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 arbeidet ble støttet av NIH UF1NS115817 (G.P.). G.P. støttes delvis av NIH-tilskudd R01NS072171 og R01NS098231. Vi vil takke Patrick Zakrzewki og Mohammed Farhoud fra Emit Imaging for hjelp og støtte til å samle inn og visualisere dataene på Xerra Imaging Platform. MSU har en forskningsavtale med Bruker Biospin.

Alle dyrestudier ble godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) ved Michigan State University.
1. Oppsett av blekkspruttankutstyr
<ol><li>Først må du skaffe alle ikke-biologiske materialer til et akvarium som vil bli innlemmet i det marine miljøsystemet, som vist i materialtabellen. Størrelser er gitt i tommer.</li>
	<li>Vask alle rør-, rør- og filtersystemdeler med 70% etanol og deionisert (DI) vann før installasjonen. Ikke bruk såpe eller andre...

Systemoppsett: Akvariet økosystemet er utviklet på en måte som både mekaniske og biologiske metoder for filtrering og oksygenering av vannet brukes. Filtreringselementene i systemet bruker sokkefiltre, proteinskummer og regelmessig rengjøring for å opprettholde nitrogen- og oksygennivåer. Enda viktigere er det at vi også er avhengige av marine mikroorganismer for å konsumere de farlige nitrogenholdige forbindelsene og annet biologisk avfall, samt aerere vannet gjennom prosesser for fotosyntes...

Nye konsepter innen biomedisinsk forskning og biomedisinsk ingeniørfag er ofte inspirert av å identifisere spesifikke strategier som biologiske arter har for å møte miljømessige og fysiologiske forhold og utfordringer. For eksempel har forståelse av fluorescensegenskapene i ildfluer ført til utvikling av nye fluorescerende sensorer som kan rapportere cellulær aktivitet i andre modellorganismer1; identifisere ionkanaler aktivert av lys i alger har ført til utvikling av cellulær og tidsspesifikk lysbasert nevromodulering2,3,4,5; oppdage proteiner i glass steinbit som navigerer i henhold til jordens magnetfelt har ført til utvikling av magnetisk-basert-nevromodulering6,7,8,9,10,11; forstå sifonrefleksen i Aplysia har vært medvirkende til å forstå det cellulære grunnlaget for atferd12,13,14.
Forskere fortsetter å utvide den nåværende bioingeniør- og fylogenetiske verktøykassen ved å dra nytte av de unike styrkene og nye perspektivene på fysiologiske funksjoner som ikke-konvensjonelle laboratoriearter har. Føderale etater begynner å støtte disse studielinjene ved å finansiere nytt arbeid utført på forskjellige arter.
En slekt av dyr med unik anatomi og regenerering evner samt adaptiv kontroll av hver av sine armer, fascinerende biologer og ingeniører, og fengslende publikum fra alle deler av samfunnet er Octopus17. Faktisk har mange aspekter av blekksprutens fysiologi og oppførsel blitt studert de siste tiårene15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 . Den siste utviklingen innen molekylær og evolusjonsbiologi, robotikk, bevegelsesopptak, avbildning, maskinlæring og elektrofysiologi akselererer imidlertid funn relatert til blekksprutfysiologi og atferd og oversetter dem til innovative bioingeniørstrategier27,28,29,30,31,32,33,34,35 ,36,37,38,39.
Her beskriver vi hvordan man setter opp og vedlikeholder blekkspruthold, noe som vil være av interesse og relevans for forskere og ingeniører med ulik bakgrunn, vitenskapelige interesser og mål. Likevel fokuserer våre resultater på anvendelse av blekksprut i nevrovitenskap og nevroengineering forskning. Blekksprut har et høyt utviklet nervesystem med 45 millioner nevroner i sentralhjernen, 180 millioner nevroner i optiske lober og ytterligere 350 millioner nevroner i de åtte aksiale ledningene og perifere gangliaene; Til sammenligning har en hund et lignende antall nevroner og en katt bare halvparten av den40. I motsetning til virveldyrnervesystemet, er det bare 32K sprudlende og 140K afferente fibre som forbinder millioner av nevroner i blekksprutens hjerne til millioner av nevroner i hver av armens aksiale ledninger40,41,42. Disse relativt få sammenkoblede fibrene antyder at de fleste detaljene for utførelsen av motorprogrammene utføres i selve aksialledningen, og understreker den unikt distribuerte nevronkontrollen blekksprutene har. Blekksprutens armer har ekstraordinær fin motorisk kontroll som gjør dem manipulasjon ferdigheter som å åpne krukke lokk, selv når de er inne i beholderen. Denne høyt utviklede prehensile motorkapasiteten er unik for klassen av Cephalopods (blekksprut, blekksprut og blekksprut)43.
Faktisk, gjennom hundrevis av millioner år med evolusjon, har blekksprut utviklet et bemerkelsesverdig og sofistikert genom og fysiologisk system43,44 som har inspirert ny utvikling og fremgang på tvers av vitenskapelige og tekniske felt. For eksempel kan en vannavstøtende limplaster basert på den anatomiske strukturen til blekkspruts suckers holde seg til våte og tørre overflater45; et syntetisk kamufleringsmateriale inspirert av blekksprutens kamuflasjehud kan forvandle en flat, 2D-overflate til en tredimensjonal en med støt og groper46. Miniatyr myke og autonome roboter (dvs. Octobots) som i fremtiden kan tjene som kirurgiske verktøy inne i kroppen47; og en arm (dvs. OctoArm) festet til en tanklignende robot48 er også utviklet. Mange arter av blekksprut brukes i biomedisinsk forskning, for eksempel Blekksprut vulgaris, Blekksprut sinensis, Octopus variabilis og Octopus bimaculoides (O. bimaculoides); O. vulgaris og O. bimaculoides er de vanligste34,49,50. Den nylige sekvenseringen av forskjellige blekksprutgenomer gjør denne slekten av spesiell interesse og åpner nye grenser i blekksprutforskning34,43,51,52.
O. bimakuloider som brukes i vårt oppsett er en mellomstor art av blekksprut, først oppdaget i 1949, som finnes i grunt vann utenfor nordøst-Stillehavskysten fra sentrale California til sør for Baja California-halvøya17. Det kan gjenkjennes av de falske øynene på mantelen under øynene. Sammenlignet med Giant Pacific Octopus (Enteroctopus dofleini) og Common Octopus (O. vulgaris), er California Two-Spot Octopus (O. bimaculoides) relativt liten i størrelse, og starter mindre enn noen få centimeter, vokser raskt som en ungdom. Når den heves i et laboratorium, kan den voksne mantelstørrelsen vokse til en gjennomsnittlig størrelse på 100 cm og veie opp til 800 g53,54. Blekksprut har en rask vekstperiode i løpet av de første 200 dagene; Da regnes de som voksne og fortsetter å vokse gjennom resten av livet55,56,57. Blekksprut kan være kannibalistiske, spesielt når begge kjønn er plassert sammen i en tank; Derfor må de plasseres individuelt i separate tanker58.

