थर्मल चुनौती के दौरान हृदय गति को मापने तीव्र पर्यावरणीय परिवर्तन के परिणामस्वरूप जीवों की शारीरिक प्रतिक्रियाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। एक मॉडल जीव के रूप में अमेरिकी लॉबस्टर(Homarus americanus)का उपयोग करना, इस प्रोटोकॉल देर से चरण अकशेरुकी में हृदय गति को मापने के लिए एक अपेक्षाकृत noninvasive और nonlethal दृष्टिकोण के रूप में बाधा न्यूमोग्राफी के उपयोग का वर्णन करता है ।
दुनिया के मौसम में व्यापक बदलाव के परिणामस्वरूप महासागरों में तापमान तेजी से बढ़ रहा है । चूंकि ऑर्गनेमल फिजियोलॉजी पर्यावरण के तापमान से काफी प्रभावित होती है, इसलिए इसमें विभिन्न प्रकार के समुद्री जीवों में थर्मल शारीरिक प्रदर्शन को बदलने की क्षमता है। एक मॉडल जीव के रूप में अमेरिकी लॉबस्टर(Homarus americanus)का उपयोग करना, इस प्रोटोकॉल बाधा न्यूमोग्राफी के उपयोग का वर्णन करने के लिए समझने के लिए कैसे देर से चरण में हृदय प्रदर्शन तीव्र थर्मल तनाव के तहत अकशेरुकी बदलता है । प्रोटोकॉल एक न्यूनतम आक्रामक तकनीक प्रस्तुत करता है जो तापमान रैंपिंग प्रयोग के दौरान हृदय गति के वास्तविक समय के संग्रह के लिए अनुमति देता है। डेटा आसानी से एक Arrhenius साजिश है कि Arrhenius तोड़ने के तापमान (ABT) की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है उत्पन्न करने के लिए हेरफेर कर रहे हैं, जिस तापमान पर हृदय गति बढ़ते तापमान के साथ गिरावट शुरू होता है । इस तकनीक का उपयोग विभिन्न प्रकार के लेट स्टेज अकशेरुकी (यानी केकड़ों, मसल्स या झींगा) में किया जा सकता है। हालांकि प्रोटोकॉल पूरी तरह से हृदय के प्रदर्शन पर तापमान के प्रभाव पर केंद्रित है, यह अतिरिक्त तनाव (जैसे, हाइपोक्सिया या हाइपरकैप्निया) के लिए क्षमता को समझने के लिए शारीरिक प्रदर्शन को प्रभावित करने के लिए तापमान के साथ बातचीत करने के लिए संशोधित किया जा सकता है । इस प्रकार, विधि व्यापक अनुप्रयोगों के लिए क्षमता को आगे समझने के लिए कैसे समुद्री अकशेरुकी पर्यावरण में तीव्र परिवर्तन का जवाब है ।
हाल के दशकों में, वातावरण में ग्रीनहाउस गैसों (यानी, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और नाइट्रस ऑक्साइड) के इनपुट में वृद्धि के परिणामस्वरूप पर्यावरण परिवर्तन1के व्यापक पैटर्न हुए हैं। दुनिया के महासागरतेजी से2,,3वार्मिंग कर रहे हैं, एक प्रवृत्ति है कि संगठित शरीर विज्ञान पर गंभीर प्रभाव पड़ सकता है । तापमान शारीरिक दरों को भारी प्रभावित करता है, और जीवों के प्रदर्शनकेलिए एक इष्टतम तापमान सीमा4,55,6है। जैसे, व्यक्तियों को ऊतकों के लिए उचित ऑक्सीजन वितरण बनाए रखने में कठिनाइयों का सामना करना पड़ सकता है क्योंकि तापमान इस सीमा के बाहर भटक जाता है। इससे महासागर के तापमान5,7के तापमान में एरोबिक प्रदर्शन में गिरावट आने की क्षमता है .
