Name: recording behavioral responses to reflection in crayfish
Uploaded: 2010-05-14T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 30 s
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De pesquisa apoiados pela NSERC.

1. Socialização <ol><li> Para extinguir existentes classes sociais, cada um crustáceo está alojado por 7 - 14 dias em um recipiente de plástico separados (30 cm de comprimento x 17,5 cm de largura x 13 cm de profundidade), preenchidos com água filtrada, gasosas e um vaso de flores de plástico que serve de abrigo. Se recipientes transparentes são usados, um divisor (toalha de papel, por exemplo) é colocado em recipientes para assegurar entre lagostas são visualmente isolado. </li><li> Lagostas no grupo &quot;isolada&quot; permanecem em isolamento por um adicional de 3 - 14 dias. Água é trocada e lagostas são alimentados 3 vezes por semana. </li><li> Para estabelecer uma posição social, lagostas são colocados em pares do mesmo sexo após o isolamento inicial. Lagostas são pesados, e comprimento do corpo é medido (rostro até telson); pares são de tamanho correspondente a 10% no peso e comprimento. Tinta acrílica branca é aplicada para a carapaça de cada crustáceo para identificar indivíduos. (Geralmente um ponto é aplicada a um membro e uma linha para o outro.) </li><li> Depois de um período de 30 minutos de descanso, cada par de lagostas é permitido para interagir em um recipiente limpo de plástico, branco (48 cm de comprimento x 25 cm de largura x 13 cm de profundidade), preenchidos no meio do caminho com água filtrada, arejada (temperatura ambiente). Este encontro é ou gravadas em fita VHS com uma câmera conectada a um gravador de cassetes de vídeo, ou é gravado em um computador com uma webcam. Essa interação permite que classifica o domínio para se desenvolver. </li><li> Após a interação inicial, cada par de lagostas é mantido em um recipiente de plástico maiores (58 cm de comprimento x 30 cm de largura x 35 cm de profundidade) para um adicional de 3 - 14 dias. Este recipiente recebe água de circulação a partir de um sistema de filtragem. Um tubo de PVC simples (aprox. 10 cm de comprimento) é fornecido para o abrigo. </li></ol> 2. Construção do Aquário de teste e Controles Método que eu <ol><li> Para examinar as respostas a um ambiente reflexivo, um aquário de vidro ou acrílico (52 cm de comprimento x 25 cm de largura x 30 cm de altura) é usado (Figura 1). </li><li> Um espelho (25 cm de comprimento x 20 cm de altura) é colocado em uma extremidade do aquário e fixado com cola ou cera ou de montagem. Dois espelhos (26 cm de comprimento x 20 cm de altura) são colocados nas laterais, confinando o espelho fim, e são fixados com cola ou cera. </li><li> As paredes restantes estão cobertas por uma película de vidro fosco. Este filme elimina a reflexão, mas não interfere com as condições de iluminação. A lixa de luz para o filme pode ser necessária para garantir que o filme é completamente não-reflexivo. </li></ol> Método II <ol start="4"><li> Para examinar as respostas a estímulos visuais fornecidos por um crustáceo vivo (&quot;lagostas source&quot;), um aquário de acrílico com duas câmaras final é utilizado (Figura 2). O aquário contém um compartimento central grande (48 cm de comprimento x 26 cm de largura x 26 cm de altura) e dois compartimentos menores final de igual tamanho (12 cm de comprimento x 26 cm de largura e 26 cm de altura). Os compartimentos final são separados do compartimento central por plexiglas transparente, o que é vedado para evitar água e sinais químicos de passar entre os compartimentos. </li><li> O perímetro exterior do aquário inteiro é revestido de um plástico fosco anti-reflexo, deixando as duas barreiras em cada extremidade transparente. </li><li> Como controle, um cubo construído com massa de modelar (por exemplo, Sculptee) é usado para fornecer input visual de um objeto inerte. O cubo (3,5 cm x 3,0 cm x 3,3 cm) é o volume aproximado do crustáceo é fonte e pintados de vermelho cor semelhante. </li></ol> 3. Formação Visual Método que eu <ol><li> Lagostas são filmadas no espelho / tanque fosco 3-14 dias após a luta para determinar o status de dominância. </li><li> Lagostas são colocados, cada um, em um recipiente Tupperware contendo água arejada, filtrada e um vaso de flores de plástico usadas para o abrigo. Lagostas são levados para a sala de testes e deu 30 min para se aclimatar antes do teste. </li><li> O aquário de teste, metade forrado com espelhos e meia-forrado com plástico anti-reflexo, é cheio de água, arejada filtrada para uma profundidade de aproximadamente 20 cm. </li><li> Uma câmera digital é conectado via cabos áudio / vídeo a um gravador de videocassete VHS e é colocado acima do aquário alto o suficiente para ver o aquário inteiro. Vídeos são gravados em fita VHS. Alternativamente, uma webcam conectada a um computador pode ser usado, e os vídeos podem ser gravados com um programa de cinema e armazenados em DVD. </li><li> Um crustáceo do par é colocado suavemente para o centro do aquário usando um vaso de flores, e sua atividade é registrada por 20 min. Nenhuma pessoa está presente na sala durante a gravação, para reduzir a interferência de estranhos inputs visuais e auditivas. Todo esforço é feito para garantir que o ambiente de gravação é tranqüila. </li><li> Após testes, o crustáceo é removido, eo tanque é esvaziado, lavado e enchido com água. </li><li> Para contrabalançar as condições experimentais, o aquário é virou-se para lugaros espelhos no lado oposto da sala. Isso ajuda a compensar fatores desconhecidos que podem causar lagostas a preferir um dos lados do aquário. </li><li> O segundo membro do par é então testada da mesma maneira como o primeiro. </li></ol> Método II <ol start="9"><li> Como descrito no método I, lagostas são trazidos para a sala de testes e são filmadas usando o equipamento de gravação mesmo. </li><li> Todas as câmaras (a câmara de testes de média e as duas câmaras final) são preenchidos com água, arejada filtrada para uma altura de aproximadamente 20 cm. </li><li> A lagosta, aproximadamente o mesmo tamanho que o crustáceo está sendo testado, é colocado em uma câmara de final, eo cubo controle é colocado no outro. </li><li> Usando o abrigo vaso de flores, as lagostas que está sendo testado é suavemente colocado no centro do aquário e é filmado por 20 min. </li><li> Depois dos testes, o aquário é esvaziado, lavado e enchido com água. </li><li> Antes de testar o segundo membro de um par, a fonte e lagostas cubo de controle são movidas para as câmaras de extremidade oposta, para combater as condições de equilíbrio. </li></ol> 4. Análise de respostas a estímulos visuais Método que eu <ol><li> De modo que o experimentador é cego para o status social do crustáceo, o comportamento no espelho / aquário matte é analisado antes de analisar o comportamento de luta ensaios. </li><li> A quantidade de tempo gasta o lagostim em cada lado do aquário é gravado. O crustáceo é considerado a passar de um lado para o outro quando o coxas do chelipeds passar a linha média do tanque (Figura 3). </li><li> A freqüência dos comportamentos em curva, girando, cruzando, andando de congelamento e reversa (ver Tabela 1 para descrições) também são registrados. </li><li> Comportamentos exibidos no lado reflexivo do tanque são comparados com comportamentos exibidos no lado não-reflexivo usando um teste t pareado para cada grupo social. </li></ol> Método II <ol start="5"><li> Como no método I, fitas de vídeo de comportamento lagostas são analisados ​​antes de analisar ensaios luta. </li><li> A quantidade de tempo gasta o lagostim de cada lado