Name: using pharmacological manipulation and high-precision radio telemetry to study the spatial cognition in free-ranging animals
Uploaded: 2016-11-06T14:00:00
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This research was funded by Washington College's Provost's Office, Middendorf Fund, Hodson Trust, and Franklin and Marshall's Hackman Fund and College of Grants. We thank E. Counihan, S. Giordano, F. Rauh, and A. Roth for assistance in the field. We thank M. Conner, R. Fleegle, and D. Startt at Chesapeake Farms, and Chino Farms for permission and access. The Washington College GIS Program helped with the preparation of maps.

Todos os procedimentos que envolvem indivíduos animais foram aprovados pelos Comitês Institucionais de Animais cuidado e uso de Franklin and Marshall e Washington Faculdades e seguiu todos os regulamentos locais, estaduais e federais. 1. Captura e manuseamento <ol><li> Coloque armadilhas de argola no organismo alvo de água que é conhecido por conter tartarugas. Identificar a profundidade da água assegurando que 4 - 5 polegadas da armadilha permanece acima da água para permitir que as tartarugas presas à...

<ol>
	<li>Shettleworth, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cognition, Evolution and Behavior. , (2010).</li><li>Bingman, V. P., Cheng, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+animal+global+navigation:+comparative+perspectives+and+enduring+challenges.">Mechanisms of animal global navigation: comparative perspectives and enduring challenges.</a> Ethol. Ecol. Evol. 17, 295-318 (2005).</li><li>Mueller, T., O'Hara, R. B., Converse, S. J., Urbanek, R. P., Fagan, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+Learning+of+Migratory+Performance.">Social Learning of Migratory Performance.</a> Science. 341, 999-1002 (2013).</li><li>Putman, N. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+of+estimating+the+age+of+painted+turtles+for+use+in+demographic+studies.">A method of estimating the age of painted turtles for use in demographic studies.</a> Ecology. 40, 716-718 (1959).</li><li>Wilson, D. S., Tracy, C. R., Tracy, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+age+of+turtles+from+growth+rings:+a+critical+evaluation+of+the+technique.">Estimating age of turtles from growth rings: a critical evaluation of the technique.</a> Herpetologica. 59, 178-194 (2003).</li><li>Kenward, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Manual for Wildlife Radio Tagging. , (2000).</li><li>Jones, D. N. C., Higgins, G. 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S., Phalan, B., Thornton, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+cognition+for+conservationists.">Comparative cognition for conservationists.</a> Trends Ecol. Evol. 29, 489-495 (2014).</li><li>Roth, T. C., Krochmal, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognition-centered+conservation+as+a+means+of+advancing+integrative+animal+behavior.">Cognition-centered conservation as a means of advancing integrative animal behavior.</a> Curr. Opinion Behav. Sci. 6, 1-6 (2015).</li><li>LaDage, L. D., Roth, T. C., Cerjanic, A. C., Sinervo, B., Pravosudov, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+memory:+Are+lizards+really+deficient.">Spatial memory: Are lizards really deficient.</a> Biol. Lett. 8, 939-941 (2012).</li></ol>

O protocolo aqui apresentado permite que o experimentador para documentar e quantificar o papel da cognição em navegação. Manipulando cognição no campo tem sido difícil, como a maioria das abordagens deixar experimentadores incapazes de saber quais aspectos específicos do comportamento do animal estão sendo manipulados. No entanto, o protocolo aqui apresentado permite que o experimentador para manipular com precisão e, assim, avaliar o papel da cognição em navegação. A técnica permite ainda experimentador...

