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

Dette arbejde blev støttet af NIH UF1NS115817 (G.P.). G.P. er delvist støttet af NIH tilskud R01NS072171 og R01NS098231. Vi vil gerne takke Patrick Zakrzewki og Mohammed Farhoud fra Emit Imaging for hjælp og støtte til indsamling og visualisering af data på Xerra Imaging Platform. MSU har en forskningsaftale med Bruker Biospin.

Alle dyreforsøg blev godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) fra Michigan State University.
1. Octopus tank udstyr set-up
<ol><li>For det første skal du få alle ikke-biologiske materialer til et akvarium, der vil blive indarbejdet i det marine miljøsystem, som vist i materialetabellen. Størrelser leveres i tommer.</li>
	<li>Vask alle slanger, rør og filter systemdele med 70% ethanol og deioniseret (DI) vand forud for installationen. Brug ikke s?...

Systemopsætning: Akvarieøkosystemet er udviklet på en måde, så både mekaniske og biologiske metoder til filtrering og iltning af vandet anvendes. Filtreringselementerne i systemet bruger sokkefiltre, proteinspemmere og regelmæssig rengøring for at opretholde nitrogen- og iltniveau. Endnu vigtigere er det, at vi også er afhængige af marine mikroorganismer til at forbruge de farlige nitrogenholdige forbindelser og andet biologisk affald samt befolke vandet gennem fotosynteseprocesser. Yderlige...

Nye koncepter inden for biomedicinsk forskning og biomedicinsk teknik er ofte inspireret af at identificere specifikke strategier, som biologiske arter besidder til at tackle miljømæssige og fysiologiske forhold og udfordringer. For eksempel har forståelse af fluorescensegenskaberne i ildfluer ført til udvikling af nye fluorescerende sensorer, der kan rapportere cellulær aktivitet i andre modelorganismer1; identifikation af ionkanaler, der aktiveres af lys i alger, har ført til udvikling af cellulære og tidsmæssige specifikke lysbaserede neuromodulationer2,3,4,5; opdage proteiner i glas havkat, der navigerer i henhold til Jordens magnetfelt har ført til udviklingen af magnetisk-baseret-neuromodulation6,7,8,9,10,11; forståelse af sifonrefleksen i Aplysia har været medvirkende til at forstå det cellulære grundlag for adfærd12,13,14.
Forskere fortsætter med at udvide den nuværende bioengineering og fylogenetiske værktøjskasse ved at drage fordel af de unikke styrker og nye perspektiver på fysiologiske funktioner, som ikke-konventionelle laboratoriearter holder. Føderale agenturer er begyndt at støtte disse linjer af undersøgelser ved at finansiere nyt arbejde udført på forskellige arter.
En slægt af dyr med unikke anatomi og regenerering kapaciteter samt den adaptive kontrol af hver af sine arme, fascinerende biologer og ingeniører, og fængslende publikum fra alle dele af samfundet er Octopus17. Faktisk er mange aspekter af blækspruttens fysiologi og adfærd blevet undersøgt i løbet af de sidste årtier15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 . Men den seneste udvikling inden for molekylær og evolutionær biologi, robotteknologi, bevægelsesoptagelse, billeddannelse, maskinlæring og elektrofysiologi fremskynder opdagelser relateret til blækspruttefysiologi og adfærd og oversætter dem til innovative bioengineeringsstrategier27,28,29,30,31,32,33,34,35 36,37,38,39.
Her beskriver vi, hvordan man opretter og vedligeholder blækspruttehold, hvilket ville være af interesse og relevans for forskere og ingeniører fra forskellige baggrunde, videnskabelige interesser og mål. Ikke desto mindre fokuserer vores resultater på anvendelsen af blæksprutter i neurovidenskab og neuroengineeringsforskning. Blæksprutten har et højt udviklet nervesystem med 45 millioner neuroner i den centrale hjerne, 180 millioner neuroner i de optiske lapper og yderligere 350 millioner neuroner i de otte aksiale ledninger og perifere ganglier; til sammenligning har en hund et lignende antal neuroner og en kat kun halvdelen af det40. I modsætning til hvirveldyrnervesystemet er der kun 32K-efferent og 140K-afferentfibre, der forbinder de millioner af neuroner i blækspruttens hjerne med de millioner af neuroner i hver af deres arms aksiale ledninger40,41,42. Disse relativt få sammenkoblede fibre tyder på, at de fleste af detaljerne for udførelsen af motorprogrammerne udføres i selve den aksiale ledning, der understreger den unikt distribuerede neuronale kontrol, som blæksprutterne besidder. Blækspruttens arme har ekstraordinær finmotorisk kontrol, der gør det muligt for dem manipulationsevner som åbning af krukkelåg, selv når de er inde i beholderen. Denne højt udviklede prehensile motor kapacitet er unik for klassen af Blæksprutter (blæksprutte, blæksprutte og blæksprutte)43.
Gennem hundreder af millioner af års evolution har blæksprutten udviklet et bemærkelsesværdigt og sofistikeret genom og fysiologisk system43,44, der har inspireret til ny udvikling og fremskridt på tværs af videnskabelige og tekniske områder. For eksempel kan et vandafvisende klæbeplaster baseret på blækspruttens suckers anatomiske struktur holde sig til våde og tørre overflader45; et syntetisk camoufleringsmateriale inspireret af blækspruttens camouflagehud kan forvandle en flad 2D-overflade til en tredimensionel med bump og gruber46. Miniature bløde og autonome robotter (dvs. Octobots), der i fremtiden kunne tjene som kirurgiske værktøjer inde i kroppen47; og en arm (dvs. OctoArm) fastgjort til en tank-lignende robot48 er også blevet udviklet. Mange arter af blæksprutter anvendes i biomedicinsk forskning, f.eks Octopus vulgaris, Octopus sinensis, Octopus variabilis og Octopus bimaculoides (O. bimaculoides); O. vulgaris og O. bimaculoides er de mest almindelige34,49,50. Den nylige sekventering af forskellige blækspruttegenomer gør denne slægt af særlig interesse og åbner nye grænser inden for blæksprutteforskning34,43,51,52.
O. bimaculoides, der anvendes i vores set-up er en mellemstor art af blæksprutte, først opdaget i 1949, der kan findes i lavt vand ud for det nordøstlige Stillehav kyst fra det centrale Californien til den sydlige del af Baja California halvø17. Det kan genkendes af de falske øjnepotter på sin kappe under øjnene. Sammenlignet med Giant Pacific Octopus (Enteroctopus dofleini) og Common Octopus (O. vulgaris), er California Two-Spot Octopus (O. bimaculoides) relativt lille i størrelse, der starter mindre end et par centimeter og vokser hurtigt som ung. Når den hæves inden for et laboratorium, kan den voksne kappestørrelse vokse til en gennemsnitlig størrelse på 100 cm og veje op til 800 g53,54. Blæksprutter har en hurtig vækstperiode inden for deres første 200 dage; på det tidspunkt betragtes de som voksne og fortsætter med at vokse resten af deres liv55,56,57. Blæksprutter kan være kannibalistiske, især når begge køn er anbragt sammen i en tank; derfor skal de huses individuelt i separate tanke58.

