Etablierung eines Octopus-Ökosystems für die biomedizinische und biotechnologische Forschung
Summary
Das Verständnis der einzigartigen physiologischen und anatomischen Strukturen von Kraken kann die biomedizinische Forschung stark beeinflussen. Dieser Leitfaden zeigt, wie eine Meeresumwelt eingerichtet und erhalten werden kann, um diese Art unterzubringen, und enthält modernste Bildgebungs- und Analyseansätze, um die Anatomie und Funktion des Nervensystems des Oktopus zu visualisieren.
Abstract
Viele Entwicklungen in der biomedizinischen Forschung wurden durch die Entdeckung anatomischer und zellulärer Mechanismen inspiriert, die bestimmte Funktionen bei verschiedenen Arten unterstützen. Der Oktopus ist eines dieser außergewöhnlichen Tiere, das Wissenschaftlern neue Einblicke in die Bereiche Neurowissenschaften, Robotik, regenerative Medizin und Prothetik gegeben hat. Die Forschung mit dieser Kopffüßerart erfordert die Einrichtung komplexer Einrichtungen und eine intensive Pflege sowohl für den Oktopus als auch für sein Ökosystem, die für den Erfolg des Projekts entscheidend ist. Dieses System erfordert mehrere mechanische und biologische Filtersysteme, um dem Tier eine sichere und saubere Umgebung zu bieten. Zusammen mit dem Steuerungssystem sind spezielle routinemäßige Wartungs- und Reinigungsarbeiten erforderlich, um die Anlage langfristig effektiv in Betrieb zu halten. Es wird empfohlen, diesen intelligenten Tieren eine bereicherte Umgebung zu bieten, indem die Landschaft des Tanks verändert, eine Vielzahl von Beutetieren einbezogen und herausfordernde Aufgaben für sie eingeführt werden. Unsere Ergebnisse umfassen MRT und eine Ganzkörper-Autofluoreszenz-Bildgebung sowie Verhaltensstudien, um ihr Nervensystem besser zu verstehen. Kraken besitzen eine einzigartige Physiologie, die viele Bereiche der biomedizinischen Forschung beeinflussen kann. Ihnen ein nachhaltiges Ökosystem zur Verfügung zu stellen, ist der erste entscheidende Schritt, um ihre unterschiedlichen Fähigkeiten aufzudecken.
Introduction
Neue Konzepte in der biomedizinischen Forschung und der biomedizinischen Technik werden oft durch die Identifizierung spezifischer Strategien inspiriert, die biologische Arten besitzen, um umweltbedingte und physiologische Bedingungen und Herausforderungen anzugehen. Zum Beispiel hat das Verständnis der Fluoreszenzeigenschaften in Glühwürmchen zur Entwicklung neuer Fluoreszenzsensoren geführt, die die zelluläre Aktivität in anderen Modellorganismen melden können1; Die Identifizierung von Ionenkanälen, die durch Licht in Algen aktiviert werden, hat zur Entwicklung einer zellulären und zeitspezifischen lichtbasierten Neuromodulation geführt2,3,4,5; Die Entdeckung von Proteinen in Glaswelsen, die entsprechend dem Erdmagnetfeld navigieren, hat zur Entwicklung der magnetbasierten Neuromodulation geführt6,7,8,9,10,11; Das Verständnis des Siphonreflexes in Aplysia war entscheidend für das Verständnis der zellulären Grundlage des Verhaltens12,13,14.
Die Forscher erweitern weiterhin die aktuelle biotechnische und phylogenetische Toolbox, indem sie die einzigartigen Stärken und neuen Perspektiven auf physiologische Funktionen nutzen, die nicht-konventionelle Laborspezies haben. Bundesbehörden beginnen, diese Studienlinien zu unterstützen, indem sie neuartige Arbeiten an verschiedenen Arten finanzieren.
Eine Tiergattung mit einzigartigen Anatomie- und Regenerationsfähigkeiten sowie der adaptiven Kontrolle jedes ihrer Arme, faszinierenden Biologen und Ingenieuren und einem faszinierenden Publikum aus allen Teilen der Gesellschaft ist der Octopus17. Tatsächlich wurden in den letzten Jahrzehnten viele Aspekte der Physiologie und des Verhaltens des Oktopus untersucht15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 . Jüngste Entwicklungen in den Bereichen Molekular- und Evolutionsbiologie, Robotik, Bewegungsaufzeichnung, Bildgebung, maschinelles Lernen und Elektrophysiologie beschleunigen jedoch Entdeckungen im Zusammenhang mit der Physiologie und dem Verhalten von Tintenfischen und übersetzen sie in innovative biotechnologische Strategien27,28,29,30,31,32,33,34,35 ,36,37,38,39.
