Name: establishing an octopus ecosystem for biomedical and bioengineering research
Uploaded: 2021-09-22T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Establishing an Octopus Ecosystem for Biomedical and Bioengineering Research at JoVE.com

وقد تم دعم هذا العمل من قبل NIH UF1NS115817 (G.P.). يتم دعم G.P. جزئيا من قبل المعاهد القومية للصحة منح R01NS072171 و R01NS098231. نود أن نشكر باتريك زاكرزيكي ومحمد فرهود من شركة "تنبعث منها" على المساعدة والدعم في جمع وتصور البيانات على منصة صور Xerra. MSU لديها اتفاق بحثي مع بروكر Biospin.

تمت الموافقة على جميع الدراسات الحيوانية من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوانات واستخدامها (IACUC) من جامعة ولاية ميشيغان.
1. معدات خزان الأخطبوط انشاء
<ol><li>أولا، الحصول على جميع المواد غير البيولوجية لحوض السمك الذي سيتم دمجه في النظام البيئي البحري، كما هو مبين في جدو?...

إعداد النظام: وقد تم تطوير النظام الإيكولوجي الحوض بطريقة تستخدم كل من الطرق الميكانيكية والبيولوجية لتصفية واكسجين المياه. تستخدم عناصر التصفية في النظام مرشحات الجوارب ، وكشطات البروتين ، والتنظيف المنتظم للحفاظ على مستويات النيتروجين والأوكسجين. والأهم من ذلك، أننا نعتمد ...

