إنشاء نظام إيكولوجي للأخطبوط لأبحاث الطب الحيوي والهندسة الحيوية
Summary
يمكن أن يؤثر فهم الهياكل الفسيولوجية والتشريحية الفريدة من الأخطبوط بشكل كبير على البحوث الطبية الحيوية. يوضح هذا الدليل كيفية إنشاء وصيانة بيئة بحرية لاستيعاب هذا النوع ويتضمن أحدث أساليب التصوير والتحليل لتصور تشريح الجهاز العصبي والأخطبوط ووظيفته.
Abstract
وقد استلهمت العديد من التطورات في البحوث الطبية الحيوية من خلال اكتشاف الآليات التشريحية والخلوية التي تدعم وظائف محددة في أنواع مختلفة. الأخطبوط هو واحد من هذه الحيوانات الاستثنائية التي أعطت العلماء رؤى جديدة في مجالات علم الأعصاب والروبوتات والطب التجديدي والأطراف الاصطناعية. تتطلب الأبحاث التي أجريت مع هذا النوع من السيفالوبودات إنشاء مرافق معقدة وعناية مركزة لكل من الأخطبوط والنظام البيئي الخاص به وهو أمر بالغ الأهمية لنجاح المشروع. يتطلب هذا النظام أنظمة تصفية ميكانيكية وبيولوجية متعددة لتوفير بيئة آمنة ونظيفة للحيوان. وإلى جانب نظام التحكم، يلزم إجراء الصيانة والتنظيف الروتينيين المتخصصين للحفاظ على تشغيل المرفق على المدى الطويل. وينصح بتوفير بيئة غنية لهذه الحيوانات الذكية من خلال تغيير المناظر الطبيعية للخزان، ودمج مجموعة متنوعة من الفريسة، وإدخال مهام صعبة بالنسبة لهم للعمل من خلال. وتشمل نتائجنا التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير الذاتي للجسم كله، فضلا عن الدراسات السلوكية لفهم أفضل للجهاز العصبي. الأخطبوط تمتلك علم وظائف الأعضاء الفريدة التي يمكن أن تؤثر على العديد من مجالات البحوث الطبية الحيوية. إن تزويدهم بنظم إيكولوجية مستدامة هو الخطوة الحاسمة الأولى في الكشف عن قدراتهم المتميزة.
Introduction
وغالبا ما تكون المفاهيم الجديدة في البحوث الطبية الحيوية والهندسة الطبية الحيوية مستوحاة من تحديد استراتيجيات محددة تمتلكها الأنواع البيولوجية لمعالجة الظروف والتحديات البيئية والفسيولوجية. فعلى سبيل المثال، أدى فهم خصائص الفلورسينس في اليراعات إلى استحداث أجهزة استشعار فلورية جديدة يمكنها الإبلاغ عن النشاط الخلوي في كائنات نموذجية أخرى(1)؛ وقد أدى تحديد القنوات الأيونية التي ينشطها الضوء في الطحالب إلى تطوير التشكيل الخلوي والزمني المحدد للضوء والعصبي2،3،4،5؛ اكتشاف البروتينات في سمك السلور الزجاجي التي تبحر وفقا للمجال المغناطيسي للأرض أدى إلى تطوير التعديل المغناطيسي العصبي6,7,8,9,10,11; فهم منعكس سيفون في Aplysia كان له دور فعال لفهم الأساس الخلوي للسلوك12,13,14.
يواصل الباحثون التوسع في صندوق أدوات الهندسة الحيوية والحيوية الحالي من خلال الاستفادة من نقاط القوة الفريدة ووجهات النظر الجديدة حول الوظائف الفسيولوجية التي تحتفظ بها أنواع المختبر غير التقليدية. وقد بدأت الوكالات الاتحادية في دعم خطوط الدراسات هذه من خلال تمويل الأعمال الجديدة التي أجريت على أنواع متنوعة.
جنس واحد من الحيوانات مع التشريح فريدة من نوعها وقدرات التجديد، فضلا عن السيطرة التكيفية لكل من ذراعيها، وعلماء الأحياء والمهندسين رائعة، والجماهير آسر من كل جزء من المجتمع هو Octopus17. في الواقع، تمت دراسة العديد من جوانب فسيولوجيا الأخطبوط وسلوكه على مدى العقود الماضية15،16،17،18،19،20،21،22،23،24،25،26 . ومع ذلك، فإن التطورات الأخيرة في البيولوجيا الجزيئية والتطورية، والروبوتات، وتسجيل الحركة، والتصوير، والتعلم الآلي، وعلم الفيزيولوجيا الكهربية تسرع الاكتشافات المتعلقة بعلم وظائف الأعضاء والسلوك الأخطبوط وتترجمها إلى استراتيجيات مبتكرة للهندسة الحيوية27،28،29،30،31،32،33،34،35 36,37,38,39.