Hier beschreiben wir, wie die Oktopushaltung eingerichtet und gepflegt wird, die für Wissenschaftler und Ingenieure mit unterschiedlichen Hintergründen, wissenschaftlichen Interessen und Zielen von Interesse und Relevanz ist. Nichtsdestotrotz konzentrieren sich unsere Ergebnisse auf die Anwendung von Kraken in den Neurowissenschaften und der neuroengineering Forschung. Der Oktopus hat ein hoch entwickeltes Nervensystem mit 45 Millionen Neuronen im zentralen Gehirn, 180 Millionen Neuronen in den Optischen Lappen und zusätzlichen 350 Millionen Neuronen in den acht axialen Schnüren und peripheren Ganglien; Im Vergleich dazu hat ein Hund eine ähnliche Anzahl von Neuronen und eine Katze nur die Hälfte davon40. Im Gegensatz zum Nervensystem der Wirbeltiere gibt es nur 32K efferente und 140K afferente Fasern, die die Millionen von Neuronen im Gehirn des Oktopus mit den Millionen von Neuronen in jedem der axialen Schnüre ihres Arms verbinden40,41,42. Diese relativ wenigen miteinander verbundenen Fasern deuten darauf hin, dass die meisten Details für die Ausführung der motorischen Programme in der axialen Schnur selbst ausgeführt werden, was die einzigartig verteilte neuronale Kontrolle der Kraken betont. Die Arme des Oktopus verfügen über eine außergewöhnliche feinmotorische Kontrolle, die es ihnen ermöglicht, Manipulationsfähigkeiten wie das Öffnen von Glasdeckeln zu erlernen, selbst wenn sie sich im Behälter befinden. Diese hochentwickelte Greifmotorik ist einzigartig in der Klasse der Kopffüßer (Oktopus, Tintenfisch und Tintenfisch)43.
Tatsächlich hat der Oktopus in Hunderten von Millionen Jahren der Evolution ein bemerkenswertes und ausgeklügeltes Genom und physiologisches System entwickelt43,44, das neue Entwicklungen und Fortschritte in wissenschaftlichen und technischen Bereichen inspiriert hat. Beispielsweise kann ein wasserabweisendes Klebepflaster, das auf der anatomischen Struktur der Saugnäpfe des Oktopus basiert, an nassen und trockenen Oberflächen haften bleiben45; Ein synthetisches Tarnmaterial, das von der Tarnhaut des Oktopus inspiriert ist, kann eine flache 2D-Oberfläche in eine dreidimensionale oberfläche mit Unebenheiten und Gruben verwandeln46. Miniatur-Soft- und autonome Roboter (z. B. Octobots), die in Zukunft als chirurgische Werkzeuge im Inneren des Körpers dienen könnten47; und ein Arm (z.B. OctoArm), der an einem panzerartigen Roboter48 befestigt ist, wurden ebenfalls entwickelt. Viele Arten von Kraken werden in der biomedizinischen Forschung verwendet, z. B. Octopus vulgaris, Octopus sinensis, Octopus variabilis und Octopus bimaculoides (O. bimaculoides); die O. vulgaris und O. bimaculoides sind die häufigsten34,49,50. Die jüngste Sequenzierung verschiedener Oktopus-Genome macht diese Gattung von besonderem Interesse und eröffnet neue Grenzen in der Tintenfischforschung34,43,51,52.
O. bimaculoides, das in unserem Setup verwendet wird, ist eine mittelgroße Tintenfischart, die erstmals 1949 entdeckt wurde und in flachen Gewässern vor der Nordostpazifikküste von Zentralkalifornien bis südlich der Halbinsel Baja California gefunden werden kann17. Es kann an den falschen Augenflecken auf seinem Mantel unter seinen Augen erkannt werden. Im Vergleich zu Giant Pacific Octopus (Enteroctopus dofleini) und Common Octopus (O. vulgaris) ist der California Two-Spot Octopus (O. bimaculoides) relativ klein, beginnt kleiner als ein paar Zentimeter und wächst schnell als Jungtier. Wenn sie in einem Labor aufgezogen wird, kann die größe des erwachsenen Mantels auf eine durchschnittliche Größe von 100 cm anwachsen und bis zu 800 g wiegen53,54. Kraken haben eine schnelle Wachstumsphase innerhalb ihrer ersten 200 Tage; Bis dahin gelten sie als Erwachsene und wachsen für den Rest ihres Lebens weiter55,56,57. Kraken können kannibalistisch sein, besonders wenn beide Geschlechter zusammen in einem Tank untergebracht sind; Daher müssen sie einzeln in separaten Tanks untergebracht werden58.