do aquário é registrado como descrito no método I. </li><li> A freqüência de curvas, acabam enfrentando, transformando, cruzamento, criação de e reverter a pé (Tabela 1) são registrados. </li><li> Comportamentos realizados no lado lagostas fonte são comparados com os comportamentos realizados no lado de cubo de controle utilizando um teste t pareado para cada grupo social. </li></ol> 5. Análise de Lutas <ol><li> Gravações de comportamento durante a luta de 30 minutos iniciais de emparelhamento são vistos e marcou. Cada sessão de gravação 30 min inclui vários encontros em que o crustáceo fazer contato com as suas garras e / ou antenas. Dentro destes encontros, o chelae são normalmente utilizados para empurrar, bater ou agarrar o adversário, e as antenas são por vezes usados ​​para bater o adversário. Um crustáceo pode tentar virar o seu oponente e segurá-lo para o chão. Cada encontro termina quando um crustáceo retiros andando reverter ou lançando a cauda para conseguir &quot;escapar nadando.&quot; </li><li> O número de encontros agonísticos é gravada, ea identidade do lagostim (determinada pela tinta de marcação no tórax), que retira de cada encontro é também gravado. O crustáceo que perde a maioria dos encontros em cada sessão de 30 minutos é considerado o perdedor, e as lagostas outro é considerado vencedor. </li></ol> 6. Resultados representante Durante o período de luta de 30 minutos, todos os pares exibem comportamentos agonísticos. Tais comportamentos incluem escutas antena, lunging, empurrar, agarrar, chelae impressionante, e lançando o adversário, como relatado em outros lugares (por exemplo, May &amp; Mercier 2006, 2007). Eventualmente, um crustáceo de forma consistente em cada par retiros e evita mais contato. O lagostim retirada é considerado o perdedor e é classificado como subordinado; o lagostim vencedora é classificada como dominante. Posição também pode ser monitorado durante todo o período de habitação emparelhado pela observação do comportamento lagostas no tanque de exploração, que contém apenas um tubo de plástico para o abrigo. O lagostim dominante invariavelmente ocupa o abrigo e os lagostins subordinados não. Os lagostins subordinados frequentemente caminha com os chelae realizado juntos e sair na frente, e os lagostins dominante normalmente anda com os chelae levantadas e mais distantes (Guiasu &amp; Dunham, 1998). Quando o alimento novo é adicionado ao tanque de retenção, o lagostim dominante geralmente leva o primeiro alimento. Em nossos estudos com P. clarkii (por exemplo, May &amp; Mercier 2006, 2007), normalmente há nenhuma reversão classificação após três dias de emparelhamento contínua. Em casos raros, um membro do par morre antes do período de acoplamento está concluído. Isto é mais provável de ocorrer se o período de emparelhamento élongo (por exemplo, 14 dias) e se as lagostas são muito estreitamente alinhados por tamanho ou peso. Assim, as mortes podem ser evitadas, permitindo que cerca de uma diferença de 10% em peso. Se um membro de um par morre, os dados do membro, não foram incluídas no estudo. Lagostas dominantes e subordinados em geral apresentam respostas diferentes para o ambiente reflexivo. Lagostas dominante consistentemente passar mais tempo no lado reflexivo, mas lagostas subordinado e isolados não (May &amp; Mercier, 2006, 2007). Lagostas dominante também apresentam curvas e tornando mais freqüentes no lado reflexivo do que no lado não-reflexivo, mas isola e subordinados, normalmente, não. Tais diferenças entre as lagostas dominantes e subordinados, no entanto, não são estabelecidas de imediato, mas desenvolver ao longo do período de emparelhamento 14/03 dias (maio &amp; Mercier, 2007). Evidências preliminares indicam que as lagostas dominantes e subordinados respondem de forma diferente a estímulos