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

Detta arbete stöddes av NIH UF1NS115817 (G.P.). G.P. stöds delvis av NIH-bidrag R01NS072171 och R01NS098231. Vi vill tacka Patrick Zakrzewki och Mohammed Farhoud från Emit Imaging för hjälpen och stödet för att samla in och visualisera data på Xerra Imaging Platform. MSU har ett forskningsavtal med Bruker Biospin.

Alla djurstudier godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) vid Michigan State University.
1. Upplägg för bläckfisktankutrustning
<ol><li>För det första, få alla icke-biologiska material för ett akvarium som kommer att införlivas i det marina miljösystemet, som visas i materialregistret. Storlekar finns i tum.</li>
	<li>Tvätta alla rör-, rör- och filtersystemdelar med 70% etanol och avjoniserat (DI) vatten före installationen. Använd inte...

Installation av system: Akvarietekosystemet har utvecklats på ett sätt som både mekaniska och biologiska metoder för filtrering och syresättning av vattnet används. Systemets filtreringselement använder strumpfilter, proteinskimmer och regelbunden rengöring för att upprätthålla kväve- och syrenivåer. Ännu viktigare är att vi också förlitar oss på marina mikroorganismer för att konsumera de farliga kvävehaltiga föreningarna och annat biologiskt avfall samt avstänga vattnet genom f...

Nya begrepp inom biomedicinsk forskning och biomedicinsk teknik inspireras ofta av att identifiera specifika strategier som biologiska arter har för att hantera miljömässiga och fysiologiska förhållanden och utmaningar. Till exempel har förståelsen av fluorescensegenskaperna i eldflugor lett till utvecklingen av nya fluorescerande sensorer som kan rapportera cellulär aktivitet i andra modellorganismer1; Identifiering av jonkanaler som aktiveras av ljus i alger har lett till utveckling av cellulära och tidsmässiga specifika ljusbaserade neuromodulering2,3,4,5; upptäcka proteiner i glas havskatt som navigerar enligt jordens magnetfält har lett till utvecklingen av magnetisk-baserad neuromodulation6,7,8,9,10,11; förstå sifonreflexen i Aplysia har varit avgörande för att förstå den cellulära grunden för beteende12,13,14.
Forskare fortsätter att utveckla den nuvarande bioengineering och fylogenetiska verktygslådan genom att dra nytta av de unika styrkor och nya perspektiv på fysiologiska funktioner som icke-konventionella labbarter har. Federala myndigheter börjar stödja dessa studielinjer genom att finansiera nytt arbete som utförs på olika arter.
Ett släkte av djur med unik anatomi och regenereringsförmåga samt adaptiv kontroll av var och en av dess armar, fascinerande biologer och ingenjörer och fängslande publik från alla delar av samhället är Octopus17. Faktum är att många aspekter av bläckfiskens fysiologi och beteende har studerats under de senaste decennierna15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 . Den senaste utvecklingen inom molekylär och evolutionär biologi, robotteknik, rörelseinspelning, avbildning, maskininlärning och elektrofysiologi påskyndar dock upptäckter relaterade till bläckfiskfysiologi och bläckfiskbeteende och översätter dem till innovativa bioengineeringsstrategier27,28,29,30,31,32,33,34,35 ,36,37,38,39.
Här beskriver vi hur man ställer in och underhåller bläckfiskhållning, vilket skulle vara av intresse och relevans för forskare och ingenjörer med olika bakgrund, vetenskapliga intressen och mål. Ändå fokuserar våra resultat på tillämpningen av bläckfiskar inom neurovetenskap och neuroengineering forskning. Bläckfisken har ett högt utvecklat nervsystem med 45 miljoner nervceller i den centrala hjärnan, 180 miljoner nervceller i de optiskaloberna och ytterligare 350 miljoner nervceller i de åtta axiella sladdarna och perifera ganglierna; som jämförelse har en hund ett liknande antal neuroner och en katt bara hälften av det40. Till skillnad från ryggradsdjurens nervsystem finns det bara 32K brusande och 140K afferenta fibrer som förbinder de miljontals nervcellerna i bläckfiskens hjärna med de miljontals nervcellerna i var och en av armens axiella sladdar40,41,42. Dessa relativt få sammankopplade fibrer tyder på att de flesta detaljer för utförandet av motorprogrammen utförs i själva axialkabeln, med betoning på den unikt distribuerade neuronala kontrollen bläckfiskarna har. Bläckfiskens armar har extraordinär finmotorisk kontroll som gör det möjligt för dem att manipulera färdigheter som att öppna burklock, även när de är inuti behållaren. Denna högt utvecklade prehensile motor kapacitet är unik för klassen av bläckfisk (bläckfisk, bläckfisk och bläckfisk)43.
Genom hundratals miljoner år av evolution har bläckfisken utvecklat ett anmärkningsvärt och sofistikerat genom och fysiologiskt system43,44 som har inspirerat till ny utveckling och framsteg inom vetenskapliga och tekniska områden. Till exempel kan en vattenresistent självhäftande plåster baserad på bläckfiskens anatomiska struktur hålla sig till våta och torra ytor45; ett syntetiskt kamouflagematerial inspirerat av bläckfiskens kamouflagehud kan förvandla en platt 2D-yta till en tredimensionell med stötar och gropar46. Miniatyr mjuka och autonoma robotar (dvs. Octobots) som i framtiden kan fungera som kirurgiska verktyg inuti kroppen47; och en arm (dvs. OctoArm) fäst vid en tankliknande robot48 har också utvecklats. Många arter av bläckfiskar används i biomedicinsk forskning, t.ex. Bläckfisk vulgaris, Octopus sinensis, Octopus variabilis och Octopus bimaculoides (O. bimaculoides); O. vulgaris och O. bimaculoides är de vanligaste34,49,50. Den senaste sekvenseringen av olika bläckfiskgenom gör detta släkte av särskilt intresse och öppnar nya gränser inom bläckfiskforskning34,43,51,52.
O. bimaculoides som används i vår uppsättning är en medelstor art av bläckfisk, som först upptäcktes 1949, som finns i grunt vatten utanför nordöstra Stillahavskusten från centrala Kalifornien till södra Baja California halvön17. Det kan kännas igen av de falska ögonfläckarna på sin mantel under ögonen. Jämfört med Giant Pacific Octopus (Enteroctopus dofleini) och Common Octopus (O. vulgaris) är California Two-Spot Octopus (O. bimaculoides) relativt liten i storlek, börjar mindre än några centimeter och växer snabbt som ung. När den odlas inom ett laboratorium kan vuxenmantelstorleken växa till en genomsnittlig storlek på 100 cm och väga upp till 800 g53,54. Bläckfiskar har en snabb tillväxtperiod inom sina första 200 dagar; Då betraktas de som vuxna och fortsätter att växa under resten av sitt liv55,56,57. Bläckfiskar kan vara kannibalistiska, särskilt när båda könen är inrymda i en tank; Därför måste de hållas individuellt i separata tankar58.