وغالبا ما تكون المفاهيم الجديدة في البحوث الطبية الحيوية والهندسة الطبية الحيوية مستوحاة من تحديد استراتيجيات محددة تمتلكها الأنواع البيولوجية لمعالجة الظروف والتحديات البيئية والفسيولوجية. فعلى سبيل المثال، أدى فهم خصائص الفلورسينس في اليراعات إلى استحداث أجهزة استشعار فلورية جديدة يمكنها الإبلاغ عن النشاط الخلوي في كائنات نموذجية أخرى(1)؛ وقد أدى تحديد القنوات الأيونية التي ينشطها الضوء في الطحالب إلى تطوير التشكيل الخلوي والزمني المحدد للضوء والعصبي2،3،4،5؛ اكتشاف البروتينات في سمك السلور الزجاجي التي تبحر وفقا للمجال المغناطيسي للأرض أدى إلى تطوير التعديل المغناطيسي العصبي6,7,8,9,10,11; فهم منعكس سيفون في Aplysia كان له دور فعال لفهم الأساس الخلوي للسلوك12,13,14.
يواصل الباحثون التوسع في صندوق أدوات الهندسة الحيوية والحيوية الحالي من خلال الاستفادة من نقاط القوة الفريدة ووجهات النظر الجديدة حول الوظائف الفسيولوجية التي تحتفظ بها أنواع المختبر غير التقليدية. وقد بدأت الوكالات الاتحادية في دعم خطوط الدراسات هذه من خلال تمويل الأعمال الجديدة التي أجريت على أنواع متنوعة.
جنس واحد من الحيوانات مع التشريح فريدة من نوعها وقدرات التجديد، فضلا عن السيطرة التكيفية لكل من ذراعيها، وعلماء الأحياء والمهندسين رائعة، والجماهير آسر من كل جزء من المجتمع هو Octopus17. في الواقع، تمت دراسة العديد من جوانب فسيولوجيا الأخطبوط وسلوكه على مدى العقود الماضية15،16،17،18،19،20،21،22،23،24،25،26 . ومع ذلك، فإن التطورات الأخيرة في البيولوجيا الجزيئية والتطورية، والروبوتات، وتسجيل الحركة، والتصوير، والتعلم الآلي، وعلم الفيزيولوجيا الكهربية تسرع الاكتشافات المتعلقة بعلم وظائف الأعضاء والسلوك الأخطبوط وتترجمها إلى استراتيجيات مبتكرة للهندسة الحيوية27،28،29،30،31،32،33،34،35 36,37,38,39.
هنا نحن نصف كيفية إعداد وصيانة تربية الأخطبوط ، والتي ستكون ذات أهمية وأهمية للعلماء والمهندسين من خلفيات مختلفة ، والمصالح العلمية ، والأهداف. ومع ذلك، تركز نتائجنا على تطبيق الأخطبوط في أبحاث علم الأعصاب والهندسة العصبية. الأخطبوط لديه جهاز عصبي متطور للغاية مع 45 مليون خلية عصبية في الدماغ المركزي، و 180 مليون خلية عصبية في الفصوص البصرية، و 350 مليون خلية عصبية إضافية في الحبال المحورية الثمانية والعصابات الطرفية. على سبيل المقارنة ، لديه عدد مماثل من الخلايا العصبية والقط فقط نصف ذلك40. على عكس الجهاز العصبي الفقاري ، لا يوجد سوى ألياف 32K فوثر و 140K afferent التي تربط الملايين من الخلايا العصبية في دماغ الأخطبوط بملايين الخلايا العصبية في كل من الحبال المحورية لذراعهم40،41،42. تشير هذه الألياف المترابطة القليلة نسبيا إلى أن معظم تفاصيل تنفيذ البرامج الحركية يتم إجراؤها في الحبل المحوري نفسه ، مع التأكيد على التحكم العصبي الموزع بشكل فريد الذي تمتلكه الأخطبوطات. أذرع الأخطبوط لديها مراقبة السيارات الدقيقة غير عادية تمكنهم من مهارات التلاعب مثل فتح أغطية جرة، حتى عندما تكون داخل الحاوية. هذه القدرة الحركية المتطورة للغاية هي فريدة من نوعها لفئة السيفالوبودات (الأخطبوط والحبار والحبار)43.
في الواقع ، من خلال مئات الملايين من السنين من التطور ، طور الأخطبوط جينوما رائعا ومتطورا ونظاما فسيولوجيا4344 ألهم تطورا وتقدما جديدا عبر المجالات العلمية والهندسية. على سبيل المثال ، يمكن أن تلتصق رقعة لاصقة مقاومة للماء استنادا إلى البنية التشريحية لمصاصي الأخطبوط بالأسطح الرطبة والجافة45 ؛ يمكن لمواد التمويه الاصطناعية المستوحاة من جلد الأخطبوط المموه تحويل سطح مسطح ثنائي الأبعاد إلى سطح ثلاثي الأبعاد مع نتوءات وحفر46. مصغرة الروبوتات لينة ومستقلة (أي، Octobots) التي يمكن أن تكون في المستقبل بمثابة أدوات جراحية داخل body47؛ كما تم تطوير ذراع (أي OctoArm) تعلق على robot48 مثل دبابة. وتستخدم أنواع كثيرة من الأخطبوط في البحوث الطبية الحيوية على سبيل المثال، الأخطبوط فولغاريس، الأخطبوط سينينسيس، الأخطبوط فاريابيليس، والأخطبوط bimaculoides (O. bimaculoides)؛ وO. vulgaris وO. bimaculoides كونها الأكثر شيوعا34,49,50. التسلسل الأخير لجينوم الأخطبوط المختلفة يجعل هذا الجنس من أهمية خاصة ويفتح آفاقا جديدة في البحوث الأخطبوط34,43,51,52.
O. bimaculoides المستخدمة في إعداد لدينا هو نوع متوسط الحجم من الأخطبوط، اكتشفت لأول مرة في عام 1949، التي يمكن العثور عليها في المياه الضحلة قبالة ساحل شمال شرق المحيط الهادئ من وسط كاليفورنيا إلى جنوب شبه جزيرة باخا كاليفورنيا17. يمكن التعرف عليه من خلال بقع العيون الزائفة على عباءته تحت عينيه. بالمقارنة مع الأخطبوط المحيط الهادئ العملاق (Enteroctopus dofleini) والأخطبوط المشترك (O. vulgaris) ، فإن الأخطبوط ذو البقعتين في كاليفورنيا (O. bimaculoides) صغير الحجم نسبيا ، بدءا من أصغر من بضعة سنتيمترات ، وينمو بسرعة كحدث. عندما تثار داخل المختبر، يمكن أن ينمو حجم عباءة الكبار إلى متوسط حجم 100 سم وتزن ما يصل إلى 800 g53،54. الأخطبوط لديها فترة نمو سريع خلال أول 200 يوم. بحلول ذلك الوقت ، يعتبرون بالغين ويستمرون في النمو طوال بقية حياتهم55،56،57. الأخطبوط يمكن أن يكون أكل لحوم البشر، وخصوصا عندما يتم إيواء كلا الجنسين معا داخل دبابة. لذلك، فإنها تحتاج إلى أن يسكن بشكل فردي في خزانات منفصلة58.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-3/4 in. Drill Bit</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>204074205</td>
			<td>Glass cutting tool 
			Part number:1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; flow sensors</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Pipe with sensor to measure water flow 
			Part number:2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; Slip Bulkhead Strainer</td>
			<td>Bulk Reef Supply</td>
			<td>207113</td>
			<td>Strainer for water leaving tank 
			Part number:3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 gallon tank</td>
			<td>Pruss Pets</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Fiddler crab holding tank 
			Part number:4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 inch X 12 inch 200 Micron Nylon Monofiliment Mesh Filter Sock w/ Plastic Ring</td>
			<td>AQUAMAXX</td>
			<td>UJ41171</td>
			<td>Filter for large organic matter in sump 
			Part number:5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40 gallon aquarium</td>
			<td>Pruss Pets</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>4 Food aquarium tanks 
			Part number:6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60g poly tanks - rectangle</td>
			<td>Pruss Pets</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>2 Water Storage (salt and freshwater) 
			Part number:7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Active Aqua 1/10th HP Hydroponic or Aquarium Chiller 2018 Model</td>
			<td>WayWe</td>
			<td>719574198463</td>
			<td>For cooling water continuously 
			Part number:8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ALAZCO 2 Soft-Grip Handle Heavy-Duty Tile Grout Brush</td>
			<td>ALAZCO</td>
			<td>B06W2FT5V5</td>
			<td>Tank Cleaning 
			Part number:9</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonia Testing Kit</td>
			<td>Aquarium Pharmaceuticals</td>
			<td>33D</td>
			<td>For water testing 
			Part number:10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Apex system WiFi</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>System connection for off site monitoring 
			Part number:11</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>API Aquarium Test Kit</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B001EUE808</td>
			<td>For water testing 
			Part number:12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>API Copper Test Kit</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B0006JDWH8</td>