هنا نحن نصف كيفية إعداد وصيانة تربية الأخطبوط ، والتي ستكون ذات أهمية وأهمية للعلماء والمهندسين من خلفيات مختلفة ، والمصالح العلمية ، والأهداف. ومع ذلك، تركز نتائجنا على تطبيق الأخطبوط في أبحاث علم الأعصاب والهندسة العصبية. الأخطبوط لديه جهاز عصبي متطور للغاية مع 45 مليون خلية عصبية في الدماغ المركزي، و 180 مليون خلية عصبية في الفصوص البصرية، و 350 مليون خلية عصبية إضافية في الحبال المحورية الثمانية والعصابات الطرفية. على سبيل المقارنة ، لديه عدد مماثل من الخلايا العصبية والقط فقط نصف ذلك40. على عكس الجهاز العصبي الفقاري ، لا يوجد سوى ألياف 32K فوثر و 140K afferent التي تربط الملايين من الخلايا العصبية في دماغ الأخطبوط بملايين الخلايا العصبية في كل من الحبال المحورية لذراعهم40،41،42. تشير هذه الألياف المترابطة القليلة نسبيا إلى أن معظم تفاصيل تنفيذ البرامج الحركية يتم إجراؤها في الحبل المحوري نفسه ، مع التأكيد على التحكم العصبي الموزع بشكل فريد الذي تمتلكه الأخطبوطات. أذرع الأخطبوط لديها مراقبة السيارات الدقيقة غير عادية تمكنهم من مهارات التلاعب مثل فتح أغطية جرة، حتى عندما تكون داخل الحاوية. هذه القدرة الحركية المتطورة للغاية هي فريدة من نوعها لفئة السيفالوبودات (الأخطبوط والحبار والحبار)43.
في الواقع ، من خلال مئات الملايين من السنين من التطور ، طور الأخطبوط جينوما رائعا ومتطورا ونظاما فسيولوجيا4344 ألهم تطورا وتقدما جديدا عبر المجالات العلمية والهندسية. على سبيل المثال ، يمكن أن تلتصق رقعة لاصقة مقاومة للماء استنادا إلى البنية التشريحية لمصاصي الأخطبوط بالأسطح الرطبة والجافة45 ؛ يمكن لمواد التمويه الاصطناعية المستوحاة من جلد الأخطبوط المموه تحويل سطح مسطح ثنائي الأبعاد إلى سطح ثلاثي الأبعاد مع نتوءات وحفر46. مصغرة الروبوتات لينة ومستقلة (أي، Octobots) التي يمكن أن تكون في المستقبل بمثابة أدوات جراحية داخل body47؛ كما تم تطوير ذراع (أي OctoArm) تعلق على robot48 مثل دبابة. وتستخدم أنواع كثيرة من الأخطبوط في البحوث الطبية الحيوية على سبيل المثال، الأخطبوط فولغاريس، الأخطبوط سينينسيس، الأخطبوط فاريابيليس، والأخطبوط bimaculoides (O. bimaculoides)؛ وO. vulgaris وO. bimaculoides كونها الأكثر شيوعا34,49,50. التسلسل الأخير لجينوم الأخطبوط المختلفة يجعل هذا الجنس من أهمية خاصة ويفتح آفاقا جديدة في البحوث الأخطبوط34,43,51,52.
O. bimaculoides المستخدمة في إعداد لدينا هو نوع متوسط الحجم من الأخطبوط، اكتشفت لأول مرة في عام 1949، التي يمكن العثور عليها في المياه الضحلة قبالة ساحل شمال شرق المحيط الهادئ من وسط كاليفورنيا إلى جنوب شبه جزيرة باخا كاليفورنيا17. يمكن التعرف عليه من خلال بقع العيون الزائفة على عباءته تحت عينيه. بالمقارنة مع الأخطبوط المحيط الهادئ العملاق (Enteroctopus dofleini) والأخطبوط المشترك (O. vulgaris) ، فإن الأخطبوط ذو البقعتين في كاليفورنيا (O. bimaculoides) صغير الحجم نسبيا ، بدءا من أصغر من بضعة سنتيمترات ، وينمو بسرعة كحدث. عندما تثار داخل المختبر، يمكن أن ينمو حجم عباءة الكبار إلى متوسط حجم 100 سم وتزن ما يصل إلى 800 g53،54. الأخطبوط لديها فترة نمو سريع خلال أول 200 يوم. بحلول ذلك الوقت ، يعتبرون بالغين ويستمرون في النمو طوال بقية حياتهم55،56،57. الأخطبوط يمكن أن يكون أكل لحوم البشر، وخصوصا عندما يتم إيواء كلا الجنسين معا داخل دبابة. لذلك، فإنها تحتاج إلى أن يسكن بشكل فردي في خزانات منفصلة58.
Protocol
Representative Results
Discussion
إعداد النظام:
وقد تم تطوير النظام الإيكولوجي الحوض بطريقة تستخدم كل من الطرق الميكانيكية والبيولوجية لتصفية واكسجين المياه. تستخدم عناصر التصفية في النظام مرشحات الجوارب ، وكشطات البروتين ، والتنظيف المنتظم للحفاظ على مستويات النيتروجين والأوكسجين. والأهم من ذلك، أننا نعتمد …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد تم دعم هذا العمل من قبل NIH UF1NS115817 (G.P.). يتم دعم G.P. جزئيا من قبل المعاهد القومية للصحة منح R01NS072171 و R01NS098231. نود أن نشكر باتريك زاكرزيكي ومحمد فرهود من شركة “تنبعث منها” على المساعدة والدعم في جمع وتصور البيانات على منصة صور Xerra. MSU لديها اتفاق بحثي مع بروكر 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 |
References
- 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. Biology. 9, (2020).