Protocol
Representative Results
Discussion
System-Setup:
Das Aquarienökosystem wurde so entwickelt, dass sowohl mechanische als auch biologische Methoden zur Filterung und Sauerstoffversorgung des Wassers eingesetzt werden. Die Filterelemente des Systems verwenden Sockenfilter, Proteinskimmer und regelmäßige Reinigung, um den Stickstoff- und Sauerstoffgehalt aufrechtzuerhalten. Noch wichtiger ist, dass wir uns auch auf marine Mikroorganismen verlassen, um die gefährlichen stickstoffhaltigen Verbindungen und andere biologische Abfälle zu v…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von NIH UF1NS115817 (G.P.) unterstützt. G.P. wird teilweise durch die NIH-Zuschüsse R01NS072171 und R01NS098231 unterstützt. Wir danken Patrick Zakrzewki und Mohammed Farhoud von Emit Imaging für die Hilfe und Unterstützung bei der Erfassung und Visualisierung der Daten auf der Xerra Imaging Platform. Die MSU hat eine Forschungsvereinbarung mit Bruker Biospin.
Materials
| 1-3/4 in. Drill Bit | Home Depot | 204074205 | Glass cutting tool Part number:1 |
| 1" flow sensors | Neptune Systems | Local Dealer | Pipe with sensor to measure water flow Part number:2 |
| 1" Slip Bulkhead Strainer | Bulk Reef Supply | 207113 | Strainer for water leaving tank Part number:3 |
| 10 gallon tank | Pruss Pets | Local Dealer | Fiddler crab holding tank Part number:4 |
| 4 inch X 12 inch 200 Micron Nylon Monofiliment Mesh Filter Sock w/ Plastic Ring | AQUAMAXX | UJ41171 | Filter for large organic matter in sump Part number:5 |
| 40 gallon aquarium | Pruss Pets | Local Dealer | 4 Food aquarium tanks Part number:6 |
| 60g poly tanks – rectangle | Pruss Pets | Local Dealer | 2 Water Storage (salt and freshwater) Part number:7 |
| Active Aqua 1/10th HP Hydroponic or Aquarium Chiller 2018 Model | WayWe | 719574198463 | For cooling water continuously Part number:8 |
| ALAZCO 2 Soft-Grip Handle Heavy-Duty Tile Grout Brush | ALAZCO | B06W2FT5V5 | Tank Cleaning Part number:9 |
| Ammonia Testing Kit | Aquarium Pharmaceuticals | 33D | For water testing Part number:10 |
| Apex system WiFi | Neptune Systems | Local Dealer | System connection for off site monitoring Part number:11 |
| API Aquarium Test Kit | Amazon | B001EUE808 | For water testing Part number:12 |
| API Copper Test Kit | Amazon | B0006JDWH8 | For water testing Part number:13 |
| Aqua Ultraviolet Classic UV 25 Watt Series Units | Aqua Ultraviolet | A00028 | For removing bacteria leaving sump system Part number:14 |
| AquaClear 50 Foam Filter Inserts, 3 pack | Aquaclear | A1394 | Food Tank Carbon Filter Inserts Part number:15 |
| Aqueon QuietFlow LED PRO Aquarium Power Filter 30 | Aqueon | 100106082 | Food tank filtering units Part number:16 |
| Auto Top Off Kit (ATK) (Each includes 1 FMM module, 2 optical sensors and 1 float) | Neptune Systems | Local Dealer | For freshwater tank Part number:17 |
| Automatic top off from RODI (LLC) | Neptune Systems | Local Dealer | From water storage to octopus tanks Part number:18 |
| Banded Trochus Snail | LiveAquaria | CN-112080 | For algae bin Part number:19 |
| Chaetomorpha Algae, Aquacultured | LiveAquaria | BVJ-76354 | For algae bin Part number:20 |
| Clams – Live, Hard Shell, Cherrystone, Wild, USA Dozen | Fulton Fish Market | N/A | Live food Part number:21 |
| Classic Sea Salt Mix – Tropic Marin | Bulk Reef Supply | 211813 | Salt for tank water Part number:22 |
| Clear Masterkleer Soft PVC Plastic Tubing, for Air and Water, 3/4" ID, 1" OD | McMaster | 5233K71 | Cleaning tool Part number:23 |
| Continuum Aquablade-P Acrylic Safe Algae Scraper W/ Plastic Blade – 15 Inch | Marine Depot | 4C31001 | Cleaning tool Part number:24 |
