağıt havlu pençeleri ve bacaklar (arka bırakarak ve bir tarafı maruz) sarmak için en iyisidir.

Şekil 1 Şekil 1. Kerevit chelipeds ve bacak Sarma. Islak bir kağıt havlu kerevit tamamlayan kişi ve kerevit yaralanmasını önlemek. Sarma chelipeds ve bacaklarını kerevit yeteneği engel olacaktır.


Karapaksla kalınlığı her kerevit ve aşırı güç ile değişir kablolama işlemine başlamak için, solungaç odasında başlamak için en iyi solungaç odası başında, böylece iç organlara zarar verebilir, aşırı basınç kerevit öldürmek için büyük olasılıkla daha az torasik odasına göre. Ilk delik rostral alanında solungaç kamara (; Schapker ve ark, 2002 yani ventilatör hızı monitörü prebranchial odasına) manikür altına yerleştirilen bir tel için yeterli neşter ve sadece büyük bir ince noktası kullanılarak yapılır. Büyük bir delik aşırı hemolimf kaybı olacak ve düzgün bir mühür ve bu delik kalan tellerin olasılığı artacaktır. Tel yerleştirildikten sonra üzerine küçük bir miktar yapıştırıcı (siyanoakrilat ester) ve hızlandırıcı (HobbyTown ABD, Lexington, KY), tel bırakın. Hızlı kuruyan tutkal kullanılan hayvanların taşıma stresi azaltır. Bu kerevit için toksik ve ölüme yol açacağından hızlandırıcı sadece küçük bir miktar manikür üzerine yerleştirmek için dikkatli olun. En iyisi hemen, kağıt havlu ile herhangi bir aşırı gaz pedalından silin. Solungaç odasında ikinci bir tel için bu adımları tekrarlayın. Bu iki teller her scaphognathite hareketi sırasında (Şekil 2) güçlü bir doğru empedans önlem sigortalamak için scaphognathite (solunum organı) span yerleştirilir. Doğru bir kayıt almak için, ikinci tele solungaç odası dışında ve göğüs odasına yerleştirilen olmadığından emin olun.

Şekil 2 Şekil 2. Solungaç odası paslanmaz çelik tel yerleştirilmesi. Karapaksta beyaz noktalar, manikür altına yerleştirilen paslanmaz çelik teller için noktalarını temsil eder. Teller, dinamik empedans üzerinden scaphognathite ve ölçü hareketi kapsar.

Torasik odasında kablo kalp hızı adımları teller doğrudan bir rostral-kaudal düzenleme kalp ve kalp a (Şekil 3) üzerinde dorsal karapaksla altına yerleştirilen dışında yukarıdaki gibi aynıdır. Bu yerleşim her kalp kasılması (Listerman ve ark, 2001) sırasında güçlü bir doğru empedansı ölçmek sağlayacaktır.


Şekil 3 Şekil 3. Torasik odasında Yerleştirme paslanmaz çelik teller. Karapaksta beyaz noktalar, manikür altına yerleştirilen paslanmaz çelik teller için noktalarını temsil eder. Teller rostral-kaudal düzenleme kalp kapsar. Bu dinamik empedans ile kalp kasılma önlemler için izin verecektir.


Dört tel yerleştirilmesi tamamlandıktan sonra, (Eastman, 5 dakika kurutma e bir anlık yapıştırıcı karışımıPoxy) ve ceket her konum yanı sıra tel için delikler. Teller ve delikler yeterince kaplıdır sonra kalan epoksi plastik boru, kerevit arkasına saklamak için kullanın. Bu teller gelecek handlings delikleri çıkardı olacağını garanti eder. Epoksi kuruması için birkaç dakika sürer, epoksi artık dokunmatik yapışkan kadar tutun ya da bir kap su olmadan kerevit. Epoksi kuruduktan sonra, fazla kimyasal maddelerin kaldırmak ve onları bir su ortamına geri yerine su kerevit yıkayın. Kerevit sağlığını korumak için, daha önce çıkarılmış herhangi bir kimyasal madde kaldırmak için yaklaşık bir saat içinde su değiştirmek için en iyisidir. , Bu nedenle, hayvanlar 2 ila 3 gün bırakılmalıdır herhangi bir deney öncesi, önceki araştırmacılar belirtildiği gibi, bu uzun süreli kullanım nedeniyle stres, 3 gün (. Wilkens ve ark, 1985) 24 saatlik bir süre fizyolojik ölçümler değiştirir bulundu. .

