Name: recording behavioral responses to reflection in crayfish
Uploaded: 2010-05-14T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 30 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish at JoVE.com

NSERCでサポートされている研究。

1。社会化<ol><li>既存の社会階級を消滅させるため、それぞれのザリガニは、7に収納されている - 別のプラスチック容器（30センチ× 17.5センチ幅× 13奥行き）で14日間は、フィルタリング、通気水ととして機能する小さなプラスチック製の植木鉢で埋め避難所。透明な容器が使用されている場合は、分周器（例えば、紙タオル）がザリガニを確保するための容器との間に配置され視覚的に分離されています。 </li><li> 14日間 - &quot;絶縁&quot;グループのザリガニは、さらに3の分離に残ります。水が変更されており、ザリガニは毎週3回与えています。 </li><li>社会的地位を確立するには、ザリガニは、初期の分離は、次の同性ペアで配置されます。ザリガニを秤量し、ボディの長さは（尾節に演壇）測定され、ペアは10％の重量と長さの中にサイズの一致している。白いアクリル絵の具を、個人を識別するために、各ザリガニの甲羅に適用されます。 （通常はドットが1つのメンバーや他の回線に適用されます。） </li><li> 30分休息期間の後、各ザリガニのペアがフィルタリングさ、通気水（室温）で半分を埋め、きれいに、白いプラスチック製の容器（48センチ× 25センチ幅× 13奥行き）での対話が許可されています。この出会いは、どちらかのビデオカセットレコーダーに接続されたカメラでVHSテープに記録されている、またはそれがウェブカメラをコンピュータに記録されます。この相互作用は、支配のランクが開発することができます。 </li><li> 14日 - 最初の相互作用に続いて、各ザリガニのペアは、追加の3の大きなプラスチック容器（58センチ× 30センチ幅× 35奥行き）で一緒に収容されている。このコンテナは、ろ過システムから循環水を受け取ります。単一のPVCチューブ（約10cmの長さが）避難所のために提供されています。 </li></ol> 2。テストの水族館とコントロールの構築方法I <ol><li>反射環境、ガラスやプレキシグラス水槽（52センチ× 25センチ幅× 30センチの高さ）（図1）が使用されるへの応答を調べることができます。 </li><li> Oneミラー（25センチ× 20センチの高さが）水族館の一端に配置し、どちらかの接着剤や取り付けワックスで固定されています。二つのミラー（26センチ× 20センチの高さ）は、エンドミラーを接し、両側に配置され、そして接着剤やワックスで固定されています。 </li><li>残りの壁にはマット仕上げのウィンドウフィルムで覆われている。このフィルムは、反射を削除しますが、照明条件を妨げることはありません。フィルムに光のサンディングは、フィルムが完全に無反射であることを保証するために必要になることがあります。 </li></ol>方法II <ol start="4"><li>ライブザリガニ（&quot;ソースのザリガニ&quot;）が提供する視覚刺激に対する応答を調べるために、両端のチャンバーとプレキシガラスの水族館は、（図2）が使用されます。水族館は大きな中央コンパートメント（48センチ× 26センチ幅× 26センチの高さ）と同じサイズの2つのより小さい端のコンパートメント（× 26 cm幅長さ12cmと26センチの高さ）が含まれています。端のコンパートメントは、コンパートメントの間を通過するから水と化学物質の手がかりを防ぐために密封され透明なプレキシグラス、によって中央のコンパートメントから分離されています。 </li><li>全体水槽の外周は、各端に2つの障壁が透明のまま、無反射マットのプラスチックでコーティングされている。 </li><li>対照として、モデリングクレイ（例えばSculptee）で構成されたキューブは、不活性オブジェクトからの視覚入力を提供するために使用されます。キューブ（3.5センチメートル× 3.0センチメートル× 3.3 cm）のソースのザリガニのおおよその量であると同じような色の赤に塗られている。 </li></ol> 3。ビジュアルトレーニング方法I <ol><li>支配の状態を判断するために戦いに続く14日 - ザリガニがミラー/マット槽3で録画されています。 </li><li>ザリガニは、曝気、ろ過水、避難所に使用されるプラスチック製の植木鉢を含むタッパーウェアの容器に、1つずつ配置されます。ザリガニは、試験室に連れて行かれ、テスト前に慣らして30分が与えられます。 </li><li>試験水槽、鏡で半並んで、非反射プラスチックとのハーフが並ぶが、約20cmの深さに通気、ろ過水で満たされている。 </li><li>デジタルカメラは、VHSビデオカセットレコーダにオーディオ/ビデオケーブルで接続されており、全体の水槽を表示するために十分な高水槽の上に配置されます。ビデオはVHSテープに記録されます。また、コンピュータに接続されているウェブカメラを使用することができます、ビデオは映画作りのプログラムを記録し、DVDに保存できます。 </li><li>ペアの一方ザリガニは、花のポットを使用して水槽の中央に静かに置かれ、その活動を20分間記録されます。何人もの無関係な視覚と聴覚の入力からの干渉を低減するために、録音中に部屋に存在していません。あらゆる努力は、録音環境が静かであることを保証するために行われます。 </li><li>テストに続いて、ザリガニが削除され、タンクは空になり、すすぎ、水を再充填。 </li><li>カウンターバランスの実験条件に、水槽が配置する前後になっている部屋の反対側の鏡。これは、ザリガニ、水槽の片側を好むために引き起こす可能性のある未知の要因を補正するのに役立ちます。 </li><li>ペアの2番目のメンバーは最初と同じ方法でテストされています。 </li></ol>方法II <ol start="9"><li>私は方法で説明されているように、ザリガニは、試験室に運ばれ、同じ録音機器を使用して録画している。 </li><li>すべてのチャンバーは、（中間の試験室と二つのエンド室）約20cmの高さに通気、ろ過水で満たされている。 </li><li>ザリガニ、ザリガニがテストされるとほぼ同じ大きさは、一端チャンバー内に配置され、コントロールのキューブは、他に配置されます。 </li><li>フラワーポットの避難所を使用して、テストされているザリガニを穏やかに水槽の中央に配置され、20分間録画されています。 </li><li>テストに続いて、水族館は、空にすすぎ、水を再充填される。 </li><li>ペアの2番目のメンバーをテストする前に、ソースのザリガニと制御のキューブは、バランスの条件に対抗するため、反対側のチャンバーに移動されます。 </li></ol> 4。視覚刺激に対する応答の解析方法I <ol><li>ので、実験者は、ザリガニの社会的地位に盲目であること、ミラー/マット水族館の動作は、闘争行動の臨床試験を分析する前に分析されます。 </li><li>ザリガニは水槽の両側に費やす時間の量が記録されます。ザリガニはchelipedsの股関節は、タンクの正中線（図3）を通過するときに片側から次へ渡すために考えられている。 </li><li> （説明については、表1を参照）、コーナリング回し、、凍結と逆歩行を横断行動の頻度も記録されています。 </li><li>ビヘイビアは、それぞれの社会集団に対して対応のあるt検定を用いて、非反射面に展示挙動と比較しているタンクの反射面に展示。 </li></ol>方法II <ol start="5"><li>私メソッドの場合と同じように、ザリガニの行動のビデオテープは、戦いの試験を分析する前に分析されます。 </li><li>ザリガニは水槽の両側に費やす時間の量は、方法Iで説明したように記録されます</li><li>コー​​ナリングの周波数、アップ飼育、、直面して回し、交差終了し、（表1）歩行リバースが記録されます。 </li><li>ソースザリガニ側で実行挙動は、各社会集団のための対応のあるt検定を用いて制御キューブ側で実行動作と比較されます。 </li></ol> 5。戦いの分析<ol><li>ペアの最初の30分間の戦いの行動の記録は、閲覧して採点されます。各30​​分のレコーディングセッションでは、ザリガニの接触が彼らの爪および/またはアンテナを使用して構成しているいくつかの出会いが含まれています。これらの出会いの中では、chelaeは通常、押しにぶつけたり、相手を把握するために使用され、アンテナは時々相手を打つために使用されています。一つのザリガニは、その相手を反転し、床に彼を保持しようとする可能性があります。それぞれの出会いは、逆徒歩または達成するために尾を反転ずつザリガニのリトリートは、&quot;水泳をエスケープする。&quot;ときに終了します</li><li>アゴニストの出会いの数が記録され、そしてザリガニのアイデンティティは（胸部にマーキング塗料によって決定される）それぞれの出会いからのリトリートも記録されていること。各30​​分のセッションで出会いの大半を失うザリガニは、敗者とみなされ、他のザリガニは、勝者とみなされる。 </li></ol> 6。代表的な結果 30分の戦闘期間中、すべてのペアが敵対行動を示す。そのような行動は、他の場所で報告されたアンテナタッピング、突進、押す、つかむ、印象的なchelae、そして相手を反転させる、（2006例：月＆メルシエ、2007）などがあります。各ペアで、いつかザリガニ一貫してリトリート、さらに接触を避ける。退却するザリガニは敗者とみなされており、下位にランクされて、勝利ザリガニが支配的にランクされています。 ランクは、避難所のための唯一の1つのプラスチックチューブを含む貯蔵タンクでザリガニの行動を、観察することによってペア住宅の期間を通してモニターすることができます。支配的なザリガニは、必ず避難所を占め、下位のザリガニはしません。下位のザリガニは、多くの場合chelaeで歩く前に一緒に閉じて開催され、支配的なザリガニは、一般的に発生し、さらに離れて（Guiasu＆ダナム、1998）chelaeで歩く。新しい食べ物を貯蔵タンクに追加されると、支配的なザリガニは、通常、最初に食べ物をとります。 P.と我々の研究でclarkii（例えば、月＆メルシエ2006、2007）、連続的なペアリングの三日後に典型的にはランクの逆転はありません。 ペアリング期間が完了する前に稀なケースでは、ペアの一方のメンバーが死亡。これは、ペアリング期間がある場合に発生する傾向があります長い（例えば14日間）とザリガニがあまりにも密接にサイズや重量によって一致した場合。このように、死者は重量で約10％の差を許容することによって回避することができます。ペアの一人が死亡した場合、他のメンバーからのデータが研究に含まれていません。 支配と従属ザリガニは、一般的に反射環境への異なる応答を示す。 （月＆メルシエ、2006、2007）支配的なザリガニは、一貫して反射側に多くの時間を過ごすが、下位と孤立したザリガニはしないでください。支配的なザリガニもコーナリングと非反射面よりも反射側にはより頻繁に回転を示すが、分離株と部下は、通常はしないでください。支配と従属ザリガニの間にそのような違いは、しかし、すぐに確立されますが、3月14日日間のペアリングの期間（月＆メルシエ、2007）を介して開発されていません。 予備的な証拠は、その支配と従属ザリガニがペアリングの3日後のライブザリガニ（ソースのザリガニ）（May ら、2008）によって、入力を視覚的に異なる反応を示します。支配的なザリガニは、その側で長いのソースザリガニとコーナーで水槽の側面に多くの時間を費やすが、下位のザリガニは、両者の間にこのような相違を示さない。 <table border="1"><tbody><tr><td> 振る舞い </td><td> 説明 </td></tr><tr><td> コーナリング </td><td>水槽のコーナーに直面し、両方の爪の先端が異なる壁に触れると、少なくとも5秒のためにそこに残りの（図4） </td></tr><tr><td> 直面しているエンド </td><td>少なくとも一つの爪の先端が端壁を（図5）に触れると、少なくとも5秒タンクの一方の端に壁に直面して</td></tr><tr><td> 回転 </td><td>時計回りから反時計回りまたはその逆 （図6）に歩いてパスの方向を変更する</td></tr><tr><td> クロッシング </td><td>水槽の周囲を残して、他の壁には、少なくとも1つのボディの長さを歩いて（図7） </td></tr><tr><td> 歩いて逆 </td><td>少なくとも1つの本体の長さのために後方に歩く</td></tr><tr><td> 凍結 </td><td>少なくとも5秒付属とアンテナを含むすべての目に見える動き、突然の停止、 </td></tr><tr><td> まで飼育 </td><td>壁に胸部の腹側表面を持ち上げ、壁上に少なくとも1つの歩行の脚を配置しながら、第四および第五歩く脚の上に立って</td></tr></tbody></table> Pで示した表1。挙動試験水槽の中心コンパートメントのclarkii。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig1.jpg" alt="図1" /> 残りの半分が非反射プラスチックで裏打ちされながら、 図1。水族館の方法I.ハーフで使用されている水槽の回路図は、鏡が並んでいます。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig2.jpg" alt="図2" /> 図2。方式IIで使用されている水槽の模式図。このタンクは無傷のプレキシグラスのバリアで割ったテストザリガニが配置される中央領域と、その両端のチャンバーで構成されています。ライブザリガニは、一端チャンバー内に配置され、キューブを制御し、もう一方の端のチャンバー内に配置されます。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig3.jpg" alt="図3" /> 図3。垂直の点線として描かれて正中線での試験水槽の模式図。ザリガニはchelipedsの股関節が正中線を通過するときに一方から他方へ渡します。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig4.jpg" alt="図4" /> 図4。コーナリングしながらザリガニの位置を示す図。両方chelaeのヒントが別の壁に触れていることに注意してください。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig5.jpg" alt="図5" /> 図5。端壁に直面しながら、ザリガニの位置を示す図。両方chelaeが同じ壁に触れていることに注意してください。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig6.jpg" alt="図6" /> 図6。模式図を示すターニング。運動の方向を逆にすると、ターンを構成している。ターンはコーナー（例えば方向に1 2と方向〜5方向4から）または側（図示せず）で発生することができます。コー​​ナリングと同じ方向にそれを残してを入力すると（例えば、方向3方向1）ターンではありません。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig7.jpg" alt="図7" /> FigurE 7。交差挙動を示す回路図。ザリガニが最も近い壁（矢印）から少なくとも1つの本体の長さの距離で​​、別の壁に壁一面との旅を離れるときに交差点が発生します。 <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig8.jpg" alt="図8" /> 図8。写真は行動を飼育描いた。ザリガニは、最後の二つの歩行の足の上に立つと、少なくとも1つの歩行の脚に接触して、壁に体を持ち上げる。