visuais fornecidos por um crustáceo vivo (lagostas fonte) após 3 dias de emparelhamento (May et al., 2008). Lagostas dominante passar mais tempo ao lado do aquário com o crustáceo fonte e canto por mais tempo daquele lado, mas lagostins subordinados não apresentam tais diferenças entre os dois lados. <table border="1"><tbody><tr><td> Comportamento </td><td> Descrição </td></tr><tr><td> curvas </td><td> de frente para o canto do aquário e permanecer lá por pelo menos 5 s com as pontas dos dois garras tocando paredes diferentes (Figura 4) </td></tr><tr><td> final enfrentando </td><td> frente para a parede em uma extremidade do tanque, pelo menos, 5 s com a ponta de pelo menos uma garra tocando a parede final (Figura 5) </td></tr><tr><td> transformando </td><td> mudando a direção do caminho a pé no sentido horário para sentido anti-horário versa ou vice (Figura 6) </td></tr><tr><td> cruzamento </td><td> deixando o perímetro do aquário e andar pelo menos um comprimento do corpo a qualquer outra parede (Figura 7) </td></tr><tr><td> reverter a pé </td><td> andar para trás por pelo menos um comprimento do corpo </td></tr><tr><td> congelação </td><td> interrupção abrupta de todo o movimento visível, incluindo o de apêndices e antenas, por pelo menos 5 s </td></tr><tr><td> criação de </td><td> de pé sobre as pernas quarto e quinto andar enquanto a elevação da superfície ventral do tórax contra a parede e colocar pelo menos uma perna andando na parede </td></tr></tbody></table> Tabela 1. Comportamentos exibidos por P. clarkii no compartimento central do tanque de teste. <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Esquemática do aquário utilizado em Half Método I. do aquário é forrado com espelhos, enquanto a outra metade é forrado com plástico anti-reflexo. <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. Esquemática do aquário usado no método II. Este tanque é composto por uma área central, onde as lagostas teste é colocado, e duas câmaras final, dividido por uma barreira de Plexiglas intacta. A lagosta ao vivo é colocado em uma câmara de final, e um cubo é colocado na câmara de outro lado como controle. <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Esquemática do aquário de teste com a linha média descrita como uma linha pontilhada vertical. O lagostim passa de um lado para o outro quando o coxas do chelipeds passar a linha média. <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig4.jpg" alt="Figura 4" /> Figura 4. Diagrama indicando a posição do crustáceo nas curvas. Note-se que as pontas de ambos os chelae estão tocando paredes diferentes. <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig5.jpg" alt="Figura 5" /> Figura 5. Diagrama indicando a posição do crustáceo, enquanto enfrenta a parede final. Note-se que ambos os chelae estão tocando a mesma parede. <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig6.jpg" alt="Figura 6" /> Figura 6. Girando Diagrama esquemático indicando. Invertendo a direção do movimento constitui uma volta. Transforma pode ocorrer em um canto (por exemplo, direção de 1 a 2 e direção de direção de 4 a direção 5) ou no lado (não mostrado). Entrar na curva e deixá-lo na mesma direção (por exemplo, direção de 1 a direção 3) não é uma volta. <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig7.jpg" alt="Figura 7" /> Figure 7. esquemático mostrando o comportamento de passagem. Cruzamento ocorre quando o crustáceo sai de uma parede e viaja para a outra parede, a uma distância de pelo menos um comprimento do corpo da parede mais próxima (seta). <img src="/files/ftp_upload/1956/1956fig8.jpg" alt="Figura 8" /> Fotografia figura 8. Retratando criação de comportamento. O crustáceo fica no último andar duas pernas e levanta o corpo contra uma parede, fazer contato com pelo menos uma perna curta.

