Dieses Protokoll verwendet jugendliche amerikanische Hummer als Modell, um die Verwendung von Impedanz-Pneumographie zu demonstrieren, um die physiologische Leistung während eines thermischen Stresses zu bewerten. Diese Technik überträgt einen kleinen oszillierenden elektrischen Strom über zwei Elektroden, die auf beiden Seiten des Herzens implantiert werden, und misst die Änderung der Spannung, wenn sich der Muskel zusammenzieht und entspannt. Diese Spannung kann dann einfach in Beats pro Minute umgewandelt werden, um die Herzfrequenz über den Temperaturbereich zu zeichnen, der zur Bestimmung von thermischen Leistungsfenstern bewertet wird.
Diese Technik ist minimal invasiv und ermöglicht die Erfassung von Echtzeitdaten in Spätstadium-Organismen, bei denen es schwierig sein kann, die Herzleistung direkt visuell zu beobachten. Diese Methode konzentriert sich auch auf die Berechnung der Arrhenius Bruchtemperatur oder ABT und verwendet diese als nicht-tödlichen Endpunkt, um thermische Grenzwerte zu bestimmen. Wrap klare formbare Schläuche um sich herum, um eine Wärmeaustauschspule zu schaffen, die etwa acht bis zehn Zentimeter im Durchmesser ist und Verlängerungen hat, die 40 bis 70 Zentimeter lang sind.
Sichern Sie die Spule mit elektrischem Klebeband. Befestigen Sie die Wärmeaustauschspule an der externen Zufuhr und den Rücklaufarmaturen des zirkulierenden Wasserbades. Stellen Sie sicher, dass die Verbindung mit Schlauchklemmen sicher ist.
Füllen Sie den Brunnen des zirkulierenden Wasserbades mit Umkehrosmosewasser und schließen Sie das Netzkabel an einen Auslass an. Schalten Sie das Wasserbad ein und stellen Sie sicher, dass es keine Leckagen in der Verbindung mit der Wärmeaustauschspule gibt. Richten Sie den Impedanzkonverter ein, indem Sie das schwarze BNC-Kabel an den AC-Ausgang des Geräts anschließen und es über den Kanal-1-Port an den Power Lab-Datenlogger anschließen.
Schließen Sie den Thermistor an den T-Pod an und schließen Sie dann den T-Pod an den Kanal zwei Port des Power Lab-Datenloggers an. Schließen Sie das Netzkabel des Netzlabor-Datenloggers an ein Netzteil an und schließen Sie den Datenlogger über den USB-Kabelanschluss an einen PC-Computer an. Füllen Sie die Akklimatisierungskammer in der Versuchsarena mit 7,5 Liter künstlichem Meerwasser.
Legen Sie den Hummer auf ein Kunststoffgitter. Sichern Sie die Hummerkrallen und den Bauch vorsichtig mit kleinen Kabelbindern am Kunststoffgitter. Trocknen Sie den Panzer mit einem Papiertuch ab und reinigen Sie ihn mit einem Wattestäbchen, der in 70% Ethanol getränkt ist.
Sorgfältig von Hand bohren zwei kleine Löcher fast durch den Panzer auf beiden Seiten des Perikards. Beenden Sie jedes Loch, indem Sie vorsichtig eine sterile Sezierender Nadel einsetzen. Schrott endieben Sie ein kleines Stück der Drahtisolierung mit einer Rasierklinge.
Biegen Sie vorsichtig die Spitze jedes Drahtes mit Zangen und legen Sie eine in jede der neu gebohrten Löcher. Sichern Sie jede Drahtleitung mit einem kleinen Tropfen Superkleber und lassen Sie es für fünf bis 10 Minuten trocknen. Sobald der Kleber trocken ist, befestigen Sie den Draht führt an den Impedanzkonverter und schalten Sie ihn ein.
Legen Sie den Hummer in die Akklimatisierungskammer und lassen Sie ihn 15 bis 20 Minuten an die implantierten Elektroden gewöhnen. Schalten Sie das Netzlabor ein, und öffnen Sie die Labchart-Software auf dem Computer. Klicken Sie auf Neues Experiment, und lassen Sie den Bildschirm der Diagrammansicht geöffnet.
Suchen Sie in der Diagrammansicht das Kanalfunktionsmenü für Kanal 1. Wählen Sie den Eingangsverstärker aus dem Menü und wählen Sie AC-Kopplung. Passen Sie auf dem Impedanzkonverter die Verstärkung und das Gleichgewicht an, bis ein starkes Signal am Ausgang des Power Lab beobachtet wird, um das Gleichgewicht nahe Null zu halten.
Wählen Sie auf Kanal zwei den T-Typ-Pod aus, um Echtzeit-Temperaturdaten aufzuzeichnen. Klicken Sie auf die Schaltfläche Start, und das Energielabor beginnt mit der Protokollierung der Daten. Legen Sie das Kunststoffgitter mit dem befestigten Hummer vorsichtig auf die Experimentierarena und stellen Sie die Wärmeaustauschspule auf das Gitter.
Platzieren Sie den Thermistor in der Nähe des Hummers, bevor Sie den Deckel auf die Versuchsarena legen, um die Sehbelastung des Versuchsgegenstands zu reduzieren. Passen Sie das Gleichgewicht nach Bedarf an, und geben Sie einen Kommentar zur Ausgabe ab, in dem angegeben wird, dass die Studie begonnen hat. Die Ausgabe sollte während des gesamten Experiments periodisch gespeichert werden.
