באמצעות מניפולציה תרופתית ו-דיוק גבוה טלמטריה רדיו לחקר הקוגניציה המרחבי בעלי חיים חינם היריעה

Summary

מאמר זה מתאר פרוטוקול רומן המשלב המניפולציה התרופתית של טלמטריה זיכרון ורדיו לתעד ולכמת את תפקיד הקוגניציה בניווט.

Abstract

יכולתו של בהמה לחוש וללמוד על סביבתו ממלאת תפקיד מרכזי בתהליכים רבים התנהגותיים, כוללים ניווט, הגירה, פיזור ליקוט. עם זאת, ההבנה של תפקיד הקוגניציה בפיתוח אסטרטגיות ניווט ואת המנגנונים אסטרטגיות אלה הוא מוגבל על ידי קשיים מתודולוגיים מעורב ניטור, מניפולציה של קוגניציה של, ומעקב אחר חיות בר. מחקר זה מתאר פרוטוקול להתמודדות עם תפקיד הקוגניציה בניווט המשלב מניפולציה תרופתית של התנהגות עם טלמטריה רדיו דיוק גבוה. הגישה משתמשת סקופולמין, אנטגוניסט קולטן מוסקריני, לתמרן יכולות מרחביות קוגניטיבית. חיות שטופלו אז מנוטרות בתדירות גבוהה ברזולוציה מרחבית גבוהה באמצעות טריאנגולציה מרחוק. פרוטוקול זה יושם בתוך אוכלוסיה של מזרח צבוע צבים (Chrysemys picta) אשר מיושבמקורות מי חלוף עונתיות ~ 100 שנים, נעו בין מקורות הרחוקים באמצעות מדויק (± 3.5 מ '), מורכבות (כלומר, שאינו ליניארי עם tortuosity הגבוה החוצים בתי גידול מרובים), ומסלולים צפויים לומדים לפני 4 שנים. מחקר זה הראה כי התהליכים שמוצגים צבים אלה עולים בקנה אחד עם היווצרות ויזכור זיכרון המרחבי. יחד, תוצאות אלו עולות בקנה אחד עם תפקיד של קוגניציה מרחבית בניווט מורכב ולהאיר את האינטגרציה של טכניקות אקולוגיות תרופתיות בחקר הקוגניציה וניווט.

Introduction

קוגניציה (להלן מוגדרים "כל התהליכים כרוכים ברכישה, אחסון, ושימוש במידע מהסביבה" ¹⁾ היא מרכזית מערך של משימות ניווט מורכבות ^2. לדוגמא, עגור קנדי (canadensis עגור) מראה שיפור ניכר דיוק נודדות עם ניסיון ^3, והטבעת מינים של צבי הים בחופי הולדתן כמו גוזלים ולחזור כמבוגרים ^4-6. בדומה לכך, הגירה, פיזור מוצלח, ואת ציר ליקוט על יכולתו של בעל חיים כדי לאסוף מידע על הסביבה המרחבית שלהם ^7,8. חלק מבעלי החיים מופיעים ללמוד דרכי ניווט ביחס לתכונות נוף ספציפיות ⁹ ועלולים להשתמש קוגניציה מרחבית בעת מעבר בין קינון ומחפש מזון באזורים ^10. מחקר שנערך לאחרונה על צבים צבועים מזרח (Chrysemys picta) מרמז תקופה קריטית ניווט, שבו ניווט מוצלח של בית גידול שבהרים כבוגרים תלוי Juveניסיון הנילוס בטווח גילאים צר (<4 שנים ^11-13). למרות יחד מחקרים אלה להדגים את ההתקדמות שחלה בהבנת התפקיד של למידה בניווט ^{4-6, 14-16,} המנגנונים העומדים בבסיס התנהגויות כאלה והתפקיד מלא קוגניציה בניווט להישאר חידתית, במיוחד בקרב בעלי חוליות ^{8, 17 , 18.}

תחקירים מבצעיים לתוך התפקיד של קוגניציה בניווט הם נדירים ^{2, 8, 18,} בעיקר בשל קשיים מתודולוגיים מעורב ניטור, מניפולציה, ומעקב אחר חיות בר. לדוגמה, את הכף במרחב ובזמן גדול שעליו בעלי חיים רבים מנווט לעתים קרובות ימנע חקירות הן סוג של מידע כי החיות האלה פוטנציאל ללמוד וכיצד מידע כי היא רכשה. מבצעי ניסוי לעתים קרובות להתמודד עם הקשיים הלוגיסטיים גילוי ואיתור חיות כאשר ניטור התנהגות על פני שטחים גדולים כגון ומסגרות זמן, וכך להגביל את הסוגנתונים שניתן לגבות והמסקנות שניתן להסיק. למרות השימוש של מערכת מיקום הגלובלי רכוב בעלי חיים (GPS) חליליות עשוי לשפר את ההסתברות לגילוי של חיות החל נרחב, נתונים מרחביים שנאספו על ידי אמצעים אלה הם בדרך כלל החלטה מאוד גסה חסר מרכיב ההתנהגותי מפורט. כתוצאה מכך, הנתונים שניתן לגבות בנסיבות כאלה הם בעלי ערך המוגבל לבחינת וריאציה קלה בביצועים בין קבוצות שונות או טיפולים ניסיוניים. באופן דומה, המניפולציה הישירה, המבוקר של התנהגויות היעד אסורה לעתים קרובות על ידי המאזניים במרחב ובזמן הטיפוסיים של התנהגויות ניווט, כמו גם על ידי אילוצים לוגיסטיים טבועים של מחקרי שדה. מציאת בעלי חיים בסביבתם הטבעית, ללכוד לתמרן אותם, ולאחר מכן לאסוף נתונים התנהגותיים מבלי לייצר התנהגויות מזויפות בשוגג אתגרים גדולים של עבודה עם בעלי חיים בתחום. לכן, את העיצוב של ניסויים על frEE יריעת חיות מוגבל לעתים קרובות את היכולת לבצע ניסויים בשדה קפדניים, נשלטו על עצם את התפקיד של קוגניציה בניווט מוגבלת.

