Summary
Dit document beschrijft een nieuw protocol dat de farmacologische manipulatie van het geheugen en radio telemetrie te documenteren en te kwantificeren de rol van cognitie in de navigatie combineert.
Abstract
het vermogen van het dier waar te nemen en te leren over zijn omgeving speelt een belangrijke rol in vele gedragsprocessen, zoals navigatie, migratie, dispersie en voederen. Echter, het begrip van de rol van cognitie in de ontwikkeling van navigatie-strategieën en de mechanismen die ten grondslag liggen aan deze strategieën beperkt door de methodologische problemen die betrokken zijn bij het toezicht, het manipuleren van de cognitie van, en het bijhouden van wilde dieren. Deze studie beschrijft een protocol voor de aanpak van de rol van cognitie in de navigatie dat farmacologische manipulatie van gedrag met hoge precisie radio telemetrie combineert. De aanpak maakt gebruik van scopolamine, een muscarine acetylcholine receptor antagonist, cognitieve ruimtelijke vaardigheden te manipuleren. Behandelde dieren worden vervolgens gecontroleerd met een hoge frequentie en hoge ruimtelijke resolutie via remote triangulatie. Dit protocol werd toegepast binnen een populatie van Oost sierschildpad (Chrysemys picta) die is bewoondseizoen kortstondige waterbronnen voor ~ 100 jaar, het verplaatsen tussen de verre bronnen met behulp van nauwkeurige (± 3,5 m), complex (dat wil zeggen, niet-lineair met een hoge tortuositeit die meerdere habitats doorkruisen) en voorspelbare routes geleerd vóór 4 jaar oud. Deze studie toonde aan dat de door deze schildpadden processen in overeenstemming zijn met de ruimtelijke vorming van het geheugen en de herinnering. Samen vormen deze resultaten zijn consistent met een rol ruimtelijke cognitie bij complexe navigatie en benadrukken de integratie van ecologische en farmacologische technieken in de studie van cognitie en navigatie.
Introduction
Cognitie (hierin gedefinieerd als "alle bij het verkrijgen, opslaan en gebruiken van informatie uit de omgeving behandeling" 1) staat centraal in een reeks complexe navigatietaken 2. Bijvoorbeeld, Sandhill kranen (Grus canadensis) laten een duidelijke verbetering in het vreemdelingenrecht precisie met ervaring 3 en zeeschildpad soorten opdruk op hun natal stranden hatchlings en terug te keren als volwassenen 4-6. Ook succesvolle migratie, dispersie en foerageren scharnier op het vermogen van het dier om informatie over hun ruimtelijke omgeving 7,8 verzamelen. Lijken sommige dieren om navigatie-routes in relatie tot de specifieke kenmerken van het landschap 9 leren en kunnen ruimtelijke cognitie gebruiken bij het verplaatsen tussen de nesten en foerageergebieden 10. Recent werk op Oost-sierschildpad (Chrysemys picta) suggereert een kritieke periode in de navigatie, waar de succesvolle navigatie van hoogland leefgebied als volwassenen hangt af van juvenijl ervaring binnen een nauwe leeftijdsgroep (<4 jaar oud 11-13). Hoewel samen deze studies tonen aan de vooruitgang die is geboekt in het begrijpen van de rol van het leren in de navigatie 4-6, 14-16, de mechanismen die dergelijk gedrag ten grondslag liggen en de volledige rol van cognitie in de navigatie blijft raadselachtig, vooral in gewervelde dieren 8, 17 , 18.