Cognition (aqui definida como &quot;todos os processos envolvidos na aquisição, armazenamento e uso de informações provenientes do meio ambiente&quot; 1) é central para uma variedade de tarefas de navegação complexos 2. Por exemplo, guindastes de Sandhill (Grus canadensis) mostram uma acentuada melhoria na precisão migratória com a experiência 3, e marca espécies de tartarugas marinhas em suas praias Natal como filhotes e retornar como adultos 4-6. Da mesma forma, bem-sucedida migração, dispersão e forrageamento dobradiça sobre a capacidade de um animal para reunir informações sobre seu ambiente espacial 7,8. Alguns animais parecem aprender as rotas de navegação em relação às características específicas da paisagem 9 e pode usar cognição espacial quando se deslocam entre nidificação e alimentação áreas 10. Trabalhos recentes sobre tartarugas pintadas Oriental (Chrysemys picta) sugere um período crítico na navegação, onde a navegação bem sucedida do habitat de sequeiro como adultos depende de juveexperiência Nilo dentro de uma estreita faixa etária (&lt;4 anos de idade 11-13). Embora em conjunto, estes estudos demonstram o progresso que tem sido feito na compreensão do papel da aprendizagem na navegação 4-6, 14-16, os mecanismos subjacentes a esses comportamentos e o papel cheio de cognição na navegação permanecerá enigmático, especialmente em vertebrados 8, 17 , 18. As investigações de campo sobre o papel da cognição na navegação são raros 2, 8, 18, em grande parte devido às dificuldades metodológicas envolvidas na monitorização, manipular e rastreamento de animais selvagens. Por exemplo, os grandes escalas espaciais e temporais em que muitos animais navegar muitas vezes impede a investigar tanto o tipo de informação que esses animais potencialmente aprender e como essa informação é adquirida. Experimentadores muitas vezes enfrentam as dificuldades logísticas de detecção e localização de animais quando monitorando o comportamento sobre tais áreas grandes e prazos, limitando assim o tipode dados que podem ser recolhidos e as conclusões que podem ser extraídas. Embora o uso de sistema de posicionamento global montado animal (GPS) gravadores podem aumentar a probabilidade de detecção de animais que variam amplamente, os dados geográficos recolhidos por estes meios são geralmente muito de resolução grosseira e carecem de um componente comportamental detalhada. Consequentemente, os dados que podem ser recolhidos sob tais circunstâncias são de valor limitado para a análise sutil variação no comportamento entre os diferentes grupos ou tratamentos experimentais. Da mesma forma, a manipulação direta, controlado de comportamentos alvo é muitas vezes proibida pelas escalas espaciais e temporais típicos de comportamentos de navegação, bem como por restrições logísticas inerentes a estudos de campo. Encontrar animais em seu habitat natural, captar e manipulá-los, e, em seguida, a coleta de dados comportamentais sem produzir inadvertidamente comportamentos espúrios são grandes desafios de trabalhar com animais no campo. Por conseguinte, o desenho de experiências em FRee-variando animais é muitas vezes limitado ea capacidade de realizar rigorosos, experimentos de campo controlados sobre o papel da cognição na navegação é limitada. O presente estudo contorna muitas das dificuldades anteriores de investigar a relação entre cognição e navegação no campo usando uma combinação nova de manipulação farmacológica e rastreamento de alta resolução de animais que navegam livremente em condições de campo. A escopolamina, um antagonista do receptor de acetilcolina muscarínicos (mAChR), foi mostrado para bloquear a formação de memória espacial e Sensibilidade por bloquear a actividade colinérgica nos cérebros de uma variedade de taxa vertebrado 18-24. A escopolamina pode ser utilizada de forma eficaz em animais de vida livre sob condições de campo 11, 18 e tem um efeito marcado mas temporária (por exemplo, 6-8 horas em répteis). Metilescopolamina, um antagonista de mAChR que não atravessa a barreira sangue-cérebro-barreira 19-21, pode ser usado para controlaros possíveis efeitos periféricos da escopolamina e para aspectos não cognitivos de comportamento 11. Farmacologia permite a manipulação precisa de cognição por receptores que afectam directamente, e radio-telemetria alta precisão permite a observação dos efeitos que resultam em comportamento. As medições efectuadas por meio de triangulação remoto com tanto alta espacial (± 2,5 m) e de resolução temporal (15 minutos) para permitir que a documentação precisa e quantificação do comportamento animal em relação à manipulação experimental da cognição. Este estudo 11 foi realizado entre Maio e Agosto de 2013 e de 2014, Chesapeake Farms, uma área de pesquisa gestão da vida selvagem 3.300 acre e da agricultura em Kent Co., MD, EUA (39,194 ° N, 76,187 ° W). O protocolo envolve cinco etapas principais: (1) a captura e manipulação de animais (2) A aposição de transmissores de rádio (3) preparar os agentes farmacológicos (4) monitoramento e manipular os movimentos dos animais, e (5) analisando dados espaciais. O estudo aqui descrito focado no Oriente tartaruga pintada (picta do Chrysemys). Tartarugas na população focal envolver em movimentos terrestres anuais em que deixam suas lagoas inicial e navegue até habitats aquáticos alternativos usando um dos quatro muito precisas (± 3,5 m), complexas e altamente previsíveis rotas 11, 12. Manipulação farmacológica de animais em este sistema emparelhado com radiotelemetria de alta resolução lança luz sobre o papel da cognição em navegar livremente animais selvagens.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="595">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Scopolamine bromide</td>
			<td style="width:93px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">S0929</td>
			<td style="width:167px;">USP</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;">Scopolamine methylbromide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S8502, 1421009</td>
			<td style="width:167px;">USP and non USP versions</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;">Saline</td>
			<td>Hanna Pharmaceutical Supply Co., Inc.</td>
			<td>409488850</td>
			<td style="width:167px;">USP, formulated as an injectable&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Syringe filter</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>09-720-004</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Syringe</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-823-30</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Hypodermic needle</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-823-13</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;">Antenna</td>
			<td>Wildlife Materials</td>
			<td>3 Element Folding Yagi</td>
			<td style="width:167px;">Antennae with additional elements are available, but can be cumbersome in the field.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;">Radio Receiver</td>
			<td>Wildlife Materials</td>
			<td>TRX-2000S</td>
			<td style="width:167px;">Water resistant models are also available.</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">Compass</td>
			<td>Brunton&#160;</td>
			<td>Truarc 15</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="169">
			<td height="169" style="height:169px;">Radio transmitters</td>
			<td>Holohil Inc.</td>
			<td>BD-2, PD-2, RI-2B</td>
			<td style="width:167px;">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.</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">GPS</td>
			<td>Garmin</td>
			<td>eTrex Venture</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;">Coaxial cable</td>
			<td>newegg.com</td>
			<td>C2G 40026</td>
			<td style="width:167px;">BNC connections are necessary.</td>
		</tr>
		<tr height="85">
			<td height="85" style="height:85px;">Hoop net</td>
			<td>Memphis Net and Twine&#160;</td>
			<td>TN325</td>
			<td style="width:167px;">Net mesh size should be chosen based on the minimum size of the target animal.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using pharmacological manipulation and high-precision radio telemetry to study the spatial cognition in free-ranging animals