| Copper Testing Kit | Aquarium Pharmaceuticals | 65L | For water testing Part number:25 |
| Curve Refugium CREE LED Aquarium Light | Eshopps | 6500K | Algae bin light Part number:26 |
| Eheim 1262 return pumps | EHEIM | 1250219 | Pump for storage tanks Part number:27 |
| Eshopps R-100 Refugium Sump GEN 3 | Eshopps | 15000 | Sump system Part number:28 |
| Ethyl Alcohol, 200 Proof | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | Anesthesia Part number:29 |
| Extech DO600 ExStik II Dissolved Oxygen Meter | Extech | DO600 | Oxygen measurment Part number:30 |
| Fiddler Crabs; live; dozen | NORTHEAST BRINE SHRIMP | N/A | Live food Part number:31 |
| Filter Cartrages | Aqueon | 100106087 | Food tank filters Part number:32 |
| Florida Crushed Coral Dry Sand – CaribSea | Bulk Reef Supply | 212959 | Sedimate for bottom of tank Part number:33 |
| FMM module | Neptune Systems | Local Dealer | Controller for apex system Part number:34 |
| Fritz-Zyme TurboStart 900 – Fritz | Bulk Reef Supply | 213036 | Bacteria start Part number:35 |
| Hand Operated Drum Pump, Siphon, Basic Pump with Spout, For Container Type Bucket, Pail | Granger | 38Y789 | Water Hand Pump Part number:36 |
| High pH Testing Kit | Aquarium Pharmaceuticals | 27 | For water testing Part number:37 |
| Imagitarium Fine Mesh Net for Shrimp | Petco | 2580993 | Shrimp and fish transfer net Part number:38 |
| Leak Detection Kit (LDK) – Includes FMM module plus 2 ALD sensors | Neptune Systems | Local Dealer | Placed on floor to detect water Part number:39 |
| Lee`S Algae Scrubber Pad Jumbo – Glass | Marine Depot | LE12007 | Cleaning tool Part number:40 |
| Live rocks | Pruss Pets | Local Dealer | Habitat for octopus Part number:41 |
| Long Bottle Cleaning Brush 17" Extra Long | Haomaomao | B07FS7J7PN | Tank Cleaning Part number:42 |
| Magnesium chloride | Sigma-Aldrich | M1028-100ML | Euthanasia Part number:43 |
| Magnetic Probe Rack | Neptune Systems | Local Dealer | For holding apex sensor probes Part number:44 |
| Marine Ghost Shrimp | NORTHEAST BRINE SHRIMP | N/A | Live food Part number:45 |
| Marineland C-Series Canister Carbon Bags Filter Media, 2 count | Chewy | 98331 | For elevated copper levels Part number:46 |
| Nitra-Zorb Bag | Aquarium Pharmaceuticals | AP2213 | Absorbes nirtogen compounds Part number:47 |
| Nitrate Testing Kit | Aquarium Pharmaceuticals | LR1800 | For water testing Part number:48 |
| Nitrite Testing Kit | Aquarium Pharmaceuticals | 26 | For water testing Part number:49 |
| Pawfly 2 Inch Air Stones Cylinder 6 PCS Bubble Diffuser Airstones for Aquarium Fish Tank Pump Blue | Amazon | B076S56XWX | Aierating water Part number:50 |
| Penn Plax Airline Tubing for Aquariums –Clear and Flexible Resists Kinking, 8 Feet Standard | Amazon | B0002563MM | Tubing for connecting air pump to air stone Part number:51 |
| Plumbing with unions/valves plus 3/4" flex hose | Pruss Pets | Local Dealer | Water transport Part number:52 |
| PM1 module | Neptune Systems | Local Dealer | Power control module for apex Part number:53 |
| Protein skimmer | Reef Octopus | AC20284 | Removes biowaste from system Part number:54 |
| PVC Apex Mounting board, grommets, wire mounts | Neptune Systems | Local Dealer | Helps ensure organization for wires and tubing within system Part number:55 |
| PVC Regular Cement and 4-Ounce NSF Purple Primer | Amazon | Oatey – 30246 | For connecting PVC pipes Part number:56 |
| RODI unit | Neptune Systems | Local Dealer | RO Water Part number:57 |
| Salinity Probes | HANNA probes | HI98319 | Measures salinity of water Part number:58 |