<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

Mange udviklinger inden for biomedicinsk forskning er blevet inspireret af at opdage anatomiske og cellulære mekanismer, der understøtter specifikke funktioner i forskellige arter. Blæksprutten er et af disse ekstraordinære dyr, der har givet forskerne ny indsigt i områderne neurovidenskab, robotteknologi, regenerativ medicin og proteser. Forskning med denne art af blæksprutter kræver oprettelsen af komplekse faciliteter og intensiv pleje til både blæksprutte og dens økosystem, der er afgørende for projektets succes. Dette system kræver flere mekaniske og biologiske filtreringssystemer for at skabe et sikkert og rent miljø for dyret. Sammen med styresystemet kræves specialiseret rutinemæssig vedligeholdelse og rengøring for effektivt at holde anlægget i drift på lang sigt. Det anbefales at give disse intelligente dyr et beriget miljø ved at ændre tankens landskab, inkorporere en række byttedyr og introducere udfordrende opgaver, som de kan arbejde igennem. Vores resultater omfatter MR og en helkrops autofluorescence imaging samt adfærdsmæssige undersøgelser for bedre at forstå deres nervesystem. Blæksprutter besidder unik fysiologi, der kan påvirke mange områder af biomedicinsk forskning. At give dem et bæredygtigt økosystem er det første afgørende skridt i afdækningen af deres forskellige evner.

Alle dyrene i vores undersøgelser blev fremstillet af naturen, og dermed kunne deres nøjagtige alder ikke bestemmes, og deres ophold i laboratoriet var variabelt. Blæksprutte tilstand blev observeret dagligt. Vi så ikke parasitter, bakterier, hudskader eller unormal adfærd. Den gennemsnitlige vægt af dyr var 170,38 +/- 77,25 g. Hvert dyr beboede deres egen 40-gallon tank. Den gennemsnitlige ± standardafvigelse for de parametre, der er registreret for en tank over en uge, var: pH 8,4 ± 0,0, saltholdighed 34,06 ± ...

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

Forståelse af blæksprutternes unikke fysiologiske og anatomiske strukturer kan i høj grad påvirke biomedicinsk forskning. Denne vejledning viser, hvordan man opretter og vedligeholder et havmiljø for at imødekomme denne art og omfatter state-of-the-art billeddannelse og analytiske tilgange til at visualisere blækspruttens nervesystemet anatomi og funktion.