Veldonderzoek naar de rol van cognitie in de navigatie zijn zeldzaam 2, 8, 18, grotendeels te wijten aan de methodologische problemen die betrokken zijn bij het toezicht, manipuleren, en het bijhouden van wilde dieren. Bijvoorbeeld, de grote ruimte- en tijdschalen die veel dieren Navigeer dikwijls uitsluiten onderzoeken zowel type informatie dat deze dieren mogelijk leren en hoe deze zijn verkregen. Onderzoekers vaak geconfronteerd met de logistieke problemen te detecteren en lokaliseren van dieren bij het bewaken van het gedrag over dergelijke grote gebieden en termijnen, waardoor de soort te beperkenvan gegevens die kunnen worden verzameld en de conclusies die kunnen worden getrokken. Hoewel het gebruik van dieren gemonteerde Global Positioning System (GPS) recorders kan de kans op detectie van zeer variërend dieren te verbeteren, ruimtelijke gegevens op deze wijze verzamelde algemeen zeer grove resolutie en missen een gedetailleerde gedragscomponent. Daarom zijn de gegevens die worden verzameld onder zulke omstandigheden van beperkte waarde voor de behandeling subtiele verschillen in gedrag tussen verschillende groepen of experimentele behandelingen. Ook de directe, gecontroleerde manipulatie doelgedragingen vaak verboden door de ruimtelijke en tijdschalen typisch navigatie gedragingen, alsook door inherente logistieke problemen van veldonderzoek. Het vinden van dieren in hun natuurlijke habitat, het vangen en ze te manipuleren, en dan het verzamelen van gedrags-gegevens zonder per ongeluk het produceren van valse gedrag zijn grote uitdagingen van het werken met dieren in het gebied. Het design proeven met free opgezette dieren wordt vaak beperkt en de mogelijkheid om strenge, gecontroleerde veldexperimenten te verrichten naar de rol van cognitie in de navigatie is beperkt.
Deze studie omzeilt veel van de voorgaande problemen van onderzoek naar de relatie tussen cognitie en navigatie in het veld door een nieuwe combinatie van farmacologische manipulatie en hoge-resolutie traceren van dieren vrijelijk navigeren onder veldomstandigheden. Scopolamine, een muscarinische acetylcholinereceptoren (mAChR) antagonisten, is aangetoond dat ruimtelijke geheugenvorming en oproepen blokkeren blokkeert cholinerge activiteit in de hersenen van een verscheidenheid van gewervelde taxa 18-24. Scopolamine kan effectief worden gebruikt loslopende dieren onder veldomstandigheden 11, 18 en een felle maar tijdelijk effect (bijvoorbeeld 6-8 uur bij reptielen). Methylscopolamine een mAChR-antagonist die de bloed-hersen-barrière 19-21 wordt overschreden, kan worden gebruikt om te controleren voorde mogelijke perifere effecten van scopolamine en niet-cognitieve aspecten van gedrag 11. Farmacologie maakt de nauwkeurige manipulatie van cognitie rechtstreeks van invloed receptoren en hoge precisie radiotelemetrie maakt de waarneming van de effecten daarvan op het gedrag. Metingen op afstand aanvullend bij zowel hoge ruimtelijke (± 2,5 m) en tijd (15 min) resolutie mogelijk maken een nauwkeurige documentatie en kwantificering van diergedrag opzichte van de experimentele manipulatie van cognitie.
Deze studie 11 werd uitgevoerd tussen mei en augustus 2013 en 2014 bij Chesapeake Farms, een 3.300 acre wildbeheer en landbouw onderzoeksgebied in Kent Co., MD, USA (39,194 ° N, 76,187 ° W). Het protocol omvat vijf stappen: (1) het vastleggen en het hanteren van dieren (2) het aanbrengen van radiozenders (3) de voorbereiding van de farmacologische middelen (4) het toezicht op en het manipuleren van de verplaatsingen van dieren, en (5) analyzing ruimtelijke gegevens. De hierin beschreven gericht op de Oost-studie geschilderde schildpad (picta Chrysemys). Schildpadden in het brandpunt bevolking betrekken bij de jaarlijkse overland bewegingen, waarin zij laten hun huis vijvers en navigeer naar alternatieve aquatische habitats met behulp van een van de vier zeer nauwkeurig (± 3,5 m), complexe en in hoge mate voorspelbaar routes 11, 12. Farmacologische manipulatie van dieren in dit systeem gecombineerd met een hoge resolutie radio telemetrie werpt licht op de rol van cognitie in vrij navigeren door wilde dieren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle procedures waarbij proefdieren werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care en gebruik Commissies van Franklin en Marshall en Washington Hogescholen en volgde alle lokale, provinciale en federale regelgeving.