			<td>For water testing 
			Part number:13</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aqua Ultraviolet Classic UV 25 Watt Series Units</td>
			<td>Aqua Ultraviolet</td>
			<td>A00028</td>
			<td>For removing bacteria leaving sump system 
			Part number:14</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AquaClear 50 Foam Filter Inserts, 3 pack</td>
			<td>Aquaclear</td>
			<td>A1394</td>
			<td>Food Tank Carbon Filter Inserts 
			Part number:15</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aqueon QuietFlow LED PRO Aquarium Power Filter 30</td>
			<td>Aqueon</td>
			<td>100106082</td>
			<td>Food tank filtering units 
			Part number:16</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Auto Top Off Kit (ATK) (Each includes 1 FMM module, 2 optical sensors and 1 float)</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>For freshwater tank 
			Part number:17</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automatic top off from RODI (LLC)</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>From water storage to octopus tanks 
			Part number:18</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Banded Trochus Snail</td>
			<td>LiveAquaria</td>
			<td>CN-112080</td>
			<td>For algae bin 
			Part number:19</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chaetomorpha Algae, Aquacultured</td>
			<td>LiveAquaria</td>
			<td>BVJ-76354</td>
			<td>For algae bin 
			Part number:20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clams - Live, Hard Shell, Cherrystone, Wild, USA Dozen</td>
			<td>Fulton Fish Market</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Live food 
			Part number:21</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Classic Sea Salt Mix - Tropic Marin</td>
			<td>Bulk Reef Supply</td>
			<td>211813</td>
			<td>Salt for tank water 
			Part number:22</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear Masterkleer Soft PVC Plastic Tubing, for Air and Water, 3/4&#34; ID,&#160;1&#34; OD</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>5233K71</td>
			<td>Cleaning tool 
			Part number:23</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Continuum Aquablade-P Acrylic Safe Algae Scraper W/ Plastic Blade - 15 Inch</td>
			<td>Marine Depot</td>
			<td>4C31001</td>
			<td>Cleaning tool 
			Part number:24</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper Testing Kit</td>
			<td>Aquarium Pharmaceuticals</td>
			<td>65L</td>
			<td>For water testing 
			Part number:25</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curve Refugium CREE LED Aquarium Light</td>
			<td>Eshopps</td>
			<td>6500K</td>
			<td>Algae bin light 
			Part number:26</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eheim 1262 return pumps</td>
			<td>EHEIM</td>
			<td>1250219</td>
			<td>Pump for storage tanks 
			Part number:27</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eshopps R-100 Refugium Sump GEN 3</td>
			<td>Eshopps</td>
			<td>15000</td>
			<td>Sump system 
			Part number:28</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl Alcohol, 200 Proof</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>64-17-5</td>
			<td>Anesthesia 
			Part number:29</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extech DO600 ExStik II Dissolved Oxygen Meter</td>
			<td>Extech</td>
			<td>DO600</td>
			<td>Oxygen measurment 
			Part number:30</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiddler Crabs; live; dozen</td>
			<td>NORTHEAST BRINE SHRIMP</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Live food 
			Part number:31</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter Cartrages</td>
			<td>Aqueon</td>
			<td>100106087</td>
			<td>Food tank filters 
			Part number:32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Florida Crushed Coral Dry Sand - CaribSea</td>
			<td>Bulk Reef Supply</td>
			<td>212959</td>
			<td>Sedimate for bottom of tank 
			Part number:33</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FMM module</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Controller for apex system 
			Part number:34</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fritz-Zyme TurboStart 900 - Fritz</td>
			<td>Bulk Reef Supply</td>
			<td>213036</td>
			<td>Bacteria start 
			Part number:35</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand Operated Drum Pump, Siphon, Basic Pump with Spout, For Container Type Bucket, Pail</td>
			<td>Granger</td>
			<td>38Y789</td>
			<td>Water Hand Pump 
			Part number:36</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High pH Testing Kit</td>
			<td>Aquarium Pharmaceuticals</td>
			<td>27</td>
			<td>For water testing 
			Part number:37</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imagitarium Fine Mesh Net for Shrimp</td>
			<td>Petco</td>
			<td>2580993</td>
			<td>Shrimp and fish transfer net 
			Part number:38</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Leak Detection Kit (LDK) - Includes FMM module plus 2 ALD sensors</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Placed on floor to detect water 
			Part number:39</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lee`S Algae Scrubber Pad Jumbo - Glass</td>
			<td>Marine Depot</td>
			<td>LE12007</td>
			<td>Cleaning tool 
			Part number:40</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Live rocks</td>
			<td>Pruss Pets</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Habitat for octopus 
			Part number:41</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Long Bottle Cleaning Brush 17&#34; Extra Long</td>
			<td>Haomaomao</td>
			<td>B07FS7J7PN</td>
			<td>Tank Cleaning 
			Part number:42</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M1028-100ML</td>
			<td>Euthanasia 
			Part number:43</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Probe Rack</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>For holding apex sensor probes 
			Part number:44</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marine Ghost Shrimp</td>
			<td>NORTHEAST BRINE SHRIMP</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Live food 
			Part number:45</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marineland C-Series Canister Carbon Bags Filter Media, 2 count</td>
			<td>Chewy</td>
			<td>98331</td>
			<td>For elevated copper levels 
			Part number:46</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitra-Zorb Bag</td>
			<td>Aquarium Pharmaceuticals</td>
			<td>AP2213</td>
			<td>Absorbes nirtogen compounds 
			Part number:47</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrate Testing Kit</td>
			<td>Aquarium Pharmaceuticals</td>
			<td>LR1800</td>
			<td>For water testing 
			Part number:48</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrite Testing Kit</td>
			<td>Aquarium Pharmaceuticals</td>
			<td>26</td>
			<td>For water testing 
			Part number:49</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pawfly 2 Inch Air Stones Cylinder 6 PCS Bubble Diffuser Airstones for Aquarium Fish Tank Pump Blue</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B076S56XWX</td>
