자유에 이르기까지 동물의 공간인지를 연구하는 약리 조작 및 고정밀 라디오 텔레 메 트리를 사용하여

요약

이 문서는 문서 및 탐색에인지의 역할을 정량화하는 메모리와 무선 원격 측정의 약리 조작을 결합하는 새로운 프로토콜을 설명합니다.

초록

인식과 환경에 대해 배울 수있는 동물의 능력은 네비게이션, 이동, 분산과 꼴을 포함하여 많은 행동 프로세스에서 핵심적인 역할을한다. 그러나, 탐색 전략이 전략의 기초가되는 메커니즘의 개발인지의 역할 이해의 인식을 조작하고, 야생 동물의 추적, 모니터링에 관련된 방법론 어려움에 의해 제한된다. 본 연구는 고정밀 무선 원격 측정법과 함께 동작 약리 조작 결합 네비게이션에서 인식하는 역할을 해결하기위한 프로토콜을 설명한다. 접근법은 공간인지 능력을 조작하는 스코 폴라 민, 무스 카린 성 아세틸 콜린 수용체 길항제를 사용한다. 처리 된 동물은 다음 고주파 및 원격 삼각 측량을 통해 높은 공간 해상도로 모니터됩니다. 이 프로토콜은 살고있다 그 동부가 거북 (Chrysemys picta)을 그린의 인구 내에서 적용되었다정확한 (± 3.5 m)를 사용하여 멀리 떨어진 소스를 이동 ~ 100 년 계절 임시 수원은 복잡한 (즉, 여러 서식지를 통과 높은 비틀림과 비선형), 예측 가능한 노선들은 4 세 이전에 배웠습니다. 이 연구는 이러한 거북이가 사용하는 프로세스 공간 기억 형성 및 리콜과 일치하는 것으로 나타났다. 함께, 이러한 결과는 복잡한 탐색의 공간인지의 역할과 일치하고 인식 및 탐색의 연구에서 생태 및 약리 기술의 통합을 강조 표시합니다.

서문

인지 (이하 "획득, 저장 및 환경 정보를 사용과 관련된 모든 프로세스"로 정의는 ¹⁾ 착물 탐색 ^작업이 배열의 중심이다. 예를 들어, 고 Sandhill 크레인 (두루미 canadensis)는 파묻혀 그들의 출생 해변에 표시 경험 ³ 철새 정밀도 향상 및 바다 거북 종의 인쇄물을 표시하고 성인 ^4-6로 돌아갑니다. 마찬가지로, 동물의 능력에 성공적으로 마이그레이션, 분산, 그리고 꼴 힌지는 공간 환경 ^{7, 8에} 대한 정보를 수집합니다. 일부 동물들은 특정 풍경 기능 ^9와 관련하여 탐색 경로를 배울 수 표시 및 중첩과 꼴 영역 ⁽¹⁰⁾ 사이를 이동할 때 공간인지를 사용할 수 있습니다. 동부 그린 된 거북이의 최근 작품은 (Chrysemys picta)는 성인 고지대 서식지의 성공적인 탐색 유벤투스에 달려 탐색에 중요한 기간을 제안합니다좁은 연령 범위 (<4 세 ^{11 ~ 13)에서} 나일 경험. 함께 이러한 연구 탐색 ^{4-6, 14-16} 학습의 역할을 이해하여 이루어진 것으로 진행을 설명했지만, 이러한 행동을 기초 메커니즘 및 탐색에인지 전체 롤 ^(17), 특히 척추 ⁸ 수수께끼 남아 ^18.

네비게이션에서 인식의 역할에 대한 현장 조사는 ^{드물다이 때문에} 주로 모니터링과 관련된 방법 론적 문제, 조작, 야생 동물을 추적 ^{8, 18,.} 예를 들어, 큰 공간 및 시간 저울하는 많은 동물들은 그 동물이 잠재적으로 배우고 그 정보를 어떻게 취득하는 정보의 두 유형을 조사 배제 이동합니다. 실험자들은 이에 유형을 제한 검출 등 넓은 영역 및 시간 프레임을 통해 동작을 모니터링 할 때 동물의 위치의 물류 어려움에 직면수집 할 수있는 데이터 및 인출 할 수있는 결론. 동물 장착 글로벌 측위 시스템의 사용은 (GPS) 레코더 널리까지 동물의 검출 확률을 향상시킬 수 있지만, 이러한 수단에 의해 수집 된 공간 데이터는 일반적으로 매우 조악한 해상도가 상세한 행동 성분이 부족하다. 따라서, 이러한 환경에서 수집 될 수있는 데이터는 다른 그룹 또는 실험적 치료 동작 중 미묘한 변화를 조사하는 제한된 값이다. 마찬가지로, 목표 동작을 직접 제어 조작은 종종 탐색 동작 전형적인뿐만 아니라 현장 연구의 고유 물류 제약 시공간적 스케일에 의해 금지된다. 현장에서 동물들과 함께 작업의 주요 과제는 실수로 가짜 행동을 생산하지 않고 행동 데이터를 수집 한 후 잡기를 조작하고, 그들의 자연 서식지에서 동물을하는 찾기. 따라서, FR 실험 설계EE-까지 동물들은 구속되어 탐색의인지의 역할 엄격한 제어 필드 실험을 수행 할 수있는 능력이 제한된다.