1. Capture and Handling
- Plaats hoepel vallen in het doel waterlichaam waarvan bekend is dat schildpadden bevatten. Identificeer waterdiepte ervoor te zorgen dat 4-5 inches van de val blijft boven water te laten gevangen schildpadden aan de oppervlakte en ademen. Wees er zeker uit te breiden en te beveiligen hoepel vallen om hun maximale lengte van de dwarsbalken te vangen instorting te voorkomen. Stake vallen in het bed van het lichaam van water om drift te voorkomen.
- Aas vallen met een aantal dode vissen, kippenlevertjes, of kip nek, een blikje kattenvoer, en / of een blikje groente 25.
- Controleer vallen tweemaal daags en verwijder schildpadden. Bij het verwijderen van schildpadden uit vallen, houdt van dieren langs de kant en wees voorzichtig om verwonding door klauwen of snavel te voorkomen.
- Vrijgave bijvangst. Opnieuwset vallen bij voortzetting trapping gewenst is. Beoordelen van state of aas. Als het aas was verbruikt, voeg meer. Trek vallen om de wal als extra trapping niet gewenst is.
- Bepaal het geslacht en de leeftijd van schildpadden desgewenst 26, 27.
- Plaats schildpad in een bedrijf zak en meet body mass met een veer schaal naar de dichtstbijzijnde g.
- Transport schildpadden naar het lab in geconditioneerde transport dozen met een kleine hoeveelheid water. Huis dieren afzonderlijk in aquaria met onbehandelde vijverwater gehouden bij ongeveer 25 ° C en diep genoeg om de kop alleen bedekken.
2. Aanbrengen Radio Transmitter
- Om de zender het leven en de output te maximaliseren, kies de grootste radiozender mogelijk dat niet hoger is dan 5% van het lichaam van het dier massa 28.
- Identificeer de locatie van de zender plaatsing op de schaal ongeveer halverwege tussen de middellijn en de zijrand van de schaal ongeveer 1/3 van de length uit de achterste rand van het kopborststuk.
- Bereid gebied door het verwijderen van modder, puin, en algengroei met een droge doek. Wattenstaafje met 70% isopropanol.
- Bevestig zender met een kleine hoeveelheid 5 min epoxy. Oriënteren de zender aan contact met het oppervlak van de schaal te maximaliseren. Plaats de antenne zodat deze paden achter het dier evenwijdig aan de lengteas van het lichaam.
- Eenmaal geschikt gepositioneerd, bedek de hele zender en ongeveer 1 cm van de omringende schaal oppervlak met 5 min epoxy.
- Zet de schildpad naar het aquarium en laat de epoxy om 's nachts te genezen.
3. Farmacologische Voorbereiding
Let op: scopolaminehydrobromide en scopolamine methylbromide zijn krachtige acetylcholine antagonisten. Bij het werken met deze geneesmiddelen, raadpleeg dan de Materials veiligheidsinformatieblad Gebruik de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (bv, handschoenen, zuurkast) en volg de veiligheid laboratorium protocollen acciden voorkomenTal contact.
- Met behulp van steriel en antipyrogenic benodigdheden, samengestelde een voorraad oplossing van scopolaminehydrobromide. Weeg de gewenste hoeveelheid van het geneesmiddel op een analytische balans. Meng de scopolamine met zoutoplossing injectie in een conische buis om de concentratie van 1 mg / ml. Vortex oplossing totdat het is opgelost. Zorg ervoor dat de chemische zuiverheid van de basischemicaliën voldoet aan of overtreft United States Pharmacopeia (USP) formulering indien mogelijk 11.
- Herhaal stap 3.1 met scopolamine methylbromide.
- Procesoplossing door een 0,22 um porie nylon of gemengde cellulose esters spuit filter in een steriel afgesloten flesje serum.
- Bewaren bij kamertemperatuur. Gebruik binnen 24 uur.
4. Track Turtle Movements Met behulp van Radio Telemetrie 11, 12
- Ga naar de algemene locatie van het doel dier, blijft ten minste 25 meter van het dier. Met behulp van een directionele Yagi antenne en het instellen van de receiver versterking bij medium, scan de horizaan de ruwe ligging en de plaats van het dier te bepalen. Bij ontvangst van storing of een zwak signaal, vindt een nieuwe positie. Verhoog verhoging of houd Yagi omhoog wanneer dat mogelijk is om het signaal te versterken.
- Zodra een geschikte locatie blijkt een invloed te nemen, neem uw positie met een GPS.