<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

Många utvecklingar inom biomedicinsk forskning har inspirerats av att upptäcka anatomiska och cellulära mekanismer som stöder specifika funktioner hos olika arter. Bläckfisken är ett av dessa exceptionella djur som har gett forskare nya insikter inom områdena neurovetenskap, robotik, regenerativ medicin och proteser. Forskning med denna art av bläckfiskar kräver att komplexa anläggningar och intensivvård för både bläckfisken och dess ekosystem inrättas, vilket är avgörande för projektets framgång. Detta system kräver flera mekaniska och biologiska filtreringssystem för att ge djuret en säker och ren miljö. Tillsammans med styrsystemet krävs specialiserat rutinmässigt underhåll och rengöring för att effektivt hålla anläggningen i drift på lång sikt. Det rekommenderas att ge en berikad miljö till dessa intelligenta djur genom att ändra tankens landskap, införliva en mängd olika byten och införa utmanande uppgifter för dem att arbeta igenom. Våra resultat inkluderar MRI och en helkropps autofluorescensavbildning samt beteendestudier för att bättre förstå deras nervsystem. Bläckfiskar har unik fysiologi som kan påverka många områden inom biomedicinsk forskning. Att förse dem med ett hållbart ekosystem är det första avgörande steget för att avslöja deras distinkta kapacitet.

Alla djur i våra studier erhölls från naturen, och därför kunde deras exakta ålder inte bestämmas och deras vistelse i labbet var varierande. Bläckfisk villkor observerades dagligen. Vi såg inte parasiter, bakterier, hudskador eller onormalt beteende. Djurens genomsnittliga vikt var 170,38 +/- 77,25 g. Varje djur bebodde sin egen 40-gallon tank. Medelvärdet ± standardavvikelsen för de parametrar som registrerats för en tank under en vecka var: pH 8,4 ± 0,0, salthalt 34,06 ± 0,61 ppt, temperatur 18,7 ± 0,7...

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

Att förstå bläckfiskarnas unika fysiologiska och anatomiska strukturer kan i hög grad påverka biomedicinsk forskning. Denna guide visar hur man ställer in och upprätthåller en marin miljö för att rymma denna art och innehåller toppmoderna avbildnings- och analytiska metoder för att visualisera bläckfiskens nervsystemanatomi och funktion.