एक प्रयोगशाला सेटिंग में, पर्यावरण परिवर्तन के शारीरिक प्रभावों को समझने के लिए एक विधि थर्मल तनाव के संदर्भ में हृदय प्रदर्शन की जांच करने के लिए है । यह इस बात की जानकारी प्रदान करता है कि भविष्यवाणी की गई वार्मिंग स्थितियों के संपर्क में आने से प्रदर्शन घटता5,6 के साथ –साथ एक्सिलिटेशन प्लास्टिसिटी8की क्षमता कैसे बदल सकती है । समुद्री अकशेरुकी में हृदय गति को मापने के लिए विभिन्न प्रकार के तरीकों को सफलतापूर्वक लागू किया गया है। हालांकि, इनमें से कई तकनीकों में सर्जिकल रिमूवल या एक्सोस्केलेटन के प्रमुख हेरफेर और माप उपकरणों के लंबे समय तक प्रत्यारोपणशामिलहैं9,10,,11,जो परीक्षण विषय पर अतिरिक्त तनाव का परिचय देता है और प्रयोग से पहले सफल वसूली के लिए आवश्यक समय को बढ़ाता है। इसके अलावा, कम आक्रामक तकनीक (जैसे, दृश्य अवलोकन, वीडियोग्राफी) प्रारंभिक जीवन इतिहास के चरणों तक सीमित हो सकती है जब जीव पूरी तरह से या अर्ध-पारदर्शी12हो सकते हैं। इसके अलावा, अतिरिक्त चुनौतियां शोधकर्ताओं को प्रस्तुत की जा सकती हैं जो अधिक तकनीकी रूप से उन्नत पद्धतियों (उदाहरण के लिए, अवरक्त ट्रांसड्यूसर या डॉप्लर परफ्यूजन8,,11के माध्यम से टिप्पणियों) में अच्छी तरह से निपुण नहीं हैं।
यह प्रोटोकॉल एक देर चरण समुद्री अकशेरुकी मॉडल के रूप में अमेरिकी लॉबस्टर(Homarus americanus)का उपयोग करता है एक तापमान ramping प्रयोग के दौरान हृदय गति में परिवर्तन का आकलन करने के लिए बाधा न्यूमोग्राफी के उपयोग को प्रदर्शित करने के लिए । बाधा न्यूमोग्राफी में हृदय अनुबंधों के रूप में वोल्टेज में परिवर्तन को मापने के लिए पेरिकार्डियम के दोनों ओर तैनात दो इलेक्ट्रोड में एक दोलन विद्युत धारा (एसी) का गुजरना शामिल है और13,,14को आराम देता है। यह तकनीक न्यूनतम आक्रामक है, क्योंकि यह छोटे इलेक्ट्रोड (यानी, 0.10-0.12 मिमी व्यास) के उपयोग को नियोजित करती है जो धीरे-धीरे एक्सोस्केलेटन के नीचे प्रत्यारोपित की जाती है। अंत में, यह एक डेटा लॉगर के उपयोग के माध्यम से रैंप के दौरान हृदय गति और पानी के तापमान दोनों का वास्तविक समय आकलन प्रदान करता है ।
प्रोटोकॉल में एरेहेनियस ब्रेक टेप (एबीटी) की गणना करने के निर्देश भी दिए गए हैं, जिस तापमान पर हृदय गति बढ़ते तापमान13,15के साथ कम होने लगती है । एबीटी परीक्षण विषयों में क्षमता की थर्मल सीमा के एक गैर घातक संकेतक के रूप में कार्य करता है जो महत्वपूर्ण थर्मल अधिकतम (सीटीमैक्स,हृदय कार्य5,6की ऊपरी सीमा) को मापने के पक्ष में हो सकता है क्योंकि घातक सीमाएं अक्सर चरम होती हैं और प्राकृतिक वातावरण में शायद ही कभी सामना करती हैं5।
यह प्रोटोकॉल तापमान रैंपिंग प्रयोग के दौरान देर से चरण अकशेरुकी की हृदय गति में परिवर्तन को मापने के लिए बाधा न्यूमोग्राफी के उपयोग का वर्णन करता है। अन्य प्रयोगशाला आधारित दृष्टिकोण9,,<sup…
The authors have nothing to disclose.
लेखकों प्रयोगशाला सहायता के लिए पॉल Rawson और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन पुरस्कार IIA-1355457 मेन EPSCoR को धन के लिए उपकरण खरीदने के लिए धन्यवाद । इस परियोजना को मेन कृषि और वन प्रयोग स्टेशन के माध्यम से यूएसडीए नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ फूड एंड एग्रीकल्चर, हैच प्रोजेक्ट नंबर एमईओ-21811 के साथ-साथ एनओएए राष्ट्रीय समुद्री मत्स्य सेवा साल्टोनस्टॉल कैनेडी ग्रांट #18GAR039-136 द्वारा समर्थित किया गया था। लेखक भी इस पांडुलिपि के पिछले संस्करण पर अपनी टिप्पणी के लिए तीन गुमनाम समीक्षकों का शुक्रिया अदा करते हैं । मेन कृषि एवं वन प्रयोग स्टेशन प्रकाशन संख्या 3733।
1.6 mm (1/16 in) drill bit | Milwaukee Tool at Home Depot | 1001294900 | This is for a 1.6 mm (1/16 in) diameter drill bit. This item can be found at most home-improvement stores. |
38 AWG Copper Magnet Wire | TEMCo | MW0093 | This wire is used to make the wire electrode leads that are implanted into the test subjects. This listing is for a 4 oz coil of 38-gauge magnetic wire. TemCo also has 36-gauge magnetic wire that is also suitable for use in constructing wire electrodes. |
Cyanoacrylate glue | Loctite | 852882 | This item includes a brush tip, which makes it easier to control the amount of glue used to secure electrodes to the carapace. |
Ethanol, 70% Solution, Molecular Biology Grade | Fisher BioReagents | BP82931GAL | This reagent is used in combination with the sterile cotton balls to disinfect the carapace prior to electrode implantation. |
Excel | Microsoft | N/A | This program is used in the protocol for organizing, manipulating, and analyzing data. It is compatible with both PC and Mac operating systems. |
Fisherbrand 8-Piece Dissection Kit | Fisher Scientific | 08-855 | This kit includes the forceps, scissors, dissecting knife (and blades), and dissecting needle needed to accomplish the electrode implantation steps in the protocol. |