| Seachem Pristine Aquarium Treatment | Sea Chem | 1438 | Provides bacteria that break down excess food, waste and detritus Part number:59 |
| Seachem Stability Fish Tank Stabilizer | Sea Chem | 116012607 | Seachem Stability will rapidly and safely establish the aquarium biofilter in freshwater and marine systems Part number:60 |
| Set of lexan tops | Pruss Pets | Local Dealer | Aquarium tank lids Part number:61 |
| Set of Various extended length aquabus cables | Neptune Systems | Local Dealer | Cables for Apex system Part number:62 |
| SLSON Aquarium Algae Scraper Double Sided Sponge Brush Cleaner Long Handle Fish Tank Scrubber for Glass Aquariums | Amazon | B07DC2TZCJ | Cleaning tool Part number:63 |
| Standard-Wall PVC Pipe Fitting for Water, 45 Degree Elbow Adapter, 3/4 Socket Female x 3/4 Socket Male | McMaster | 4880K189 | PVC pipe Part number:64 |
| Standard-Wall PVC Pipe Fitting for Water, 90 Degree Elbow Adapter, 1 Socket Female x 1 Socket Male | McMaster | 4880K773 | PVC pipe Part number:65 |
| Standard-Wall PVC Pipe Fitting for Water, Adapter, 1 Socket-Connect Female x 1 Barbed Male | McMaster | 4880K415 | PVC pipe Part number:66 |
| Standard-Wall PVC Pipe Fitting for Water, Straight Reducer, 2 Socket Female x 3/4 Socket Female | McMaster | 4880K008 | PVC pipe Part number:67 |
| Standard-Wall PVC Pipe Fitting for Water, Tee Connector, White, 1 Size Socket-Connect Female | McMaster | 4880K43 | PVC pipe Part number:68 |
| Standard-Wall Unthreaded Rigid PVC Pipe for Water, 1 Pipe Size, 10 Feet Long | McMaster | 48925K13 | PVC pipe Part number:69 |
| Standard-Wall Unthreaded Rigid PVC Pipe for Water, 3/4 Pipe Size, 5 Feet Long | McMaster | 48925K92 | PVC pipe Part number:70 |
| Structural FRP Fiberglass Sheet, 48" Wide x 96" Long, 1/4" Thick | McMaster | 8537K15 | Table top material Part number:71 |
| Structural FRP Fiberglass Square Tube, 10 Feet Long, 2" Wide x 2" High Outside, 1/8" Wall Thickness | McMaster | 8548K33 | Structural table materal Part number:72 |
| Tank Sediment | TopDawg Pet Supply | 8479001207 | Sediment for bottom of fiddler crab tank Part number:73 |
| Temperature probe | Neptune Systems | Local Dealer | Temperature probe for tanks Part number:74 |
| Tetra TetraMarine Large Saltwater Flakes for all Marine Fish | Amazon | B00025K0US | Fish, shrimp, and crab food Part number:75 |
| Tetra Whisper Aquarium Air Pump for 10 gallon Aquariums | Petco | 2335234 | Air pump for smaller tanks Part number:76 |
| Thick-Wall Through-Wall Pipe Fitting, for Water, PVC Connector, 1 Socket-Connect Female | McMaster | 36895K843 | PVC pipe Part number:77 |
| Vectra s2 pump | Bulk Reef Supply | 212141 | Aquarium Pump Part number:78 |
| Water Pump | TACKLIFE | GHWP1A | Pump for cleaning tanks Part number:79 |
| Wyze Cam v2 1080p HD Indoor WiFi Smart Home Camera with Night Vision | Amazon | B076H3SRXG | DeepLabCut Recording Part number:80 |
Referencias
- Wet, J. R., Wood, K. V., DeLuca, M., Helinski, D. R., Subramani, S. Firefly luciferase gene: structure and expression in mammalian cells. Molecular and Cellular Biology. 7 (2), 725-737 (1987).
- Han, X., Boyden, E. S. Multiple-color optical activation, silencing, and desynchronization of neural activity, with single-spike temporal resolution. PLoS One. 2 (3), 299 (2007).
- Zhang, F., et al. Multimodal fast optical interrogation of neural circuitry. Nature. 446 (7136), 633-639 (2007).
- Li, N., et al. Optogenetic-guided cortical plasticity after nerve injury. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (21), 8838-8843 (2011).