<ol>
	<li>Bruski, C. A., Dunham, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+vision+in+agonistic+communication+of+the+crayfish+Orconectes+rusticus.+I:+an+analysis+of+bout+dynamics.">The importance of vision in agonistic communication of the crayfish Orconectes rusticus. I: an analysis of bout dynamics.</a> Behav. 103, 83-107 (1987).</li><li>Delgado-Morales, G., Hernandez-Falcon, J., Ramon, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Agnostic+behavior+in+crayfish:the+importance+of+sensory+inputs.">Agnostic behavior in crayfish:the importance of sensory inputs.</a> Crustaceana. 77 (1), 1-24 (2004).</li><li>Guiasu, R. C., Dunham, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inter-form+agonistic+contests+in+male+crayfishes,+Cambarus+robustus+(Decapoda,+Cambaridae).">Inter-form agonistic contests in male crayfishes, Cambarus robustus (Decapoda, Cambaridae).</a> Invert. Biol.. 117 (2), 144-154 (1998).</li><li>May, H. Y., Mercier, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+of+crayfish+to+a+reflective+environment+depend+on+dominance+status.">Responses of crayfish to a reflective environment depend on dominance status.</a> Can. J. Zool. 84 (8), 1104-1111 (2006).</li><li>May, H. Y., Mercier, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joffre+Duration+of+socialization+influences+responses+to+a+mirror:+responses+of+dominant+and+subordinate+crayfish+diverge+with+time+of+pairing.">Joffre Duration of socialization influences responses to a mirror: responses of dominant and subordinate crayfish diverge with time of pairing.</a> J. Exp. Biol. 210, 4428-4436 (2007).</li><li>May, H. Y., Luebbert, J., Mercier, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+of+Crayfish+to+a+Visual+Stimulus+Provided+by+a+Conspecific.">Responses of Crayfish to a Visual Stimulus Provided by a Conspecific.</a> , (2008).</li></ol>