			<td>Aierating water 
			Part number:50</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penn Plax Airline Tubing for Aquariums &#8211;Clear and Flexible Resists Kinking, 8 Feet Standard</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B0002563MM</td>
			<td>Tubing for connecting air pump to air stone 
			Part number:51</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plumbing with unions/valves plus 3/4&#34; flex hose</td>
			<td>Pruss Pets</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Water transport 
			Part number:52</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PM1 module</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Power control module for apex 
			Part number:53</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protein skimmer</td>
			<td>Reef Octopus</td>
			<td>AC20284</td>
			<td>Removes biowaste from system 
			Part number:54</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC Apex Mounting board, grommets, wire mounts</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Helps ensure organization for wires and tubing within system 
			Part number:55</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC Regular Cement and 4-Ounce NSF Purple Primer</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>Oatey - 30246</td>
			<td>For connecting PVC pipes 
			Part number:56</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RODI unit</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>RO Water 
			Part number:57</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Salinity Probes</td>
			<td>HANNA probes</td>
			<td>HI98319</td>
			<td>Measures salinity of water 
			Part number:58</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seachem Pristine Aquarium Treatment</td>
			<td>Sea Chem</td>
			<td>1438</td>
			<td>Provides bacteria that break down excess food, waste and detritus 
			Part number:59</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Seachem Stability Fish Tank Stabilizer</td>
			<td>Sea Chem</td>
			<td>116012607</td>
			<td>Seachem Stability will rapidly and safely establish the aquarium biofilter in freshwater and marine systems 
			Part number:60</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Set of lexan tops</td>
			<td>Pruss Pets</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Aquarium tank lids 
			Part number:61</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Set of Various extended length aquabus cables</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Cables for Apex system 
			Part number:62</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SLSON Aquarium Algae Scraper Double Sided Sponge Brush Cleaner Long Handle Fish Tank Scrubber for Glass Aquariums</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B07DC2TZCJ</td>
			<td>Cleaning tool 
			Part number:63</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard-Wall PVC Pipe Fitting for Water, 45 Degree Elbow Adapter, 3/4 Socket Female x 3/4 Socket Male</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>4880K189</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:64</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard-Wall&#160;PVC Pipe Fitting for Water, 90 Degree&#160;Elbow&#160;Adapter,&#160;1 Socket Female x 1 Socket Male</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>4880K773</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:65</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard-Wall&#160;PVC Pipe Fitting for Water, Adapter,&#160;1&#160;Socket-Connect&#160;Female x 1 Barbed Male</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>4880K415</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:66</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard-Wall&#160;PVC Pipe Fitting for Water, Straight&#160;Reducer,&#160;2 Socket Female x&#160;3/4&#160;Socket Female</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>4880K008</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:67</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard-Wall&#160;PVC Pipe Fitting for Water, Tee Connector,&#160;White,&#160;1 Size&#160;Socket-Connect&#160;Female</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>4880K43</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:68</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard-Wall&#160;Unthreaded Rigid PVC Pipe for Water, 1 Pipe Size, 10 Feet Long</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>48925K13</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:69</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard-Wall Unthreaded Rigid PVC Pipe for Water, 3/4 Pipe Size, 5 Feet Long</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>48925K92</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:70</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Structural FRP Fiberglass Sheet, 48&#34; Wide x 96&#34; Long, 1/4&#34; Thick</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>8537K15</td>
			<td>Table top material 
			Part number:71</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Structural FRP Fiberglass Square Tube, 10 Feet Long, 2&#34; Wide x 2&#34; High Outside, 1/8&#34; Wall Thickness</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>8548K33</td>
			<td>Structural table materal 
			Part number:72</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tank Sediment</td>
			<td>TopDawg Pet Supply</td>
			<td>8479001207</td>
			<td>Sediment for bottom of fiddler crab tank 
			Part number:73</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature probe</td>
			<td>Neptune Systems</td>
			<td>Local Dealer</td>
			<td>Temperature probe for tanks 
			Part number:74</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetra TetraMarine Large Saltwater Flakes for all Marine Fish</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B00025K0US</td>
			<td>Fish, shrimp, and crab food 
			Part number:75</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetra Whisper Aquarium Air Pump for 10 gallon Aquariums</td>
			<td>Petco</td>
			<td>2335234</td>
			<td>Air pump for smaller tanks 
			Part number:76</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thick-Wall Through-Wall Pipe Fitting, for Water, PVC Connector, 1 Socket-Connect Female</td>
			<td>McMaster</td>
			<td>36895K843</td>
			<td>PVC pipe 
			Part number:77</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vectra s2 pump</td>
			<td>Bulk Reef Supply</td>
			<td>212141</td>
			<td>Aquarium Pump 
			Part number:78</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Water Pump</td>
			<td>TACKLIFE</td>
			<td>GHWP1A</td>
			<td>Pump for cleaning tanks 
			Part number:79</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wyze Cam v2 1080p HD Indoor WiFi Smart Home Camera with Night Vision</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B076H3SRXG</td>
			<td>DeepLabCut Recording 
			Part number:80</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