- Airan, R. D., Li, N., Gilad, A. A., Pelled, G. Genetic tools to manipulate MRI contrast. NMR Biomedicine. 26 (7), 803-809 (2013).
- Cywiak, C., et al. Non-invasive neuromodulation using rTMS and the electromagnetic-perceptive gene (EPG) facilitates plasticity after nerve injury. Brain Stimulation. 13 (6), 1774-1783 (2020).
- Hwang, J., et al. Regulation of Electromagnetic Perceptive Gene Using Ferromagnetic Particles for the External Control of Calcium Ion Transport. Biomolecules. 10 (2), (2020).
- Lu, H., et al. Transcranial magnetic stimulation facilitates neurorehabilitation after pediatric traumatic brain injury. Scientific Reports. 5, 14769 (2015).
- Krishnan, V., et al. Wireless control of cellular function by activation of a novel protein responsive to electromagnetic fields. Bioscience Reports. 8 (1), 8764 (2018).
- Mitra, S., Barnaba, C., Schmidt, J., Pelled, G., Gilad, A. A. Functional characterization of an electromagnetic perceptive protein. bioRxiv. , 329946 (2020).
- Hunt, R. D., et al. Swimming direction of the glass catfish is responsive to magnetic stimulation. PLoS One. 16 (3), 0248141 (2021).
- Kandel, E. R., Krasne, F. B., Strumwasser, F., Truman, J. W. Cellular mechanisms in the selection and modulation of behavior. Neurosciences Research Program bulletin. 17, 521 (1979).
- Carew, T. J., Castellucci, V. F., Kandel, E. R. An analysis of dishabituation and sensitization of the gill-withdrawal reflex in Aplysia. International Journal of Neuroscience. 2 (2), 79-98 (1971).
- Kandel, E. R. The molecular biology of memory storage: a dialog between genes and synapses. Bioscience Reports. 21 (5), 565-611 (2001).
- Forsythe, J. W., Hanlon, R. T. Effect of temperature on laboratory growth, reproduction and life-span of octopus-bimaculoides. Marine Biology. 98 (3), 369-379 (1988).
- Forsythe, J. W., Hanlon, R. T. Behavior, body patterning and reproductive-biology of octopus-bimaculoides from California. Malacologia. 29 (1), 41-55 (1988).
- Pickford, B. M. The Octopus bimaculatus problem: A study in sibling species. Bulletin of the Bingham Oceanographic Collection. 12, 1-66 (1949).
- Sumbre, Y., Fiorito, G., Flash, T. Control of octopus arm extension by a peripheral motor program. Science. 293 (5536), 1845-1848 (2001).
- Gutfreund, Y., et al. Organization of octopus arm movements: a model system for studying the control of flexible arms. Journal of Neuroscience. 16 (22), 7297-7307 (1996).
- Gutfreund, Y., Matzner, H., Flash, T., Hochner, B. Patterns of motor activity in the isolated nerve cord of the octopus arm. The Biological Bulletin. 211 (3), 212-222 (2006).
- Hague, T., Florini, M., Andrews, P. L. R. Preliminary in vitro functional evidence for reflex responses to noxious stimuli in the arms of Octopus vulgaris. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 447, 100-105 (2013).
- Hochner, B., Brown, E. R., Langella, M., Shomrat, T., Fiorito, G. A learning and memory area in the octopus brain manifests a vertebrate-like long-term potentiation. Journal of Neurophysiology. 90 (5), 3547-3554 (2003).
- Hochner, B., Glanzman, D. L. Evolution of highly diverse forms of behavior in molluscs. Current Biology. 26 (20), 965-971 (2016).
- Hvorecny, L. M., et al. Octopuses (Octopus bimaculoides) and cuttlefishes (Sepia pharaonis, S. officinalis) can conditionally discriminate. Animal Cognition. 10 (4), 449-459 (2007).
- Kier, W. M., Stella, M. P. The arrangement and function of octopus arm musculature and connective tissue. Journal of Morphology. 268 (10), 831-843 (2007).
- Levy, G., Hochner, B. Embodied organization of octopus vulgaris morphology, vision, and locomotion. Frontiers in Physiology. 8, 164 (2017).
- Giorgio-Serchi, F., Arienti, A., Laschi, C. Underwater soft-bodied pulsed-jet thrusters: Actuator modeling and performance profiling. The International Journal of Robotics Research. 35 (11), 1308-1329 (2016).