본 연구는 현장 조건 하에서 약학 조작 자유롭게 이동 동물 고해상도 추적의 새로운 조합을 사용하여 현장에서 인식 및 네비게이션의 관계를 조사하기 이전의 어려움을 회피 많은. 스코 폴라 민, 무스 카린 성 아세틸 콜린 수용체 (mAChR) 길항제, 척추 분류군 ^18-24의 다양한 뇌에서 콜린성 활성을 차단함으로써 메모리 공간 형성 및 호출을 차단하는 것으로 나타났다. 스코 폴라 민은 현장 조건 ^{(11), 18 세 미만의} 자유에 이르기까지 동물에 효과적으로 사용하고 표시하지만 일시적인 효과가 될 수있다 (예를 들어, 6 - 파충류에 8 시간을). Methylscopolamine, 혈액 - 뇌 장벽 ^{19-21 교차하지} 않는 mAChR 길항제를 통제하는데 사용될 수있다스코 폴라 민과 행동 ^(11)의 비인지 적 측면에 사용할 수있는 주변 효과. 약학 직접 영향을 미치는 수용체에 의해인지 된 정확한 조작이 가능하고, 고정밀의 무선 원격 행동에서 얻어진 효과의 관찰을 허용한다. 모두 높은 공간 (2.5 m ±) 및 시간 (15 분) 해상도로 원격 삼각 측량을 통해 찍은 측정은인지 실험 조작에 정확한 문서와 동물 행동의 상대 정량 할 수 있습니다.

이 연구 ^(11)는 체사 피크 농장, 켄트 (주) MD의 3,300에이커 야생 동물 관리 및 농업 연구 분야, 미국 (39.194 ° N, 76.187 ° W) 5 월과 8 월 2013 2014 사이에 실시 하였다. 프로토콜은 다섯 가지 주요 단계를 포함한다 : (1) 캡처하고 처리 동물 (3) 약물 학적 제제 (4) 모니터링 및 동물의 운동을 조작하고, (5) 아나 제조 (2) 부착 무선 송신기공간 데이터를 용균. 동부에 여기에 기술 초점을 맞춘 연구는 거북 (Chrysemys picta)를 그렸다. 초점 집단에서 거북이는 자신의 홈 연못을 떠나 네 아주 정확한 (m 3.5 ±) 중 하나, 복잡하고 고도의 예측 노선 ^{11, 12를} 사용하여 다른 수생 서식지로 이동하는 연간 육로 운동에 참여. 동물의 약리 조작에를 고해상도 무선 원격 측정과 짝이 시스템은 자유롭게 야생 동물을 탐색에서 인식의 역할에 빛을 비춰.

프로토콜

동물 주제와 관련된 모든 절차는 프랭클린 마샬과 워싱턴 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 모든 지역, 주 및 연방 규정에 따라되었다.