利害の衝突は宣言されません。

支配的なザリガニが反射環境で多くの時間を過ごすという観察は、それらが同種として反射像を認識すること、そして視覚的な手がかりが接近行動を誘発するのに十分であることを示唆している。ライブザリガニの代わりに反射像を用いて同様の結果は、そのような解釈をサポートしています。下位と分離されたザリガニは、反射環境のためのそのような選好を示していない、また下位のザ?...

<table><tbody><tr><td>Single chamber test tank</td><td>Brock University Machine Shop</td><td></td><td></td></tr><tr><td>End-chamber test tank</td><td>Brock University Machine Shop</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isolation container</td><td>Rubbermaid</td><td></td><td>30 cm x 17.5 cm x 13 cm holes in lid to allow air and light to pass through when lid is on</td></tr><tr><td>Fighting chamber</td><td></td><td></td><td>48 cm x 25 cm x 13 cm</td></tr><tr><td>Social housing chamber</td><td></td><td></td><td>58 cm x 30 cm x 35 cm</td></tr><tr><td>small plastic flower pot</td><td></td><td></td><td>to serve as shelter</td></tr><tr><td>Coolpix 4500 camera</td><td>Nikon Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>T120 video cassette recorder</td><td>RCA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Computer</td><td></td><td></td><td>Windows Movie Maker or other video acquiring software</td></tr><tr><td>webcam</td><td>Logitech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>modelling clay</td><td>Sculptee</td><td></td><td>to make control cube</td></tr><tr><td>red latex paint</td><td>FolkArt</td><td></td><td>to make control cube</td></tr><tr><td>waterbase varnish</td><td>FolkArt</td><td></td><td>to make control cube</td></tr></tbody></table>

