Summary
Questo documento descrive un nuovo protocollo che unisce la manipolazione farmacologica della memoria e la radio telemetria per documentare e quantificare il ruolo della cognizione nella navigazione.
Abstract
La capacità di un animale di percepire e di conoscere il suo ambiente gioca un ruolo chiave in molti processi comportamentali, tra cui la navigazione, la migrazione, la dispersione e il foraggiamento. Tuttavia, la comprensione del ruolo della cognizione nello sviluppo di strategie di navigazione e meccanismi sottostanti queste strategie è limitato dalle difficoltà metodologiche coinvolte nel monitoraggio, manipolando la cognizione, e inseguimento di animali selvatici. Questo studio descrive un protocollo per affrontare il ruolo della cognizione in navigazione che combina manipolazione farmacologica del comportamento con radio telemetria alta precisione. L'approccio utilizza scopolamina, un antagonista dei recettori muscarinici dell'acetilcolina, di manipolare le abilità spaziali cognitive. Gli animali trattati vengono poi monitorati con alta frequenza e alta risoluzione spaziale tramite la triangolazione a distanza. Questo protocollo è stato applicato all'interno di una popolazione di dipinta Orientale tartarughe (Chrysemys picta) che ha abitatostagionalmente fonti effimere acqua per ~ 100 anni, che si spostano tra le fonti lontane con precisione (± 3,5 m), complesso (cioè, non lineare con elevata tortuosità che attraversano molteplici habitat), e percorsi prevedibili imparato prima dei 4 anni di età. Questo studio ha dimostrato che i processi utilizzati da queste tartarughe sono coerenti con la formazione della memoria spaziale e di richiamo. Insieme, questi risultati sono coerenti con un ruolo della cognizione spaziale nella navigazione complessa ed evidenziano l'integrazione di tecniche ecologiche e farmacologici nello studio della cognizione e navigazione.
Introduction
Cognizione (qui definito come "tutti i processi coinvolti nella acquisizione, la memorizzazione, e utilizzando le informazioni provenienti dall'ambiente" 1) è centrale per una serie di compiti di navigazione complessi 2. Ad esempio, le gru Sandhill (Grus canadensis) mostrano un netto miglioramento in termini di precisione migratorio con l'esperienza 3, e la tartaruga di mare impronta specie sulle loro spiagge natali come larve e ritorno, gli adulti 4-6. Allo stesso modo, il successo della migrazione, la dispersione, e la cerniera foraggiamento sulla capacità di un animale per raccogliere informazioni sul loro ambiente spaziale 7,8. Alcuni animali sembrano imparare rotte di navigazione in relazione alle specifiche caratteristiche del paesaggio e 9 possono utilizzare cognizione spaziale quando si spostano tra nidificazione e di foraggiamento zone 10. I recenti lavori sulla tartarughe con Eastern (Chrysemys picta) suggerisce un periodo critico nella navigazione, in cui la navigazione successo di habitat di montagna come adulti dipende juveesperienza nile all'interno di una fascia di età stretto (<4 anni 11-13). Anche se insieme questi studi dimostrano i progressi compiuti nella comprensione del ruolo della formazione nella navigazione 4-6, 14-16, i meccanismi che stanno alla base di tali comportamenti e il ruolo pieno di cognizione in navigazione rimangono enigmatici, specialmente nei vertebrati 8, 17 , 18.
Indagini sul campo nel ruolo di cognizione in navigazione sono rare 2, 8, 18, dovuto in gran parte alle difficoltà metodologiche coinvolte nel monitoraggio, la manipolazione e il monitoraggio degli animali selvatici. Ad esempio, le grandi scale spaziali e temporali su cui molti animali navigate spesso precludono indagare sia il tipo di informazioni che questi animali potenzialmente imparare e come queste è acquisito. Gli sperimentatori devono spesso affrontare le difficoltà logistiche di rilevare e localizzare gli animali durante il monitoraggio comportamento su tali aree di grandi dimensioni e strutture di tempo, limitando così il tipo didei dati che possono essere raccolti e le conclusioni che si possono trarre. Sebbene l'uso del sistema di posizionamento globale montato animali (GPS) registratori può migliorare la probabilità di rilevamento di animali di ampia portata, dati territoriali raccolti da questi mezzi sono generalmente di risoluzione molto grossolana e mancano di una componente comportamentale dettagliata. Di conseguenza, i dati che possono essere raccolti in tali circostanze hanno un valore limitato per l'esame sottile variazione di comportamento tra i diversi gruppi o trattamenti sperimentali. Allo stesso modo, la, manipolazione diretta controllata di comportamenti target è spesso vietato dalle scale spaziali e temporali tipiche di comportamenti di navigazione, nonché da vincoli logistici inerenti di studi sul campo. Trovando gli animali nel loro habitat naturale, cattura e manipolarli, e quindi la raccolta di dati comportamentali senza produrre inavvertitamente comportamenti spurie sono le principali sfide di lavorare con gli animali nel campo. Pertanto, la progettazione di esperimenti su free portata animali è spesso limitato e la capacità di condurre rigorosi, esperimenti in campo controllati sul ruolo della cognizione in navigazione è limitata.
Il presente studio aggira molte delle precedenti difficoltà di indagare il rapporto tra cognizione e la navigazione nel campo utilizzando una nuova combinazione di manipolazione farmacologica e monitoraggio ad alta risoluzione degli animali liberamente la navigazione in condizioni di campo. Scopolamina, un muscarinici recettore dell'acetilcolina (mAChR) antagonista, ha dimostrato di bloccare la formazione della memoria spaziale e di richiamo, bloccando l'attività colinergica nel cervello di una varietà di taxa vertebrati 18-24. La scopolamina può essere utilizzato in modo efficace sugli animali liberi che vanno in condizioni di campo 11, 18 e ha un effetto marcato ma temporaneo (ad esempio, 6 - 8 ore nei rettili). Metylscopolamine, un antagonista mAChR che non attraversa la ematoencefalica barriera 19-21, può essere usato per controllare peri possibili effetti periferici di scopolamina e per aspetti non cognitivi del comportamento 11. Farmacologia permette la precisa manipolazione della cognizione da recettori influenzano direttamente, e radio ad alta precisione telemetria permette l'osservazione degli effetti derivanti sul comportamento. Misure effettuate tramite triangolazione remoto sia alta spaziale (± 2,5 m) e la risoluzione (15 min) temporale permettono la precisa documentazione e quantificazione del comportamento animale rispetto alla manipolazione sperimentale della cognizione.
Questo studio è stato condotto 11 tra maggio e agosto 2013 e 2014 a Chesapeake Farms, un 3.300 acri gestione della fauna selvatica e l'agricoltura area di ricerca nel Kent Co., MD, USA (39,194 ° N, 76,187 ° W). Il protocollo prevede cinque fasi principali: (1) l'acquisizione e la movimentazione degli animali (2) l'apposizione di trasmettitori radio (3) preparare gli agenti farmacologici (4) il monitoraggio e la manipolazione dei movimenti degli animali, e (5) analyzing dati spaziali. Lo studio qui descritto concentrato sulla Orientale Painted Turtle (Chrysemys picta). Tartarughe nella popolazione di riferimento si impegnano in movimenti terrestri annuali in cui essi lasciano i loro stagni iniziale e selezionare habitat acquatici alternativi utilizzando uno dei quattro ben precisa (± 3,5 m), complessi e altamente prevedibili percorsi 11, 12. Manipolazione farmacologica degli animali in questo sistema accoppiato con radio telemetria ad alta risoluzione mette in luce il ruolo della cognizione in liberamente navigare animali selvatici.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tutte le procedure che coinvolgono soggetti animali sono stati approvati dai comitati cura e l'uso istituzionale animali di Franklin e Marshall e Washington università e seguite tutte le normative locali, statali e federali.
1. Acquisizione e Gestione
- Mettere trappole cerchio nel corpo dell'obiettivo di acqua che è noto per contenere le tartarughe. Identificare profondità dell'acqua in modo che 4 - 5 pollici della trappola rimane sopra l'acqua per permettere tartarughe intrappolate di superficie e respirare. Essere certi di ampliare e fissare trappole cerchio alla loro lunghezza massima con le traverse per prevenire il collasso trappola. trappole palo nel letto del corpo di acqua per evitare deriva.
- Trappole esca con parecchi pesci morti, fegatini di pollo, o colli di pollo, una lattina di cibo per gatti, e / o una lattina di verdura 25.
- Controllare trappole due volte al giorno e rimuovere le tartarughe. Durante la rimozione tartarughe dalle trappole, tenere animali a fianco e usare cautela per evitare lesioni da artigli o becco.
- Rilascio delle catture. Ritrappole se continuato cattura si desidera. Valutare lo stato di esca. Se l'esca era stato consumato, aggiungere di più. Tirare trappole per puntellare se intrappolamento supplementare non è desiderata.
- Determinare il sesso e l'età delle tartarughe se lo si desidera 26, 27.
- Mettere tartaruga in un sacchetto di detenzione e misurare la massa del corpo con una scala a molla per la g più vicino.
- tartarughe di trasporto per il laboratorio in casse spedizione clima controllato con una piccola quantità di acqua. animali Casa singolarmente in acquari con acqua non trattata stagno tenuti a circa 25 ° C e abbastanza profonda per coprire solo la testa.
2. Trasmettitore Radio Apposizione
- Per massimizzare la vita e l'uscita del trasmettitore, scegliere il più grande trasmettitore radio possibile che non superi il 5% della massa corporea dell'animale 28.
- Identificare la posizione di posizionamento trasmettitore sul carapace di circa metà strada tra la linea mediana e bordo laterale del carapace circa 1/3 della length fino dal bordo posteriore del carapace.
- Preparare zona rimuovendo il fango, detriti, e crescita delle alghe con un panno asciutto. zona Tampone con il 70% di isopropanolo.
- Attaccare trasmettitore con una piccola quantità di 5 min epossidica. Orientare il trasmettitore per massimizzare il contatto con la superficie del carapace. Posizionare l'antenna in modo che sentieri dietro l'animale parallelamente all'asse longitudinale del corpo.
- Una volta opportunamente posizionato, coprire l'intero trasmettitore e circa 1 cm della superficie carapace circostante con 5 min epossidica.
- Riportare la tartaruga per l'acquario e consentire la resina di cura durante la notte.
3. Preparazione farmacologica
Attenzione: bromidrato Scopolamina e scopolamina bromuro di metile sono potenti antagonisti dell'acetilcolina. Quando si lavora con questi farmaci, consultare la scheda di materiali di sicurezza, utilizzare un equipaggiamento di protezione personale (ad esempio, guanti, cappa), e seguire protocolli di sicurezza di laboratorio per evitare accidenTal contatto.
- L'utilizzo di materiali sterili e antipyrogenic, composti una soluzione stock di scopolamina bromidrato. Pesare la quantità desiderata del farmaco su una bilancia analitica. Mescolare la scopolamina con soluzione fisiologica iniettabile in una provetta conica alla concentrazione di 1 mg / ml. soluzione Vortex fino alla dissoluzione. Assicurarsi che la purezza chimica dei prodotti chimici di base soddisfa o supera United States Pharmacopeia (USP) formulazione, quando possibile 11.
- Ripetere il passaggio 3.1 con scopolamina bromuro di metile.
- soluzione di processo attraverso un poro nylon 0,22 micron o esteri di cellulosa misti siringa filtro in un flacone sterile sigillato siero.
- Conservare a temperatura ambiente. Utilizzare entro 24 ore.
4. I movimenti traccia Turtle Utilizzo Radio Telemetria 11, 12
- Passare alla posizione generale del bersaglio animale, rimanendo almeno 25 m dal animale. Usando una antenna direzionale Yagi e l'impostazione del guadagno del ricevitore a media, eseguire la scansione del Horizon per determinare la direzione di massima e posizione dell'animale. Quando si riceve interferenze o un segnale debole, trovare una nuova posizione. Aumentare l'elevazione o tenere Yagi in alto, quando possibile, per migliorare il segnale.
- Una volta che un luogo adatto è trovato a prendere un cuscinetto, registrare la propria posizione con un GPS.
- Utilizzando il metodo nulla / picco 28, determinare i cuscinetti del nulls sinistro e destro.
- Identificare la direzione del segnale più forte. Ruotare il guadagno giù, per quanto possibile, pur riceve un segnale rilevabile. Utilizzare l'interruttore attenuatore sul ricevitore se in dotazione. Spostare l'antenna verso sinistra e registrare il rilevamento della bussola in cui si perde il segnale.
- Ripetere il passaggio precedente per il cuscinetto destro.
- Ripetere il passaggio 4.3 da almeno due posizioni aggiuntive per lo stesso animale.
NOTA: Questi punti supplementari dovrebbero essere prese in modo tale da circondare l'animale.- Quando un insieme di cuscinetti è preso da una great distanza o con interferenza inevitabile, prendere almeno due cuscinetti aggiuntivi per aumentare la precisione. Raccogliere gruppi di cuscinetti utilizzati per stimare una singola posizione il più rapidamente possibile, soprattutto se l'animale è in movimento.
NOTA: In alternativa, più il personale in grado di coordinare a prendere più cuscinetti indipendenti sullo stesso animale contemporaneamente.
- Quando un insieme di cuscinetti è preso da una great distanza o con interferenza inevitabile, prendere almeno due cuscinetti aggiuntivi per aumentare la precisione. Raccogliere gruppi di cuscinetti utilizzati per stimare una singola posizione il più rapidamente possibile, soprattutto se l'animale è in movimento.
- luoghi record di animali digitali o di mano ogni 10 - 15 minuti utilizzando punti di cui sopra.
- Manipolazione di elaborazione cognitiva
- Una volta che il percorso dell'animale non manipolata è documentata (un controllo entro soggetti), fornire una dose di scopolamina o Metylscopolamine. Utilizzando la massa raccolte nel passaggio 1.5, calcolare la quantità di farmaco da dare all'animale per ottenere una dose finale specifico rettile di 6,4 mg / kg di scopolamina o 6,8 mg / kg di Metylscopolamine 19, 20.
- Consegnare il farmaco direttamente nel peritoneo attraverso il seno peritoneale caudale con un 1,0 ml siringa con un ago calibro 22. Assicurarsi che il volume totale erogata non superi 1 ml.
- Rilasciare animali nel più breve tempo possibile al suo sito di cattura.
- Continuare a monitorare il movimento dell'animale ogni 10 - 15 minuti fino a raggiungere la sua destinazione proiettata.
5. Analisi spaziale
- Calcola stime di localizzazione degli animali.
- Per ciascuna serie di cuscinetti nulli, bisettrice dell'angolo (a mano o tramite software) per individuare il rilevamento trasmettitore risultante. Ripetere l'operazione per tutti i cuscinetti in un determinato punto del tempo.
- Utilizzando il software di triangolazione secondo il protocollo del produttore, stimare la posizione dell'animale e di errore associato con i cuscinetti trasmettitore multipli. Convertire le stime di posizione per le coordinate x / y se il software fornisce output diverso.
- Ripetere i passaggi 5.1 per tutti i set di cuscinetti.
- Calcolare la precisione spaziale di movimento.
- calcolare ilmedia geometrica cumulativa (cioè, il percorso medio) di animali non manipolata (controllo negativo) mentre si muovono verso il loro obiettivo 12.
- Per ogni singola nei gruppi di trattamento e di controllo positivo, calcolare il numero cumulativo di punti che si sovrappongono sempre più grandi falciate dalla linea di media geometrica a 5 m intervalli fino a quando sono stati inclusi 100% di tutti i punti 11, 12.
- Calcolare la media e l'errore standard per ciascuna distanza andana per tutti gli individui in ciascun gruppo.
- Statisticamente analizzare i dati, confronto tra i gruppi di trattamento sia per l'intervallo di accogliere 100% dei punti oi punti di sovrapposizione in un dato intervallo, a seconda della domanda.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Utilizzando il protocollo di cui sopra, il ruolo della cognizione nella navigazione è stata valutata in una popolazione di tartarughe orientale dipinte (Chrysemys picta) che ha sperimentato le fonti d'acqua temporanei stagionali per ~ 100 anni. Questa popolazione abita un mix di effimera (sgocciolate annualmente e rapidamente - in diverse ore) e degli habitat acquatici permanenti (Figura 1). Precedenti studi suggeriscono che dopo che i loro stagni vengono drenati, tartarughe residenti navigare a fonti idriche alternative con alta precisione (± 3,5 m) utilizzando complessi, percorsi prevedibili imparato prima dei 4 anni di età 11-13 (Figura 1).