establishing an octopus ecosystem for biomedical and bioengineering research

وقد استلهمت العديد من التطورات في البحوث الطبية الحيوية من خلال اكتشاف الآليات التشريحية والخلوية التي تدعم وظائف محددة في أنواع مختلفة. الأخطبوط هو واحد من هذه الحيوانات الاستثنائية التي أعطت العلماء رؤى جديدة في مجالات علم الأعصاب والروبوتات والطب التجديدي والأطراف الاصطناعية. تتطلب الأبحاث التي أجريت مع هذا النوع من السيفالوبودات إنشاء مرافق معقدة وعناية مركزة لكل من الأخطبوط والنظام البيئي الخاص به وهو أمر بالغ الأهمية لنجاح المشروع. يتطلب هذا النظام أنظمة تصفية ميكانيكية وبيولوجية متعددة لتوفير بيئة آمنة ونظيفة للحيوان. وإلى جانب نظام التحكم، يلزم إجراء الصيانة والتنظيف الروتينيين المتخصصين للحفاظ على تشغيل المرفق على المدى الطويل. وينصح بتوفير بيئة غنية لهذه الحيوانات الذكية من خلال تغيير المناظر الطبيعية للخزان، ودمج مجموعة متنوعة من الفريسة، وإدخال مهام صعبة بالنسبة لهم للعمل من خلال. وتشمل نتائجنا التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير الذاتي للجسم كله، فضلا عن الدراسات السلوكية لفهم أفضل للجهاز العصبي. الأخطبوط تمتلك علم وظائف الأعضاء الفريدة التي يمكن أن تؤثر على العديد من مجالات البحوث الطبية الحيوية. إن تزويدهم بنظم إيكولوجية مستدامة هو الخطوة الحاسمة الأولى في الكشف عن قدراتهم المتميزة.