<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 utviklinger innen biomedisinsk forskning har blitt inspirert av å oppdage anatomiske og cellulære mekanismer som støtter spesifikke funksjoner i forskjellige arter. Blekksprut er et av disse eksepsjonelle dyrene som har gitt forskere ny innsikt i nevrovitenskap, robotikk, regenerativ medisin og proteser. Forskning med denne arten av blæksprutte krever oppsett av komplekse fasiliteter og intensivbehandling for både blekksprut og økosystem som er avgjørende for prosjektets suksess. Dette systemet krever flere mekaniske og biologiske filtreringssystemer for å gi et trygt og rent miljø for dyret. Sammen med kontrollsystemet er det nødvendig med spesialisert rutinemessig vedlikehold og rengjøring for å effektivt holde anlegget i drift på lang sikt. Det anbefales å gi et beriket miljø til disse intelligente dyrene ved å endre tankens landskap, innlemme en rekke byttedyr og introdusere utfordrende oppgaver for dem å jobbe gjennom. Våre resultater inkluderer MR og en autofluorescence-avbildning av hele kroppen, samt atferdsstudier for bedre å forstå nervesystemet. Blekksprut har unik fysiologi som kan påvirke mange områder av biomedisinsk forskning. Å gi dem et bærekraftig økosystem er det første avgjørende skrittet for å avdekke deres distinkte evner.

Alle dyrene i våre studier ble hentet fra naturen, og dermed kunne deres eksakte alder ikke bestemmes og deres opphold i laboratoriet var variabelt. Blekkspruttilstand ble observert daglig. Vi så ikke parasitter, bakterier, hudskader eller unormal oppførsel. Gjennomsnittlig vekt av dyr var 170,38 +/- 77,25 g. Hvert dyr bebodd sin egen 40-gallon tank. Gjennomsnittlig ± standardavvik for parametrene som er registrert for en tank over en uke var: pH 8,4 ± 0,0, saltholdighet 34,06 ± 0,61 ppt, temperatur 18,7 ± 0,75 °...

