Met behulp van farmacologische Manipulatie en hoge precisie-Radio Telemetrie op de Ruimtelijke Cognition in Free opgezette dieren Studie

Cognitie (hierin gedefinieerd als "alle bij het verkrijgen, opslaan en gebruiken van informatie uit de omgeving behandeling" ¹⁾ staat centraal in een reeks complexe navigatietaken ^2. Bijvoorbeeld, Sandhill kranen (Grus canadensis) laten een duidelijke verbetering in het vreemdelingenrecht precisie met ervaring ³ en zeeschildpad soorten opdruk op hun natal stranden hatchlings en terug te keren als volwassenen ^4-6. Ook succesvolle migratie, dispersie en foerageren scharnier op het vermogen van het dier om informatie over hun ruimtelijke omgeving ^7,8 verzamelen. Lijken sommige dieren om navigatie-routes in relatie tot de specifieke kenmerken van het landschap ⁹ leren en kunnen ruimtelijke cognitie gebruiken bij het verplaatsen tussen de nesten en foerageergebieden ^10. Recent werk op Oost-sierschildpad (Chrysemys picta) suggereert een kritieke periode in de navigatie, waar de succesvolle navigatie van hoogland leefgebied als volwassenen hangt af van juvenijl ervaring binnen een nauwe leeftijdsgroep (<4 jaar oud ^11-13). Hoewel samen deze studies tonen aan de vooruitgang die is geboekt in het begrijpen van de rol van het leren in de navigatie ^{4-6, 14-16,} de mechanismen die dergelijk gedrag ten grondslag liggen en de volledige rol van cognitie in de navigatie blijft raadselachtig, vooral in gewervelde dieren ^{8, 17 , 18.}

Veldonderzoek naar de rol van cognitie in de navigatie zijn zeldzaam ^{2, 8, 18,} grotendeels te wijten aan de methodologische problemen die betrokken zijn bij het toezicht, manipuleren, en het bijhouden van wilde dieren. Bijvoorbeeld, de grote ruimte- en tijdschalen die veel dieren Navigeer dikwijls uitsluiten onderzoeken zowel type informatie dat deze dieren mogelijk leren en hoe deze zijn verkregen. Onderzoekers vaak geconfronteerd met de logistieke problemen te detecteren en lokaliseren van dieren bij het bewaken van het gedrag over dergelijke grote gebieden en termijnen, waardoor de soort te beperkenvan gegevens die kunnen worden verzameld en de conclusies die kunnen worden getrokken. Hoewel het gebruik van dieren gemonteerde Global Positioning System (GPS) recorders kan de kans op detectie van zeer variërend dieren te verbeteren, ruimtelijke gegevens op deze wijze verzamelde algemeen zeer grove resolutie en missen een gedetailleerde gedragscomponent. Daarom zijn de gegevens die worden verzameld onder zulke omstandigheden van beperkte waarde voor de behandeling subtiele verschillen in gedrag tussen verschillende groepen of experimentele behandelingen. Ook de directe, gecontroleerde manipulatie doelgedragingen vaak verboden door de ruimtelijke en tijdschalen typisch navigatie gedragingen, alsook door inherente logistieke problemen van veldonderzoek. Het vinden van dieren in hun natuurlijke habitat, het vangen en ze te manipuleren, en dan het verzamelen van gedrags-gegevens zonder per ongeluk het produceren van valse gedrag zijn grote uitdagingen van het werken met dieren in het gebied. Het design proeven met free opgezette dieren wordt vaak beperkt en de mogelijkheid om strenge, gecontroleerde veldexperimenten te verrichten naar de rol van cognitie in de navigatie is beperkt.

Deze studie omzeilt veel van de voorgaande problemen van onderzoek naar de relatie tussen cognitie en navigatie in het veld door een nieuwe combinatie van farmacologische manipulatie en hoge-resolutie traceren van dieren vrijelijk navigeren onder veldomstandigheden. Scopolamine, een muscarinische acetylcholinereceptoren (mAChR) antagonisten, is aangetoond dat ruimtelijke geheugenvorming en oproepen blokkeren blokkeert cholinerge activiteit in de hersenen van een verscheidenheid van gewervelde taxa ^18-24. Scopolamine kan effectief worden gebruikt loslopende dieren onder veldomstandigheden ^{11, 18} en een felle maar tijdelijk effect (bijvoorbeeld 6-8 uur bij reptielen). Methylscopolamine een mAChR-antagonist die de bloed-hersen-barrière ^19-21 wordt overschreden, kan worden gebruikt om te controleren voorde mogelijke perifere effecten van scopolamine en niet-cognitieve aspecten van gedrag ^11. Farmacologie maakt de nauwkeurige manipulatie van cognitie rechtstreeks van invloed receptoren en hoge precisie radiotelemetrie maakt de waarneming van de effecten daarvan op het gedrag. Metingen op afstand aanvullend bij zowel hoge ruimtelijke (± 2,5 m) en tijd (15 min) resolutie mogelijk maken een nauwkeurige documentatie en kwantificering van diergedrag opzichte van de experimentele manipulatie van cognitie.

Deze studie ¹¹ werd uitgevoerd tussen mei en augustus 2013 en 2014 bij Chesapeake Farms, een 3.300 acre wildbeheer en landbouw onderzoeksgebied in Kent Co., MD, USA (39,194 ° N, 76,187 ° W). Het protocol omvat vijf stappen: (1) het vastleggen en het hanteren van dieren (2) het aanbrengen van radiozenders (3) de voorbereiding van de farmacologische middelen (4) het toezicht op en het manipuleren van de verplaatsingen van dieren, en (5) analyzing ruimtelijke gegevens. De hierin beschreven gericht op de Oost-studie geschilderde schildpad (picta Chrysemys). Schildpadden in het brandpunt bevolking betrekken bij de jaarlijkse overland bewegingen, waarin zij laten hun huis vijvers en navigeer naar alternatieve aquatische habitats met behulp van een van de vier zeer nauwkeurig (± 3,5 m), complexe en in hoge mate voorspelbaar routes ^{11, 12.} Farmacologische manipulatie van dieren in dit systeem gecombineerd met een hoge resolutie radio telemetrie werpt licht op de rol van cognitie in vrij navigeren door wilde dieren.