- Volgens de methode null / peak 28, bepalen de lagers van de linker en rechter nullen.
- Identificeer de richting van het sterkste signaal. Draai de winst zo ver mogelijk terwijl toch een detecteerbaar signaal ontvangt. Gebruik de demper schakelaar op de receiver indien aanwezig. Verplaats de antenne naar links en noteer de kompasrichting waarop het signaal verloren.
- Herhaal de vorige stap naar de juiste lager.
- Herhaal stap 4,3 uit ten minste twee extra plaatsen voor hetzelfde dier.
OPMERKING: Deze extra punten moeten worden op zodanige wijze dat het dier omringen.- Wanneer een set van lagers is afkomstig uit een great afstand of met onvermijdelijke interferentie, nemen ten minste twee extra lagers om de nauwkeurigheid te verhogen. Verzamel sets lagers gebruikt om een locatie zo snel mogelijk te schatten, vooral als het dier beweegt.
OPMERKING: U kunt meerdere personeel te coördineren om meerdere onafhankelijke lagers gelijktijdig op hetzelfde dier.
- Wanneer een set van lagers is afkomstig uit een great afstand of met onvermijdelijke interferentie, nemen ten minste twee extra lagers om de nauwkeurigheid te verhogen. Verzamel sets lagers gebruikt om een locatie zo snel mogelijk te schatten, vooral als het dier beweegt.
- Record locaties van de dieren digitaal of met de hand om de 10 - 15 min met behulp van bovenstaande stappen.
- Manipulatie van cognitieve verwerking
- Zodra het pad van de gemanipuleerde dier is gedocumenteerd (een within-subjects control), zorgen voor een dosis van ofwel scopolamine of methylscopolamine. Met de verzamelde massa in stap 1,5, berekent de hoeveelheid geneesmiddel te geven aan het dier een reptiel specifieke uiteindelijke dosis van 6,4 mg / kg scopolamine of 6,8 mg / kg methylscopolamine 19, 20 bereiken.
- Lever het geneesmiddel rechtstreeks in het buikvlies via de staartvin peritoneale sinus met behulp van een 1,0 ml spuit met een 22 gauge naald. Zorg ervoor dat het totale volume geleverde niet meer dan 1 ml.
- Laat dier zo snel mogelijk op de plaats van vast te leggen.
- Blijven volgen de beweging van het dier om de 10 - 15 min tot aan de geplande bestemming bereikt.
5. Ruimtelijke Analyse
- Bereken schattingen van dierlijke locatie.
- Voor elke set van null lagers, halveer de hoek (met de hand of via software) aan de resulterende zender lager te vinden. Herhaal voor alle lagers op een bepaald tijdstip.
- Via triangulatie software volgens het protocol van de fabrikant, schatten positie van het dier en verbonden met meerdere fouten zender lagers. Omzetten positie schattingen x / y-coördinaten als software biedt verschillende output.
- Herhaal stap 5,1 voor reeksen lagers.
- Bereken de ruimtelijke nauwkeurigheid van beweging.
- Bereken decumulatieve meetkundig gemiddelde (ie, gemiddelde pad) van niet-gemanipuleerde dieren (negatieve controle) als ze bewegen in de richting van hun doel 12.
- Voor elk individu in de behandeling en positieve controlegroepen Bereken het totaal aantal punten die geleidelijk groter zwaden van de geometrische gemiddelde lijn 5 m intervallen overlappen tot 100% van alle punten zijn opgenomen 11, 12.
- Bereken het gemiddelde en de standaardafwijking op elk zwad afstand voor alle personen in elke groep.
- Statistisch analyseren van de data, het vergelijken van de behandelingsgroepen hetzij voor het interval tot 100% van de punten of met betrekking tot overlapping plaats te bieden aan een gegeven interval, afhankelijk van de vraag.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Met behulp van de bovenstaande protocol, de rol van cognitie in de navigatie werd onderzocht in een populatie van Oost sierschildpad (Chrysemys picta) dat heeft ervaren seizoensgebonden kortstondige waterbronnen voor ~ 100 jaar. Deze populatie bewoont een mix van vluchtig (jaarlijks en snel afgevoerd - in verschillende HR) en permanente aquatische habitats (figuur 1). Vorige studies suggereren dat na hun vijvers leeg zijn, resident schildpadden navigeren naar alternatieve waterbronnen met een hoge nauwkeurigheid (± 3,5 m) met behulp van complexe, voorspelbare routes geleerd vóór 4 jaar 11-13 (Figuur 1).