- Han, S., Kim, T., Kim, D., Park, Y., Jo, S. Use of deep learning for characterization of microfluidic soft sensors. IEEE Robotics and Automation Letters. 3 (2), 873-880 (2018).
- Hanassy, S., Botvinnik, A., Flash, T., Hochner, B. Stereotypical reaching movements of the octopus involve both bend propagation and arm elongation. Bioinspiration and Biomimetics. 10 (3), 035001 (2015).
- Hochner, B., Shomrat, T., Fiorito, G. The octopus: a model for a comparative analysis of the evolution of learning and memory mechanisms. The Biological Bulletin. 210 (3), 308-317 (2006).
- Imperadore, P., Fiorito, G. Cephalopod tissue regeneration: consolidating over a century of knowledge. Frontiers in Physiology. 9, 593 (2018).
- Imperadore, P., et al. Nerve regeneration in the cephalopod mollusc Octopus vulgaris: label-free multiphoton microscopy as a tool for investigation. Journal of the Royal Society, Interface. 15 (141), 20170889 (2018).
- Levy, G., Flash, T., Hochner, B. Arm coordination in octopus crawling involves unique motor control strategies. Current Biology. 25 (9), 1195-1200 (2015).
- Li, F., et al. Chromosome-level genome assembly of the East Asian common octopus (Octopus sinensis) using PacBio sequencing and Hi-C technology. Molecular Ecology Resources. 20 (6), 1572-1582 (2020).
- Lopes, V. M., Rosa, R., Costa, P. R. Presence and persistence of the amnesic shellfish poisoning toxin, domoic acid, in octopus and cuttlefish brains. Marine Environmental Research. 133, 45-48 (2018).
- Mazzolai, B., Margheri, L., Dario, P., Laschi, C. Measurements of octopus arm elongation: Evidence of differences by body size and gender. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 447, 160-164 (2013).
- McMahan, W., et al. . Proceedings 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2006. , 2336-2341 (2006).
- Meisel, D. V., Kuba, M., Byrne, R. A., Mather, J. The effect of predatory presence on the temporal organization of activity in Octopus vulgaris. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology. 447, 75-79 (2013).
- Nesher, N., Levy, G., Grasso, F. W., Hochner, B. Self-recognition mechanism between skin and suckers prevents octopus arms from interfering with each other. Current Biology. 24 (11), 1271-1275 (2014).
- Wells, M. J. . Octopus : Physiology and behaviour of an advanced invertebrate. , (1978).
- Young, J. Z. . The anatomy of the nervous system of Octopus vulgaris. , (1971).
- Zullo, L., Sumbre, G., Agnisola, C., Flash, T., Hochner, B. Nonsomatotopic organization of the higher motor centers in octopus. Current Biology. 19 (19), 1632-1636 (2009).
- Albertin, C. B., et al. The octopus genome and the evolution of cephalopod neural and morphological novelties. Nature. 524 (7564), 220-224 (2015).
- Albertin, C. B., Simakov, O. Cephalopod Biology: At the intersection between genomic and organismal novelties. Annual Review if Animal Biosciences. 8, 71-90 (2020).
- Baik, S., et al. A wet-tolerant adhesive patch inspired by protuberances in suction cups of octopi. Nature. 546 (7658), 396-400 (2017).
- Pikul, J. H., et al. Stretchable surfaces with programmable 3D texture morphing for synthetic camouflaging skins. Science. 358 (6360), 210 (2017).
- Wehner, M., et al. An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots. Nature. 536 (7617), 451-455 (2016).
- McMahan, W., et al. Field trials and testing of the OctArm continuum manipulator. Proceedings 2006 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2006. ICRA. , 2336-2341 (2006).
- Hochner, B., Brown, E. R., Langella, M., Shomrat, T., Fiorito, G. A learning and memory area in the octopus brain manifests a vertebrate-like long-term potentiation. Journal of Neurophysiology. 90 (5), 3547-3554 (2003).
- Tapia-Vasquez, A. E., et al. Proteomic identification and physicochemical characterisation of paramyosin and collagen from octopus (Octopus vulgaris) and jumbo squid (Dosidicus gigas). International Journal of Food Science & Technology. 55 (10), 3246-3253 (2020).
- Kim, B. -. M., et al. The genome of common long-arm octopus Octopus minor. GigaScience. 7 (11), (2018).
- Zarrella, I., et al. The survey and reference assisted assembly of the Octopus vulgaris genome. Scientific data. 6 (1), 13 (2019).