1. 캡처 및 처리

1. 거북이를 포함하는 것으로 알려져 물의 목표 본문에 후프 트랩을 배치합니다. 트랩의 5인치 갇힌 거북이 표면과 호흡 할 수 있도록 물 위에 남아 - 4 보장 수심을 확인합니다. 확장 트랩 붕괴를 방지하기 위해 크로스 빔으로 최대 길이로 후프 트랩을 확보 특정합니다. 수역의 침대로 스테이크 트랩 드리프트를 방지한다.
2. 여러 죽은 물고기, 닭 간, 또는 닭 목, 고양이 음식의 수 및 / 또는 야채 ^(25)의 수와 미끼 트랩.
3. 하루에 두 번 트랩을 확인하고 거북이를 제거합니다. 트랩에서 거북이를 제거 할 때, 옆에 동물을 잡고 발톱 또는 부리 부상을 입지 않도록주의하십시오.
   1. 별 캐치 릴리스. 레계속 트래핑이 요구되는 경우에 트랩을 설정합니다. 미끼의 상태를 평가합니다. 미끼가 소모 된 경우, 더 추가. 추가 트래핑이 요구되지 않는 경우 해안 트랩을 당깁니다.
4. ^{26, 27를} 원하는 경우 거북의 성별과 나이를 결정합니다.
5. 유지 가방에 거북이를 놓고 가장 가까운 g에 스프링 규모 신체 질량을 측정한다.
6. 소량의 물과 기후 제어 전송 상자에 실험실로 전송 거북. 주택의 동물은 단독으로 처리되지 않은 연못 물 수족관에서 약 25 ° C로 유지하고 머리 만 커버하기에 충분한 깊이.

2. 부착 라디오 송신기

1. 송신기 수명과 출력을 극대화하기 위해, 동물의 신체 질량 ^(28)의 5 %를 초과하지 않는 가능한 최대의 무선 송신기를 선택합니다.
2. 등딱지의 중간 선 및 측면 가장자리 사이의 약 반 갑에 리터의 약 1/3 송신기 배치의 위치를 ​​확인등딱지의 뒤쪽 가장자리로부터 ength.
3. 마른 천으로 진흙, 먼지, 및 조류 성장을 제거하여 영역을 준비합니다. 70 % 이소프로판올과 면봉 영역입니다.
4. 5 분 에폭시 소량 송신기 첨부. 등딱지의 표면과의 접촉을 극대화하기 위해 송신기의 방향. 그것은 몸의 장축에 평행 한 뒤 동물 트레일되도록 안테나를 배치.
5. 일단 적절하게 위치, 전체 송신기와 5 분 에폭시와 주변 갑 표면의 약 1cm 커버.
6. 수족관에 거북이를 반환하고, 에폭시 하룻밤 치료 할 수 있습니다.

3. 약리 준비

주의 : 스코 폴 아민 하이드로 브로마이드 및 스코 폴 아민 메틸 브로마이드가 유력한 아세틸 콜린 길항제이다. 이러한 약물로 작업 할 때, 재료 안전 데이터 시트를 참조 사용 적절한 개인 보호 장비 (예를 들면, 장갑, 흄 후드), 및 acciden을 피하기 위해 실험실 안전 프로토콜을 따라탈 접촉.

1. 멸균 antipyrogenic 공급하여, 스코 폴라 민 하이드로 브로마이드의 원액 인 화합물. 분석 저울에서 약물의 목적하는 양을 단다. 1 ㎎ / ㎖의 농도로 원뿔형 튜브에 주입 식염수 스코 폴라 민을 섞는다. 소용돌이 용액까지는 용해시켰다. 기본 화학 물질의 화학적 순도가 만족 또는 미국 약전 (USP) 배합 가능한 ^11을 초과해야합니다.
2. 스코 폴라 민에 메틸 브로마이드와 단계를 반복 3.1.
3. 0.22 ㎛의 세공 나일론 또는 혼합 된 셀룰로오스 에스테르를 통해 처리 액을 멸균 밀봉 세럼 바이알에 필터를 주사기.
4. 실온에서 보관하십시오. 24 시간 내에 사용하십시오.