EKG'lerinin kaydetmek için, kerevit empedans dedektörleri telleri bağlamak. Kalp (ölçü İK) kapsayan iki tel scaphognathite (ölçü VR) kapsayan iki tel için aynı şekilde tek bir empedans detektörü bağlı ve olmalıdır. Empedans dedektörü, iki paslanmaz çelik teller arasındaki dinamik direnç ölçer. Bu sinyaller, bir PowerLab/4SP arayüz (AD Aletleri) ile bir PowerLab dedektör on-line bağlayan kaydedilir. Tüm olaylar ölçülür ve PowerLab Grafik yazılım sürümü 5.5.6 (AD Instruments, Avustralya) ile kalibre edilir. Başlamak için bir kazanım oranı, 4 kHz ayarlayın. Büyük deplasmanlar, kalp atışı ve havalandırma oranı temsil edecek. Yumuşatma fonksiyonu veri seti uygulanan her İK / VR, sayma kolaylığı için. 100 puan düzeltti olsaydı (yani ortalama) ortaya çıkan eser, sadece kalp atışları tasvir. Kalp hızı 10-s aralıklarla üzerindeki her beat direk sayımı tarafından belirlenir ve daha sonra dk (BPM) başına atışlarda dönüştürülür olabilir.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Alexandrowicz, J. S. The innervation of the heart of Crustacea. I. Decapoda. Wuart. J. Microsc. Sci. 75, 181-249 (1932).
  2. Bethe, A. Vergleichende Untersuchungen uber die Funtionen des Zentrainervensystems der Arthropoden. Pfluger s Arch. Ges. Physiol. 68, 449-545 (1897).
  3. Burmistrov, Y. M., Shuranova, Z. P. Russian Contributions to Invertebrate Behavior. Abramson, C. I., Shuranova, Z. P., Burmistrov, Y. M. Praeger. Westport, Connecticut. 111-144 (1996).
  4. Carpenter, M. B. The autonomic nervous system. Human Neuroanatomy. 7th ed, The William & Wilkins Co. Baltimore, MD. 191-212 (1976).
  5. Cuadras, J. Heart rate and agonistic behavior in unrestrained crabs. Mar. Behav. Physiol. 6, 189-196 (1979).
  6. Cuadras, J. Cardiac responses to visual detection of movement, mechanostimulation and cheliped improsed movement in hermit crabs. Comp. Biochem. Physiol. A. 66, 113-1171 (1980).
  7. Huxley, T. H. The Crayfish: An introduction to the study of zoology. MIT Press. Cambridge, MA. (1977).
  8. Li, H., Listerman, L. R., Doshi, D., Cooper, R. L. Use of heart rate to measure intrinsic state of blind cave crayfish during social interactions. Comp. Bichem. Physiol. 127A, 55-70 (2000).
  9. Listerman, L. R., Deskins, J., Bradacs, H., Cooper, R. L. Heart rate within male crayfish: social interactions and effects of 5-HT. Comp. Biochem. Physiol. 125, 251-263 (2000).
  10. McMahon, B. R., Wilkens, J. L. Ventilation, perfusion and oxygen uptake. Biology of Crustacea. Mantel, L., Bliss, D. 6, Academic Press. New York. 289-372 (1983).
  11. Mendelson, M. Oscillator neurons in crustacean ganglia. Science. 171, 1170-1173 (1971).
  12. Nicholls, J. G., Martin, A. R., Wallace, B. G., Fuchs, P. A. From Neuron to Brain. Sinauer Assoc. Sunderland, MA, USA. 315-317 (2001).
  13. Orlov, Y. Das Magenganglion des Fluβkrebses, Ein Beitrag zur vergleichenden Histologis des sympathischen Nervensystem. Z. Mikrosk. Anat. Forschung. 8, 67-102 (1927).
  14. Pasztor, V. M. The neurophysiology of respiration in decapod Crustacea: The motor system. Can. J. Zool. 46, 585-596 (1968).
  15. Schapker, H., Breithaupt, T., Shuranova, Z., Burmistrov, Y., Cooper, R. L. Heart rate and ventilatory correlative measures in crayfish during environmental disturbances and social interactions. Comp. Biochem. Physiol., A. 131, 397-407 (2002).
  16. Shuranova, Z. P., Vekhov, A. V., Burmistrov, Y. M. The behavioral reactions of fresh-water crayfish to sensory exposures: the autonomic components. Zh. Vyssh Nerv. Deiat Im I P Pavlova. 43, 1159-1169 (1993).
  17. Shuranova, Z. P., Burmistrov, Y. M. Ventilatory activity in free moving crayfish is indicative of its functional state and perceiving external stimuli. The Crustacean Nervous System. Wiese, K. Springer. Berlin. 526-535 (2002).
  18. Shuranova, Z. P., Burmistrov, Y. M., Strawn, J. R., Cooper, R. L. Evidence for an autonomic nervous system in decapod crustaceans. Inter. J. Zool. Res. 2, 242-283 (2006).
  19. Wiersma, C. A. G. Reflexes and the central nervous system. The physiology of Crustacea, vol II, Sense organs, integration, and behavior. Academic Press. New York. 241-279 (1961).
  20. Wilkens, J. L. Neuronal control of respiration in decapod Crustacea. Fed. Fed. Proc. 35, 2000-2006 (1976).
  21. Wilkens, J. L., Wilkens, L. A. Central control of cardiac and scaphognathite pacemakers in the crab Cancer magister. J. Comp. Physiol. 90, 89-104 (1974).
  22. Wilkens, J. L. The control of cardiac rhythmicity and of blood distribution in crustaceans. Comp. Biochem. Physiol. A. 124, 531-538 (1999).
  23. Yamagishi, H., Ando, H., Makioka, T. Myogenic heartbeat in the primitive crustacean Triops longicaudatus. Biol. Bull. 193, 350-358 (1997).
  24. Yazawa, T., Katsuyama, T. Spontaneous and repetitive cardiac slowdown in the freely moving spiny lobster, Panulirus japonicas. J. Comp. Physiol. 187, 817-824 (2001).
  25. Zavarzin, A. A. Ocherki po evol utsionnoj gistologii nervnoj sistemy (Essays on the evolutionary histology of the nervous system). Zavarzin, A. A., Izbrannye, T. III, Izdatel stvo AN SSSR. Moskva-Leningrad. (1950).
Serbestçe Kerevit Hareketli Kalp ve Ventilatuar Oranları Ölçüleri
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter