Waiting
Login processing...

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

Environment

Usando manipulação farmacológica e de alta precisão Radio Telemetry para estudar a cognição espacial em animais livres de variando

Published: November 6, 2016 doi: 10.3791/54790
* These authors contributed equally

Summary

Este documento descreve um protocolo romance que combina a manipulação farmacológica da memória e rádio telemetria para documentar e quantificar o papel da cognição na navegação.

Abstract

a capacidade de um animal para perceber e aprender sobre seu ambiente desempenha um papel fundamental em muitos processos comportamentais, incluindo a navegação, a migração, a dispersão e forrageamento. No entanto, a compreensão do papel da cognição no desenvolvimento de estratégias de navegação e os mecanismos subjacentes a estas estratégias é limitado pelas dificuldades metodológicas envolvidas na monitorização, a manipulação de cognição, e rastrear os animais selvagens. Este estudo descreve um protocolo para abordar o papel da cognição na navegação que combina manipulação farmacológica do comportamento com telemetria de rádio de alta precisão. A abordagem utiliza a escopolamina, um antagonista do receptor de acetilcolina muscarínico, para manipular habilidades cognitivas espaciais. Os animais tratados são então monitorados com alta frequência e alta resolução espacial via triangulação remoto. Este protocolo foi aplicado dentro de uma população de Eastern pintado tartarugas (Chrysemys picta), que tem habitadosazonalmente fontes efêmeras de água para ~ 100 anos, movendo-se entre as fontes distantes usando preciso (± 3,5 m), complexo (ou seja, não-linear com alta tortuosidade que atravessar vários habitats) e rotas previsíveis aprendeu antes dos 4 anos de idade. Este estudo mostrou que os processos utilizados por estas tartarugas são consistentes com a formação da memória espacial e recall. Juntos, estes resultados são consistentes com um papel de cognição espacial na navegação complexa e realçar a integração de técnicas e ecológicas farmacológicos no estudo da cognição e de navegação.

Introduction

Cognition (aqui definida como "todos os processos envolvidos na aquisição, armazenamento e uso de informações provenientes do meio ambiente" 1) é central para uma variedade de tarefas de navegação complexos 2. Por exemplo, guindastes de Sandhill (Grus canadensis) mostram uma acentuada melhoria na precisão migratória com a experiência 3, e marca espécies de tartarugas marinhas em suas praias Natal como filhotes e retornar como adultos 4-6. Da mesma forma, bem-sucedida migração, dispersão e forrageamento dobradiça sobre a capacidade de um animal para reunir informações sobre seu ambiente espacial 7,8. Alguns animais parecem aprender as rotas de navegação em relação às características específicas da paisagem 9 e pode usar cognição espacial quando se deslocam entre nidificação e alimentação áreas 10. Trabalhos recentes sobre tartarugas pintadas Oriental (Chrysemys picta) sugere um período crítico na navegação, onde a navegação bem sucedida do habitat de sequeiro como adultos depende de juveexperiência Nilo dentro de uma estreita faixa etária (<4 anos de idade 11-13). Embora em conjunto, estes estudos demonstram o progresso que tem sido feito na compreensão do papel da aprendizagem na navegação 4-6, 14-16, os mecanismos subjacentes a esses comportamentos e o papel cheio de cognição na navegação permanecerá enigmático, especialmente em vertebrados 8, 17 , 18.

As investigações de campo sobre o papel da cognição na navegação são raros 2, 8, 18, em grande parte devido às dificuldades metodológicas envolvidas na monitorização, manipular e rastreamento de animais selvagens. Por exemplo, os grandes escalas espaciais e temporais em que muitos animais navegar muitas vezes impede a investigar tanto o tipo de informação que esses animais potencialmente aprender e como essa informação é adquirida. Experimentadores muitas vezes enfrentam as dificuldades logísticas de detecção e localização de animais quando monitorando o comportamento sobre tais áreas grandes e prazos, limitando assim o tipode dados que podem ser recolhidos e as conclusões que podem ser extraídas. Embora o uso de sistema de posicionamento global montado animal (GPS) gravadores podem aumentar a probabilidade de detecção de animais que variam amplamente, os dados geográficos recolhidos por estes meios são geralmente muito de resolução grosseira e carecem de um componente comportamental detalhada. Consequentemente, os dados que podem ser recolhidos sob tais circunstâncias são de valor limitado para a análise sutil variação no comportamento entre os diferentes grupos ou tratamentos experimentais. Da mesma forma, a manipulação direta, controlado de comportamentos alvo é muitas vezes proibida pelas escalas espaciais e temporais típicos de comportamentos de navegação, bem como por restrições logísticas inerentes a estudos de campo. Encontrar animais em seu habitat natural, captar e manipulá-los, e, em seguida, a coleta de dados comportamentais sem produzir inadvertidamente comportamentos espúrios são grandes desafios de trabalhar com animais no campo. Por conseguinte, o desenho de experiências em FRee-variando animais é muitas vezes limitado ea capacidade de realizar rigorosos, experimentos de campo controlados sobre o papel da cognição na navegação é limitada.

O presente estudo contorna muitas das dificuldades anteriores de investigar a relação entre cognição e navegação no campo usando uma combinação nova de manipulação farmacológica e rastreamento de alta resolução de animais que navegam livremente em condições de campo. A escopolamina, um antagonista do receptor de acetilcolina muscarínicos (mAChR), foi mostrado para bloquear a formação de memória espacial e Sensibilidade por bloquear a actividade colinérgica nos cérebros de uma variedade de taxa vertebrado 18-24. A escopolamina pode ser utilizada de forma eficaz em animais de vida livre sob condições de campo 11, 18 e tem um efeito marcado mas temporária (por exemplo, 6-8 horas em répteis). Metilescopolamina, um antagonista de mAChR que não atravessa a barreira sangue-cérebro-barreira 19-21, pode ser usado para controlaros possíveis efeitos periféricos da escopolamina e para aspectos não cognitivos de comportamento 11. Farmacologia permite a manipulação precisa de cognição por receptores que afectam directamente, e radio-telemetria alta precisão permite a observação dos efeitos que resultam em comportamento. As medições efectuadas por meio de triangulação remoto com tanto alta espacial (± 2,5 m) e de resolução temporal (15 minutos) para permitir que a documentação precisa e quantificação do comportamento animal em relação à manipulação experimental da cognição.

Este estudo 11 foi realizado entre Maio e Agosto de 2013 e de 2014, Chesapeake Farms, uma área de pesquisa gestão da vida selvagem 3.300 acre e da agricultura em Kent Co., MD, EUA (39,194 ° N, 76,187 ° W). O protocolo envolve cinco etapas principais: (1) a captura e manipulação de animais (2) A aposição de transmissores de rádio (3) preparar os agentes farmacológicos (4) monitoramento e manipular os movimentos dos animais, e (5) analisando dados espaciais. O estudo aqui descrito focado no Oriente tartaruga pintada (picta do Chrysemys). Tartarugas na população focal envolver em movimentos terrestres anuais em que deixam suas lagoas inicial e navegue até habitats aquáticos alternativos usando um dos quatro muito precisas (± 3,5 m), complexas e altamente previsíveis rotas 11, 12. Manipulação farmacológica de animais em este sistema emparelhado com radiotelemetria de alta resolução lança luz sobre o papel da cognição em navegar livremente animais selvagens.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Todos os procedimentos que envolvem indivíduos animais foram aprovados pelos Comitês Institucionais de Animais cuidado e uso de Franklin and Marshall e Washington Faculdades e seguiu todos os regulamentos locais, estaduais e federais.

1. Captura e manuseamento

  1. Coloque armadilhas de argola no organismo alvo de água que é conhecido por conter tartarugas. Identificar a profundidade da água assegurando que 4 - 5 polegadas da armadilha permanece acima da água para permitir que as tartarugas presas à superfície e respirar. Certifique-se de expandir e garantir armadilhas de argola ao seu comprimento máximo com as vigas transversais para impedir o colapso armadilha. armadilhas estaca no leito do corpo de água para evitar deriva.
  2. Armadilhas com iscas com vários peixes mortos, fígado de galinha, ou pescoços de frango, uma lata de comida de gato, e / ou uma lata de legumes 25.
  3. Verifique armadilhas duas vezes por dia e remover tartarugas. Ao remover as tartarugas das armadilhas, mantenha animais ao lado e tome cuidado para não se ferir com garras ou bico.
    1. Lançamento by-catch. Rémontar armadilhas se trapping continuou é desejada. Avaliar o estado de isca. Se o isco foi consumido, adicionar mais. Puxe armadilhas para escorar se trapping adicional não é desejado.
  4. Determinar o sexo e idade das tartarugas se desejado 26, 27.
  5. Coloque tartaruga em um saco de exploração e medir a massa corporal com uma balança de mola ao g mais próximo.
  6. tartarugas de transporte para o laboratório em caixas de transporte climatizados com uma pequena quantidade de água. Casa animais individualmente em aquários com água da lagoa não tratada realizada em aproximadamente 25 ° C e profundo o suficiente para cobrir apenas a cabeça.

2. Transmissor Rádio Aposição

  1. Para maximizar a vida transmissor e saída, escolher o maior transmissor de rádio possível que não exceda 5% do animal de massa corporal 28.
  2. Identificar a localização da colocação do transmissor na carapaça aproximadamente a meio caminho entre a linha média e a borda lateral da carapaça aproximadamente 1/3 do Llength-se a partir da borda traseira da carapaça.
  3. Prepare a área, removendo a lama, detritos e crescimento de algas com um pano seco. área de Swab com 70% de isopropanol.
  4. Anexar transmissor com uma pequena quantidade de 5 min epoxi. Orientar o transmissor para maximizar o contacto com a superfície da carapaça. Posicionar a antena de modo a que está atrás do animal paralelo ao eixo longitudinal do corpo.
  5. Uma vez posicionados adequadamente, cobrir todo o transmissor e aproximadamente 1 cm da superfície da carapaça dos arredores com 5 min de epóxi.
  6. Voltar a tartaruga para o aquário e permitir que o epóxi para curar durante a noite.

3. Farmacológico Preparação

Cuidado: bromidrato de escopolamina e brometo de metilo escopolamina são antagonistas potentes de acetilcolina. Ao trabalhar com esses medicamentos, consulte a Ficha de Materiais de Segurança, use equipamento de protecção individual adequado (por exemplo, luvas, exaustor), e seguir os protocolos de segurança laboratorial para evitar accidencontato tal.

  1. A utilização de suprimentos estéreis e antipyrogenic, compor uma solução de estoque de bromidrato de escopolamina. Pesar a quantidade desejada de droga sobre uma balança analítica. Misture a escopolamina com solução salina injectável num tubo cónico com a concentração de 1 mg / ml. solução de vórtice até à dissolução. Certifique-se de que a pureza química dos produtos químicos de base atende ou excede United States Pharmacopeia (USP) formulação, quando possível 11.
  2. Repita o passo 3.1 com brometo de metilo escopolamina.
  3. Processo de solução através de um nylon de poros de 0,22 um ou ésteres mistos de celulose seringa de filtro para um frasco de soro estéril selado.
  4. Armazenar em temperatura ambiente. Utilizar no prazo de 24 horas.

4. Movimentos Pista tartaruga Usando Radio Telemetry 11, 12

  1. Mover para a localização geral do animal-alvo, mantendo-se, pelo menos, 25 m do animal. Usando uma antena Yagi direcional e definir o ganho do receptor em média, digitalizar o horizpara determinar a direção áspera e localização do animal. Ao receber a interferência ou um sinal fraco, encontrar uma nova posição. Aumentar a elevação ou mantenha Yagi no ar quando possível para melhorar o sinal.
  2. Uma vez que um local adequado é encontrado para ter um rolamento, gravar a sua posição com um GPS.
  3. Utilizando o método nulo / pico 28, determinar os rolamentos do nulos esquerdo e direito.
    1. Identificar a direcção do sinal mais forte. Ligue o ganho para baixo tanto quanto possível enquanto continua a receber um sinal detectável. Utilize o interruptor atenuador do receptor se assim equipado. Mover a antena para a esquerda e gravar o rumo no qual o sinal se perde.
    2. Repita o passo anterior para o rolamento direito.
  4. Repetir o passo 4.3 a partir de pelo menos dois locais adicionais para o mesmo animal.
    NOTA: Estes pontos adicionais devem ser tomadas de modo a rodear o animal.
    1. Quando um conjunto de rolamentos é feita a partir de uma excelent distância ou com a interferência inevitável, tomar pelo menos dois rolamentos adicionais para aumentar a precisão. Recolhe conjuntos de rolamentos utilizados para estimar um único local tão rapidamente quanto possível, especialmente se o animal se move.
      NOTA: Como alternativa, várias pessoas podem coordenar a tomar vários rolamentos independentes no mesmo animal simultaneamente.
  5. locais recordes de animais digitalmente ou por mão a cada 10 - 15 minutos utilizando os passos acima.
  6. Manipulação de processamento cognitivo
    1. Uma vez caminho do animal unmanipulated está documentado (um controle intra-sujeitos), fornecer uma dose de qualquer escopolamina ou metilescopolamina. Utilizando a massa recolhida na etapa 1.5, calcular a quantidade de fármaco a ser dado ao animal para alcançar uma dose final específico do réptil de 6,4 mg / kg de escopolamina ou 6,8 mg / kg de metilescopolamina 19, 20.
    2. Entregar a droga diretamente no peritônio através do seio peritoneal caudal usando um 1,0 ml seringa com uma agulha de calibre 22. Certifique-se de que o volume total entregue não ultrapasse 1 ml.
    3. Solte animais o mais rápido possível no seu local de captura.
    4. Continuar a acompanhar o movimento do animal a cada 10 - 15 minutos até que ele chegue ao seu destino previsto.

5. Análise Espacial

  1. Calcule estimativas de localização de animais.
    1. Para cada conjunto de rolamentos nulos, bissetriz do ângulo (manualmente ou via software) para encontrar o rolamento transmissor resultante. Repita o procedimento para todos os rolamentos em um determinado ponto no tempo.
    2. Usando o software de triangulação de acordo com o protocolo do fabricante, estimar a posição do animal e erro associado com os vários rolamentos do transmissor. Converter as estimativas de posição para as coordenadas x / y se o software fornece uma saída diferente.
  2. Repita os passos 5.1 para todos os conjuntos de rolamentos.
  3. Calcule a precisão espacial do movimento.
    1. Calcula-se amédia geométrica cumulativa (ou seja, o caminho médio) de animais não manipuladas (controle negativo) como eles se movem em direção a sua meta 12.
    2. Para cada indivíduo nos grupos de tratamento e de controlo positivo, calcular o número acumulado de pontos que se sobrepõem faixas sucessivamente maiores a partir da linha média geométrica em 5 m intervalos de até 100% de todos os pontos foram incluídos 11, 12.
    3. Calcula-se a média e o erro padrão em cada distância de faixa para todos os indivíduos em cada grupo.
    4. Analisar estatisticamente os dados, comparando entre os grupos de tratamento, quer para o intervalo de acomodar 100% dos pontos ou os pontos de sobreposição num dado intervalo, dependendo da questão.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Usando o protocolo acima, o papel da cognição na navegação foi avaliada em uma população de Eastern pintado tartarugas (Chrysemys picta), que tem experimentado fontes de água efémeros sazonais para ~ 100 anos. Esta população habita uma mistura de efémero (drenado anualmente e rapidamente - em vários hr) e habitats aquáticos permanentes (Figura 1). Estudos anteriores sugerem que, após suas lagoas são drenados, tartarugas residentes navegar para fontes alternativas de água com alta precisão (± 3,5 m), utilizando complexos, rotas previsíveis aprendidas antes dos 4 anos de idade 11-13 (Figura 1).

Este estudo mostrou que os processos utilizados por estas tartarugas são consistentes com a formação da memória espacial e recordar 11. Escopolamina bloqueada atividade colinérgica no cérebro dos animais (incluindo a formação da memória espacial e recordar 19-21 11 (Figuras 1 e 2). Além disso, nem adultos nem juvenil navegação foi afetada pelo controle metilescopolamina. Animais adultos (ou seja, aqueles com experiência anterior no local) injectados com escopolamina perderam sua capacidade de seguir os caminhos históricos e os juvenis que usam pistas locais para navegar e aqueles adultos injetados com a droga que não atravessa a barreira hemato-encefálica foram afectada. Portanto, a navegação em adultos neste sistema parece ser cognitivo na natureza. Juntos, estes resultados são consistentes com a ideia de que as tartarugas têm um período crítico durante o qual eles devem aprender os caminhos e utilizar sistema cognitivo-dependente colinérgicoss (memória espacial) para navegar como adultos 11-13.

figura 1
Figura 1. A navegação é baseado no processamento cognitivo em adultos Turtles movimentos representativos de (a) adultos experientes e (b) os jovens ingênuos. (1 - 3 anos) de temporários (T) para (P) lagoas permanentes, enquanto tratados com escopolamina ou metilescopolamina. Todos os adultos que receberam escopolamina (a, amarela, n = 9) afastaram dramaticamente distância (mais de 200 m) das rotas tradicionais (vermelho, p <0,001), enquanto todos os jovens ingênuos tratados com a droga (b, amarelo, n = 7) mantido movimento exatamente dentro rotas tradicionais (p> 0,999). Todos os adultos de controlo (a, branca, n = 9) e controlar juvenis naive (b, branca, n = 6) seguido rotas tradicionais (p> 0,999). Cada linha de pontos representa um indivíduo. Todas as tartarugas de todo o grupos mantidas alta precisão antes da injecção (P> 0,999). Os dados de Roth e Krochmal 11. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2
Figura 2. A precisão de navegação é uma função do processamento cognitivo em adultos Turtles a) Todas as tartarugas demonstraram elevada precisão do movimento antes da injecção do tratamento (escopolamina) ou controlo (metilescopolamina;.. P> 0.999) b) Após a injeção, adultos no tratamento escopolamina se desviaram significativamente (p <0,001) a partir das suas rotas tradicionais. Em contraste, todos os outros grupos continuou a navegar com elevada precisão (± 3,5 m; p> 0,999). Inserções mostrar detalhes de sobreposição 0,5-3,5 m. Points são médias ± SEM. Os dados de Roth e Krochmal 11. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

O protocolo aqui apresentado permite que o experimentador para documentar e quantificar o papel da cognição em navegação. Manipulando cognição no campo tem sido difícil, como a maioria das abordagens deixar experimentadores incapazes de saber quais aspectos específicos do comportamento do animal estão sendo manipulados. No entanto, o protocolo aqui apresentado permite que o experimentador para manipular com precisão e, assim, avaliar o papel da cognição em navegação. A técnica permite ainda experimentadores para monitorar a navegação animal em tempo real com excepcionalmente elevada resolução espacial e temporal, capacitando assim os pesquisadores a documentar claramente as implicações comportamentais de manipulação experimental da cognição em animais selvagens.

Dentro deste contexto, rádio telemetria fornece a capacidade de monitorar com precisão os movimentos dos animais a grandes distâncias, produzindo tanto espacial de alta qualidade e dados comportamentais. Embora este pedido de telemetria é de modo algumnovo 28, a maioria dos estudos utilizam esta técnica para abordar questões grosseiros em ecologia e comportamento (por exemplo, uso de habitat, o tamanho da área de vida, etc.). A monitorização frequente da localização dos animais (4 - 5 vezes por hora) aqui descritos combinados com análises espaciais numa escala precisa fornecer um componente comportamental mais detalhado para a localização de um animal no espaço. Note-se que a distância de seguimento óptimo será uma função da força do transmissor e a sensibilidade do equipamento. Geralmente, ele é a melhor prática para permanecer pelo menos 25 m de distância do animal para evitar a perturbação, embora quando o animal está localizado em vegetação aberta, a distância necessária para evitar a perturbação pode ser maior.

No aplicativo atual, rádio telemetria de alta precisão oferece vantagens exclusivas sobre o uso de gravadores de GPS montado de animais. Os transmissores podem ser menores, são menos caros, e têm uma vida mais longa da bateria do que as unidades de GPS 28. Além disso, o temporal resolução de triangulação remoto via radiotelemetria é muito superior ao GPS montado no animal. Temporalmente, unidades de GPS montado em animais são limitados pela vida útil da bateria (isto é, um número finito de medições podem ser feitas, restringindo, assim, a sua frequência). rastreamento de alta precisão com o GPS exigiria uma grande bateria para obter uma posição alta frequência ao longo de um longo período de tempo. A massa substancial destas baterias impede de uso em pequenas unidades de GPS montados em animais 28. Além disso, a telemetria de rádio de alta precisão não é limitado pelos custos de recuperação de dados caros, ou limitada por armazenamento de memória on-board. No entanto, rádio telemetria não é o ideal para o rastreamento de animais, com especial grandes faixas de circulação (por exemplo, durante a migração de longa distância), em águas profundas ou espécie fossorial, ou aqueles em habitats de montanha íngremes. Além disso, o acompanhamento de rádio de alta precisão pode ser muito demorado e requer um relativamente grande equipe em campo, particularmente fou movimento rápido espécie; Por conseguinte, esta abordagem não pode adequado para todas as perguntas.

manipulação farmacológica com escopolamina e metilescopolamina oferece avanços específicos para o estudo da cognição em um ambiente natural. Comportamento pode ser difícil de interpretar, especialmente sob condições de campo, limitando assim o alcance do potencial de investigação. Escopolamina permite a manipulação dos receptores específicos que influenciam os processos cognitivos, permitindo ao investigador formular perguntas especificamente sobre a manipulação da cognição. Além disso, como a escopolamina atravessa facilmente a barreira sangue-cérebro e metilescopolamina não faz, os investigadores podem controlar os efeitos periféricos de escopolamina dissociando assim cognitiva à base de comportamentos não cognitivos. Estes benefícios de manipulação farmacológica permitir a geração e posterior teste de previsões de comportamento claras e recursos para o uso de modelos experimentais complexos em condições de campo. No entanto, SCopolamine é um antagonista da acetilcolina muito geral que pode ter efeitos indesejados em outros sistemas comportamentais, sensoriais e cognitivas 21-24. Portanto, é possível que a utilização da escopolamina pode produzir efeitos que podem interferir com a interpretação dos comportamentos complexos (por exemplo, dilatação da pupila, sensibilidade térmica 21-24, 29, 30); nenhum desses efeitos de confusão foram detectados neste ou em estudos anteriores 11-13, 19, 20.

Os problemas mais comuns encontrados durante o rastreamento de rádio incluem sinal fraco, perda de sinal e interferência. Para combater um sinal fraco, aumentar o ganho, a orientação da antena mudança, aproximar-se do animal (tendo o cuidado de evitar a perturbação do anima), e elevar a antena 28. Se o sinal é perdido completamente, pesquisa com o ganho da antena e o mais alto possível numa zona restrita para o exterior em espiral 28 de busca. A interferência pode ser combatida através da diminuição do ganho, usando o attenuator ou cancelamento de ruído filtro (se equipado) e alterar a orientação da antena. Se a interferência não pode ser superado por estes meios, o futuro trabalho no local de estudo deve se concentrar em larguras de banda que não são afetados pela interferência.