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

Usando o protocolo acima, o papel da cognição na navegação foi avaliada em uma população de Eastern pintado tartarugas (Chrysemys picta), que tem experimentado fontes de água efémeros sazonais para ~ 100 anos. Esta população habita uma mistura de efémero (drenado anualmente e rapidamente - em vários hr) e habitats aquáticos permanentes (Figura 1). Estudos anteriores sugerem que, após suas lagoas são drenados, tartarugas residentes navegar para fon...

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Using Pharmacological Manipulation and High-precision Radio Telemetry to Study the Spatial Cognition in Free-ranging Animals

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

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

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Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

Empirical, Metagenomic, and Computational Techniques Illuminate the Mechanisms by which Fungicides Compromise Bee Health

Técnicas empíricas, metagenômicas e computacionais iluminam os mecanismos pelos quais os fungicidas comprometem a saúde das abelhas

Growers often use fungicide sprays during bloom to protect crops against disease, which exposes bees to fungicide residues. Although considered ...

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

Estudo experimental da relação entre o tamanho de partícula e capacidade de adsorção de metano em xisto

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

Measuring Stolons and Rhizomes of Turfgrasses Using a Digital Image Analysis System

Medição de raízes adventícias e rizomas de Turfgrasses usando um sistema de análise de imagem Digital

Length and diameter of stolons or rhizomes are usually measured using simple rulers and calipers. This procedure is slow and laborious, so it is often ...

Choice and No-Choice Bioassays to Study the Pupation Preference and Emergence Success of Ectropis grisescens

Choice and No-Choice Bioassays to Study the Pupation Preference and Emergence Success of Ectropis grisescens

Escolha e bioensaios não-escolha para estudar a preferência de pupa e sucesso de surgimento de Ectropis grisescens

Many insects live above the ground as larvae and adults and as pupate below the ground. Compared to the above-ground stages of their life cycles, less ...

Long-term Video Tracking of Cohoused Aquatic Animals: A Case Study of the Daily Locomotor Activity of the Norway Lobster (Nephrops norvegicus)

Long-term Video Tracking of Cohoused Aquatic Animals: A Case Study of the Daily Locomotor Activity of the Norway Lobster Nephrops norvegicus

Acompanhamento a longo prazo de vídeo de animais aquáticos, Cohoused: um estudo de caso da atividade locomotora diária do lagostim (Nephrops norvegicus)

We present a protocol related to a video-tracking technique based on the background subtraction and image thresholding that makes it possible to ...

Composition and Distribution Analysis of Bioaerosols Under Different Environmental Conditions

Composição e análise da distribuição de Bioaerossóis sob diferentes condições ambientais

Variable microorganisms in particulate matter (PM) under different environmental conditions may have significant impacts on human health. In this study, ...

Automated 3D Optical Coherence Tomography to Elucidate Biofilm Morphogenesis Over Large Spatial Scales

Tomografia de coerência óptica 3D automatizada para elucidar a morfogênese do biofilme sobre grandes escalas espaciais

Biofilms are a most successful microbial lifestyle and prevail in a multitude of environmental and engineered settings. Understanding biofilm ...

Leaf Area Index Estimation Using Three Distinct Methods in Pure Deciduous Stands

Estimativa do índice de área foliar usando três métodos distintos em stands deciduous puros

Accurate estimations of leaf area index (LAI), defined as half of the total leaf surface area per unit of horizontal ground surface area, are crucial for ...