Etablering af et blæksprutteøkosystem til biomedicinsk og bioengineeringsforskning

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

Vores protokol er vigtig, fordi den guider forskere om at opretholde et blækspruttemiljø og forklare, hvordan man opretter akvariet, daglig pleje af blæksprutter. Denne teknik guider nye forskere uden blæksprutte pleje erfaringer oprette et akvarium miljø for blæksprutter i et laboratorium og opretholde sunde blæksprutter til forskning. Det er vigtigt for nye forskere med blæksprutter at indse, at disse dyr kræver stærkt engagement.De kræver daglig pleje, og vandkvaliteten skal overvåges kontinuerligt i stabil tilstand, før dyrene overhovedet ankommer. En uge efter blækspruttetankene er modnet, skal du oprette en separat rejetank ved at overføre otte liter modnet saltvand til tanken og tilsæt derefter 15 kg knust koral til bunden af tanken. Tilføj også et par levende klipper for at give skjulesteder til smeltning.Derefter fastgøres et beholderfilter til kanten af tanken og sætter det op som anvist af producenten. Tilsæt en luftpumpe ved siden af tanken tilsluttet et rør med en vedhæftet luftsten placeret i tanken. Når den knuste koral sediment spredes rejer kan tilføjes til tanken, For at tilføje rejer ved ankomsten, først flytte rejer fra shipping vand til den lille intermediatory saltvand tank i fem minutter for at fjerne bioaffald, så rejer kan tilføjes direkte til tanken.Mosquito fisk, ved ankomsten, kan tilføjes direkte til rejer tanken. Foder rejer og fisk med fisk flager, død vegetation, eller alger. Rengør hver uge filteret, skift filterpuderne og skift 25% af vandet.Brug vand test kits, kontrollere kvælstof, pH, og temperatur parametre dagligt i fødevarer tanke. Hvis kvælstofparametrene for vand forbliver høje, skal vandet skiftes oftere og tilføje en nitrogenabsorberende pose. Hvis problemerne varer længere end en måned, skal du flytte rejerne til en større tank.For krabbetanken skal du stable 10 kg småsten på den ene side for at skabe tørt land og fylde den anden side med en gallon saltvand. Tilsæt derefter spillemandskrabber direkte i tanken. Krabber vil tilbringe det meste af deres liv på land, men kan være under vandet i et par dage ad gangen, hvilket gør en delvist undervandstank afgørende for deres langsigtede overlevelse.Foder spillemand krabber en gang om dagen ved at tilføje fisk flager i fadet på det område af tanken. Rengør tankene ugentligt ved først at fjerne krabberne og derefter ændre 100% af saltvandet og rense småstenene. Placer marine toskallede bløddyr, såsom muslinger og muslinger, i blæksprutte saltvandstanken.Disse bløddyr vil åbne op, hvilket giver en anden vandfiltreringsmekanisme. Før du introducerer blæksprutten i tanken, skal du sikre dig, at ammoniak-, nitrit- og nitratniveauet er under henholdsvis 5, 25 og 10 dele pr. Million. Har en vand hånd pumpe til rådighed for at fjerne blæksprutte blæk fra tanken.Der kræves to personer til denne procedure. Ved ankomsten skal du placere posen på skalaen og registrere posens vægt med blæksprutten. Tilsæt en luftsten til posen for at øge vand iltningen, mens du overfører dyret til deres tank.Mål forsendelsesvandets temperatur og saltholdighed og registrere tilfælde af langvarig sygdom efter forsendelse. Uden at overføre vand fra posen til tanken, hænge transportposen over hjørnet af tanken med posen delvist nedsænket i tankvandet for at begynde at ændre temperaturen på transportposen. Fjern 10% af vandet fra posen og dump det ned i vasken, og tilsæt derefter den samme mængde vand fra tanken til posen.Gentag hvert 10. minut, indtil vandtemperaturen i posen ikke er mere end en grad forskellig fra vandtemperaturen i tanken. Brug derefter handsker og læg begge hænder under blæksprutten for at yde støtte under overførslen. Den anden person skal forsigtigt trække de sugede arme fra siden af posen.Når blæksprutten er ude af posen, skal du flytte den hurtigt ind i vandet i sit nye habitat og overføre så lidt vand fra forsendelsesposen som muligt. Brug håndpumpen til at fjerne blæk blæksprutte udgivelser, når i tanken. Nu vejer posen med vand for at opnå dyrets omtrentlige vægt.I de første to uger efter ankomsten skal du overvåge blækspruttens daglige forbrug, som skal være omkring 4 til 8% af sin vægt. Blæksprutten skal kontrolleres fire gange om dagen. Dette kan reduceres til to gange om dagen efter to uger.Afvej dyret hver anden uge og juster fødevareforbruget efter behov. Brug et kommercielt tilgængeligt saltvandstestsæt til