No geral, manipulação farmacológica em conjunto com a telemetria de alta precisão fornece uma visão única sobre o papel que a cognição desempenha na origem e manifestação de navegação. A novidade deste método exclusivo permite aos pesquisadores entender melhor os mecanismos neurológicos subjacentes que dão origem a cognição na navegação. Além disso, estas técnicas podem ser usadas para estudos adicionais de cognição na natureza com particular aplicabilidade aos comportamentos espacialmente explícitos (por exemplo, a navegação, a migração, forragem, e de dispersão) 11-13, 33, a evolução da cognição 1, 7 e conservação (por exemplo, translocação, reintrodução) 31, 32. Esta técnica é útil para uma ampla tocoue da taxa em uma ampla gama de habitats e será vital para a compreensão dos padrões filogenéticas na cognição.

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. 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Shettleworth, S. J. Cognition, Evolution and Behavior. , Oxford University Press. New York. (2010).
  2. Bingman, V. P., Cheng, K. Mechanisms of animal global navigation: comparative perspectives and enduring challenges. Ethol. Ecol. Evol. 17, 295-318 (2005).
  3. 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).
  4. Putman, N. F., et al. An inherited magnetic map guides ocean navigation in juvenile Pacific salmon. Curr. Biol. 24, 446-450 (2014).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Shettleworth, S. J. The evolution of comparative cognition: is the snark still a boojum. Behav. Processes. 80, 210-217 (2009).
  8. Fagan, W. F., et al. Spatial memory and animal movement. Ecol. Lett. 16, 1316-1329 (2013).
  9. Collett, T. S., Graham, P. Insect Navigation: Do Honeybees Learn to Follow Highways. Curr. Biol. 25, 240-242 (2015).
  10. Menzel, R., et al. Honey bees navigate according to a map-like spatial memory. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 102, 3040-3045 (2005).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Lohmann, K. J., Lohmann, C. M. F., Putman, N. F. Magnetic maps in animals: nature's GPS. J. Exp. Biol. 210, 3697-3705 (2007).
  16. Collett, M., Chittka, L., Collett, T. S. Spatial Memory in Insect Navigation. Curr. Biol. 23, 789-800 (2013).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Petrillo, M., Ritter, C. A., Powers, A. S. A role for Acetylcholine in spatial memory in turtles. Physiol. Behav. 56, 135-141 (1994).
  21. 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).
  22. Pradhan, S. N., Roth, T. Comparative behavioral effects of several anticholinergic agents in rats. Psychopharm. (Berlin). 12, 358-366 (1968).
  23. 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).
  24. Evans, H. L. Scopolamine effects on visual discrimination: modifications related to stimulus control. J. Pharmacol. Exp. Therap. 195, 105-113 (1975).
  25. Dreslik, M. J., Phillips, C. A. Turtle communities in the upper midwest, USA. J. Freshwater Ecol. 20, 149-164 (2005).
  26. Sexton, O. J. A method of estimating the age of painted turtles for use in demographic studies. Ecology. 40, 716-718 (1959).
  27. 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).
  28. Kenward, R. E. A Manual for Wildlife Radio Tagging. , Academic Press. London. (2000).
  29. Jones, D. N. C., Higgins, G. A. Effect of scopolamine on visual attention in rats. Psychopharm. 120, 142-149 (1995).
  30. 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).
  31. Greggor, A. L., Clayton, N. S., Phalan, B., Thornton, A. Comparative cognition for conservationists. Trends Ecol. Evol. 29, 489-495 (2014).
  32. 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).
  33. 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).

Tags

Ciências do Ambiente edição 117 de comportamento ecologia estudos de campo de memória de telemetria de rádio répteis escopolamina o uso do espaço tartaruga
Usando manipulação farmacológica e de alta precisão Radio Telemetry para estudar a cognição espacial em animais livres de variando
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Roth, T. C., Krochmal, A. R.,More

Roth, T. C., Krochmal, A. R., Gerwig, IV, W. B., Rush, S., Simmons, N. T., Sullivan, J. D., Wachter, K. Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals. J. Vis. Exp. (117), e54790, doi:10.3791/54790 (2016).

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