تم الحصول على جميع الحيوانات في دراساتنا من البرية ، وبالتالي لم يكن من الممكن تحديد عمرها بالضبط وكانت إقامتها في المختبر متغيرة. لوحظت حالة الأخطبوط يوميا. لم نرى الطفيليات أو البكتيريا أو تلف الجلد أو السلوك غير الطبيعي. وكان متوسط وزن الحيوانات 170.38 +/- 77.25 غرام. كل يسكن خزان سعة 40 جالون خ?...

Watch this Scientific Journal Video about Establishing an Octopus Ecosystem for Biomedical and Bioengineering Research at JoVE.com

Establishing an Octopus Ecosystem for Biomedical and Bioengineering Research

يمكن أن يؤثر فهم الهياكل الفسيولوجية والتشريحية الفريدة من الأخطبوط بشكل كبير على البحوث الطبية الحيوية. يوضح هذا الدليل كيفية إنشاء وصيانة بيئة بحرية لاستيعاب هذا النوع ويتضمن أحدث أساليب التصوير والتحليل لتصور تشريح الجهاز العصبي والأخطبوط ووظيفته.

إنشاء نظام إيكولوجي للأخطبوط لأبحاث الطب الحيوي والهندسة الحيوية

Many developments in biomedical research have been inspired by discovering anatomical and cellular mechanisms that support specific functions in different ...