Fisherbrand Isotemp Refrigerated/Heated Bath Circulators: 5.4-6.5L, 115V/60Hz | Fisher Scientific | 13-874-180 | This is a complete system that consists of an immersion circulator and a bath. It can be used as a temperature controlled bath or to circulate fluid externally to an application. Temperature range of this water bath is -20 to +100 °C, and the unit heats/cools rapidly and is easy to drain upon conclusion of use. |
Fisherbrand Sterile Cotton Balls | Fisher Scientific | 22-456-885 | These swabs should be soaked in 70% ethanol before being used to disinfect the carapace prior to electrode implantation. |
Fork Terminal, Red Vinyl, Butted Seam, 22 to 16 AWG, 100 PK | Grainger | 5WHE6 | Terminals are soldered to the magnetic wire to construct the wire electrodes. These can be purchased from a variety of home-improvement vendors. |
Impedance converter | UFI | Model 2991 | Measures impedance changes correlated with very small voltage changes, ranging from 0.2 ohm to over 5 ohms. This model can convert impedance changes that stem from resistance, capacitance, or inductance variations, as well as a combination of all three. |
LabChart software | ADInstruments | N/A | Purchase of the PowerLab datalogger includes the LabChart software, but a license for the software can also be directly downloaded online. LabChart allows the user to record data, open and read LabChart files, analyze data, as well as save and export files. There is a free version of the software, LabChart Reader, but users can only open and read LabChart files and analyze them (i.e., it cannot be used to record, save, or export data files). One also has the option of selecting LabChart Pro, which includes LabChart teaching modules that can be used for educational purposes. |
LED Soldering Iron | Grainger | 28EA35 | This is a generic soldering iron that can be used to solder the magnetic wire to the fork terminals to create the wire electrodes. |
PowerLab datalogger | ADInstruments | ML826 | There are a variety of models of the PowerLab. This catalog number is for the 2/26 model that is a 2 channel, 16 bit resolution recorder with two analog input channels, independently selectable input sensitivities, two independent analog outputs for stimulation or pulse generation and a trigger input. The PowerLab features a wide range of low-pass filters, AC or DC coupling and adaptive mains filter. This unit has a USB interface for connection to Windows or Mac OS computers and a sampling rate of 100,000 samples/s per channel. |
Prism8 | GraphPad | N/A | This program provides an additional option for calculating the Arrhenius Break Temperature through its “Segmental linear regression” data analysis option. This program does not require any programming and is compatible with both Mac and Windows operating systems. |
R | R Project | N/A | This is free software for statistical computing that is compatible with UNIX platforms, as well as Windows and Mac operating systems. This program can also be used to calculate the Arrhenius Break Temperature using the “segmented” package. There are a number of tutorials and user guides available online through the r-project.org website. |
Rosin Core Solder | Grainger | 331856 | This product has a diameter of 0.031 in (0.76 mm) and is ideal for use in soldering speaker wire (similar gauge as magnetic wire used for electrodes). |
SAS | SAS Institute | N/A | This program provides an additional option for calculating the Arrhenius Break Temperature. However, it does require programming and is not compatible with Mac operating systems. |
SigmaPlot | Systat Software, Inc. | N/A | This is the authors’ preferred program for statistical determination of the Arrhenius Break Temperature. The “Regression Wizard” is easy to use and does not require any programming. One can obtain a free 30-day trial license before purchase. However, it is compatible only with PC computers. |
T-type Pod | ADInstruments | ML312 | Suitable for measurement of temperatures from 0-50 °C using T-type thermocouples. |
T-type Thermocouple Probe | ADInstruments | MLT1401 | Compatible with the T-type Pod for connection. Measures temperature up to 150 °C, and is suitable for immersion in various solutions, semi-solids, and tissue (includes a needle for implantation). This product is a 0.6 mm diameter isolated probe that is sheathed in chemical-resistant Teflon and a lead length of 1.0 m. |
UV Cable Tie, Black | Home Depot | 295813 | This is for a 100-pack of 8-inch (20.32 cm), black cable ties. However, based on the size of test subjects, smaller or larger cable ties may be needed. This item, and others like it, can be purchased at any home-improvement store. |