라디오 텔레 메 트리 ^{(11), (12)를} 사용하여 4. 트랙 거북이 운동

1. 동물에서 적어도 25m 나머지, 대상 동물의 일반적인 위치로 이동합니다. 수평 위를 스캔 지향성 야기 안테나를 사용하여 중간에 수신기 이득을 설정에 동물의 거친 방향과 위치를 확인합니다. 간섭 또는 약한 신호를 수신하면, 새로운 위치를 찾는. 높이를 늘리거나 신호를 향상시키기 위해 가능하면 위에 야기를 개최합니다.
2. 적합한 위치가 베어링을 발견되면, GPS와 위치를 기록합니다.
3. 널 / 피크 방법 ^(28)을 이용하여 좌우의 널 베어링을 결정한다.
   1. 가장 강한 신호의 방향을 확인합니다. 여전히 감지 신호를 수신하는 동안 아래로 최대한 이득을 켭니다. 그래서 장착되어있는 경우 수신기에 감쇠기 스위치를 사용하십시오. 왼쪽에있는 안테나를 이동하고 신호가 손실되는 나침반 베어링을 기록합니다.
   2. 오른쪽 베어링에 대해 이전 단계를 반복합니다.
4. 같은 동물에 대한 최소한 두 개의 추가 위치에서 단계를 반복합니다 4.3.
   주 : 동물을 둘러싸 본 추가 포인트 방식으로 수행되어야한다.
   1. 베어링의 세트는 GREA에서 촬영하는 경우t 거리 또는 피할 수없는 간섭은 정확도를 높이기 위해 적어도 두 개의 추가 베어링을. 동물이 이동하는 경우, 특히, 가능한 한 신속하게 하나의 위치를 ​​추정하는데 사용될 베어링 세트를 수집한다.
      참고 : 다른 방법으로, 여러 사람이 동시에 같은 동물에 여러 개의 독립적 인 태도를 취할 조정할 수 있습니다.
5. 동물의 기록 위치 디지털 또는 매 10 손으로 - 위의 단계를 사용하여 15 분.
6. 인지 적 처리의 조작
   1. 조작되지 동물의 경로 (A 내-주제 제어) 문서화되면, 스코 폴라 민 또는 methylscopolamine 하나의 복용량을 제공합니다. 단계 150에서 수집 된 물질을 사용하여, 약물의 양을 계산하는 스코 폴라 민 6.4 밀리그램 / kg 또는 680 mg의 methylscopolamine ^{19 20} / kg의 파충류 특정 최종 투여 량을 달성하기 위해 동물에 제공한다.
   2. 1.0 m를 이용하여 꼬리 복막 공동을 통해 복막에 직접 약물을 전달할22 게이지 바늘 리터 주사기. 전달 된 총 부피가 1 ml를 초과하지 않는지 확인합니다.
   3. 캡처 자사의 사이트에서 가능한 한 빨리 동물을 놓습니다.
   4. 그것의 투사 대상에 도달 할 때까지 15 분 - 매 10 동물의 이동을 계속 모니터링.

5. 공간 분석

1. 동물의 위치 추정을 계산합니다.
   1. 널 베어링의 각 세트의 경우, (소프트웨어 손으로 또는 통해) 각도 결과 송신기 베어링을 찾을 수를 이등분. 주어진 시점에서 모든 베어링에 대해 반복합니다.
   2. 제조사의 프로토콜에 따른 삼각 화 소프트웨어를 사용하여 상기 다수의 송신기 베어링 동물의 위치와 연관된 에러를 추정한다. 소프트웨어는 다른 출력을 제공하는 경우 X / Y 좌표에 위치 추정을 변환합니다.
2. 반복 베어링의 모든 세트 5.1 단계를 반복합니다.
3. 운동의 공간 정밀도를 계산합니다.
   1. 을 계산누적 기하 평균 그들의 목표 ^(12)를 향해 이동 조작되지 동물 (대조군)의 (즉, 평균 경로).
   2. 치료 및 양성 대조군의 각각의 내용은 모든 포인트의 100 %가 ^{11, 12을} 포함 할 때까지 5m 간격 기하 평균 라인으로부터 연속적으로 큰 스와 스 겹치는 점의 누적 수를 계산한다.
   3. 각 그룹의 모든 개인에 대한 각각의 넓은 길 거리에서 평균과 표준 오차를 계산합니다.
   4. 통계적 질문에 따라, 소정의 간격으로 점이나 겹치는 지점의 100 %를 수용 할 수 있도록 간격 처리 군 중 하나에 대한 비교 데이터를 분석한다.

결과

위의 프로토콜을 사용하여 탐색의 인식의 역할은 동부의 인구에서 평가되었다 거북이 ~ 100 년 계절 임시 물 소스를 경험하고있다 (Chrysemys picta)를 그렸다. 영구 수생 서식지 (그림 1) -이 인구는 (여러 시간에 매년 빠르게 배수) 임시의 혼합에 서식한다. 이전의 연구는 연못이 배수 된 후, 주민 거북은 높은 정밀도 (3.5 m ±) 4 세 ^{11 ~ 13} (그림 1)<...

토론

여기에 제시된 프로토콜은 실험 문서화 및 탐색에인지의 역할을 정량화 할 수 있습니다. 대부분의 방법은 동물의 행동의 특정 측면이 조작되고있는 알 수없는 실험자를 떠날 분야의 조작인지는 어려운 입증했다. 그러나 여기에 제시된 프로토콜은 실험 정확하게 조작하고, 따라서 탐색에인지의 역할을 평가할 수 있습니다. 이 기술은 또한 실험자함으로써 연구진은 야생 동물의인지 실험 조작의 ?...

자료

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.