Etablera ett bläckfiskekosystem för biomedicinsk och bioengineeringsforskning

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

Vårt protokoll är betydelsefullt eftersom det vägleder forskare om att upprätthålla en bläckfiskmiljö, förklara hur man ställer in akvariet, daglig vård av bläckfiskar. Denna teknik vägleder nya forskare utan bläckfiskvårdsupplevelser sätta upp en akvariemiljö för bläckfiskar i ett laboratorium och upprätthålla friska bläckfiskar för forskning. Det är viktigt för nya forskare med bläckfiskar att inse att dessa djur kräver ett starkt engagemang.De kräver daglig vård och vattenkvaliteten måste kontinuerligt övervakas i ett stabilt tillstånd innan djuren ens anländer. En vecka efter att bläckfisktankarna har mognat, sätt upp en separat räktank genom att överföra åtta gallon lagrat saltvatten till tanken och tillsätt sedan 15 kg krossad korall till botten av tanken. Lägg också till några levande stenar för att ge gömställen för smältning.Fäst sedan ett behållarefilter på tankens kant och ställ in det enligt tillverkarens anvisningar. Lägg till en luftpump bredvid tanken ansluten till ett rör med en fastsatt luftsten placerad i tanken. När det krossade korallsedimentet skingras kan räkorna läggas till tanken, För att lägga till räkorna vid ankomsten, flytta först räkorna från fraktvattnet till den lilla förmedlings saltvattentanken i fem minuter för att ta bort bioavfall, då kan räkorna läggas direkt till tanken.Myggfisk kan vid ankomsten läggas till direkt till räktanken. Mata räkorna och fisken med fiskflingor, död vegetation eller alger. Rengör filtret varje vecka, byt filterdynor och byt 25% av vattnet.Kontrollera kväve-, pH- och temperaturparametrarna dagligen i mattankarna med hjälp av vattentestsatser. Om vattenkväveparametrarna förblir höga, byt vattnet oftare och tillsätt en kväveabsorberande påse. Om problemen kvarstår längre än en månad, flytta räkorna till en större tank.För krabbtanken, stapla 10 kilo stenar på ena sidan för att skapa torrt land och fyll den andra sidan med en gallon saltvatten. Lägg sedan till speldlerkrabbor direkt i tanken. Krabbor kommer att spendera större delen av sina liv på land, men kan vara under vatten i några dagar i taget, vilket gör en delvis undervattenstank avgörande för deras långsiktiga överlevnad.Mata spelmanskrabborna en gång om dagen genom att lägga till fiskflingor i skålen på tankens område. Rengör tankarna varje vecka genom att först ta bort krabborna och sedan byta 100% av saltvattnet och rengöra stenarna. Placera marina tvåskaliga blötdjur, såsom musslor och musslor, i bläckfiskens saltvattentank.Dessa blötdjur kommer att öppnas upp, vilket ger en annan vattenfiltreringsmekanism. Innan du introducerar bläckfisken i tanken, se till att ammoniak-, nitrit- och nitratnivåerna ligger under 5, 25 respektive 10 delar per miljon. Ha en vattenhandpump tillgänglig för att ta bort bläckfiskbläck från tanken.Två personer krävs för denna procedur. Vid ankomsten placerar du påsen på vågen och registrerar påsens vikt med bläckfisken. Tillsätt en luftsten i påsen för att öka vattensyreringen medan du överför djuret till sin tank.Mät fraktvattnets temperatur och salthalt och registrera fall av långvarig sjukdom efter transport. Utan att överföra vatten från påsen till tanken, häng transportpåsen över tankens hörn med påsen delvis nedsänkt i tankens vatten för att börja ändra temperaturen på transportpåsen. Ta bort 10% av vattnet från påsen och dumpa det ner i diskbänken och tillsätt sedan samma mängd vatten från tanken till påsen.Upprepa var 10: e minut tills vattentemperaturen i påsen inte är mer än en grad annorlunda än vattentemperaturen i tanken. Använd sedan handskar och placera båda händerna under bläckfisken för att ge stöd under överföringen. Den andra personen måste försiktigt dra de sugna armarna från sidan av påsen.När bläckfisken är ute ur påsen, flytta den snabbt i vattnet i sin nya livsmiljö och överför så lite vatten från fraktpåsen som möjligt. Använd handpumpen för att ta bort allt bläck som bläckfisken släpper ut i tanken. Väg nu påsen med vatten för att få djurets ungefärliga vikt.Under de första två veckorna efter ankomsten, övervaka bläckfiskens dagliga konsumtion, som bör vara cirka 4 till 8% av dess vikt. Bläckfisken bör kontrolleras fyra gånger om dagen. Detta kan minskas till två gånger per dag efter två veckor.Väg djuret varannan vecka och justera matkonsumtionen efter