Klicken Sie auf Datei, und wählen Sie Speichern unter aus, um die Ausgabe zunächst auf dem Computer zu speichern. Erhöhen Sie die Wassertemperatur der Versuchsarena mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,5 Grad Celsius alle 15 Minuten, um eine Rampe von 12 bis 30 Grad Celsius über einen Zeitraum von zwei Stunden und 30 Minuten zu erreichen, indem Sie die Temperatur des umlaufenden Wasserbades anpassen. Wenn die Rampe fertig ist, entfernen Sie den Hummer aus der Versuchsarena und legen Sie ihn für ca. 20 Minuten in ein Erholungsbad.
Nach 20 Minuten drücken Sie die Stopp-Taste auf der Power-Lab-Ausgabe und speichern Sie die Datei. Entfernen Sie vorsichtig die Elektroden und schneiden Sie die Kabelbinder, bevor Sie den Testgegenstand in seinen Haltebehälter zurückgeben. Öffnen Sie das Datenpad, indem Sie auf das Menü Fenster klicken und das Datenpad auswählen.
Legen Sie Spalte A auf Zeit fest, indem Sie auf Spalte A doppelklicken und auf Auswahl und Aktivpunkt klicken, die Uhrzeit auswählen und das Fenster schließen, indem Sie auf OK klicken. Legen Sie Spalte B so fest, dass sie die Durchschnittstemperatur über dem ausgewählten Datenteil ist, indem Sie auf Spalte B doppelklicken und Statistik auswählen. Wählen Sie Mittelwert von der rechten Seite des Menüs und Kanal zwei als Berechnungsquelle am unteren Rand des Menüfensters aus. Doppelklicken Sie auf Spalte C und wählen Sie Auswahl und Aktivpunkt aus.
Wählen Sie die Auswahldauer aus, klicken Sie auf OK, um das Fenster zu schließen. Doppelklicken Sie auf Spalte D und wählen Sie zyklische Messungen aus. Wählen Sie die Ereignisanzahl aus, wählen Sie Kanal eins als Berechnungsquelle aus, klicken Sie auf OK, um das Fenster zu schließen.
Dadurch werden die Spitzen der Daten gezählt, um die Herzfrequenz über einen ausgewählten Teil der Daten zu bestimmen. Doppelklicken Sie auf Spalte E und wählen Sie zyklische Messungen aus. Wählen Sie die durchschnittliche zyklische Rate und Kanal eins als Berechnungsquelle am unteren Rand des Menüfensters aus.
Klicken Sie auf OK, um das Fenster zu schließen, und dies bietet die endgültige Schätzung der Herzfrequenz als Schläge pro Minute über einen ausgewählten Datenteil. Kehren Sie zur Datendatei zurück und markieren Sie die gewünschten Abschnitte der Ausgabe. Wählen Sie Befehle aus und fügen Sie mehrere zum Datenpad hinzu.
Wählen Sie die Zeit aus, und ziehen Sie Alle 30 Sekunden Daten ab, indem Sie das Kontrollkästchen aktivieren und 30 im Menü Auswählen eingeben. Klicken Sie auf die aktuelle Auswahl und klicken Sie auf Hinzufügen. Kehren Sie zum Datenblockbildschirm zurück und wählen Sie Datei und Speichern unter aus, um die Ausgabe als Excel-Datei zu speichern.
Öffnen Sie die Datendatei in Excel. Konvertieren Sie die Temperatur von Grad Celsius in die Umkehrung von Kelvin. Nehmen Sie das natürliche Protokoll der Herzfrequenz, erzeugen Sie ein Arrhenius-Diagramm, indem Sie die Herzfrequenz als Funktion der Temperatur darstellen.
Passen Sie diese Daten mit einer stückweisen Regression an, und bestimmen Sie den Schnittpunkt. Dies ist die Arrhenius Bremstemperatur oder ABT. Dies ist ein Beispiel für die erwartete Ausgabe mit dem Power Lab-Datenlogger.
Die Spannung ist rot und die Arenatemperatur blau. Diese Daten zeigen eine erwartete Verteilung der Herzfrequenz über einen Temperaturrampe. Schließlich zeigt dieses Panel eine erwartete Arrhenius-Plot von einem Versuchstier.
Passend zu einer stückweisen Regression hebt der rote Stern ihre Schnittmenge hervor, die die Arrhenius-Bruchtemperatur ist. Bei der Verwendung dieser Technik ist es wichtig, dass Ihr Testsubjekt richtige Akklamations- und Erholungszeiträume einnimmt, um sicherzustellen, dass Sie die Herzleistung genau aufzeichnen. Es ist auch wichtig, die angemessene Erwärmungsrate für Ihr Experiment zu bestimmen, bevor Sie dies auf einem Testthema ausführen.
Obwohl wir uns in diesem Video ausschließlich auf die Temperatur konzentrieren, kann diese Technik allgemein angewendet werden, um die Umweltauswirkungen auf die Physiologie des Organismus zu verstehen, indem Die Probanden vor zusätzlichen Stressoren wie der Ozeanversauerung oder der reduzierten Sauerstoffverfügbarkeit vorausgehen, bevor sie durch die Temperaturrampe laufen.