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

Å forstå de unike fysiologiske og anatomiske strukturene til blekksprut kan i stor grad påvirke biomedisinsk forskning. Denne veiledningen demonstrerer hvordan man setter opp og vedlikeholder et marint miljø for å imøtekomme denne arten og inkluderer toppmoderne avbildning og analytiske tilnærminger for å visualisere blekkspruts nervesystemanatomi og funksjon.

Etablering av et blekksprutøkosystem for biomedisinsk og bioingeniørforskning

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

Vår protokoll er viktig fordi den guider forskere på å opprettholde et blekksprutmiljø, og forklarer hvordan man setter opp akvariet, daglig pleie av blekksprut. Denne teknikken veileder nye forskere uten blekksprutpleieopplevelser setter opp et akvariummiljø for blekksprut i et laboratorium og opprettholder sunne blekksprut for forskning. Det er viktig for nye forskere med blekksprut å innse at disse dyrene krever sterkt engasjement.De krever daglig pleie og vannkvaliteten må kontinuerlig overvåkes i stabil tilstand før dyrene selv kommer. En uke etter at blekkspruttankene er modnet, sett opp en egen reketank ved å overføre åtte liter modnet saltvann til tanken, og tilsett deretter 15 kilo knust korall til bunnen av tanken. Legg også til noen levende bergarter for å gi gjemmesteder for smelting.Deretter fester du et beholderfilter til kanten av tanken og setter det opp som anvist av produsenten. Tilsett en luftpumpe ved siden av tanken som er koblet til et rør med en vedlagt luftstein plassert i tanken. Når det knuste korallsedimentet sprer rekene kan legges til tanken, For å legge rekene ved ankomst, flytt først rekene fra fraktvannet til den lille mellomliggende saltvannstanken i fem minutter for å fjerne bioavfall, så kan rekene legges direkte til tanken.Myggfisk, ved ankomst, kan legges direkte til reketanken. Fôr rekene og fisken med fiskeflak, død vegetasjon eller alger. Hver uke rengjør filteret, bytt filterputer og bytt 25% av vannet.Bruk vanntestsett, kontroller nitrogen-, pH- og temperaturparametere daglig i mattankene. Hvis vann nitrogenparametere forblir høye, bytt vannet oftere og legg til en nitrogenabsorberende pose. Hvis problemene vedvarer lenger enn en måned, flytt rekene til en større tank.For krabbetanken, stable 10 kilo småstein på den ene siden for å skape tørt land, og fyll den andre siden med en gallon saltvann. Legg deretter fiddler krabber direkte inn i tanken. Krabber vil tilbringe mesteparten av livet på land, men kan være under vann i noen dager av gangen, noe som gjør en delvis undervannstank avgjørende for deres langsiktige overlevelse.Fôr felekrabbene en gang per dag ved å legge til fiskeflak i parabolen på tankens område. Rengjør tankene ukentlig ved først å fjerne krabber og deretter bytte 100% av saltvannet og rengjøre småsteinene. Plasser marine bivalve bløtdyr, som muslinger og blåskjell, innenfor blekksprut saltvannstanken.Disse bløtdyrene vil åpne seg, og gir en annen vannfiltreringsmekanisme. Før du introduserer blekksprut i tanken, må du sørge for at ammoniakk-, nitritt- og nitratnivåene er under henholdsvis 5, 25 og 10 deler per million. Ha en vannhåndpumpe tilgjengelig for å fjerne blekksprutblekk fra tanken.To personer kreves for denne prosedyren. Ved ankomst, plasser posen på skalaen og registrer vekten av posen med blekksprut. Legg til en luftstein i posen for å øke vannoksygeneringen mens du overfører dyret til tanken.Mål skipsvannets temperatur og saltholdighet og registrer tilfeller av langvarig sykdom etter forsendelse. Uten å overføre vann fra posen til tanken, heng transportposen over tankens hjørne med posen delvis nedsenket i tankvannet for å begynne å endre temperaturen på transportposen. Fjern 10% av vannet fra posen og dump det ned vasken, og legg deretter samme mengde vann fra tanken til posen.Gjenta hvert 10. minutt til vanntemperaturen i posen ikke er mer enn én grad forskjellig fra vanntemperaturen i tanken. Bruk deretter hansker og legg begge hender under blekksprut for å gi støtte under overføringen. Den andre personen må forsiktig trekke de sugede armene fra siden av posen.Når blekksprut er ute av posen, flytt den raskt inn i vannet i sin nye habitat, og oversende så lite vann fra forsendelsesposen som mulig. Bruk håndpumpen til å fjerne blekk blekksprut slipper ut når du er i tanken. Vei nå posen med vann for å oppnå dyrets omtrentlige vekt.I de første to ukene etter ankomst, overvåke blekkspruts daglige forbruk, som skal være rundt 4 til 8% av