بروتوكولنا مهم لأنه يرشد الباحثين على الحفاظ على بيئة الأخطبوط ، وشرح كيفية إنشاء الحوض ، والرعاية اليومية من الأخطبوط. هذه التقنية توجه الباحثين الجدد دون تجارب الرعاية الأخطبوط اقامة بيئة حوض السمك للأخطبوط في المختبر والحفاظ على الأخطبوط صحية للبحوث. من المهم للباحثين الجدد مع الأخطبوط أن يدركوا أن هذه الحيوانات تتطلب التزاما قويا.وهي تتطلب رعاية يومية، وتحتاج جودة المياه إلى مراقبة مستمرة في حالة مستقرة قبل وصول الحيوانات حتى. بعد أسبوع واحد من نضوج خزانات الأخطبوط ، قم بإنشاء خزان جمبري منفصل عن طريق نقل ثمانية غالونات من المياه المالحة الناضجة إلى الخزان ، ثم أضف 15 كجم من المرجان المسحوق إلى قاع الخزان. إضافة أيضا بعض الصخور الحية لتوفير أماكن الاختباء للذوبان.بعد ذلك، قم بتوصيل فلتر عبوة بحافة الخزان وإعداده وفقا لتوجيهات الشركة المصنعة. إضافة مضخة الهواء بجوار الخزان متصلة أنبوب مع حجر هوائي المرفقة وضعت في الخزان. بمجرد تبدد الرواسب المرجانية المسحوقة يمكن إضافة الروبيان إلى الخزان ، لإضافة الروبيان عند الوصول ، قم أولا بنقل الروبيان من مياه الشحن إلى خزان المياه المالحة الصغير بين الوسائط لمدة خمس دقائق لإزالة النفايات الحيوية ، ثم يمكن إضافة الروبيان مباشرة إلى الخزان.يمكن إضافة أسماك البعوض عند الوصول مباشرة إلى خزان الروبيان. إطعام الروبيان والأسماك مع رقائق السمك، والنباتات الميتة، أو الطحالب. كل أسبوع، تنظيف مرشح، تغيير منصات التصفية، وتغيير 25٪ من الماء.باستخدام مجموعات اختبار المياه، تحقق من النيتروجين ودرجة الحموضة، والمعلمات درجة الحرارة يوميا في خزانات الطعام. إذا ظلت معلمات النيتروجين المائي عالية، قم بتغيير الماء بشكل أكثر تكرارا وأضف كيسا ماصة للنيتروجين. إذا استمرت المشاكل لأكثر من شهر، نقل الروبيان إلى خزان أكبر.لخزان السلطعون، كومة 10 كجم من الحصى على جانب واحد لخلق الأراضي الجافة، وملء الجانب الآخر مع غالون واحد من المياه المالحة. ثم، إضافة سرطان البحر عازف الكمان مباشرة إلى الخزان. سوف السرطانات قضاء معظم حياتهم على الأرض، ولكن يمكن أن تكون تحت الماء لبضعة أيام في وقت واحد، مما يجعل دبابة تحت الماء جزئيا حاسمة لبقائهم على المدى الطويل.إطعام السرطانات عازف الكمان مرة واحدة في اليوم عن طريق إضافة رقائق السمك في الطبق على منطقة الخزان. تنظيف الخزانات أسبوعيا عن طريق إزالة السرطانات أولا ثم تغيير 100٪ من المياه المالحة وتنظيف الحصى. ضع الرخويات البحرية ثنائية الصمام، مثل المحار وبلح البحر، داخل خزان المياه المالحة الأخطبوط.ستفتح هذه الرخويات، مما يوفر آلية أخرى لتصفية المياه. قبل إدخال الأخطبوط إلى الخزان، تأكد من أن مستويات الأمونيا والنتريت والنترات أقل من 5 و25 و10 أجزاء في المليون على التوالي. لديك مضخة يد المياه المتاحة لإزالة الحبر الأخطبوط من الخزان.مطلوب شخصين لهذا الإجراء. عند الوصول، ضع الحقيبة على الميزان وسجل وزن الحقيبة مع الأخطبوط. إضافة حجر هوائي إلى كيس لزيادة الأوكسجين المياه أثناء نقل الحيوان إلى خزانها.قياس درجة حرارة مياه الشحن وملوحتها وتسجيل حالات المرض المطول بعد الشحن. دون نقل أي ماء من الحقيبة إلى الخزان، حقيبة النقل فوق زاوية الخزان مع الكيس المغمور جزئيا في مياه الخزان للبدء في تغيير درجة حرارة حقيبة النقل. إزالة 10٪ من الماء من كيس وتفريغها أسفل الحوض، ثم إضافة نفس الكمية من الماء من الخزان إلى الحقيبة.كرر كل 10 دقائق حتى درجة حرارة الماء في الحقيبة لا يزيد عن درجة واحدة مختلفة عن درجة حرارة الماء في الخزان. ثم ارتدي قفازات وضع كلتا يديه تحت الأخطبوط لتوفير الدعم أثناء النقل. الشخص الثاني سوف تحتاج إلى سحب بلطف الذراعين شفط من جانب الحقيبة.بمجرد أن يخرج الأخطبوط من الحقيبة ، قم بتحريكه بسرعة إلى مياه موطنه الجديد ، ونقل أقل قدر ممكن من الماء من كيس الشحن. استخدم المضخة اليدوية لإزالة أي حبر يطلقه الأخطبوط عندما يكون في الخزان. الآن وزن الحقيبة بالماء للحصول على الوزن التقريبي للحيوان.خلال الأسبوعين الأولين بعد الوصول، قم بمراقبة الاستهلاك اليومي للأخطبوط، والذي يجب أن يكون حوالي 4 إلى 8٪ من وزنه. يجب فحص الأخطبوط أربع مرات في اليوم. ويمكن تخفيض هذا إلى مرتين في اليوم بعد أسبوعين.وزن الحيوان كل أسبوعين وضبط استهلاك الغذاء حسب الحاجة. استخدم مجموعة اختبار المياه المالحة المتاحة تجاريا لمستويات الحموضة والأمونيا والنتريت والنترات. أضف الكمية الموجهة من خزان المياه إلى أنابيب الاختبار الأربعة المزودة بالطقم.كما هو محدد في عدة الاختبار، إضافة كمية من تفاعل calorimetric إلى أنبوب المقابلة. إذا كانت مستويات الأمونيا والنتريت والنترات أعلى من 5 و25 و10 أجزاء في المليون على التوالي، اغسل الكتلة الحيوية من فلتر الجوارب، أو تغير إلى فلتر جورب جديد. بالإضافة إلى ذلك، تنظيف الكتلة الحيوية من الجزء العلوي من كاشطة مع فرشاة وإضافة البكتيريا denitrifying إضافية إلى الخزان.إذا استمرت المشاكل، ثم استبدال 25٪ من المياه مع المياه المالحة العذبة. باستخدام مضخة يدوية، وإزالة جميع جثث سرطان البحر والجمبري الميت من الخزان، فضلا عن أي البراز الأخطبوط. إزالة جميع السرطانات الحية المتبقية من الخزان ونقلها مرة أخرى إلى خزان.بعد ذلك، أعد ترتيب الأجسام الكبيرة داخل الخزان. ثم أدخل نصف عدد السرطانات التي يأكلها الأخطبوط يوميا إلى الخزان. إطعام الروبيان المذاب أو سرطان البحر الذكور الصغيرة لأخطبوط الأحداث.اعتمادا على التجربة، يمكن إدخال السرطانات والروبيان في أي مكان في الخزان، أو إلى الأخطبوط مباشرة. تقدم خمسة جمبري شبح يوميا. لتوفير مجموعة متنوعة من الطعام للأخطبوط، وإعطاء البطلينوس الحية واحدة أو بلح البحر مرة واحدة في الأسبوع، والحفاظ دائما على ثلاثة أسماك البعوض داخل الخزان.للصرف الصحي الأسبوعي، أغلق أضواء سلة المهملات، المضخة، والطحالب قبل تنظيف نظام المضخة، ثم قم بإيقاف تشغيل الصمام التلقائي للنظام قبل إزالة الماء. وأخيرا، إزالة كاشطة وجميع المياه فقط من نظام مستنقع. فرك طفيفة بن الطحالب لإزالة معظم الكتلة الحيوية من جدرانها وتنظيف بقية منطقة مستنقع مع فرشاة، ثم إزالة مرشح جورب، وتنظيفه مع الخل، والسماح لها الجافة.تدوير مع مرشح جورب آخر كل أسبوع، والاستعاضة عن أخرى جديدة كل ثلاثة أشهر. بعد تنظيف الكتلة الحيوية من أعلى كاشطة، وضع كاشطة مرة أخرى إلى النظام والبدء في إعادة ملء بالماء المالح. عندما تبدأ منطقة المضخة في التعبئة، قم بتشغيل جميع الأنظمة مرة أخرى.توقف عن إضافة الماء عندما يكون الجزء العلوي التلقائي من صمام التعويم في وضع إيقاف تشغيله. فك أنابيب الاختبار هو اختبار قيم لفهم وظيفة الحسية الحركية، فضلا عن تعلم قدرات الذاكرة من الأخطبوط. تم إجراء هذا الاختبار يوميا على ثلاثة أخطبوطات ، واستغرق الأخطبوط أربعة أيام في المتوسط لتعلم كيفية فتح أنبوب الاختبار.تظهر هنا صور التصوير بالرنين المغناطيسي عالية الدقة المكانية لدماغ الأخطبوط وذراعيه اللتي تشكلان معا جهازا عصبيا يحتوي على أكثر من 500 مليون خلية عصبية. هذا هو عرض تاجي للرأس، تظهر الدماغ والفص البصري. في المنظر الإكليلي للذراعين ، يكون الحبل المحوري مرئيا في كل ذراع من الأسلحة السبعة ، ويظهر منظر القوس للمصاصون بنية عصبية محيطية معقدة.سمح التصوير المقطعي الفلوري المبرد ، الذي يولد صورة مورفولوجية ثلاثية الأبعاد للحيوان بأكمله ، بتصور الدماغ والمصاصون المتمركزين على طول الذراع عند الطول الموجي البالغ 470 نانومتر. يتم تصور الجهاز الهضمي في الأطوال الموجية 555 و 640 نانومتر. بعد تطوير هذه التقنية ، كان من الممكن استخدام أدوات التعلم الآلي لتتبع وتصنيف حركات الأخطبوط.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Graphene Coatings for Biomedical Implants