recording behavioral responses to reflection in crayfish

社会的行動は、視覚的、機械的および嗅覚システムからの感覚入力に依存します。重要な問題の1つは、動作を導くの各感覚モダリティの相対的な役割に関するものである。視覚入力の役割は、機械的および化学的感覚刺激からの視覚刺激を単離することにより検討されている。いくつかの研究で（Bruski＆ダナム、1987：。デルガド-モラレスら 、2004）視覚入力は、目隠しや、低い光強度で削除されている、そして残りの感覚モダリティの効果が解明されている。別のアプローチは、任意の適切な機械的および化学的感覚手がかりのない状態で視覚入力の影響を研究することです。このアプローチは、視覚入力の排他的な役割を識別することを目指しています。 我々は、化学的、機械的手がかりを提供せずにザリガニに視覚刺激を提供する2つのメソッドを使用している。一つの方法では、ザリガニは、壁の半分が反射環境を提供するために、鏡に覆われている水槽に録画され、残りの半分が非反射（マット仕上げ）、プラスチックでカバーされています。これは、ザリガニの反射と無反射環境の間で選択できます。それはタンクの半分全体に移動すると反射環境は、ザリガニの反射像の形で視覚的な手がかりを提供し、これらの視覚的な手掛かりは、タンクの非反射の半分から欠落しています。別の方法としては、動いていないから、視覚入力を提供する反対側の小さなチャンバー内に視覚的な手掛かりと不活性オブジェクトを提供する1つの小さな部屋でザリガニと、ビデオテープにそれぞれの端にある小さなチャンバーで区切られた水槽でザリガニの動作です非ザリガニソース。 私たちに公表された結果は、反射環境へのザリガニの応答が社会化し、支配階級に依存していることを示している。公営化されたザリガニは、反射環境でより多くの時間を費やし、非反射環境でより頻繁にある特定の動作を示した;孤立ザリガニはそのような差異を示さなかった。同性のペアで飼育したザリガニは、支配的または下位のいずれかの社会的地位を開発。反射への応答が支配的と下位のザリガニ（;月＆メルシエ、2007年5月＆メルシエ、2006）との間で異なっていた。支配的なザリガニは、反射側に多くの時間を費やし、より頻繁に、反射角を入力すると非反射面に比べて反射コーナーに多くの時間を過ごした。下位のザリガニは、非反射側よりも反射側にはより頻繁に逆方向に歩いた。予備的データは、小さな隣接室内のザリガニ（月ら 、2008）で提供される視覚的な手掛かりから同様の効果を示唆している。

Watch this Scientific Journal Video about Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish at JoVE.com

Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

我々は、触覚と化学手がかりのない状態での動作の視覚的手掛かりの効果を研究するための2つの方法を開発しました。一つの方法は、水槽内の反射壁にザリガニのビデオテープに録画応答を含む、他は透明なパーティションの背後にあるライブザリガニが提供する視覚入力の影響を検討。

ザリガニのリフレクションに行動反応の記録

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems.  One important issue concerns the relative roles of each ...

recording-behavioral-responses-to-reflection-in-crayfish

Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.7K ビュー.  Brock University. 我々は、触覚と化学手がかりのない状態での動作の視覚的手掛かりの効果を研究するための2つの方法を開発しました。一つの方法は、水槽内の反射壁にザリガニのビデオテープに録画応答を含む、他は透明なパーティションの背後にあるライブザリガニが提供する視覚入力の影響を検討。

ビデオ: Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

Physiological Recordings of High and Low Output NMJs on the Crayfish Leg Extensor Muscle

We explain in detail how to expose and conduct electrophysiological recordings of synaptic responses for high (phasic) and low (tonic) output motor neurons innervating the extensor muscle in the walking leg of a crayfish. Distinct differences are present in the physiology and morphology of the phasic and tonic nerve terminals. The tonic axon contains many more mitochondria, enabling it to take a vital stain more intensely than the phasic axon. The tonic terminals have varicosities, and the phasic terminal is filiform. The tonic terminals are low in synaptic efficacy but show dramatic facilitated responses. In contrast, the phasic terminals are high in quantal efficacy but show synaptic depression with high frequency stimulation. The quantal output is measured with a focal macropatch electrode placed directly over the visualized nerve terminals. Both phasic and tonic terminals innervate the same muscle fibers, which suggests that inherent differences in the neurons, rather than differential retrograde feedback from the muscle, account for the morphological and physiological differentiation.

This article demonstrates how to conduct electrophysiological recordings of synaptic responses on the extensor muscle in the walking leg of a crayfish and how the nerve terminals are visualized to show the gross morphological differences of high- and low-output nerve terminals.

ザリガニの脚の伸筋に高と低出力NMJsの生理的録音

We explain in detail how to expose and conduct electrophysiological recordings of synaptic responses for high (phasic) and low (tonic) output motor ...

神経科学

Membrane Potentials, Synaptic Responses, Neuronal Circuitry, Neuromodulation and Muscle Histology Using the Crayfish: Student Laboratory Exercises

The purpose of this report is to help develop an understanding of the effects caused by ion gradients across a biological membrane. Two aspects that influence a cell's membrane potential and which we address in these experiments are: (1) Ion concentration of K+ on the outside of the membrane, and (2) the permeability of the membrane to specific ions. The crayfish abdominal extensor muscles are in groupings with some being tonic (slow) and others phasic (fast) in their biochemical and physiological phenotypes, as well as in their structure; the motor neurons that innervate these muscles are correspondingly different in functional characteristics. We use these muscles as well as the superficial, tonic abdominal flexor muscle to demonstrate properties in synaptic transmission. In addition, we introduce a sensory-CNS-motor neuron-muscle circuit to demonstrate the effect of cuticular sensory stimulation as well as the influence of neuromodulators on certain aspects of the circuit. With the techniques obtained in this exercise, one can begin to answer many questions remaining in other experimental preparations as well as in physiological applications related to medicine and health. We have demonstrated the usefulness of model invertebrate preparations to address fundamental questions pertinent to all animals.