Deze studie toonde aan dat de door deze schildpadden processen in overeenstemming zijn met de ruimtelijke vorming van het geheugen en op te roepen 11. Scopolamine geblokkeerd cholinerge activiteit in de hersenen van dieren (inclusief nabijheid geheugenvorming en oproepen 19-21 11 (figuren 1 en 2). Verder werd geen volwassen of jeugdige navigatie waarop de methylscopolamine controle. Volwassen dieren (dat wil zeggen, mensen met ervaring op de site) geïnjecteerd met scopolamine verloren hun vermogen om de historische paden en de jongeren dat de lokale signalen gebruiken om te navigeren en de volwassenen geïnjecteerd met het geneesmiddel dat niet door de bloed-hersenbarrière waren te volgen onaangetast. Daarom navigatie bij volwassenen in dit systeem lijkt cognitieve karakter te hebben. Samen vormen deze resultaten zijn consistent met het idee dat schildpadden een kritieke periode waarin zij wegen moeten leren en cholinergische afhankelijke cognitieve systeems (ruimtelijk geheugen) om te navigeren als volwassenen 11-13.
Figuur 1. Navigatie is gebaseerd op cognitieve verwerking in het volwassenenonderwijs Turtles Vertegenwoordiger bewegingen van (a) ervaren volwassenen en (b) naïeve jongeren. (1-3 jaar) uit tijdelijke (T) om permanent (P) vijvers, terwijl behandeld met ofwel scopolamine of methylscopolamine. Alle volwassenen die scopolamine (a, geel, n = 9) afgedreven dramatisch veranderen (meer dan 200 meter) vanaf de traditionele routes (rood, p <0,001), terwijl alle naïeve jongeren behandeld met het geneesmiddel (b, geel, n = 7) gehandhaafd beweging precies binnen de traditionele routes (p> 0,999). Alle controle volwassenen (a, wit, n = 9) en controle naïeve jongeren (b, wit, n = 6) gevolgd traditionele routes (p> 0,999). Elke lijn van punten vertegenwoordigt één individu. Alle schildpadden uit de hele groeps onderhouden hoge precisie voorafgaand aan de injectie (p> 0,999). Gegevens van Roth en Krochmal 11. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2. De precisie van Navigatie is een functie van cognitieve verwerking in Adult Schildpadden a) Alle schildpadden toonden hoge precisie verkeer voor de injectie van de behandeling (scopolamine) of controle (methylscopolamine;.. P> 0,999) b) na injectie, volwassenen in de scopolamine behandeling significant afweken (p <0,001) van hun traditionele routes. In tegenstelling tot alle andere groepen bleven om te navigeren met een hoge nauwkeurigheid (± 3,5 m; p> 0,999). Inserts tonen detail van overlap 0,5-3,5 m. points zijn gemiddelden ± SEM. Gegevens van Roth en Krochmal 11. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Het protocol hier gepresenteerde laat de experimentator te documenteren en te kwantificeren de rol van cognitie in de navigatie. Manipuleren cognitie in het gebied is moeilijk gebleken, omdat de meeste benaderingen laten onderzoekers niet weten welke specifieke aspecten van het gedrag van elk dier worden gemanipuleerd. Echter, het protocol hier gepresenteerde laat de experimentator om nauwkeurig te manipuleren en een goede inschatting maken van de rol van cognitie in de navigatie. De techniek maakt het mogelijk verdere onderzoekers aan dierlijke navigatie in real-time te volgen met een uitzonderlijk hoge ruimtelijke en temporele resolutie, waardoor empowerment onderzoekers om duidelijk te documenteren de gedragsmatige gevolgen van de experimentele manipulatie van cognitie in het wild levende dieren.