الجرافين عوازل للزراعة الحيوية الطبية

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Establishing Fungal Entomopathogens as Endophytes: Towards Endophytic Biological Control

إنشاء Entomopathogens الفطرية وEndophytes: نحو المكافحة البيولوجية النابوت الداخلي

 Beauveria bassiana is a fungal entomopathogen with the ability to colonize plants endophytically. As an endophyte, B. bassiana may play a role in ...

Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

تصميم بروتين الحرير الحرير المواد سبيكة للتطبيقات الطبية الحيوية

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

افتعال فائقة الكره المواد البوليمرية للتطبيقات الطبية الحيوية

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

تصنيع ميكانيكيا الانضباطي والحيويه المعادن سقالات للتطبيقات الطبية الحيوية

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

التوليف من ألياف نانوية أساس كيراتين للهندسة الطبية الحيوية

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

تحضير مزيج سريع من Bioinspired النانو هيدروكسيباتيت للتطبيقات الطبية الحيوية

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest ...

An Ultrasonic Tool for Nerve Conduction Block in Diabetic Rat Models

أداة بالموجات فوق الصوتية للتوصيل العصبية بلوك في نماذج الفئران السكري

Nerve conduction block with a high intensity-focused ultrasound (HIFU) transducer has been performed in normal and diabetic animal models recently. HIFU ...

An Additive Manufacturing Technique for the Facile and Rapid Fabrication of Hydrogel-based Micromachines with Magnetically Responsive Components

مثبط لصناعة تقنية لتلفيق ميكروماتشينيس على أساس المائية مع مكونات مغناطيسيا استجابة سريعة وسهلة

Polyethylene glycol (PEG)-based hydrogels are biocompatible hydrogels that have been approved for use in humans by the FDA. Typical PEG-based hydrogels ...