The experiments demonstrate an easy approach for students to gain experience in examining muscle structure, synaptic responses, the effects of ion gradients and permeability on membrane potentials. Also, a sensory-CNS-motor-muscle circuit is presented to show a means to test effects of compounds on a neuronal circuit.

膜電位、シナプス応答、神経回路、ニューロモデュレーションとザリガニを使用して筋肉の組織学：学生研究室の演習

The purpose of this report is to help develop an understanding of the effects caused by ion gradients across a biological membrane. Two aspects that ...

Muscle Receptor Organs in the Crayfish Abdomen: A Student Laboratory Exercise in Proprioception 

The primary purpose of this experiment is to demonstrate primary sensory neurons conveying information of joint movements and positions as proprioceptive information for an animal. An additional objective of this experiment is to learn anatomy of the preparation by staining, dissection and viewing of neurons and sensory structures under a dissecting microscope. This is performed by using basic neurophysiological equipment to record the electrical activity from a joint receptor organ and staining techniques. The muscle receptor organ (MRO) system in the crayfish is analogous to the intrafusal muscle spindle in mammals, which aids in serving as a comparative model that is more readily accessible for electrophysiological recordings. In addition, these are identifiable sensory neurons among preparations. The preparation is viable in a minimal saline for hours which is amenable for student laboratory exercises. The MRO is also susceptible to neuromodulation which encourages intriguing questions in the sites of modulatory action and integration of dynamic signals of movements and static position along with a gain that can be changed in the system.

Muscle Receptor Organs in the Crayfish Abdomen: A Student Laboratory Exercise in Proprioception

The primary purpose of this experiment is to understand how primary sensory neurons convey information of joint movements and positions as proprioceptive information for an animal. An additional objective of this report is present the anatomy of the preparation by dissection and viewing of neurons under a dissecting microscope.

ザリガニ腹部の筋肉の受容体の臓器：固有感覚の学生の研究室の演習

The primary purpose of this experiment is to demonstrate primary sensory neurons conveying information of joint movements and positions as proprioceptive ...

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities 

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the visual scene. However, the OKR requires that an animal detect moving stripes and it is possible that fish that fail to exhibit an OKR may not be completely blind. One zebrafish mutant, the no optokinetic response c (nrc) has no OKR under any light conditions tested and was reported to be completely blind. Previously, we have shown that OFF-ganglion cell activity can be recorded in these mutants. To determine whether mutant fish with no OKR such as the nrc mutant can detect simple light increments and decrements we developed the visual motor behavioral assay (VMR). In this assay, single zebrafish larvae are placed in each well of a 96-well plate allowing the simultaneous monitoring of larvae using an automated video-tracking system. The locomotor responses of each larva to 30 minutes light ON and 30 minutes light OFF were recorded and quantified. WT fish have a brief spike of motor activity upon lights ON, known as the startle response, followed by return to lower-than baseline activity, called a freeze. WT fish also sharply increase their locomotor activity immediately following lights OFF and only gradually (over several minutes) return to baseline locomotor activity. The nrc mutants respond similarly to light OFF as WT fish, but exhibit a slight reduction in their average activity as compared to WT fish. Motor activity in response to light ON in nrc mutants is delayed and sluggish. There is a slow rise time of the nrc mutant response to light ON as compared to WT light ON response. The results indicate that nrc fish are not completely blind. Because teleosts can detect light through non-retinal tissues, we confirmed that the immediate behavioral responses to light-intensity changes require intact eyes by using the chokh (chk) mutants, which completely lack eyes from the earliest stages of development. In our VMR assay, the chk mutants exhibit no startle response to either light ON or OFF, showing that the lateral eyes mediate this behavior. The VMR assay described here complements the well-established OKR assay, which does not test the ability of zebrafish larvae to respond to changes in light intensities. Additionally, the automation of the VMR assay lends itself to high-throughput screening for defects in light-intensity driven visual responses.

A Behavioral Assay to Measure Responsiveness of Zebrafish to Changes in Light Intensities

We developed the Visual-Motor Response to quantitate the motor output of larval zebrafish in response to light increments and decrements. We also examined zebrafish vision mutants, including the no optokinetic response (nrc) mutants, which were thought to be completely blind when tested by another vision assay, the optokinetic reflex.