pH-, ammoniak-, nitrit- og nitratniveauer. Tilsæt den kit-ledede mængde tankvand til de fire reagensglas, der følger med sættet.Som angivet på testkittet tilsættes mængden af kalorimetrisk reaktant til det tilsvarende rør. Hvis ammoniak-, nitrit- og nitratniveauet er over henholdsvis 5, 25 og 10 dele pr. million, skal du vaske biomassen ud af sokkefilteret eller skifte til et nyt sokkefilter. Derudover renses biomasse fra toppen af skimmeren med en børste og tilføjer yderligere denitrificerende bakterier til tanken.Hvis problemerne fortsætter, skal du udskifte 25% af vandet med frisk saltvand. Brug en håndpumpe, fjern alle døde krabber og rejer slagtekroppe fra tanken samt enhver blæksprutte fækalt stof. Fjern alle de resterende levende krabber fra tanken og flyt dem tilbage til opbevaringstanken.Derefter omarrangere store genstande i tanken. Derefter introduceres halvdelen af antallet af krabber, som blæksprutten ville spise dagligt til tanken. Foder optøede rejer eller små mandlige spillemand krabber til unge blæksprutter.Afhængigt af eksperimentet kan krabber og rejer introduceres overalt i tanken eller til blæksprutten direkte. Tilbyd fem spøgelsesrejer dagligt. For at give en række mad til blæksprutten, giv en levende musling eller musling en gang om ugen og altid opretholde tre myg fisk inde i tanken.For ugentlige sanitet, lukke skimmer, pumpe og alger bin lys før rengøring af pumpesystemet, derefter slukke for den automatiske ventil af systemet, før du fjerner vand. Endelig skal du fjerne skimmeren og alt vandet kun fra sumpsystemet. Skrub algerne let for at fjerne det meste af biomassen fra sine vægge og rengør resten af sumpområdet med en børste, fjern derefter strømpefilteret, rengør det med eddike og lad det tørre.Roter med et andet sokfilter hver uge og erstattes med nye hver tredje måned. Efter rensning af biomassen fra toppen af skimmeren skal du sætte skimmeren tilbage i systemet og begynde at genopfylde med saltvand. Når pumpeområdet begynder at fylde, skal du tænde alle systemerne igen.Stop med at tilsætte vand, når den automatiske top af flydeventilen er i slukket position. Skru reagensglas er en værdifuld test for at forstå sensorimotorisk funktion, samt lære hukommelsen kapaciteter blæksprutter. Denne test blev udført dagligt på tre blæksprutter, og det tog blæksprutterne i gennemsnit fire dage at lære at åbne reagensglasset.Vist her er ultra-høj rumlig opløsning MR-billeder af blæksprutte hjerne og arme, der tilsammen danner et nervesystem, der indeholder over 500 millioner neuroner. Dette er en koronal opfattelse af hovedet, der viser hjernen og de optiske lapper. I den koronale visning af armene, Den aksiale ledning er synlig i hver af de syv arme, og en sagittal opfattelse af suckers viser en kompleks perifer nervøs struktur.Kryo-fluorescens tomografi imaging, som genererer en tre-dimensionel morfologisk billede af hele dyret, tilladt visualisering af hjernen og suckers placeret langs armen på 470-nanometer bølgelængde. Fordøjelsessystemet visualiseres i 555-og 640-nanometer bølgelængder. Efter denne teknik blev udviklet, var det muligt at bruge maskinlæringsværktøjer til sporing og klassificering af blækspruttebevægelserne.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Graphene Maling til biomedicinske implantater

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

Etablering Fungal Entomopathogens som Endofytter: Mod Endophytic Biologisk Kontrol

 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

Designing Silke-silkeprotein legering materialer til biomedicinske anvendelser

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

Opdigte superhydrofobe Polymere materialer til biomedicinske anvendelser

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

Fabrikation af mekanisk Tunable og bioaktive Metal Stilladser til biomedicinske anvendelser

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

Syntese af Keratin-baserede Nanofiber for Biomedical Engineering

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

Hurtig Mix Udarbejdelse af bioinspirerede Nanoscale hydroxyapatit for Biomedical Applications

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

En ultralyds værktøj til Nerve Varmeledning blokere i diabetisk rotte modeller

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

Tilsætningsstof fremstilling teknik for den letkøbt og hurtig fabrikation af Hydrogel-baserede Micromachines med magnetisk lydhør komponenter

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