Binnen deze context, radio telemetrie biedt de mogelijkheid om nauwkeurig te volgen verplaatsing van dieren over grote afstanden, waardoor zowel kwalitatief hoogwaardige ruimtelijke en gedragsmatige data. Hoewel toepassing van telemetrie geenszinsnieuwe 28, de meerderheid van de studies gebruiken deze techniek om grove vragen in de ecologie en het gedrag (bijvoorbeeld, habitat, huiskruid bereik grootte, enz.) aan te pakken. De frequente controle van het dier locatie (4-5 keer per uur) beschreven hier gecombineerd met fijne schaal ruimtelijke analyses zorgen voor een meer gedetailleerde gedragsmatige component aan de locatie van een dier in de ruimte. Merk op dat de optimale afstand volgen afhankelijk van de zender sterkte en materiaal gevoelig is. Over het algemeen is het aanbevolen om tenminste 25 meter blijft van het dier te verstoren, hoewel wanneer het dier zich in een open vegetatie, de afstand die nodig is om dergelijke storingen te vermijden zou groter.
In de huidige toepassing, high-precision radio telemetrie biedt unieke voordelen ten opzichte van het gebruik van dieren gemonteerde GPS-recorders. Zenders kunnen kleiner zijn, zijn minder duur en hebben een langere levensduur van de batterij dan GPS-eenheden 28. Bovendien, de temporal resolutie van remote triangulatie via radio telemetrie is veruit superieur aan dieren gemonteerde GPS. Tijdelijk, worden dieren gemonteerde GPS-eenheden beperkt door de levensduur van de batterij (dat wil zeggen, kan een eindig aantal metingen worden genomen, waardoor de frequentie beperken). Zeer nauwkeurige spoorvolging met GPS zou een grote batterij nodig hoogfrequente positie te verkrijgen over een lange tijdsperiode. De aanzienlijke massa van deze batterijen beletsel voor hen van toepassing in kleine dieren gemonteerde GPS-eenheden 28. Bovendien wordt high-precision radio telemetrie niet beperkt door dure data retrieval kosten, of beperkt door on-board geheugen opslag. Echter, radio telemetrie niet optimaal is voor het bijhouden van dieren met een bijzonder grote beweging bereiken (bijvoorbeeld tijdens de migratie lange afstand), in diep water of fossorial soorten, of die in steile montane habitats. Bovendien kunnen hoge precisie radio volgen zeer tijd intensief en vergt een relatief groot veld bemanning, in het bijzonder fof snelbewegende soorten; Daarom mag niet geschikt voor alle vragen van deze aanpak.
Farmacologische manipulatie met scopolamine en methylscopolamine biedt specifieke voorschotten voor de studie van cognitie in een natuurlijke omgeving. Gedrag kan moeilijk zijn te interpreteren, vooral onder veldomstandigheden, waardoor de omvang van de potentiële vraag te beperken. Scopolamine maakt de manipulatie van specifieke receptoren die cognitieve processen beïnvloeden, waardoor de onderzoeker om vragen te stellen in het bijzonder over de manipulatie van de cognitie. Zoals scopolamine gemakkelijk de bloed-hersenbarrière en methylscopolamine niet onderzoekers kan worden bediend perifere effecten van scopolamine daardoor dissociëren cognitieve basis van niet-cognitieve gedragingen. Deze voordelen van farmacologische manipulatie mogelijk voor het genereren en het daaropvolgende testen van duidelijke gedrags- voorspellingen en bieden het gebruik van complexe proefopzetten onder veldomstandigheden. Echter, scopolamine is een zeer algemene acetylcholine antagonist die onbedoelde effecten op andere gedrags-, zintuiglijke en cognitieve systemen 21-24 kan hebben. Daarom is het mogelijk dat het gebruik van scopolamine effecten die kunnen interfereren met de interpretatie van complexe gedrag kan produceren (bijvoorbeeld, pupilverwijding, warmtegevoeligheid 21-24, 29, 30); dergelijke verstorende effecten waargenomen in deze en voorgaande studies 11-13, 19, 20.
Veel voorkomende problemen ondervonden tijdens radio-tracking zijn onder andere zwak signaal, signaalverlies en interferentie. Om een zwak signaal te bestrijden, te verhogen gain, verandering antenne oriëntatie, dichter bij de dieren te verplaatsen (voorzichtig om te voorkomen dat het verstoren van de anima), en verheffen de antenne 28. Als het signaal volledig verloren zoeken aan de versterking en antenne zo hoog mogelijk in een naar buiten spiraal oppervlaktebeperkte search 28. Storing kan worden bestreden door afnemende versterking via de attenuator of noise-cancelling-filter (indien aanwezig), en het veranderen van de antenne oriëntatie. Indien storing niet kan worden overwonnen door deze middelen, moet de toekomstige werkzaamheden op het onderzoek ter plaatse richten op bandbreedtes die niet worden beïnvloed door interferentie.