behov. Använd ett kommersiellt tillgängligt saltvattentestkit för pH-, ammoniak-, nitrit- och nitratnivåer. Tillsätt den kit-riktade mängden tankvatten till de fyra provrören som medföljer satsen.Som anges på testsatsen, lägg till mängden kalorimetrisk reaktant till motsvarande rör. Om ammoniak-, nitrit- och nitratnivåerna ligger över 5, 25 respektive 10 delar per miljon, tvätta biomassan ur sockfiltret eller byt till ett nytt strumpfilter. Rengör dessutom biomassa från toppen av skimmern med en borste och tillsätt ytterligare denitrifierande bakterier till tanken.Om problemen kvarstår, byt sedan ut 25% av vattnet med färskt saltvatten. Använd en handpump och ta bort alla döda krabb- och räkkroppar från tanken samt alla bläckfisk fekala ämnen. Ta bort alla återstående levande krabbor från tanken och flytta dem tillbaka till lagringstanken.Ordna sedan om stora föremål i tanken. Introducera sedan hälften av antalet krabbor som bläckfisken skulle äta dagligen till tanken. Foder avfrostade räkor eller små manliga speldylerkrabbor till unga bläckfiskar.Beroende på experimentet kan krabbor och räkor introduceras var som helst i tanken eller till bläckfisken direkt. Erbjud fem spökräkor dagligen. För att ge en mängd mat till bläckfisken, ge en levande mussla eller mussla en gång i veckan och behåll alltid tre myggfiskar inuti tanken.För veckovis sanering, stäng av skimmer-, pump- och algbehållarens lampor innan du rengör pumpsystemet och stäng sedan av systemets automatiska ventil innan du tar bort vatten. Slutligen ta bort skimmern och allt vatten endast från sumpsystemet. Skrubba algbehållaren lätt för att ta bort det mesta av biomassan från dess väggar och rengör resten av sumpområdet med en borste, ta sedan bort sockfiltret, rengör det med ättika och låt det torka.Rotera med ett annat strumpfilter varje vecka och byt ut med nya var tredje månad. Efter rengöring av biomassan från toppen av skimmern, sätt tillbaka skimmern i systemet och börja fylla på med saltvatten. När pumpområdet börjar fyllas, slå på alla system igen.Sluta tillsätta vatten när flottörventilens automatiska överkant är i avläge. Att skruva av provrör är ett värdefullt test för att förstå den sensorimotoriska funktionen, samt för att lära sig bläckfiskarnas minneskapacitet. Detta test utfördes dagligen på tre bläckfiskar, och det tog bläckfiskarna i genomsnitt fyra dagar att lära sig att öppna provröret.Här visas ultrahöga magnetkamerabilder av bläckfiskens hjärna och armar som tillsammans bildar ett nervsystem som innehåller över 500 miljoner nervceller. Detta är en koronal vy av huvudet, som visar hjärnan och de optiska lober. I den koronala synen på armarna, Den axiella sladden är synlig i var och en av de sju armarna, och en sagittal vy av sugor visar en komplex perifer nervstruktur.Cryo-fluorescenstomografiavbildning, som genererar en tredimensionell morfologisk bild av hela djuret, tillät visualisering av hjärnan och sugorna placerade längs armen vid våglängden på 470 nanometer. Matsmältningssystemet visualiseras i våglängderna 555 och 640 nanometer. Efter denna teknik utvecklades var det möjligt att använda maskininlärningsverktyg för att spåra och klassificera bläckfiskrörelserna.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Grafen Beläggningar för biomedicinska implantat

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

Etablera Svamp Entomopathogens som entofyter: 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

Designa Silk-silkesprotein Alloy Material för biomedicinska tillämpningar

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

Fabricating superhydrofoba Polymera material för biomedicinska tillämpningar

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

Tillverkning av mekaniskt Avstämbara och Bioactive Metal Byggnadsställningar för biomedicinska tillämpningar

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

Syntes av keratin-baserad nanofiber för medicinsk teknik

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 Framställning av Bioinspired Nanoscale hydroxyapatit för biomedicinska tillämpningar

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

Ett ultraljud verktyg för nerv överledning blockera i diabetiker råtta 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 tillverkning teknik för lättköpt och snabb tillverkning av Hydrogel-baserade Micromachines med magnetiskt lyhörd komponenter

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