<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>

Não há conflitos de interesse declarados.

A observação de que lagostas dominante passam mais tempo em um ambiente reflexivo sugere que eles reconhecem uma imagem refletida como uma mesma espécie, e que pistas visuais são suficientes para provocar um comportamento abordagem. Resultados semelhantes usando uma lagosta viva em vez de uma imagem refletida apoiar tal interpretação. Lagostins subordinados e isolados não demonstram tal preferência para o ambiente reflexivo, nem lagostins subordinados parecem preferir um crustáceo vivo ao longo de um cubo. Assi...

<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

Comportamento social depende de informações sensoriais a partir do visual, sistemas mecânicos e olfativo. Uma questão importante diz respeito ao papel relativo de cada modalidade sensorial em orientar o comportamento. O papel dos insumos visual tem sido examinado por isolar estímulos visuais a partir de estímulos mecânicos e chemosensory. Em alguns estudos (Bruski &amp; Dunham, 1987:. Delgado-Morales et al, 2004) inputs visuais foram removidos com os olhos vendados ou intensidade de luz baixa, e os efeitos de remanescentes modalidades sensoriais foram elucidadas. Uma abordagem alternativa é estudar os efeitos das informações visuais na ausência de qualquer pistas apropriadas mecânica e quimio. Esta abordagem tem como objetivo identificar o papel exclusivo de insumos visual. Temos utilizado dois métodos para fornecer estímulos visuais para lagostas sem fornecer pistas químicas e mecânicas. Em um método, lagostas são filmadas em um aquário onde a metade das paredes são cobertas de espelhos para proporcionar um ambiente reflexivo, ea outra metade são cobertos em um não-reflexivo de plástico (acabamento fosco). Isto dá o lagostim uma escolha entre ambientes reflexivo e não-reflexivo. O ambiente reflexivo fornece pistas visuais na forma de imagens refletidas do crustáceo como ele se move ao longo de meio do tanque, essas pistas visuais estão faltando a metade não-reflexivo do tanque. Um método alternativo é para filmar o comportamento de crustáceos no aquário separado por uma câmara menor em cada extremidade, com uma lagosta em uma pequena câmara fornecendo pistas visuais e um objeto inerte na câmara oposta pequena fornecendo input visual de um não-movimento, não lagostim-source. Nossos resultados publicados indicam que as respostas de lagostas ao meio ambiente reflexivo depende da socialização e hierarquia de dominância. Lagostas socializados passou mais tempo no ambiente reflexivo e exibiu certos comportamentos mais freqüentemente do que em ambiente não-reflexivo; lagostas isolado não mostrou diferenças. Lagostas que estavam alojados em pares do mesmo sexo desenvolveu uma posição social de dominantes ou subordinadas. Respostas à reflexão diferiu entre lagostas dominantes e subordinados (May &amp; Mercier, 2006; May &amp; Mercier, 2007). Lagostas dominante passou mais tempo no lado reflexivo, entrou cantos reflexivo com mais freqüência e passam mais tempo em cantos reflexivo comparado ao lado não-reflexivo. Lagostins subordinados caminhou no sentido inverso com mais freqüência no lado reflexivo do que no lado não-reflexivo. Dados preliminares sugerem efeitos similares de pistas visuais fornecidos por um crustáceo em uma pequena câmara adjacente (May et al., 2008).

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Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

Nós desenvolvemos dois métodos para estudar os efeitos de pistas visuais no comportamento, na ausência de pistas táteis e químicos. Um método envolve respostas filmagem de crustáceo em paredes reflexivo em um aquário, o outro examina os efeitos visuais de insumos fornecidos por um crustáceo vivo atrás de uma divisória transparente.

Gravação de respostas comportamentais à Reflexão em Crayfish

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

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

10.7K visualizações.  Brock University. Nós desenvolvemos dois métodos para estudar os efeitos de pistas visuais no comportamento, na ausência de pistas táteis e químicos. Um método envolve respostas filmagem de crustáceo em paredes reflexivo em um aquário, o outro examina os efeitos visuais de insumos fornecidos por um crustáceo vivo atrás de uma divisória transparente.

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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.

Gravações fisiológicos de NMJs Output High and Low no músculo extensor Crayfish Leg

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

Neurociência

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.

Potenciais de membrana, Responses Synaptic, circuitos neuronais, neuromodulação e Histologia Muscle Usando a lagosta: Exercícios Laboratório Student

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.

Muscular órgãos receptores no abdômen Crayfish: Um Exercício em Laboratório Student Propriocepção

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.

Um Ensaio Comportamental para Medida de capacidade de resposta a alterações em Zebrafish intensidades de luz

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 ...

Biologia

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.

Labeling fluorescentes retrógrada Permite alvejado Extracelular Gravação Single-unidade dos neurônios identificados<em&gt; In vivo</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.

Medição não invasiva contínua das atividades cardíaca e comportamental de lagostins

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

Comportamento

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.

Gravações da ativação do circuito neural no Livremente Behaving Animais

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.

Medidas de freqüência cardíaca e ventilatória em se movimentar livremente Crayfish

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.

Ver histórico e demonstração Fisiologia da MNJ da Muscle Opener Crayfish

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.

Propriocepção e tensão Receptores em Caranguejo Limbs: Exercícios Laboratório Student

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