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이 문서는 문서 및 탐색에인지의 역할을 정량화하는 메모리와 무선 원격 측정의 약리 조작을 결합하는 새로운 프로토콜을 설명합니다.
인식과 환경에 대해 배울 수있는 동물의 능력은 네비게이션, 이동, 분산과 꼴을 포함하여 많은 행동 프로세스에서 핵심적인 역할을한다. 그러나, 탐색 전략이 전략의 기초가되는 메커니즘의 개발인지의 역할 이해의 인식을 조작하고, 야생 동물의 추적, 모니터링에 관련된 방법론 어려움에 의해 제한된다. 본 연구는 고정밀 무선 원격 측정법과 함께 동작 약리 조작 결합 네비게이션에서 인식하는 역할을 해결하기위한 프로토콜을 설명한다. 접근법은 공간인지 능력을 조작하는 스코 폴라 민, 무스 카린 성 아세틸 콜린 수용체 길항제를 사용한다. 처리 된 동물은 다음 고주파 및 원격 삼각 측량을 통해 높은 공간 해상도로 모니터됩니다. 이 프로토콜은 살고있다 그 동부가 거북 (Chrysemys picta)을 그린의 인구 내에서 적용되었다정확한 (± 3.5 m)를 사용하여 멀리 떨어진 소스를 이동 ~ 100 년 계절 임시 수원은 복잡한 (즉, 여러 서식지를 통과 높은 비틀림과 비선형), 예측 가능한 노선들은 4 세 이전에 배웠습니다. 이 연구는 이러한 거북이가 사용하는 프로세스 공간 기억 형성 및 리콜과 일치하는 것으로 나타났다. 함께, 이러한 결과는 복잡한 탐색의 공간인지의 역할과 일치하고 인식 및 탐색의 연구에서 생태 및 약리 기술의 통합을 강조 표시합니다.
인지 (이하 "획득, 저장 및 환경 정보를 사용과 관련된 모든 프로세스"로 정의는 1) 착물 탐색 작업이 배열의 중심이다. 예를 들어, 고 Sandhill 크레인 (두루미 canadensis)는 파묻혀 그들의 출생 해변에 표시 경험 3 철새 정밀도 향상 및 바다 거북 종의 인쇄물을 표시하고 성인 4-6로 돌아갑니다. 마찬가지로, 동물의 능력에 성공적으로 마이그레이션, 분산, 그리고 꼴 힌지는 공간 환경 7, 8에 대한 정보를 수집합니다. 일부 동물들은 특정 풍경 기능 9와 관련하여 탐색 경로를 배울 수 표시 및 중첩과 꼴 영역 (10) 사이를 이동할 때 공간인지를 사용할 수 있습니다. 동부 그린 된 거북이의 최근 작품은 (Chrysemys picta)는 성인 고지대 서식지의 성공적인 탐색 유벤투스에 달려 탐색에 중요한 기간을 제안합니다좁은 연령 범위 (<4 세 11 ~ 13)에서 나일 경험. 함께 이러한 연구 탐색 4-6, 14-16 학습의 역할을 이해하여 이루어진 것으로 진행을 설명했지만, 이러한 행동을 기초 메커니즘 및 탐색에인지 전체 롤 (17), 특히 척추 8 수수께끼 남아 18.