Questo studio ha dimostrato che i processi utilizzati da queste tartarughe sono coerenti con la formazione della memoria spaziale e ricordano 11. Scopolamina bloccato l'attività colinergica nel cervello di animali (tra cui la formazione della memoria spaziale e recuperare 19-21 11 (Figure 1 e 2). Inoltre, né adulto né giovanile di navigazione è stato influenzato dal controllo Metylscopolamine. Animali adulti (cioè quelli con precedenti esperienze nel sito) iniettato con scopolamina perso la loro capacità di seguire i percorsi storici e le giovani che utilizzano spunti locali per navigare e quegli adulti iniettati con il farmaco che non attraversa la barriera emato-encefalica erano inalterato. Pertanto, la navigazione in adulti in questo sistema sembra essere di natura cognitiva. Insieme, questi risultati sono coerenti con l'idea che le tartarughe hanno un periodo critico durante il quale devono imparare i percorsi e utilizzare il sistema cognitivo colinergici-dipendentes (memoria spaziale) per navigare da adulti 11-13.
Figura 1. navigazione è basata sul processo cognitivo in Tartarughe adulti movimenti rappresentativi di (a) adulti con esperienza e (b) giovani ingenui. (1 - 3 anni) da temporaneo (T) a (P) stagni permanenti, mentre trattati con scopolamina o Metylscopolamine. Tutti gli adulti che ricevono scopolamina (una, di colore giallo, n = 9) scivolato drammaticamente lontano (oltre 200 m) dalle rotte tradizionali (rosso, p <0.001), mentre tutti i minori naïve trattati con il farmaco (b, giallo, n = 7) movimento mantenuto esattamente all'interno di percorsi tradizionali (p> 0,999). Tutti gli adulti di controllo (uno, bianco, n = 9) e controllare giovani ingenui (b, bianco, n = 6) hanno seguito percorsi tradizionali (p> 0,999). Ogni linea di punti rappresenta un individuo. Tutte le tartarughe da tutti i gruppis mantenuta alta precisione prima dell'iniezione (p> 0,999). I dati provenienti da Roth e Krochmal 11. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 2. La precisione della navigazione è una funzione di elaborazione cognitiva in Tartarughe adulti a) Tutte le tartarughe hanno dimostrato di alta precisione di movimento prima dell'iniezione del trattamento (scopolamina) o di controllo (Metylscopolamine,.. P> 0.999) b) Dopo l'iniezione, adulti nel trattamento scopolamina deviato significativamente (p <0.001) dai loro percorsi tradizionali. Al contrario, tutti gli altri gruppi hanno continuato a navigare con grande precisione (± 3,5 m; p> 0.999). Inserti mostrano dettagli di sovrapposizione 0,5-3,5 m. Point sono mezzi ± SEM. I dati provenienti da Roth e Krochmal 11. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Il protocollo presentato qui permette lo sperimentatore di documentare e quantificare il ruolo della cognizione nella navigazione. Manipolazione cognizione in campo si è dimostrato difficile, come la maggior parte degli approcci lasciano sperimentatori non in grado di sapere quali aspetti specifici del comportamento dell'animale sono manipolati. Tuttavia, il protocollo presentato qui permette lo sperimentatore di manipolare con precisione e valutare il ruolo della cognizione nella navigazione in tal modo. La tecnica consente inoltre di monitorare la navigazione sperimentatori animali in tempo reale con eccezionalmente elevata risoluzione spaziale e temporale, che abilita in tal modo ai ricercatori di documentare in modo chiaro le conseguenze comportamentali di manipolazione sperimentale di cognizione negli animali selvatici.
In questo contesto, la radio telemetria offre la possibilità di monitorare con precisione i movimenti degli animali a grande distanza, ottenendo sia spaziale di alta qualità e dati comportamentali. Sebbene questa applicazione di telemetria è affattonuova 28, la maggior parte degli studi utilizzare questa tecnica per affrontare le questioni di massima in ecologia e comportamento (ad esempio, uso dell'habitat, formato home range, ecc). Il monitoraggio frequente della localizzazione degli animali (4 - 5 volte per ora) qui descritto combinato con analisi spaziali bene scala forniscono una componente comportamentale più dettagliata della posizione di un animale nello spazio. Si noti che la distanza di inseguimento ottimale sarà una funzione della forza trasmettitore e la sensibilità attrezzature. In generale è meglio pratica a rimanere almeno 25 metri di distanza dall'animale per non disturbare, anche se quando l'animale si trova in una vegetazione aperta, la distanza necessaria per evitare tale perturbazione potrebbe essere più grande.