vekten. Blekksprut bør kontrolleres fire ganger om dagen. Dette kan reduseres til to ganger per dag etter to uker.Vei dyret annenhver uke og juster matforbruket etter behov. Bruk et kommersielt tilgjengelig saltvannstestsett for pH-, ammoniakk-, nitritt- og nitratnivåer. Tilsett den kit-regisserte mengden tankvann til de fire reagensrørene som følger med settet.Som angitt på testsettet, legg til mengden kalorimetrisk reaktant til det tilsvarende røret. Hvis ammoniakk-, nitritt- og nitratnivåene er over henholdsvis 5, 25 og 10 deler per million, vasker du biomassen ut av sokkefilteret eller bytter til et nytt sokkefilter. I tillegg rengjør biomasse fra toppen av skimmeren med en børste og legg til ytterligere denitrifiserende bakterier til tanken.Hvis problemene vedvarer, erstatt deretter 25% av vannet med ferskvann. Bruk en håndpumpe, fjern alle døde krabbe- og rekekropper fra tanken, samt blekksprut fekal materie. Fjern alle gjenværende levende krabber fra tanken og flytt dem tilbake til lagertanken.Deretter omorganiserer du store gjenstander i tanken. Deretter introduserer du halvparten av antall krabber som blekksprut ville spise daglig til tanken. Fôr avfrossede reker eller små mannlige felekrabber til juvenile blekksprut.Avhengig av eksperimentet kan krabber og reker innføres hvor som helst i tanken, eller til blekksprut direkte. Tilby fem spøkelses reker daglig. For å gi en rekke mat til blekksprut, gi en levende musling eller blåskjell en gang i uken, og oppretthold alltid tre myggfisk inne i tanken.For ukentlig sanitærforhold må du slå av skimmer-, pumpe- og algebeholderlysene før du rengjør pumpesystemet, og deretter slå av den automatiske ventilen på systemet før du fjerner vann. Til slutt fjerner du skimmeren og alt vannet bare fra sumpsystemet. Skrubb algerbeholderen lett for å fjerne det meste av biomassen fra veggene og rengjør resten av sumpområdet med en børste, fjern deretter sokkefilteret, rengjør det med eddik og la det tørke.Roter med et annet sokkefilter hver uke, og erstatt med nye hver tredje måned. Etter å ha renset biomassen fra toppen av skimmeren, legg skimmeren tilbake i systemet og begynn å fylle på med saltvann. Når pumpeområdet begynner å fylles, slå på alle systemene igjen.Slutt å tilsette vann når den automatiske toppen av flottørventilen er i av-stilling. Skru av reagensrør er en verdifull test for å forstå den sensoriske funksjonen, samt lære minneegenskapene til blekksprut. Denne testen ble utført daglig på tre blekksprut, og det tok blekksprutene fire dager i gjennomsnitt å lære å åpne reagensrøret.Vist her er ultrahøy romlig oppløsning MR-bilder av blekksprut hjerne og armer som sammen danner et nervesystem som inneholder over 500 millioner nevroner. Dette er en koronal utsikt over hodet, som viser hjernen og de optiske lober. I koronalvisningen av armene er Aksialledningen synlig i hver av de syv armene, og en sagittal utsikt over suckers demonstrerer en kompleks perifer nervøs struktur.Kryo-fluorescenstomografiavbildning, som genererer et tredimensjonalt morfologisk bilde av hele dyret, tillot visualisering av hjernen og suckers plassert langs armen ved 470-nanometerbølgelengden. Fordøyelsessystemet visualiseres i bølgelengdene på 555 og 640 nanometer. Etter at denne teknikken ble utviklet, var det mulig å bruke maskinlæringsverktøy for sporing og klassifisering av blekksprutbevegelsene.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Graphene Belegg for Biomedical 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 entomopatogener som Endophytes: Mot Endophytic biologisk kontroll

 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 Silk-silke Protein legering materialer for Biomedical Applications

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

Fabrikere superhydrophobic polymere materialer for Biomedical Applications

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

Fabrikasjon av mekanisk Tunable og Bioaktive Metal Stillas for Biomedical Applications

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 av Keratin-baserte 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

Rapid Mix Utarbeidelse av Bioinspired nanoskala hydroksyapatitt 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 ultralyd verktøy for Nerve Conduction blokkere diabetiker 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

En additiv produksjon teknikk for lettvinte og rask fabrikasjon av Hydrogel-basert Micromachines med magnetisk forståelsesfull komponenter

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