Over het geheel genomen farmacologische manipulatie in combinatie met high-precision telemetrie geeft uniek inzicht in de rol die kennis speelt in het ontstaan en de manifestatie van navigatie. De nieuwigheid van deze unieke methode kunnen de onderzoekers een beter inzicht in de onderliggende neurologische mechanismen die leiden tot cognitie bij de navigatie te geven. Bovendien kunnen deze technieken worden gebruikt voor extra studies van cognitie in het wild met bijzondere toepasbaarheid op ruimtelijk expliciet gedrag (bijvoorbeeld navigatie, migratie, het voederen, en dispersie) 11-13, 33, de evolutie van de cognitie 1, 7, en het behoud (bijvoorbeeld, translocatie, herinvoering) 31, 32. Deze techniek is nuttig voor een breed beldee taxa in een breed scala van habitats en zal van vitaal belang voor het begrijpen van fylogenetische patronen in cognitie zijn.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Scopolamine bromide | Sigma | S0929 | USP |
| Scopolamine methylbromide | Sigma | S8502, 1421009 | USP and non USP versions |
| Saline | Hanna Pharmaceutical Supply Co., Inc. | 409488850 | USP, formulated as an injectable |
| Syringe filter | Fisher | 09-720-004 | |
| Syringe | Fisher | 14-823-30 | |
| Hypodermic needle | Fisher | 14-823-13 | |
| Antenna | Wildlife Materials | 3 Element Folding Yagi | Antennae with additional elements are available, but can be cumbersome in the field. |
| Radio Receiver | Wildlife Materials | TRX-2000S | Water resistant models are also available. |
| Compass | Brunton | Truarc 15 | |
| Radio transmitters | Holohil Inc. | BD-2, PD-2, RI-2B | Transmitter models vary in lifespan and signal output as a function of battery size and pulse rate settings, which can be customized based on the study question and organism. |
| GPS | Garmin | eTrex Venture | |
| Coaxial cable | newegg.com | C2G 40026 | BNC connections are necessary. |
| Hoop net | Memphis Net and Twine | TN325 | Net mesh size should be chosen based on the minimum size of the target animal. |
References
- Shettleworth, S. J. Cognition, Evolution and Behavior. , Oxford University Press. New York. (2010).
- Bingman, V. P., Cheng, K. Mechanisms of animal global navigation: comparative perspectives and enduring challenges. Ethol. Ecol. Evol. 17, 295-318 (2005).
- Mueller, T., O'Hara, R. B., Converse, S. J., Urbanek, R. P., Fagan, W. F. Social Learning of Migratory Performance. Science. 341, 999-1002 (2013).
- Putman, N. F., et al. An inherited magnetic map guides ocean navigation in juvenile Pacific salmon. Curr. Biol. 24, 446-450 (2014).
- Lohmann, K. J., Putman, N. F., Lohmann, C. M. F. Geomagnetic imprinting: a unifying hypothesis of natal homing in salmon and sea turtles. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 105, 19096-19101 (2008).
- Fuxjager, M. J., Davidoff, K. R., Mangiamele, L. A., Lohmann, K. J. The geomagnetic environment in which sea turtle eggs incubate affects subsequent magnetic navigation behaviour of hatchlings. Proc. R. Soc. B. 281, 1218-1225 (2014).
- Shettleworth, S. J. The evolution of comparative cognition: is the snark still a boojum. Behav. Processes. 80, 210-217 (2009).
- Fagan, W. F., et al. Spatial memory and animal movement. Ecol. Lett. 16, 1316-1329 (2013).
- Collett, T. S., Graham, P. Insect Navigation: Do Honeybees Learn to Follow Highways. Curr. Biol. 25, 240-242 (2015).
- Menzel, R., et al. Honey bees navigate according to a map-like spatial memory. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 102, 3040-3045 (2005).