光強度の変化にゼブラフィッシュの応答性を測定する行動アッセイ

The optokinetic reflex (OKR) is a basic visual reflex exhibited by most vertebrates and plays an important role in stabilizing the eye relative to the ...

生物学

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from individual neurons are critical for understanding how neural circuits function under natural conditions. Traditionally, these recordings have been performed 'blind', meaning the identity of the recorded cell is unknown at the start of the recording. Cellular identity can be subsequently determined via intracellular1, juxtacellular2 or loose-patch3 iontophoresis of dye, but these recordings cannot be pre-targeted to specific neurons in regions with functionally heterogeneous cell types. Fluorescent proteins can be expressed in a cell-type specific manner permitting visually-guided single-cell electrophysiology4-6. However, there are many model systems for which these genetic tools are not available. Even in genetically accessible model systems, the desired promoter may be unknown or genetically homogenous neurons may have varying projection patterns. Similarly, viral vectors have been used to label specific subgroups of projection neurons7, but use of this method is limited by toxicity and lack of trans-synaptic specificity. Thus, additional techniques that offer specific pre-visualization to record from identified single neurons in vivo are needed. Pre-visualization of the target neuron is particularly useful for challenging recording conditions, for which classical single-cell recordings are often prohibitively difficult8-11. The novel technique described in this paper uses retrograde transport of a fluorescent dye applied using tungsten needles to rapidly and selectively label a specific subset of cells within a particular brain region based on their unique axonal projections, thereby providing a visual cue to obtain targeted electrophysiological recordings from identified neurons in an intact circuit within a vertebrate CNS.
The most significant novel advancement of our method is the use of fluorescent labeling to target specific cell types in a non-genetically accessible model system. Weakly electric fish are an excellent model system for studying neural circuits in awake, behaving animals12. We utilized this technique to study sensory processing by "small cells" in the anterior exterolateral nucleus (ELa) of weakly electric mormyrid fish. "Small cells" are hypothesized to be time comparator neurons important for detecting submillisecond differences in the arrival times of presynaptic spikes13. However, anatomical features such as dense myelin, engulfing synapses, and small cell bodies have made it extremely difficult to record from these cells using traditional methods11, 14. Here we demonstrate that our novel method selectively labels these cells in 28% of preparations, allowing for reliable, robust recordings and characterization of responses to electrosensory stimulation.

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Retrograde transport of fluorescent dye labels a sub-population of neurons based on anatomical projection. Labeled axons can be visually targeted in vivo, permitting extracellular recording from identified axons. This technique facilitates recording when neurons cannot be labeled through genetic manipulation or are difficult to isolate using 'blind' in vivo approaches.

逆行性蛍光標識は、特定された神経細胞から標的細胞外シングルユニット記録を可能にします<em生体内で&gt;</em

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from ...

Continuous Noninvasive Measuring of Crayfish Cardiac and Behavioral Activities

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as a useful biological indicator of water quality. Even though crayfish cannot directly specify the substances that cause water quality deterioration, they can immediately (within a few seconds) warn humans of water quality deterioration via acute changes in their cardiac and behavioral activities.
In this study, we present a noninvasive method that is simple enough to be implemented under various conditions due to a combination of simplicity and reliability in one model.
This approach, in which the biological organisms are implemented into environmental evaluation processes, provides a reliable and timely alarm for warning of and preventing acute water deterioration in an ambient environment. Therefore, this noninvasive system based on crayfish physiological and ethological parameter recordings was investigated for the detection of changes in an aquatic environment. This system is now applied at a local brewery for controlling&#160;quality of the water used for beverage production, but it can be used at any water treatment and supply facility for continuous, real-time water quality evaluation and for regular laboratory investigations of crayfish cardiac physiology and behavior.

This article presents a noninvasive biomonitoring system for the continuous recording and analyses of crayfish cardiac and locomotor activities. This system consists of a near-infrared optical sensor, a video-tracking module, and software for evaluating crayfish heartbeats that reflects its physiological condition and characterizes crayfish behavior during heartbeat fluctuations.

ザリガニの心臓と行動活動の継続的な非侵襲的測定

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as ...