네비게이션에서 인식의 역할에 대한 현장 조사는 드물다이 때문에 주로 모니터링과 관련된 방법 론적 문제, 조작, 야생 동물을 추적 8, 18,. 예를 들어, 큰 공간 및 시간 저울하는 많은 동물들은 그 동물이 잠재적으로 배우고 그 정보를 어떻게 취득하는 정보의 두 유형을 조사 배제 이동합니다. 실험자들은 이에 유형을 제한 검출 등 넓은 영역 및 시간 프레임을 통해 동작을 모니터링 할 때 동물의 위치의 물류 어려움에 직면수집 할 수있는 데이터 및 인출 할 수있는 결론. 동물 장착 글로벌 측위 시스템의 사용은 (GPS) 레코더 널리까지 동물의 검출 확률을 향상시킬 수 있지만, 이러한 수단에 의해 수집 된 공간 데이터는 일반적으로 매우 조악한 해상도가 상세한 행동 성분이 부족하다. 따라서, 이러한 환경에서 수집 될 수있는 데이터는 다른 그룹 또는 실험적 치료 동작 중 미묘한 변화를 조사하는 제한된 값이다. 마찬가지로, 목표 동작을 직접 제어 조작은 종종 탐색 동작 전형적인뿐만 아니라 현장 연구의 고유 물류 제약 시공간적 스케일에 의해 금지된다. 현장에서 동물들과 함께 작업의 주요 과제는 실수로 가짜 행동을 생산하지 않고 행동 데이터를 수집 한 후 잡기를 조작하고, 그들의 자연 서식지에서 동물을하는 찾기. 따라서, FR 실험 설계EE-까지 동물들은 구속되어 탐색의인지의 역할 엄격한 제어 필드 실험을 수행 할 수있는 능력이 제한된다.
본 연구는 현장 조건 하에서 약학 조작 자유롭게 이동 동물 고해상도 추적의 새로운 조합을 사용하여 현장에서 인식 및 네비게이션의 관계를 조사하기 이전의 어려움을 회피 많은. 스코 폴라 민, 무스 카린 성 아세틸 콜린 수용체 (mAChR) 길항제, 척추 분류군 18-24의 다양한 뇌에서 콜린성 활성을 차단함으로써 메모리 공간 형성 및 호출을 차단하는 것으로 나타났다. 스코 폴라 민은 현장 조건 (11), 18 세 미만의 자유에 이르기까지 동물에 효과적으로 사용하고 표시하지만 일시적인 효과가 될 수있다 (예를 들어, 6 - 파충류에 8 시간을). Methylscopolamine, 혈액 - 뇌 장벽 19-21 교차하지 않는 mAChR 길항제를 통제하는데 사용될 수있다스코 폴라 민과 행동 (11)의 비인지 적 측면에 사용할 수있는 주변 효과. 약학 직접 영향을 미치는 수용체에 의해인지 된 정확한 조작이 가능하고, 고정밀의 무선 원격 행동에서 얻어진 효과의 관찰을 허용한다. 모두 높은 공간 (2.5 m ±) 및 시간 (15 분) 해상도로 원격 삼각 측량을 통해 찍은 측정은인지 실험 조작에 정확한 문서와 동물 행동의 상대 정량 할 수 있습니다.
이 연구 (11)는 체사 피크 농장, 켄트 (주) MD의 3,300에이커 야생 동물 관리 및 농업 연구 분야, 미국 (39.194 ° N, 76.187 ° W) 5 월과 8 월 2013 2014 사이에 실시 하였다. 프로토콜은 다섯 가지 주요 단계를 포함한다 : (1) 캡처하고 처리 동물 (3) 약물 학적 제제 (4) 모니터링 및 동물의 운동을 조작하고, (5) 아나 제조 (2) 부착 무선 송신기공간 데이터를 용균. 동부에 여기에 기술 초점을 맞춘 연구는 거북 (Chrysemys picta)를 그렸다. 초점 집단에서 거북이는 자신의 홈 연못을 떠나 네 아주 정확한 (m 3.5 ±) 중 하나, 복잡하고 고도의 예측 노선 11, 12를 사용하여 다른 수생 서식지로 이동하는 연간 육로 운동에 참여. 동물의 약리 조작에를 고해상도 무선 원격 측정과 짝이 시스템은 자유롭게 야생 동물을 탐색에서 인식의 역할에 빛을 비춰.
동물 주제와 관련된 모든 절차는 프랭클린 마샬과 워싱턴 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 모든 지역, 주 및 연방 규정에 따라되었다.