- Roth, T. C., Krochmal, A. R. Pharmacological Evidence is Consistent with a Prominent Role of Spatial Memory in Complex Navigation. Proc. R. Soc. B. 283, 20152548 (2016).
- Roth, T. C., Krochmal, A. R. The role of age-specific learning and experience for turtles navigating a changing landscape. Curr. Biol. 25, 333-337 (2015).
- Krochmal, A. R., Roth, T. C., Rush, S., Wachter, K. Turtles outsmart rapid environmental change: the role of cognition in navigation. Comm. Integr. Biol. , (2015).
- Thorup, K., et al. Evidence for a navigational map stretching across the continental U.S. in a migratory songbird. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 104, 18115-18119 (2007).
- Lohmann, K. J., Lohmann, C. M. F., Putman, N. F. Magnetic maps in animals: nature's GPS. J. Exp. Biol. 210, 3697-3705 (2007).
- Collett, M., Chittka, L., Collett, T. S. Spatial Memory in Insect Navigation. Curr. Biol. 23, 789-800 (2013).
- Foden, W., et al. Species susceptibility to climate change impacts. The 2008 Review of The IUCN Red List of Threatened Species. Vié, J. C., Hilton-Taylor, C., Stuart, S. N. , IUCN. Gland, Switzerland. (2008).
- Kohler, E. C., Riters, L. V., Chaves, L., Bingman, V. P. The Muscarinic Acetylcholine Antagonist Scopolamine Impairs Short-Distance Homing Pigeon Navigation. Physiol. Behav. 60, 1057-1061 (1996).
- Powers, A. S., Hogue, P., Lynch, C., Gattuso, B., Lissek, S., Nayal, C. Role of Acetylcholine in negative patterning in turtles (Chrysemys picta). Behav. Neurosci. 123, 804-809 (2009).
- Petrillo, M., Ritter, C. A., Powers, A. S. A role for Acetylcholine in spatial memory in turtles. Physiol. Behav. 56, 135-141 (1994).
- Klinkenberg, I., Blokland, A. The validity of scopolamine as a pharmacological model for cognitive impairment: A review of animal behavioral studies. Neurosci. Biobehav. Rev. 34, 1307-1350 (2010).
- Pradhan, S. N., Roth, T. Comparative behavioral effects of several anticholinergic agents in rats. Psychopharm. (Berlin). 12, 358-366 (1968).
- Harvey, J. A., Gormezano, I., Cool-Hauser, V. A. Effects of scopolamine and methylscopolamine on classical conditioning of the rabbit nictitating membrane response. J. Pharmacol. Exp. Therap. 225, 42-49 (1983).
- Evans, H. L. Scopolamine effects on visual discrimination: modifications related to stimulus control. J. Pharmacol. Exp. Therap. 195, 105-113 (1975).
- Dreslik, M. J., Phillips, C. A. Turtle communities in the upper midwest, USA. J. Freshwater Ecol. 20, 149-164 (2005).
- Sexton, O. J. A method of estimating the age of painted turtles for use in demographic studies. Ecology. 40, 716-718 (1959).
- Wilson, D. S., Tracy, C. R., Tracy, C. R. Estimating age of turtles from growth rings: a critical evaluation of the technique. Herpetologica. 59, 178-194 (2003).
- Kenward, R. E. A Manual for Wildlife Radio Tagging. , Academic Press. London. (2000).
- Jones, D. N. C., Higgins, G. A. Effect of scopolamine on visual attention in rats. Psychopharm. 120, 142-149 (1995).
- Araujo, J. A., Nobrega, J. N., Raymond, R., Milgram, N. W. Aged dogs demonstrate both increased sensitivity to scopolamine impairment and decreased muscarinic receptor density. Pharmacol. Biochem. Behav. 98, 203-209 (2011).
- Greggor, A. L., Clayton, N. S., Phalan, B., Thornton, A. Comparative cognition for conservationists. Trends Ecol. Evol. 29, 489-495 (2014).
- Roth, T. C., Krochmal, A. R. Cognition-centered conservation as a means of advancing integrative animal behavior. Curr. Opinion Behav. Sci. 6, 1-6 (2015).
- LaDage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. C., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. Spatial memory: Are lizards really deficient. Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).