行動学

Recordings of Neural Circuit Activation in Freely Behaving Animals

The relationship between patterns of neural activity and corresponding behavioral expression is difficult to establish in unrestrained animals. Traditional non-invasive methods require at least partially restrained research subjects, and they only allow identification of large numbers of simultaneously activated neurons. On the other hand, small ensembles of neurons or individual neurons can only be measured using single-cell recordings obtained from largely reduced preparations. Since the expression of natural behavior is limited in restrained and dissected animals, the underlying neural mechanisms that control such behavior are difficult to identify. 
Here, I present a non-invasive physiological technique that allows measuring neural circuit activation in freely behaving animals. Using a pair of wire electrodes inside a water-filled chamber, the bath electrodes record neural and muscular field potentials generated by juvenile crayfish during natural or experimentally evoked escape responses. The primary escape responses of crayfish are mediated by three different types of tail-flips which move the animals away from the point of stimulation. Each type of tail-flip is controlled by its own neural circuit; the two fastest and most powerful escape responses require activation of different sets of large &#8220;command&#8221; neurons. In combination with behavioral observations, the bath electrode recordings allow unambiguous identification of these neurons and the associated neural circuits. Thus activity of neural circuitry underlying naturally occurring behavior can be measured in unrestrained animals and in different behavioral contexts.

Non-invasive measurements of neural activity patterns in freely behaving animals are obtained by combining neurophysiological recordings with high speed videography.

自由に動物を振る舞うの神経回路のアクティベーションの記録

The relationship between patterns of neural activity and corresponding behavioral expression is difficult to establish in unrestrained animals. ...

Measures of Heart and Ventilatory Rates in Freely Moving Crayfish

The fear, flight or fight response serves as the fundamental physiological basis for examining an organism's awareness of its environment under an impending predator attack.  Although it is not known whether invertebrates posses an autonomic nervous system identical to that of vertebrates, evidence shows invertebrates have a  sympathetic-like  response to regulate the internal environment and ready the organism to act behaviorally to a given stimuli.  Furthermore, this physiological response can be feasibly measured and it acts as a biological index for the animal's internal state.  Measurements of the physiological response can be directly related to internal and external stressors through changes in the central nervous system controlled coordination of the cardio-vascular and respiratory systems.   More specifically, monitoring heart and ventilation rates provide quantifiable measures of the stress response not always behaviorally observed. Crayfish are good model organisms for heart and ventilatory rate measurements due to the feasibility of recording, as well as the rich history known of the morphology of the crayfish, dating back to Huxley in 1888, and the well-studied typical behaviors.

Invertebrates show an autonomic sympathetic-like response similar to that described for vertebrates. The coordination of the cardio-vascular and ventilatory systems allows for measurement of a biological index in which to assess an organism internal state.

自由にザリガニを移動でハートと換気率の措置

The fear, flight or fight response serves as the fundamental physiological basis for examining an organism's awareness of its environment under an ...

Historical View and Physiology Demonstration at the NMJ of the Crayfish Opener Muscle

Here we present some of the key important discoveries made with the opener neuromuscular (NMJ) preparation of crustaceans and illustrate that there is still much to learn from this model preparation. In understanding the history one can appreciate why even today this NMJ still offers a rich playground to address questions regarding pre- and post-synaptic function and plasticity. The viability and ease of access to the terminal for intracellular as well as extracellular electrophysiology and imaging are significant advantages. The mechanisms behind the modulation of vesicular kinetics and fusion within the high- and low-output terminals are begging for investigation. The preparation also offers a testable model system for computational assessments and manipulations to examine key variables in theoretical models of synaptic function, for example calcium dynamics during short-term facilitation. The synaptic complexity of active zone and statistical nature of quantal release is also an open area for future investigation both experimentally and computationally.

The opener muscle of the crayfish leg is presented for its historical importance and experimental versatility in muscle phenotype, synaptic physiology and plasticity.

ザリガニ開閉筋肉のNMJにおいて歴史的なビューと生理学のデモンストレーション

Here we present some of the key important discoveries made with the opener neuromuscular (NMJ) preparation of crustaceans and illustrate that there is ...

Proprioception and Tension Receptors in Crab Limbs: Student Laboratory Exercises

The primary purpose of these procedures is to demonstrate for teaching and research purposes how to record the activity of living primary sensory neurons responsible for proprioception as they are detecting joint position and movement, and muscle tension. Electrical activity from crustacean proprioceptors and tension receptors is recorded by basic neurophysiological instrumentation, and a transducer is used to simultaneously measure force that is generated by stimulating a motor nerve. In addition, we demonstrate how to stain the neurons for a quick assessment of their anatomical arrangement or for permanent fixation. Staining reveals anatomical organization that is representative of chordotonal organs in most crustaceans. Comparing the tension nerve responses to the proprioceptive responses is an effective teaching tool in determining how these sensory neurons are defined functionally and how the anatomy is correlated to the function. Three staining techniques are presented allowing researchers and instructors to choose a method that is ideal for their laboratory.

Physiological and anatomical techniques are demonstrated to address function and structure for joint proprioceptors and muscle tension receptors in crustacean walking limbs.

カニ手足の固有感覚と緊張受容体：学生実験室の練習

The primary purpose of these procedures is to demonstrate for teaching and research purposes how to record the activity of living primary sensory neurons ...