1. 캡처 및 처리
2. 부착 라디오 송신기
3. 약리 준비
주의 : 스코 폴 아민 하이드로 브로마이드 및 스코 폴 아민 메틸 브로마이드가 유력한 아세틸 콜린 길항제이다. 이러한 약물로 작업 할 때, 재료 안전 데이터 시트를 참조 사용 적절한 개인 보호 장비 (예를 들면, 장갑, 흄 후드), 및 acciden을 피하기 위해 실험실 안전 프로토콜을 따라탈 접촉.
라디오 텔레 메 트리 (11), (12)를 사용하여 4. 트랙 거북이 운동
5. 공간 분석
위의 프로토콜을 사용하여 탐색의 인식의 역할은 동부의 인구에서 평가되었다 거북이 ~ 100 년 계절 임시 물 소스를 경험하고있다 (Chrysemys picta)를 그렸다. 영구 수생 서식지 (그림 1) -이 인구는 (여러 시간에 매년 빠르게 배수) 임시의 혼합에 서식한다. 이전의 연구는 연못이 배수 된 후, 주민 거북은 높은 정밀도 (3.5 m ±) 4 세 11 ~ 13 (그림 1) 전에 배운 복잡하고 예측 가능한 경로를 사용으로 대체 수원으로 이동하는 것이 좋습니다.
이 연구는 이들 거북 의해 사용 된 프로세스의 메모리 공간의 형성과 일치하는 11 리콜 것으로 나타났다. 스코 폴라 민은 공간 기억 형성을 포함한 동물의 뇌 (에서 콜린성 활성을 차단하고 19 ~ 21 리콜 ) 탐색 중. 나이브 청소년 경험 (및 메모리)이 부족하면서 정확한 역사적인 경로로부터 전환 스코 폴라 민 치료 경험 성인 지각 또는 비 공간인지 과정 (11) 상에 스코 폴라 민의 영향을 제시하지 스코 폴라 민에 의해 영향을받지 않았다 (도 1 및도 2). 또한,도 성인이나 청소년 탐색은 methylscopolamine 제어에 의해 영향을 받았다. 성인 동물 (즉, 사이트에서 이전의 경험있는 사람) 스코 폴라 민 주사는 혈액 - 뇌 장벽이었다 교차하지 않는 약물 주입 역사적인 경로와 이동 로컬 큐를 사용하는 청소년과 그 성인을 수행 할 수있는 능력을 상실 영향을받지 않습니다. 따라서이 시스템에서 성인의 탐색은 본질적으로인지 될 것으로 보인다. 함께, 이러한 결과는 거북이들이 경로를 배우고 콜린성 의존적인지 시스템을 사용해야합니다 동안 중요한 기간이 아이디어와 일치의 (공간 메모리) 성인 11-13로 이동합니다.