- Forsythe, J. W., Hanlon, R. T. Effect of temperature on laboratory growth, reproduction and life span of Octopus bimaculoides. Marine Biology. 98 (3), 369-379 (1988).
- Stoskopf, M. K., Oppenheim, B. S. Anatomic features of Octopus bimaculoides and Octopus digueti. Journal of Zoo and Wildlife Medicine. 27 (1), 1-18 (1996).
- Ramos, J. E., et al. Body size, growth and life span: implications for the polewards range shift of Octopus tetricus in south-eastern Australia. PLoS One. 9 (8), 103480 (2014).
- Hanlon, R. T., Forsythe, J. W. Advances in the laboratory culture of octopuses for biomedical research. Lab Animal Science. 35 (1), 33-40 (1985).
- Moltschaniwskyj, N. A., Carter, C. G. Protein synthesis, degradation, and retention: mechanisms of indeterminate growth in cephalopods. Physiological and Biochemical Zoology. 83 (6), 997-1008 (2010).
- Fiorito, G., et al. Guidelines for the care and welfare of Cephalopods in Research -A consensus based on an initiative by CephRes, FELASA and the Boyd Group. Lab Animal. 49, 1-90 (2015).
- Valverde, J. C., Garcia, B. G. Suitable dissolved oxygen levels for common octopus (Octopus vulgaris cuvier, 1797) at different weights and temperatures: analysis of respiratory behaviour. Aquaculture. 244 (1-4), 303-314 (2005).
- Cardeilhac, P. T., Whitaker, B. R. Copper Treatments: Uses and Precautions. Veterinary Clinics of North America: Small Animal Practice. 18 (2), 435-448 (1988).
- Hodson, P. V., Borgman, U., Shear, H. Toxicity of copper to aquatic biota. Copper in the Environment. (2), 307-372 (1979).
- Poole, B. M. Techniques for the culture of ghost shrimp (palaemonetes pugio). Environmental Toxicology and Chemistry. 7 (12), 989-995 (1988).
- Burggren, W. W. Respiration and circulation in land crabs: novel variations on the marine design. American Zoologist. 32 (3), 417-427 (1992).
- Reitsma, J., Murphy, D. C., Archer, A. F., York, R. H. Nitrogen extraction potential of wild and cultured bivalves harvested from nearshore waters of Cape Cod, USA. Marine Pollution Bulletin. 116 (1), 175-181 (2017).
- Messenger, J. B. Cephalopod chromatophores: neurobiology and natural history. Biological Reviews. 76 (4), 473-528 (2001).
- Morgan Holst, M. M., Miller-Morgan, T. The Use of a species-specific health and welfare assessment tool for the giant pacific octopus, enteroctopus dofleini. Journal of Applied Animal Welfare Science. 24 (3), 272-291 (2021).
- Rosas, C., et al. Energy balance of Octopus maya fed crab or an artificial diet. Marine Biology. 152 (2), 371-381 (2007).
- Anderson, R. C., Wood, J. B., Byrne, R. A. Octopus Senescence: The Beginning of the end. Journal of Applied Animal Welfare Science. 5 (4), 275-283 (2002).
- Butler-Struben, H. M., Brophy, S. M., Johnson, N. A., Crook, R. J. In vivo recording of neural and behavioral correlates of anesthesia induction, reversal, and euthanasia in cephalopod molluscs. Frontiers in Physiology. 9, 109 (2018).
- Jiang, X., et al. Octopus visual system: A functional MRI model for detecting neuronal electric currents without a blood-oxygen-level-dependent confound. Magnetic Resonance in Medicine. 72 (5), 1311-1319 (2014).
- Hennig, J., Nauerth, A., Friedburg, H. RARE imaging: a fast imaging method for clinical MR. Magnetic Resonance in Medicine. 3 (6), 823-833 (1986).
- Brant-Zawadzki, M., Gillan, G. D., Nitz, W. R. MP RAGE: a three-dimensional, T1-weighted, gradient-echo sequence–initial experience in the brain. Radiology. 182 (3), 769-775 (1992).
- Bertapelle, C., Polese, G., Di Cosmo, A. Enriched environment increases PCNA and PARP1 Levels in Octopus vulgaris central nervous system: first evidence of adult neurogenesis in Lophotrochozoa. Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution. 328 (4), 347-359 (2017).
- Maselli, V., Polese, G., Soudy, A. -. S. A., Buglione, M., Cosmo, A. D. Cognitive stimulation induces differential gene expression in Octopus vulgaris: The key role of protocadherins. Biología. 9, (2020).