In applicazione corrente, ad alta precisione della radio telemetria offre vantaggi unici rispetto all'uso di registratori GPS montato di origine animale. I trasmettitori possono essere più piccoli, sono meno costosi, e hanno maggiore durata della batteria rispetto alle unità GPS 28. Inoltre, il trisoluzione emporal della triangolazione remoto tramite telemetria radio è di gran lunga superiore al GPS montato animale. Temporaneamente, unità GPS montate sugli animali sono limitate dalla durata della batteria (cioè, un numero finito di misurazioni può essere preso, limitando così la loro frequenza). inseguimento di alta precisione con GPS richiederebbe una grande batteria per ottenere la posizione alta frequenza per un lungo periodo di tempo. La massa consistente di queste batterie li esclude da utilizzare in piccole unità GPS montato animali-28. Inoltre, la radio telemetria ad alta precisione non è vincolato da elevati costi di recupero dei dati, o limitato dalla memoria on-board. Tuttavia, la radio telemetria non è ottimale per il monitoraggio degli animali con particolare ampi intervalli di movimento (ad esempio, durante la migrazione a lunga distanza), in acque profonde o le specie fossori, o quelli in habitat montani ripidi. Inoltre, radio inseguimento alta precisione può essere molto dispendio di tempo e richiede una relativamente grande dell'equipaggio campo, particolarmente fo in rapido movimento specie; Pertanto, questo approccio non adatto per tutte le domande.
manipolazione farmacologica con scopolamina e Metylscopolamine offre progressi specifici per lo studio della cognizione in un ambiente naturale. Comportamento può essere difficile da interpretare, soprattutto in condizioni di campo, limitando in tal modo la portata della potenziale richiesta. Scopolamina consente la manipolazione di recettori specifici che influenzano i processi cognitivi, permettendo al ricercatore di porre domande in particolare circa la manipolazione della cognizione. Inoltre, come scopolamina attraversa facilmente la barriera emato-encefalica e Metylscopolamine non lo fa, i ricercatori possono controllare gli effetti periferici della scopolamina dissociando in tal modo cognitivo-based da comportamenti non cognitivi. Questi benefici di manipolazione farmacologica permettono la generazione e la successiva verifica di previsioni di comportamento chiare e offrono l'uso di disegni sperimentali complessi in condizioni di campo. Tuttavia, scopolamine è un antagonista acetilcolina molto generale che può avere effetti indesiderati su altri sistemi comportamentali, sensoriali, cognitive e 21-24. Pertanto, è possibile che l'uso di scopolamina può produrre effetti che possono interferire con l'interpretazione dei comportamenti complessi (ad esempio, la dilatazione della pupilla, sensibilità termica 21-24, 29, 30); tali effetti confondenti sono stati rilevati in questa o in precedenti studi 11-13, 19, 20.
I problemi più comuni riscontrati durante il monitoraggio della radio comprendono segnale debole, perdita di segnale, e le interferenze. Per combattere un segnale debole, aumentare il guadagno, cambiare l'orientamento dell'antenna, avvicinarsi all'animale (facendo attenzione a non disturbare l'anima), ed elevare l'antenna 28. Se il segnale è perso completamente, ricerca con il guadagno e l'antenna in alto possibile in un'area ristretta esteriormente spirale di ricerca 28. L'interferenza può essere combattuto diminuendo il guadagno, utilizzando il AttenuatoR o cancellazione di rumore filtro (se presente), e cambiando l'orientamento dell'antenna. Se l'interferenza non si può superare con questi mezzi, il futuro lavoro al sito di studio dovrebbe concentrarsi su larghezze di banda che non sono interessati da interferenze.
Nel complesso, manipolazione farmacologica in combinazione con telemetria ad alta precisione fornisce una visione unica nel ruolo che la cognizione gioca nella origine e la manifestazione di navigazione. La novità di questo metodo unico permette ai ricercatori di comprendere meglio i meccanismi neurologici sottostanti che danno luogo a cognizione in navigazione. Inoltre, queste tecniche possono essere utilizzate per ulteriori studi della cognizione in natura con particolare applicabilità ai comportamenti spazialmente espliciti (ad esempio, la navigazione, la migrazione, il foraggiamento, e la dispersione) 11-13, 33, l'evoluzione della cognizione 1, 7, e la conservazione (ad esempio, traslocazione, reintroduzione) 31, 32. Questa tecnica è utile per una vasta game di taxa in una vasta gamma di habitat e sarà di vitale importanza per comprendere i modelli filogenetici nella cognizione.
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).