그림 1. 네비게이션은 성인 거북의인지 처리에 기초한다 (A) 경험이 성인과 (b)는 순진한 청소년 대표 운동. - 영구적 인 (P) 연못에 임시 (T)에서 (1 삼년)이 스코 폴라 민 또는 중 하나를 처리하면서 methylscopolamine. 모든 순진한 청소년은 약물로 치료하는 동안, 기존 노선 (빨간색, P <0.001)에서 (200m 이상) 거리에 극적으로 표류 스코 폴라 민받는 모든 성인 (9 N = A, 노란색,) (B, 노란색, N = 7) 정확히 전통적인 경로 (P> 0.999) 내에서 움직임을 유지했다. 모든 제어 성인 (A, 흰색, N = 9)와 순진한 청소년을 제어 (나, 흰색, N = 6) 기존 노선 (P> 0.999)을 하였다. 포인트의 각 줄은 하나의 개인을 나타냅니다. 모든 그룹의 모든 거북이의 주입 (P> 0.999) 이전에 높은 정밀도를 유지했다. 로스와 Krochmal (11)의 데이터. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. 탐색의 정밀 성인 거북의인지 처리의 기능입니다) 모든 거북 전에 처리 (스코 폴라 민) 또는 제어의 주입 운동의 높은 정밀도 (methylscopolamine 보여,.. b)에 주입 한 후 P> 0.999)을, 스코 폴라 민 치료 성인은 크게 전통적인 노선에서 (P <0.001)을 이탈. 반면, 다른 그룹은 높은 정밀도 (; p> 0.999 ± 3.5 m)으로 이동을 계속했다. 3.5 m - 삽입 0.5에서 중첩의 세부 사항을 표시합니다. 포정수는 SEM ± 수단이다. 로스와 Krochmal (11)의 데이터. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
여기에 제시된 프로토콜은 실험 문서화 및 탐색에인지의 역할을 정량화 할 수 있습니다. 대부분의 방법은 동물의 행동의 특정 측면이 조작되고있는 알 수없는 실험자를 떠날 분야의 조작인지는 어려운 입증했다. 그러나 여기에 제시된 프로토콜은 실험 정확하게 조작하고, 따라서 탐색에인지의 역할을 평가할 수 있습니다. 이 기술은 또한 실험자함으로써 연구진은 야생 동물의인지 실험 조작의 행동 파급 효과를 명확하게 문서화 힘을 실어, 매우 높은 공간 및 시간 해상도로 실시간으로 동물 탐색을 모니터링 할 수 있습니다.
이러한 맥락에서, 무선 원격 고품질 공간 및 행동 데이터를 모두 산출 정확하게 훌륭한 거리 동물의 움직임을 감시 할 수있는 능력을 제공한다. 원격 측정이 응용 프로그램은 결코이지만28 새로운 연구의 대부분은 생태 및 행동 (예 서식지 사용 홈 영역의 크기 등)에 조 대한 질문을 해결하기 위해이 기술을 사용한다. 동물 위치들의 빈번한 모니터링 - 미세 스케일 공간 분석 공간에 동물의 위치에 대한보다 상세한 구성을 제공 행동 (4 시간마다 5 회) 여기서 함께 설명한다. 최적 추적 거리는 송신기 강도 및 장치 감도의 함수일 않습니다. 일반적으로 동물이 열려 식물에 위치하는 경우, 이러한 교란을 방지하기 위해 필요한 거리가 더 클 수도 있지만, 그것을 방해 방지하기 위해 동물에서 멀리 적어도 25m를 유지하는 것이 좋습니다.
현재 애플리케이션에서 고정밀 무선 원격 동물 탑재 GPS 레코더의 사용에 고유 한 이점을 제공한다. 송신기가 작을 수 있으며, 저렴하고, GPS 장치 (28)보다 긴 배터리 수명을 가지고있다. 또한, t무선 원격 측정을 통해 원격 삼각 측량의 emporal 해상도는 동물에 장착 된 GPS보다 훨씬 우수하다. 시간적 동물 탑재 GPS 장치가 배터리에 의해 제한되고 (즉, 측정 유한 수함으로써 빈도 구속 취할 수 있음). GPS와 고정밀 추적은 장기간에 걸쳐 고 주파수 위치를 얻기 위해 큰 배터리를 필요로한다. 이 배터리의 상당한 질량은 작은 동물에 장착 된 GPS 장치 (28)에서 사용에서 그들을 배제. 또한, 고정밀도의 무선 원격 고가 데이터 복구 비용 제약 또는 온 - 보드 메모리 저장에 제한되지 않는다. 그러나, 무선 원격 측정이 깊은 물 또는 fossorial 종, 또는 가파른 산지 서식지에서 그 특히 큰 운동 범위 (예를 들면, 장거리 이동시)로 동물을 추적하기위한 최적 없습니다. 또한, 고정밀도의 전파 추적은 특히 F를 집중 매우 시간이 좋고, 비교적 큰 필드 요원을 필요로 할또는 빠르게 움직이는 종; 따라서,이 방법은 모든 질문에 적합하지 않을 수 있습니다.