המחקר הנוכחי עוקף רבים מהקשיים הקודמים של חוקר את היחסים בין קוגניציה וניווט בתחום באמצעות שילוב רומן של מניפולציה תרופתית ומעקב ברזולוציה גבוהה של חיות ניווט בחופשיות בתנאי שדה. Scopolamine, קולטן אצטילכולין מוסקריניים (mAChR) אנטגוניסט, הוכח לחסום היווצרות הזיכרון המרחבי ותזכרו ידי חסימת פעילות כולינרגית במוחם של מגוון מינים חוליות ^18-24. Scopolamine ניתן להשתמש ביעילות על חיות חינם היקף בתנאי שדה ^{11, 18} ויש לו השפעה ניכרת אך זמנית (למשל, 6 – 8 שעות אצל זוחלים). Methylscopolamine, אנטגוניסט mAChR שאינו לחצות מחסום הדם-מוח-מחסום ^19-21, יכול לשמש כדי לשלוט עלההשפעות שנלוות האפשריות של סקופולמין ועבור בהיבטים הלא-קוגניטיביים של התנהגות ^11. פרמקולוגיה מאפשרת המניפולציה והמדויקת של הכרה על ידי קולטנים המשפיעים ישירות, וטלמטריה רדיו דיוק גבוה מאפשרת התצפית של תופעות הנובעות על התנהגות. מדידות שבוצעו באמצעות טריאנגולציה מרחוק בשתי מרחבית גבוהה (± 2.5 מ ') ובזמן (15 דקה') ברזולוציה לאפשר תיעוד כימות המדויק של יחסים בהתנהגות בעלי החיים אל המניפולציה הניסויית של קוגניציה.

המחקר ¹¹ זה נערך בין החודשים מאי ואוגוסט 2013 ו 2014 בחוות Chesapeake, אזור מחקר וניהול בטבע 3,300 דונם וחקלאות בקנט ושות 'MD, ארה"ב (39.194 ° N, 76.187 ° W). הפרוטוקול כולל חמישה שלבים עיקריים: (1) לכידה וטיפול בבעלי חיים (2) הדבקת משדרי רדיו (3) הכינו הסוכנים התרופתיים (4) ניטור וטיפול תנועות של בעלי חיים, (5) analyzing נתונים מרחביים. המחקר שיתואר בהמשך התמקד המזרח צבוע צב (Chrysemys picta). צבי באוכלוסייה מוקדי לעסוק בתנועות יבשות שנתיות שבה הם עוזבים ברכות ביתם ונווט אל בתי גידול מימיים חלופיים באמצעות אחד מארבעה מאוד מדויק (± 3.5 מ '), מורכבים, וצפויים למדי נתיבים ^{11, 12.} מניפולציה תרופתית של בעלי חיים מערכת זו יחד עם טלמטריה רדיו ברזולוציה גבוהה שופכת אור על תפקיד הקוגניציה בניווט חיות ברות חופשי.

Protocol

כל הנהלים הקשורים בנושאי בעלי חיים אושרו על ידי ועדות הטיפול בבעלי החיים המוסדיים השתמש של פרנקלין מרשל וושינגטון מכללות אחרי כל התקנות מקומיות, המדינה, פדרלית. לכידה וטיפול 1. מניחים מלכודו?…

Representative Results

שימוש בפרוטוקול לעיל, את התפקיד של קוגניציה בניווט התבצע במסגרת אוכלוסיית המזרח צבוע צבים (Chrysemys picta) כי חווה מקורות מי חלוף עונתיים עבור ~ 100 שנים. אוכלוסייה זו שוכנת שילוב של חלוף (הסחוט בשנה ובמהירות – בכמה שעות) ובתי גידול מימי קבע (איור 1).</s…

Discussion

הפרוטוקול המובא כאן מאפשר הנסיין לתעד ולכמת את תפקיד הקוגניציה בניווט. קוגניציה מניפולציה בתחום הוכיחה קשה, כמו רוב הגישות לעזוב הנסיינים מסוגלים לדעת אילו היבטים ספציפיים של התנהגות בעלי החיים מנוצלים. עם זאת, הפרוטוקול המובא כאן מאפשר הנסיין לתמרן במדויק ובכך להע…

Materials

Scopolamine bromide	Sigma	S0929	USP
Scopolamine methylbromide	Sigma	S8502, 1421009	USP and non USP versions
Saline	Hanna Pharmaceutical Supply Co., Inc.	409488850	USP, formulated as an injectable
Syringe filter	Fisher	09-720-004
Syringe	Fisher	14-823-30
Hypodermic needle	Fisher	14-823-13
Antenna	Wildlife Materials	3 Element Folding Yagi	Antennae with additional elements are available, but can be cumbersome in the field.
Radio Receiver	Wildlife Materials	TRX-2000S	Water resistant models are also available.
Compass	Brunton	Truarc 15
Radio transmitters	Holohil Inc.	BD-2, PD-2, RI-2B	Transmitter models vary in lifespan and signal output as a function of battery size and pulse rate settings, which can be customized based on the study question and organism.
GPS	Garmin	eTrex Venture
Coaxial cable	newegg.com	C2G 40026	BNC connections are necessary.
Hoop net	Memphis Net and Twine	TN325	Net mesh size should be chosen based on the minimum size of the target animal.