스코 폴라 민과 methylscopolamine와 약리 조작은 자연 속에서 인식의 연구를 위해 특정 진보을 제공합니다. 행동하여 잠재적 인 문의의 범위를 제한하는, 특히 현장 조건 하에서 해석하기 어려울 수있다. 스코 폴라 민은 특히 인식의 조작에 대해 질문을 연구자 수 있도록,인지 과정에 영향을 미치는 특정 수용체의 조작을 할 수 있습니다. 스코 폴라 민을 쉽게 혈액 - 뇌 장벽을 횡단하고 methylscopolamine가 없기 때문에 또한, 연구자함으로써 해리 스코 폴라 민 말초 효과를 제어 할 수있는 기반인지 비인지 행동에서. 약리 조작 이러한 이점 생성 명확한 행동 예측 이후의 테스트를 허용 현장 조건 하에서 착물 실험 디자인의 사용을 수득 하였다. 그러나, 사우스 캐롤라이나opolamine 다른 행동 감각 및인지 시스템 21-24에 의도하지 않은 영향을 미칠 수있는 매우 일반적인 아세틸 콜린 길항제이다. 따라서, 스코 폴라 민을 사용 복잡한 행동의 해석을 방해 할 수있는 효과를 얻을 수있다 (예를 들면, 동공 팽창 열 민감성 21-24, 29, 30); 이러한 교란 영향이 또는 이전의 연구 11 내지 13, 19, 20에서 검출되지 않았다.
무선 추적 약한 신호, 신호의 손실 및 간섭을 포함하는 동안 일반적인 문제가 발생했습니다. 약한 신호를 방지하려면합니다 (애니 마을 방해하지 않도록주의하면서) 가까운 동물로 이동, 게인, 변화 안테나 방향을 높이고, 안테나 (28)를 상승. 신호가 완전히 손실되면 검색 28 한정 외향 나선형 영역의 이득 및 가능한 높은 안테나를 찾고있다. 간섭은 attenuato을 사용하여 이득을 감소시킴으로써 싸우지 수 있습니다R 또는 잡음 (장착되어있는 경우) 필터를 취소하고, 안테나 방향을 변경. 이러한 간섭에 의해 극복 될 수없는 경우, 조사 지점에서 향후 연구가 간섭에 의해 영향을받지 않는 대역폭에 집중한다.
전반적으로, 고정밀 원격 측정과 함께 약리 조작인지는 기원과 탐색의 표현에서하는 역할에 고유 한 통찰력을 제공합니다. 이 독특한 방법의 새로운 연구자들은 더 나은 네비게이션의 인식을 야기 할 기본 신경 메커니즘을 이해 할 수 있습니다. 또한, 이들 기술은 공간적 명시 행동 (예를 들어, 네비게이션, 이주 꼴 및 분산) 11-13, 33 특정 적응성 야생인지 추가적인 연구에 사용될 수 있으며, 1인지, 7 및 보전의 진화 (예를 들면, 전위, 재 도입) (31), (32).이 기술은 넓은 울렸다 유용합니다서식지의 넓은 범위에서 분류군의 전자 및 인식에 계통 패턴을 이해하는 데 매우 중요 할 것이다.
The authors have nothing to disclose.
This research was funded by Washington College's Provost's Office, Middendorf Fund, Hodson Trust, and Franklin and Marshall's Hackman Fund and College of Grants. We thank E. Counihan, S. Giordano, F. Rauh, and A. Roth for assistance in the field. We thank M. Conner, R. Fleegle, and D. Startt at Chesapeake Farms, and Chino Farms for permission and access. The Washington College GIS Program helped with the preparation of maps.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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. |
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